專利名稱：蓄能器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有冷卻裝置的用于積蓄電能的、尤其是用于汽車的蓄能器。
背景技術(shù)：
原理決定地完全或者部分通過電能來驅(qū)動(dòng)的車輛被稱作混合動(dòng)力車或電動(dòng)車。帶有混合驅(qū)動(dòng)的汽車(也稱作混合動(dòng)力車)為了產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)功率例如具有內(nèi)燃機(jī)和電機(jī)。在純電動(dòng)車的情況下，驅(qū)動(dòng)功率單獨(dú)地通過電機(jī)來提供。這兩種車輛類型、即混合動(dòng)力車和電動(dòng)車的共同之處是必須提供和傳輸大量的電能。電能的積蓄在此在蓄能器(尤其是電池組(Batterie))中進(jìn)行，這些蓄能器大多數(shù)由多個(gè)單個(gè)的電池(Zell)構(gòu)造。這樣的電池例如可以是鋰離子電池。電池在此包括“實(shí)際的”電池體(由避雷器金屬膜、電極涂層和分離器構(gòu)成的復(fù)合結(jié)構(gòu))、大多數(shù)被焊接到避雷器膜上的電池組極(接線片(Faehnchen)、接頭)和包裝。殼體除了小的開口之外被密封。在電池或電池體最終被封口之前，通過開口引入電解液。對(duì)于由電極堆或者“棱柱形的膠狀卷繞(Jellyrole)”構(gòu)造的鋰離子電池，喜歡使用由薄的塑料膜和鋁中間層構(gòu)成的復(fù)合結(jié)構(gòu)構(gòu)成的膜包裝。與剛性的金屬殼體相比，該膜包裝具有如下優(yōu)點(diǎn)使用較少的材料。該包裝的體積和重量更小并且由此提高了電池的能量密度或者功率密度(W/L、Wh/L、W/kg、Wh/kg)。 用于包裝棱柱形電池的膜常常也稱作咖啡袋(Coffee-Bag)，因?yàn)榕c咖啡的包裝類似的過程形成基礎(chǔ)層合膜(Laminatfolie)在真空下被密封，以便保持內(nèi)部產(chǎn)品無水并且緊湊，而且防范(電解液的)氣味(Aroma)的損耗。一般而言，在此并不涉及通過擠出吹塑制造的袋， 而是涉及兩個(gè)彼此熔合在一起的部分?？梢园l(fā)現(xiàn)密封接縫(Siegelnaehte)是側(cè)向的，可能也在上部和在下部。作為密封接縫寬度的簡(jiǎn)便法則適用的是每一年使用壽命為1mm。對(duì)于具有10年使用壽命的要求的汽車應(yīng)用，這樣得到了直至IOmm的密封接縫。通常，這些密封接縫側(cè)向地折疊并且被安放于產(chǎn)品上，以便避免過大的體積損耗。對(duì)于各個(gè)電池，以這種方式實(shí)際上可以減小死體積。對(duì)于由彼此串聯(lián)或并聯(lián)連接的電池構(gòu)成的蓄能器，連接技術(shù)取決于側(cè)向接縫是否起破壞作用并且是否必須被考慮到蓄能器設(shè)計(jì)或電池組設(shè)計(jì)中。如已經(jīng)提及的那樣，在用于汽車的蓄能器中，視功能(混合動(dòng)力車或者電動(dòng)車)而定在小的結(jié)構(gòu)空間上需要高的功率密度和/或能量密度。這些要求尤其是利用已提及的鋰離子蓄能器來實(shí)現(xiàn)。在此，在工作時(shí)通過高充電電流和放電電流在蓄能器的電池中形成熱量。針對(duì)最佳功能和電池的長(zhǎng)使用壽命而言，必須將該熱量盡可能高效且均勻地通過電池的橫截面導(dǎo)散到冷卻裝置。現(xiàn)在參閱圖1，其中示出了用于傳統(tǒng)的蓄能器ESPO的冷卻裝置的結(jié)構(gòu)。