[发明专利]用于加热和冷却电池组的装置

说明书

本发明描述了一种用于加热和冷却电池组(12)的装置(18)，所述电池组特别是包括多个电池元的车辆驱动电池组，所述装置具有包括至少一个加热元件(26)的加热装置(22)以及包括至少一个冷却元件(24)的冷却装置(20)，冷却流体流过冷却元件以便于带走热能。至少一个加热元件(26)直接支承抵靠冷却元件(24)、或直接支承抵靠至少一个冷却元件(24)也支承抵靠的电池组(12)的侧面。本发明还描述了一种包括电池组(12)以及加热和冷却装置(18)的车辆驱动电池组件(10)，电池组具有包括多个电池元的至少一个电池模块(14)。

技术领域

本发明涉及一种用于加热和冷却电池组的装置，所述电池组特别是包括多个电池元(battery cells)的车辆驱动电池组。

背景技术

考虑到由具有纯内燃发动机的车辆引起的环境污染，车辆的驱动器的发展越来越朝着电力驱动的方向，其至少部分地取代传统的内燃发动机。电力驱动通常具有驱动电池组件以借助其产生动力。在所述电力驱动中，驱动电池组件具有至少一个电池组，其由包括多个电池元的至少一个电池模块组构成。所用的电池组或电池模块是可具有从130V至360V电压的高电压电池。

由于电池在充电和放电期间发热，电池通常必须借助于冷却装置来冷却，使得电池保持在最佳的工作范围。然而，电池也需要加热，否则在比较冷的环境温度，例如0℃以下时，如果它们的负荷大，则电池可能会损坏。因此，为了避免损坏，驱动电池使得它们仅能提供部分功率。如图9中的曲线所示，该电池的电压和容量由于相对高的温度而显著减少。图10示出了锂离子电池和镍氢电池在各种温度下的最大可允许充电和放电容量。其中，例如在正常的交通状况、温度低于0℃的时，最大可允许的充放电容量随温度下降而变小，由于只有小于额定功率的40％是可用的，因此充电过程或车辆的加速过程是不可能的。

因此，现有技术公开了将加热设备固定到电池组，加热装置加热电池组以使其能够提供全部功率。然而，由于电池元的冷却是极为重要的，冷却装置设置在电池组上具有最佳热接触区域的位置，以使电池元以有效且高效地方式冷却。与此相反，加热装置设置在电池组上热接触相对差的位置，因此效率级别较低。举个例子，加热装置固定在电池组的外侧，结果只有外部的电池元被加热。

发明内容

本发明的目的是提供一种装置，其允许电池组既能以高效的方式冷却、由能以高效的方式加热。

本发明的目的是通过一种用于加热和冷却电池组的装置来实现的，所述电池组特别是包括多个电池元的车辆驱动电池组，所述装置具有加热装置和冷却装置；加热装置包括至少一个加热元件，冷却装置包括至少一个冷却元件，冷却流体流过冷却元件以带走热能，其中至少一个加热元件直接支承抵靠冷却元件、或直接支承抵靠至少一个冷却元件也支承抵靠的电池组的侧面。

本发明的基本思想是定位加热装置，使得电池组的高效加热是可能的。根据本发明，提供了与加热装置和冷却装置具有相同程度热接触的电池元。这是通过将加热装置直接布置在也设置有冷却元件抵靠的电池组的一侧面上实现的，或者是通过加热装置借助于冷却装置而与电池组的相应接触侧的相互作用来实现的。由于冷却元件由具有高的热传导率的材料形成，所以这确保了由加热装置产生的热量借助于冷却元件传送到电池组。此外，由于加热功能和冷却功能都集成在相同的装置中，所以集成设计确保冷却和加热是标准化的。由于要提供有加热和冷却功能的电池组时仅需将一个装置连接到电池组，所以这样减少了装配成本。而且，由于一体化设计，所以增强了鲁棒性。

本发明的一个方面提供了以预紧的方式压在电池组上的冷却元件和/或加热元件。由于预紧，待冷却或加热的电池组的侧面得到了更好的接触，从而得到了更好的热接触。这样，增加了加热和冷却过程中的效率。

根据本发明的又一方面，冷却元件和/或加热元件借助于预紧单以预紧的方式，特别是借助于共用弹簧元件预紧，压在电池组上。预紧单元可以调整将冷却元件和/或加热元件压到电池组上的压力。