[發明專利]用于電池的加熱和冷卻裝置

無效

• 申請號: 201410482200.5
• 申請日: 2014-09-19
• 公開（公告）號: CN104518258A
• 公開（公告）日: 2015-04-15
• 發明（設計）人: 斯特凡·希爾施;帕斯卡爾·米斯;貝恩德·沙費爾;約阿希姆·特賴爾;斯特凡娜·魏因格特納
• 申請（專利權）人: 馬勒貝洱有限兩合公司;馬勒貝洱法國魯法克股份有限公司
• 主分類號: H01M10/613
• 分類號: H01M10/613;H01M10/615;H01M10/625
• 代理公司: 北京匯信合知識產權代理有限公司 11335
• 代理人: 翟國明

技術領域

本發明涉及一種用于電池的加熱和冷卻裝置，以及具有這種加熱和冷卻裝置的電池。本發明還涉及一種具有上述電池的機動車。

背景技術

現在的研究對象是用于純電動汽車、混合動力車和燃料電池驅動車的可再充電電池系統。目前，在所述的汽車類型中，優選使用鋰離子電池，其具有突出的高能量密度和不太大的內存影響。可再充電電池供給安裝在機動車輛內電耗品的容量取決于電池使用的環境，這是由于在供電和充電過程中，電池中發生的電化學反應在一定程度上依賴于電池的運行溫度。對于不同的鋰離子電池的大量研究表明，在標準溫度下，例如接近0℃左右時，電池的電量密度相對于高溫下的電量密度減少。在標準溫度下，在充電過程中可能會損壞鋰離子電池。

因此，熱定義明確的環境條件的創作對所述電池的可靠、安全運行的運行是非常關鍵的，不光鋰離子電池是這樣，任何可充電電池系統通常都是如此。這意味著，對于在正常條件下的汽車的溫度波動，必須由合適的溫度控制裝置來平衡，溫度控制裝置與電池熱耦合，以便將電池的周圍溫度以及電池本身的溫度保持在預定溫度區間。這樣的裝置，一方面，假定溫度低于容許溫度的范圍，增加電池直接環境的周圍溫度。另一方面，當溫度超出區間上限時，必須可以降低周圍溫度。

現有技術中已知的各種能夠與電池熱耦合的裝置通常同時具有提高電池溫度的加熱單元和降低電池溫度的冷卻系統。

DE102009058819A1公開了一種用于加熱和冷卻電池的裝置，其具有一個冷卻回路和至少一個電加熱元件，并都布置在一個共用導熱部件中。電加熱元件以形狀配合或壓合的形式與導熱部件連接。該裝置的特點是需要很多的組件，這是由于所述結構在熱處理過程中也由加熱元件進行加熱，這顯然增加了加熱電池所需的熱量輸出。

發明內容

針對上述問題，本發明提供一種用于電池的加熱和冷卻裝置，其特征在于該裝置能夠與要加熱和冷卻的電池進行有效的熱耦合，同時具有簡單的結構設計，該結構具有少量的組件。本發明還說明一種電池組，該電池組具有通過上述加熱和冷卻裝置進行溫度控制的電池。最后，本發明說明一種具有上述電池組的電動車。

根據本發明，該問題由獨立權利要求的保護主題來解決。有利的實施方式構成從屬權利要求的主題。

由此，本發明的基本構思是構造一種用于加熱和冷卻電池的裝置，該裝置為板狀，其具有一個基板、一個承載板和一個蓋板，各板沿堆疊方向彼此堆疊在一起。分別用于加熱和冷卻電池的加熱元件和冷卻元件設置在基板和蓋板之間，電池與基板熱耦合。這樣，用于冷卻劑支持冷卻電池的冷卻劑流道設置在基板本身上，而加熱電池所需的電加熱元件插入承載板，其以夾心的形式布置在基板和蓋板之間。這種結構形式使得本發明的加熱和冷卻裝置所需的空間小于傳統的加熱和冷卻裝置所需的空間。

要進行溫度控制的電池設置緊靠在基板上遠離承載板的一側，由此其可以同時與設置有流道的基板和插入承載板中的電加熱元件進行熱耦合。加熱和冷卻裝置的主要部件的堆疊形布置，所述堆疊以板的形式構建，即平板，使得該裝置能夠與要進行溫度控制的電池具有足夠的熱連接。

基板與蓋板導電結構是本發明的關鍵，其可以在技術上簡單地使電加熱元件與外部電池進行電連接。實現上述內容的必要條件是電加熱元件的上部和下部的結構設計由至少幾個導電部件構成，進而這些導電部件起到加熱元件的外部電連接作用。在加熱和冷卻裝置的安裝狀態下，分別位于電加熱元件的上側和下側的蓋板與基板，以導電連接線的方式連接電加熱元件與電池。

如果本發明的加熱和冷卻裝置用于控制安裝在機動車的發動機艙內的電池的溫度，與蓋板相反，這不需要通過額外的電連接線使其與外部供電裝置連接，而是直接通過汽車本體以技術簡潔的方式接地。

一個在安裝空間方面非常有利的實施方式，其中，至少一個形成流道且沿基板縱向延伸至少一部分的扁管設置在基板朝向承載板的第一側。這里的術語“扁管”包括各種類型的流線，其整體高度小于其寬度。傳統的扁管高度最多為寬度的1/4，大多優選至多1/10。此類型的扁管可以使流經扁管的冷卻劑與基板平面接觸，當電池應用在基板背向扁管的一側時，其有利于冷卻劑與電池的相互作用。

不僅可以通過設置在冷卻板上的單個扁管，還可以通過至少2個，優選4個扁管來獲得整個冷卻板的極其均勻的冷卻效果。這些扁管例如在基板的橫向上間隔一定距離布置。替換的，相鄰扁管可以彼此直接連接。在上述例子中，冷卻劑可以對冷卻板產生平面的、均勻的冷卻效果。