該冷卻裝置以將熱量通過安置在電池ZO的扁平的側(cè)(或者在棱柱形電池的情況下為基面)的冷卻片 (Kuehlblech)KB導(dǎo)出為內(nèi)容?？墒牵姵鼐哂信c方向有關(guān)的不同的熱傳導(dǎo)。在面(X-Y)的方向上，發(fā)現(xiàn)通過處于電池內(nèi)部的由鋁和銅構(gòu)成的電流避雷器進(jìn)行高的熱傳導(dǎo)。垂直地(在面法線的方向上)，明顯降低熱傳導(dǎo)。電極涂層和電極之間的分離器明顯更少地傳導(dǎo)熱。電池ZO分別在右邊和在左邊被施加到冷卻片KB上。在此，借助粘合連接實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的、熱傳導(dǎo)的并且電絕緣的連接。冷卻片KB在此承擔(dān)熱傳導(dǎo)和穩(wěn)定電池ZO的功能。在傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)中，在電池中也存在熱流WF(通過在電池ZO中從上向下走向的朝向與冷卻片KB連接的冷卻體KK的箭頭來表征)，該熱流WF導(dǎo)致在電池底部觀(不帶密封接縫的電池下邊)上的蓄熱WST。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)現(xiàn)在在于給出一種用于提供蓄能器的有效可能性，通過該可能性可以使蓄能器中的熱傳導(dǎo)最優(yōu)化并且防止蓄熱。本發(fā)明通過獨(dú)立權(quán)利要求來解決。本發(fā)明的有利的擴(kuò)展方案是從屬權(quán)利要求的主題。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，用于積蓄電能的蓄能器包括帶有扁平的電池體的至少一個(gè)扁平型電池(用于積蓄電能)，該扁平的電池體通過兩個(gè)平行于電池體平面走向的基面以及通過垂直于電池體平面走向的第一側(cè)面和多個(gè)第二側(cè)面形成邊界，所述第一側(cè)面和多個(gè)第二側(cè)面連接基面。扁平型電池在此尤其是被設(shè)計(jì)為棱柱形的扁平型電池。在這種情況下，電池體可以具有基本上為棱柱形的構(gòu)型。此外，蓄能器具有帶有冷卻元件的冷卻裝置， 該冷卻元件與第一側(cè)面熱耦合，以便通過該側(cè)面將熱量從扁平型電池導(dǎo)散。耦合在此尤其是扁平地進(jìn)行，以便保證良好的散熱。這樣，熱量從(通過第一側(cè)面來實(shí)現(xiàn)的)電池底部被傳導(dǎo)到冷卻元件中并且從冷卻元件被傳導(dǎo)到冷卻散熱器(Kuehlsenke)中。由此使在熱力學(xué)方面臨界的部位上的熱傳導(dǎo)被最優(yōu)化以及避免在類似的條件下在電池底部上形成熱點(diǎn) (Hotspot)0 蓄能器在此尤其是適于在汽車中采用。根據(jù)有利的擴(kuò)展方案，蓄能器此外還具有導(dǎo)熱的連接層，該導(dǎo)熱的連接層被布置在第一側(cè)面與冷卻元件之間。該導(dǎo)熱的連接層在此可以包括熱傳導(dǎo)的聚氨酯泡沫(PU泡沫)、熱傳導(dǎo)的GAP填充物(間隙填充物)、熱墊(Thermo-Pad)、導(dǎo)熱膏、熱傳導(dǎo)的泡沫材料或者雙面粘合帶。除了改進(jìn)了冷卻元件到第一側(cè)面上的熱耦合之外，尤其是可以在將軟的材料(PU泡沫、泡沫材料)用作導(dǎo)熱的連接層時(shí)可以實(shí)現(xiàn)電池體對(duì)冷卻元件的機(jī)械去耦合，由此改進(jìn)了扁平型電池的運(yùn)行方式并且提高了使用壽命?？煽紤]的是，至少一個(gè)扁平型電池的電池體具有圍繞電池體的包裝，該包裝至少沿著第一側(cè)面具有從電池體伸出(wegstehen)的連接段。