[发明专利]具有包含调温通道和旁路的调温体的电池系统以及包含电池系统的机动车

说明书

技术领域

本发明涉及一种电池系统，该电池系统包括多个电池电芯和调温体，该调温体通过调温面导热地与电池电芯相连接。该调温体在其内部具有调温通道，该调温通道在始流侧通过输入部并且在返回侧通过输出部从调温体中引导出来。

此外，本发明涉及一种包括电池系统的机动车。

背景技术

目前趋势是，未来不仅在静态的应用中、例如风力发电设备中、在混合动力车辆或电动车中，而且在电子设备中、例如笔记本电脑或移动电话中越来越多地应用新型电池系统，在可靠性、安全性、有效功率和使用寿命方面对其提出了非常高的要求。

为了保证锂离子电池的安全性和功能，需要使锂离子电芯在预定的温度范围之内运行。在锂离子电芯的运行期间，一方面产生为焦耳热形式的热量，其可通过锂离子电芯的电流和内电阻描述，以及通过由于在锂离子电芯中的可逆过程的发热来描述。这些热必须被导出以避免锂离子电芯的升温超过临界的运行温度(并且由此避免锂离子电芯的过热)。

为了使锂离子电池在有利的温度范围中运行，使锂离子电芯联接到调温系统处。该调温系统原则上可根据所使用的调温流体的类型被分为：

1.空气冷却，

2.冷却介质冷却，以及

3.致冷剂冷却。

根据被输送的调温功率的程度选择调温流体。

通常，多个电芯被组合成模块并且多个模块又被组合成电池。在利用调温板调温时，一个或多个电池模块同时由调温板通过热传导调温。作为用于调温板的材料，通常的是铝，或者使用具有至少程度相同的导热性能的其它材料。

该调温板例如在冷的白天起动时加热锂离子电芯或者例如在高的外部温度时在高负载运行期间将其冷却。在多种技术应用中，锂离子电芯通过其下侧被调温。与结构空间相关地再次重要的是，将电池电芯分布到电池之内的多个调温板上。为了优化的电池运行，相应于其热负载液压地调整这些调温板。在此，借助于分配块使调温介质质量流分开并且通过软的软管管路被输送到各个调温板。回程相应地从每个调温板借助于柔性的软管相反地被输送到中央的集中器并且从电池壳体中被导出。为了设计这种调温系统，通常使用负载循环，利用该负载循环可预测在已知的热边界条件下在锂离子电池之内的温度升高。

在利用被调温流体穿流的调温板冷却多个电池电芯时，调温流体的温度由于被吸收的电池电芯损失热在调温板被穿流时始终升高。由此，调温流体稍晚才到达的电池电芯被与之前已经被调温流体冷却的电池电芯相比更热的调温流体冷却。在电池电芯的损失功率近似相同时，对于被已经变热的调温流体冷却的电池电芯来说必然得到与被更加冷的调温流体冷却的电池电芯相比更高的温度。然而，为了电池的最优的有效功率和使用寿命需要其所有电池电芯被调温成近似相同的(最优的)温度。

公开文献DE102006061270A1公开了一种电池，一种电池模块以及一种用于使电池模块运行的方法。在此，为了使电池电芯运行，通过以下方式实现温度的程度适宜的均匀化，即，在电池电芯之间引入由金属体或由良好导热的可能附加地包含金属颗粒的塑料物质构成的导热的电池底座。由此，可得到在电池电芯之间期望的温度平衡；温度也可更长时间被保持在所需的水平上并且如有可能也可更快速地给出。平衡和充电电子设备对在电池电芯的放电或充电循环期间保持优化的温度有附加的影响。

发明内容

根据本发明提供一种电池系统。该电池系统包括多个电池电芯和至少一个调温体，该调温体通过其调温面导热地与电池电芯相连接。调温体在其内部具有调温通道，该调温通道借助于始流侧的输入部和返回侧的输出部从调温体引导出来。特征是，旁路通过分离节点和汇聚节点与调温通道相连接。分离节点比汇聚节点布置成更加靠近输入部。调温通道构造成用于容纳调温流体，该调温流体在流动方向上在分离节点处分支并且被引导到旁路、即与调温通道分离地被引导的通道。随后，该调温流体在流动技术上平行于调温通道被引导，直至旁路的流在汇聚节点中被引导回到调温通道中。始流侧表示调温通道的这样的端部，即，新的调温的调温流体可通过该端部进入，相反地，返回侧表示调温通道的另一端部。作为调温流体，可例如与防冻剂混合地应用水。为此，特别合适的是水和乙二醇的混合物。

根据本发明的电池系统具有的优点是，多个布置在唯一的冷却板上的电池电芯可被调温到近似相同的温度。这也适用于由于在调温体中的流动引导在稍晚的时刻才被调温流体到达的电池电芯。结果是，电池具有提高的使用寿命和有效功率。