包括殼體、電池單池和冷卻裝置的電池模塊以及用于冷卻電池單池的方法
【專利摘要】本發明涉及一種電池模塊(1；1′)，其包括殼體(2)、至少一個位于所述殼體(2)中的電池單池(3)、至少一個冷卻裝置(4)、至少一個用于導入液態的冷卻流體(6)的進入口(5)和用于導出所述冷卻流體(6)的排出口(7)，其特征在于，所述冷卻流體(6)是電絕緣體；并且本發明還涉及一種方法。
【專利說明】
包括殼體、電池單池和冷卻裝置的電池模塊以及用于冷卻電池單池的方法
技術領域
[0001 ]本發明涉及一種電池模塊和一種用于冷卻至少一個布置在殼體中的電池單池的方法。
【背景技術】
[0002]可以預見的是，不僅在固定式應用、例如風力發電機中，而且在移動式應用、例如電動車輛(electric vehicles，EV)、混合動力車輛(hybrid electric vehicles，HEV)或插電式混合動力車輛(plug-1n hybrid electric vehicles，PHEV)中，作為可再充的電能存儲器(EES，electro_chemical storage system，ESS)，新型的、例如帶有鋰離子蓄電池的電池系統或者說電池模塊會被越來越多地使用。
[0003]電池系統包括多個電池單池、例如具有電極線圈(電池單池線圈、單池線圈、JerryRolUJR)的、柱體的或棱柱體的電池單池。所述電池單池能夠串聯(串接)以便提高電壓，并且/或者并聯以便提高最大電流和容量。由此能夠將所述電池單池結合成電池模塊或者說電池單元。在用于驅動車輛時，能夠例如將大約100個電池單池(作為牽引電池)串聯或者說并聯起來。
[0004]電池單池在運行期間會發熱，這在溫度劇變的情況下會導致對于運行的損害或者說干擾。因此，冷卻是必需的。
[0005]在現有技術中，布置在殼體中的電池單池利用循環的空氣作為冷卻劑進行冷卻。所述電池單池形成通道結構，所述通道結構被冷卻劑穿流。
[0006]WO 2009/106393公開了一種用于冷卻電池模塊的裝置和方法，在所述電池模塊中，空氣作為冷卻劑穿流所述電池模塊。
[0007]但是現有技術中的這些裝置具有下述缺點:電池必須相互電絕緣，這導致成本提尚O
[0008]為了提高電池模塊的經濟性并且簡化其制造，需要提供改進的電池模塊，所述電池模塊更可靠并且除此之外能夠成本更低廉地來制造。
【發明內容】
[0009]根據本發明的、具有獨立權利要求所述的特征的裝置和方法有下述優點:由于冷卻流體的電絕緣特性，不再需要電池單池相互間電絕緣。同樣也不那么需要電池單池與冷卻流體電絕緣。
[0010]電池模塊中的電池單池構造成通道結構，冷卻流體能夠穿流所述通道結構。其中，電池單池的電觸通件與冷卻流體接觸。優選構造成圓形的電池下述述方式進行布置:所述電池構造出長的通道，所述通道由電池單池的外部幾何結構和其在電池模塊內部的布置方式產生。這些通道有助于冷卻流體的最佳穿流并且通過電池單池的外部形狀形成。另一方面，電池單池本身則布置在柵格內部，所述柵格在電池單池的兩個端部處固定所述電池單池。
[0011]在電池模塊的運行期間，所述冷卻流體穿流所述通道。所述冷卻流體穿過所述通道流動并且到達電池單池，其中所述電池單池的電連接處能夠與冷卻流體直接接觸。
[0012]本發明的有利的實施方案在從屬權利要求中得到描述。
[0013]在一種優選的實施方式中，冷卻流體具有50至300kV/mm的介電強度或者說擊穿強度。這種數量級的介電強度保證了位于電池模塊中的電池單池相互之間充分電絕緣。
[0014]有利的是，電池模塊具有用于冷卻所述冷卻流體的外部裝置。這具有下述優點:能夠按照需要來增多或者說減少冷卻。由此能夠實現電池模塊的、很大程度上不依賴于外部條件、例如空間中的溫度的運行。
[0015]有利的是，電池模塊所包括的冷卻裝置是冷卻片。冷卻片由于其相對大的表面而具有非常有效的散熱性。
[0016]有利的是，冷卻流體以逆流方向穿流電池模塊的殼體。電池單池在電池模塊的殼體內部以下述方式進行布置:冷卻流體以逆流原則穿流每層。這確保了:盡可能大的數量的電池單池被新鮮的、也就是冷卻的冷卻流體所達到，并且變熱的冷卻流體盡可能快地通過排出閥離開所述殼體，而不會將其熱量傳遞到其他電池單池上。
[0017]有利的是，電池模塊的電池單池串聯或并聯。如果電池模塊中大于一層的電池單池布置在其他層上，則其中一層中的冷卻流體的流動方向相對于位于其上的那層中的冷卻流體的流動方向呈反方向。
[0018]有利的是，冷卻流體包含至少99.5%的甲氧基九氟丁烷和最高1.0ppm的非揮發性的剩余物。這樣的冷卻流體例如是3M Novec 7100DL工程流體。所述流體具有250的分子量、61°C的沸點和-135 0C的凝固點。液體密度是1.5 2g/ml，表面張力是13.6dyne s/cm。水中的溶解性為12ppmw，水在該冷卻劑中的溶解性為95ppmw。蒸汽壓力為200mmHg。如果沒有其他說明，所有的值都與25°C的溫度有關。