該連接段也稱作密封接縫并且在膜包裝的扁平型電池的情況下得到，膜包裝的扁平型電池也以俗名“咖啡袋”而公知。正好在使用膜包裝的帶有尤其是在第一側(cè)面上的密封接縫的扁平型電池的情況下，有利的是使用導(dǎo)熱的連接層。特別有利的是在此將軟的材料用作導(dǎo)熱的連接層，以便使密封接縫在機(jī)械方面盡可能少地承受應(yīng)力?！氨Ｗo(hù)”連接段或密封接縫的另一可能性在于冷卻元件具有至少一個(gè)凹處或槽， 用于容納從第一側(cè)面伸出的連接段。為了進(jìn)一步改進(jìn)對(duì)蓄能器中的扁平型電池的冷卻，冷卻裝置此外還具有冷卻板， 該冷卻板與至少一個(gè)扁平型電池的基面之一熱耦合。冷卻板在此可以被構(gòu)造為冷卻鰭片 (Kuehlfirme)或者冷卻片。此外，冷卻板可以與冷卻元件相連。尤其是，為了固定地連接冷卻元件和冷卻板，可以設(shè)置夾緊連接、插塞連接、鉚釘連接、螺旋連接或者焊接連接。
根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施形式，蓄能器具有至少兩個(gè)扁平型電池，所述至少兩個(gè)扁平型電池分別在基面上與冷卻板連接并且分別在第一側(cè)面上與冷卻元件連接。相應(yīng)的扁平型電池可以是鋰離子電池，使得提供了鋰離子蓄能器。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種帶有上面所提及的蓄能器或者其擴(kuò)展方案和冷卻體的蓄能器設(shè)備，所述冷卻體用作用于冷卻元件并且必要時(shí)冷卻板的散熱器，并且與冷卻元件和/或冷卻板相連。冷卻體在此可以被構(gòu)造為冷卻劑，如被構(gòu)造為水、被冷卻的空心體。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了帶有上面所提及的蓄能器設(shè)備的汽車。尤其是在這種情況下，冷卻體可以與車輛側(cè)的制冷裝置熱連接或者由該制冷裝置形成。


在下文現(xiàn)在要參照附圖更為詳細(xì)地闡述本發(fā)明的示例性實(shí)施形式。其中 圖1示出了帶有傳統(tǒng)的冷卻裝置的蓄能器和結(jié)構(gòu)的示意性側(cè)面圖示；
圖2示出了帶有傳統(tǒng)的冷卻裝置和帶有根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施形式的冷卻裝置的蓄能器和結(jié)構(gòu)的進(jìn)行比較的示意性側(cè)面圖示；
圖3示出了從圖2中的箭頭FA的觀察方向上看圖2中示出的帶有根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施形式的冷卻裝置的蓄能器的前視圖4示出了圖3中所畫出的小部分A的詳細(xì)圖示；
圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施形式的蓄能器和結(jié)構(gòu)的另一示意性側(cè)面圖示； 圖6示出了圖5中所畫出的小部分B的詳細(xì)圖示。首先應(yīng)注意的是，在下文相同的附圖標(biāo)記標(biāo)明相同的部分。
