[發明專利]能量存儲系統

在審

• 申請號: 202010744974.6
• 申請日: 2020-07-29
• 公開（公告）號: CN112332015A
• 公開（公告）日: 2021-02-05
• 發明（設計）人: 圭多·霍夫
• 申請（專利權）人: 利薩·德雷克塞邁爾有限責任公司
• 主分類號: H01M50/249
• 分類號: H01M50/249;H01M50/244;H01M50/258;H01M10/613;H01M10/617;H01M10/625;H01M10/6556;H01M10/6567
• 代理公司: 北京卓孚律師事務所 11821
• 代理人: 任宇

本發明涉及一種能量存儲系統(100)，其包括至少一個帶有多個電化學單元的模塊(7、8)，其中所述模塊(7、8)具有模塊壁(7'、8')，所述模塊壁包圍所述模塊(7、8)的單元(13)，所述模塊(7、8)帶有能量存儲器殼體，其中至少一個能量存儲器殼體子區域(1)被設計為使得其通過與所述模塊壁(7'、8')的協同作用形成至少兩個通道(4、5)，特別是至少一個來流通道和至少一個回流通道，以用于引導熱交換介質(M)，特別是熱交換液體，以此提供用于能量存儲系統的在構造上簡單的并且有效的冷卻。

技術領域

本發明涉及一種能量存儲系統，特別是用于驅動車輛的能量存儲系統。

背景技術

在電化學能量存儲系統，例如電池的情況中，通過級聯單獨的電化學電池來提供期望的電壓水平。多個單元可以組合成單獨的模塊。通常通過將對應的模塊與對應數量的電池彼此行列而產生所期望的電壓。

這種能量存儲系統的常規使用領域是電動交通工具，特別是電動車輛，但其使用不限于此。在加速時，用于驅動車輛的電動馬達消耗大量的電力，所述電力由能量存儲系統或由能量存儲器的電化學單元提供。

當從能量存儲系統或電化學單元中提取能量時，由于所有電阻(例如單元內部電阻、接觸電阻、導線電阻等)的總和根據電流強度形成單元內的損失功率，其被轉化為熱。損失功率加熱能量存儲系統或單元，使得此熱能如不被排出則使能量存儲系統或能量存儲器的單元過熱。這類似地適用于將能量饋送回能量存儲系統中。

因此，必須為能量存儲系統提供冷卻裝置或熱交換器，以防止單元或模塊或能量存儲器過熱。

特別是動態的行駛方式，例如在運動型和高度機動型的車輛中出現的行駛方式，導致能量存儲系統的負載的增加。一方面，當在車輛需要動力的情況中調用對應的電力時出現這種能量存儲系統的負載增加，而另一方面，當能量被回收并且將能量饋送回能量存儲系統內時，也出現這種負載增加。

如果頻繁發生強的負載變化，則要求對能量存儲系統進行特別有效的冷卻。這特別地適用于助力電池，其附加地支持內燃機，例如運動型車輛的內燃機。由于短期的高電力需求，經常將這些助力電池驅動到其電功率極限。

因此，需要有效的或高性能的冷卻系統來防止單元過熱。有效的冷卻可以通過將電池直接熱連接到冷卻液進行來實現，而盡可能無需另外的熱阻，例如間隙填充物、導熱膏或電絕緣中間層。因此，特別是對于具有圓形橫截面的單元，其適合直接暴露于冷卻劑。對此，前提是冷卻液不導電。這例如通過變壓器油或特殊液體(例如，Novec)得以滿足。

此外，必須考慮到單元不形成過大的溫差。小的溫差因此特別地有利，因為電池取決于相應的溫度負荷以不同的速度老化。單元溫度越高，則單元老化越快。因此，應通過單元之間的小的溫差而實現單元的盡可能均勻的老化，以避免單獨的單元的過早失效或性能的顯著降低。

特別是通過如下方式來實現小的溫差，即相同的冷卻液流首先沿第一方向流過單元，并且然后相同的冷卻液流沿與第一方向相反的方向流過單元。這也稱為逆流原理。由此考慮了單元與冷卻液之間的溫差，并且導致保持單元相互之間的低溫差的熱交換行為。

如上所述，這樣的能量存儲系統通常被構建為模塊化的；即將一定數量的帶有單元的模塊串聯排列以獲得一定的電壓。如果對于所有模塊僅以單一的介質流進行冷卻，則沿流動方向相繼地布置的模塊的單元溫度也不同。因此，例如，對于第一個模塊的單元來說，沿流動方向的單元溫度與介質溫度之間的溫差例如大于沿流動方向的最后的模塊的單元溫度與介質溫度之間的溫差。

由此原因已知，以熱交換介質為模塊并行提供相同的進入溫度。以此方式可以提供高的冷卻能力，使得相應的模塊內的單元的溫差低，而且也使得能量存儲系統的模塊間的溫差低。但是，對于對模塊進行的這種熱交換介質的并行供應，需要很高成本的、包括大量的待安裝的部件的導入和導出系統。

發明內容