[0019]有利的是，在此冷卻流體通過用于冷卻的外部裝置進行冷卻。
[0020]有利的是，冷卻流體在導入殼體之前通過外部的冷卻裝置進行冷卻。
[0021]有利的是，冷卻流體包含至少99.5%的甲氧基九氟丁烷和最高1.0ppm的非揮發性的剩余物。
[0022]本發明的其他特征和優點對于本領域專業技術人員來說參照附圖由下面對于示例的、但并不作為限定本發明來解釋的實施方式的說明可以清楚地得到。
【附圖說明】
[0023]圖1示出了包括殼體2的電池模塊I;
[0024]圖2示出了另一電池模塊V。
【具體實施方式】
[0025]圖1示出了包括殼體2的電池模塊I。該殼體包括多個電池單池3。此外，該電池模塊具有至少一個用于導入液態的冷卻流體6的進入口或進入閥5以及至少一個用于導出冷卻流體6的排出口或排出閥7。此外，該電池模塊還包括冷卻裝置4、例如熱交換器和/或循環裝置10、例如栗。在圖1中，冷卻流體經由進入閥5流入到電池模塊中并且隨后以逆流方向穿流由若干單個電池單池形成的通道。該裝置此外還具有用于冷卻所述冷卻流體6的外部裝置8。
[0026]圖2示出了另一電池模塊V。如在圖1中那樣，液態的冷卻流體從用于冷卻所述冷卻流體的裝置8中通過進入閥5流入到電池模塊V中并且通過排出閥7離開該電池模塊V。這些電池單池3分層布置，其中該冷卻流體在由電池單池形成的層之間以逆流方向穿流。該電池模塊V額外具有放氣閥9。如果在功能故障的情況下在電池單池3中出現溫度升高并且冷卻流體在達到沸點時開始蒸發，由此產生的壓力上升則通過放氣閥9來平衡。
[0027]最后要注意的是，像“包括”和“具有”或諸如此類的詞語一樣的用語并不排除能夠設置其他元件或者步驟。所應用的數量僅僅是示例的，即多個能夠包括二個、四個、五個、六個或者更多的元件或步驟。此外要指明的是，像“一個”這樣的冠詞并不排除多個。此外還要注意的是，像“第一”、“第二”等等這樣的數詞或者說序數詞僅用于區分元件和步驟，而在此并不用于確定或者說限定元件的布置順序或者步驟的實施順序。此外，關于不同的實施方式所描述的特征能夠任意相互組合。最后要注意的是，權利要求中的附圖標記不應作為限定權利要求的保護范圍來解釋。
【主權項】
1.一種電池模塊(I; 17 )，其包括殼體(2)、至少一個位于所述殼體(2)中的電池單池(3)、至少一個冷卻裝置(4)、至少一個用于導入液態的冷卻流體(6)的進入口(5)和用于導出所述冷卻流體(6)的排出口(7)，其特征在于: -所述冷卻流體(6)是電絕緣體。2.按照權利要求1所述的電池模塊(I;V )，其中: -所述冷卻流體(6)具有50-300kV/mm的介電強度。3.按照權利要求1或2所述的電池模塊(I;V )，其中: -所述電池模塊(I; V )具有用于冷卻所述冷卻流體(6)的外部裝置(8)。4.按照上述權利要求中任一項所述的電池模塊(I;V )，其中: -所述冷卻裝置(4)是冷卻片。5.按照上述權利要求中任一項所述的電池模塊(I;V )，其中: -所述冷卻流體(6)以逆流方向穿流所述殼體(2)。6.按照上述權利要求中任一項所述的電池模塊(I;10，其包括至少兩個電池單池(3)，其中: -所述電池單池(3)串聯或并聯。7.按照上述權利要求中任一項所述的電池模塊(I;V )，其中: -所述冷卻流體包含至少99.5 %的甲氧基九氟丁烷和最高1.0ppm的非揮發性的剩余物。8.—種用于冷卻至少一個布置在殼體(2)中的電池單池(3)的方法，包括: -將液態的冷卻流體(6)導入到所述殼體(2)中， -利用所述冷卻流體(6)冷卻所述至少一個電池單池(3)， -將所述冷卻流體(6)從所述殼體中導出， 其特征在于: -所述冷卻流體是電絕緣體。9.按照權利要求8所述的方法，其中: -所述冷卻流體(6)通過用于冷卻的外部裝置(8)進行冷卻。10.按照權利要求8或9所述的方法，其中: -所述冷卻流體(6)在導入所述殼體(2)之前通過外部的冷卻裝置(8)進行冷卻。11.按照上述權利要求中任一項所述的方法，其中: -所述冷卻流體包含至少99.5 %的甲氧基九氟丁烷和最高1.0ppm的非揮發性的剩余物。
【文檔編號】H01M10/0568GK105846009SQ201610164077
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年1月28日
【發明人】T·克雷特施馬, M·格拉奇, P·雷曼恩, H·蒂特里奇, C·貝倫
【申請人】羅伯特·博世有限公司