具體實(shí)施例方式對(duì)于根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施形式的蓄能器的原理結(jié)構(gòu)，參閱圖2至6。在此，用于積蓄電能的蓄能器ESPl具有兩個(gè)棱柱形的扁平型電池Zl和Z2 (例如鋰離子電池)，這兩個(gè)棱柱形的扁平型電池Zl和Z2分別帶有(扁平的)電池體ZK，所述電池體TJk通過兩個(gè)平行于電池體平面走向的基面Gl 1、G12或G21、G22以及通過垂直于電池體平面觀走向的第一側(cè)面 ZB (電池底部)和多個(gè)第二側(cè)面ZD (此處僅僅標(biāo)明在電池的上部段上的側(cè)面)形成邊界，所述第一側(cè)面觀和多個(gè)第二側(cè)面ZD連接基面。蓄能器ESPl的冷卻裝置包括冷卻元件或冷卻底座(Kuehlfuss)KF,該冷卻底座KF與相應(yīng)的電池底部觀熱耦合，以便通過電池底部觀將熱量從扁平型電池Zl和Z2導(dǎo)散。此外，設(shè)置有導(dǎo)熱的連接層WLM，該導(dǎo)熱的連接層WLM 被布置在相應(yīng)的電池底部觀與冷卻底座KF之間。冷卻底座KF分別具有用于容納密封接縫SN的凹處KA，這些密封接縫SN由于其膜包裝而具有扁平型電池。此外，冷卻裝置具有冷卻片KB形式的冷卻板，該冷卻片KB與扁平型電池Zl和Z2 的基面G12和G21之一熱耦合。冷卻片KB在此固定地與冷卻底座KF相連。冷卻體KK用作用于冷卻底座KF和冷卻片KB的散熱器。在圖2至6中所示的本發(fā)明的實(shí)施形式中，構(gòu)思在于熱量的導(dǎo)出除了冷卻片KB (冷卻板)之外還通過電池底部觀(第一側(cè)面)來進(jìn)行。這利用冷卻底座KF (作為冷卻元件) 來實(shí)現(xiàn)，該冷卻底座KF通過在電池底部與冷卻底座之間的(譬如由PU泡沫、GAP填充物、熱墊、導(dǎo)熱膏、薄泡沫材料、雙面粘合帶等等構(gòu)成的)導(dǎo)熱連接WLM被連接到冷卻體KK上。針對(duì)電池的密封接縫SN (只要存在)，在冷卻底座中設(shè)置有相對(duì)應(yīng)的凹處或相對(duì)應(yīng)的空腔KA。為了將冷卻片KB固定地與(通過冷卻體KK實(shí)現(xiàn)的)換熱器接觸并且為了進(jìn)一步進(jìn)行熱傳導(dǎo)，冷卻片KB (如已經(jīng)畫出的那樣)固定地與冷卻底座KF相連(例如通過夾緊連接、 插塞連接、鉚釘連接、螺旋連接或者焊接連接)。冷卻片(也稱作冷卻鰭片)常常包括兩個(gè)部件，因?yàn)轹捚屠鋮s底座的形狀遠(yuǎn)離鋁壓鑄件的標(biāo)準(zhǔn)范圍之外。這樣，熱量從電池底部觀被傳導(dǎo)到冷卻底座KF中并且從冷卻底座被傳導(dǎo)到冷卻體KK中，而無需通過冷卻片KB繞道。由此，在熱力學(xué)方面臨界的部位上的熱傳導(dǎo)被最優(yōu)化以及避免在類似的條件下在電池下側(cè)上形成熱點(diǎn)。尤其是在圖3-6中示出了耦合電池的示意性結(jié)構(gòu)。冷卻底座的成形可以在此如其制造方法那樣同樣變化。除了例如擠壓型材之外，可以考慮復(fù)合結(jié)構(gòu)中的相對(duì)應(yīng)彎曲的片和其他變型。針對(duì)不同電池的密封接縫SN的變化的位置，必須考慮冷卻底座在空腔的位置方面的變形。
權(quán)利要求
1.一種用于積蓄電能的、尤其是用于汽車的蓄能器(ESP1)，其具有如下特征帶有扁平的電池體(ZK)的至少一個(gè)扁平型電池(Z1，Z2)，所述扁平的電池體(ZK)通過兩個(gè)平行于電池體平面走向的基面(Gll，G12)以及通過垂直于電池體平面(ZE)走向的第一側(cè)面(ZB)和多個(gè)第二側(cè)面(ZD)形成邊界，所述第一側(cè)面(ZB)和多個(gè)第二側(cè)面(ZD)連接基面(Gll，G12)；帶有冷卻元件(KF)的冷卻裝置，該冷卻元件(KF)與第一側(cè)面(ZB)熱耦合，以便通過側(cè)面將熱量從扁平型電池導(dǎo)散。