[發明專利]用于汽車的具有至少一個電化學的電芯和至少一個潛熱儲存器的電池系統

有效

• 申請號: 201110414303.4
• 申請日: 2011-12-13
• 公開（公告）號: CN102569933A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: R.克勞澤;U.舒爾茨;L.勞赫富斯;F.施密特
• 申請（專利權）人: 羅伯特·博世有限公司
• 主分類號: H01M10/50
• 分類號: H01M10/50
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 宣力偉;楊國治

技術領域

本發明涉及如權利要求1前序部分所述的用于汽車的具有至少一個電化學的電芯和至少一個潛熱儲存器的電池系統。

背景技術

由DE?10?2007?050?812?A1已知這樣的電池系統，它包括多個鋰離子蓄電池作為電化學的電芯，它們被導熱材料包圍。這種導熱材料由潛熱儲存器包圍并且作為熱量儲存材料含有換相材料、例如由Al₂O₃或MgO組成的相。由此能夠在電化學的電芯與潛熱儲存器之間實現熱交換。附加地可以使這個潛熱儲存器由其它潛熱儲存器包圍，用于加大換相材料的體積。

為了在這個已知的電池系統中可以有針對性地從換相材料中導入或排出熱量，在開頭所述的潛熱儲存器中設有溫控裝置，它由被溫控劑通流的管構成。為了能夠使溫控劑實現與環境的熱交換，這些管道與汽車的冷卻器作為熱交換器連接。這個冷卻器通過風機的支持由環境空氣通流。

此外在這個DE?10?2007?050?812?A1中公開了上述電池系統的可選擇實施例。例如由包圍電化學的電芯的導熱材料可以容納許多潛熱儲存器，由此通過有針對性地控制各個潛熱儲存器分別接收或給出利用上述的溫控裝置確定的熱量。此外在后面所述的實施例中每個電化學的電芯被一個潛熱儲存器包圍，其本身又分別被導熱材料包圍。為了能夠在潛熱儲存器與導熱材料之間實現熱交換，在這個導熱材料中嵌入對應于上述形式的溫控裝置。

發明內容

本發明實現具有權利要求1特征的電池系統。

這個電池系統的優點是，能夠實現快速地換相，尤其能夠對于所期望的時刻快速地使用換相材料流體狀態中的結晶。

在這種用于汽車的電池系統中，具有至少一個電化學的電芯和至少一個潛熱儲存器，其中熱量儲存器具有換相材料作為儲存介質，按照本發明設有用于觸發換相材料放熱的相過渡的結晶啟動裝置，其中利用控制裝置控制結晶啟動裝置。

這個按照本發明的電池系統按照本發明的特征在于，通過利用結晶啟動裝置加入能量實現潛熱儲存器的換相材料的有針對性結晶并且利用控制裝置受控地執行這一點。為此作為結晶啟動裝置最好使用珀爾帖元件，用于產生換相材料的局部過冷。在此這個珀爾帖元件被控制裝置的供使用的確定電流值通流。

在本發明的有利改進方案中所述潛熱儲存器的換相材料直接包圍所述至少一個電化學的電芯，由此能夠在電化學的電芯與潛熱儲存器之間沒有附加熱交換器地實現有效熱交換。由此實現按照本發明的電池系統的特別緊湊的結構形式。這種電池系統特別適合于，一方面使電化學的電芯的運行溫度位于潛熱儲存器的換相材料的再生溫度以上、即其熔化溫度以上，另一方面使這個再生溫度不超過電化學的電芯的最高允許運行溫度。

按照本發明的另一擴展結構所述電池系統也是特別適合的，其中所述至少一個電化學的電芯與所述至少一個潛熱儲存器通過冷卻劑循環利用熱交換器耦聯，并且所述至少一個電化學的電芯、所述至少一個潛熱儲存器、冷卻劑循環以及熱交換器設置在電池系統的外殼中。由此可以構造有效的電池系統，因為其各個組成部分在其功能方面可以優化。

按照本發明的另一改進方案，設有外殼，用于容納所述至少一個電化學的電芯和熱交換器，并且該熱交換器通過第一冷卻劑循環與潛熱儲存器的熱交換器耦聯。在本發明的這個實施例中所述潛熱儲存器位于容納電化學的電芯的外殼以外并且由此特別有利的是，再生溫度、即所述潛熱儲存器的換相材料的熔化溫度位于電化學的電芯的最高允許運行溫度以上。

在按照本發明的電池系統的這個實施例中，所述潛熱儲存器通過第二冷卻劑循環與所述至少一個給出熱量的汽車部件利用熱交換器耦聯。由此為了再生潛熱儲存器不僅利用在電化學的電芯運行期間產生的熱量，而且也利用產生熱量的汽車部件，例如功率電子裝置，其廢熱否則不可利用地給到環境。

最后，按照本發明的改進方案建議電池系統，其中設有至少兩個潛熱儲存器，其中第一潛熱儲存器與電化學的電芯一起形成結構單元，第二潛熱儲存器位于這個結構單元以外并且它通過第一冷卻劑循環利用熱交換器與所述至少一個電化學的電芯耦聯。這種電池系統的優點是，特別大的換相材料體積，其中在所需的結構空間方面能夠最佳化，因為第二潛熱儲存器可以安裝在汽車的自由空腔中。

此外有利的是，在這種具有兩個潛熱儲存器的電池系統中第二潛熱儲存器通過第二冷卻劑循環與所述至少一個給出熱量的汽車部件利用熱交換器耦聯。由此在本發明的這個擴展結構中為了再生兩個潛熱儲存器不僅利用在電化學的電芯運行期間產生的熱量，而且也利用產生熱量的汽車部件，例如功率電子裝置，其廢熱否則不可利用地給出環境。