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蓄能器，其此外還具有導(dǎo)熱的連接層(WLM)，所述導(dǎo)熱的連接層(WLM)被布置在第一側(cè)面(ZB)和冷卻元件(KF)之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的蓄能器，其中，導(dǎo)熱的連接層(WLM)包括熱傳導(dǎo)的聚氨酯泡沫、熱傳導(dǎo)的GAP填充物、熱墊、導(dǎo)熱膏、熱傳導(dǎo)的泡沫材料或者雙面粘合帶。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3之一所述的蓄能器，其中，所述至少一個(gè)扁平型電池(Zl)的電池體(ZK)具有圍繞電池體的包裝，該包裝至少沿著第一側(cè)面具有從電池體(ZK)伸出的連接段(SN)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的蓄能器，其中，冷卻元件(KF)具有至少一個(gè)凹處(KA)，用于容納從第一側(cè)面伸出的連接段(SN)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5之一所述的蓄能器，其中，冷卻裝置此外還具有冷卻板(KB)，所述冷卻板(KB)與所述至少一個(gè)扁平型電池的基面之一(G12)熱耦合。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的蓄能器，其中，冷卻板(KB)與冷卻元件(KF)相連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求6至7之一所述的蓄能器，其具有至少兩個(gè)扁平型電池(Zl，Z2)，所述至少兩個(gè)扁平型電池(Zl，Z2)分別利用基面(G12，G21)與冷卻板(KB)相連接并且分別利用第一側(cè)面(ZB)與冷卻元件(KF)相連接。
9.一種蓄能器設(shè)備，其具有根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的蓄能器(ESPl)和冷卻體 (KK)，所述冷卻體(KK)用作用于冷卻元件(KF)和必要時(shí)冷卻板(KB)的散熱器并且與冷卻元件和/或冷卻板相連接。
10.一種汽車，其具有根據(jù)權(quán)利要求9所述的蓄能器設(shè)備。
全文摘要
公開了一種具有下列特征的用于積蓄電能的、尤其是用于汽車的蓄能器(ESP1)。該蓄能器(ESP1)具有帶有扁平的電池體(ZK)的至少一個(gè)扁平型電池(Z1，Z2)，該扁平的電池體(ZK)通過兩個(gè)平行于電池體平面走向的基面(G11，G12，G21，G22)以及通過垂直于電池體平面(ZE)走向的第一側(cè)面(ZB)和多個(gè)第二側(cè)面(ZD)形成邊界，所述第一側(cè)面(ZB)和多個(gè)第二側(cè)面(ZD)連接基面。此外，設(shè)置有帶有冷卻元件(KF)的冷卻裝置，該冷卻元件(KF)與第一側(cè)面(ZB)熱耦合，以便通過側(cè)面將熱量從扁平型電池導(dǎo)散。為了改進(jìn)散熱，冷卻裝置此外還具有冷卻板(KB)，所述冷卻板(KB)與至少一個(gè)扁平型電池的基面(G12，G21)之一熱耦合。
文檔編號(hào)H01M10/50GK102246340SQ200980149712
公開日2011年11月16日 申請(qǐng)日期2009年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月10日
發(fā)明者科爾斯特倫克 J., 古納 N., 蒂爾曼 S. 申請(qǐng)人:歐陸汽車有限責(zé)任公司