專利名稱：溫度受控的電池系統(tǒng)Ⅱ的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
根據(jù)權(quán)利要求1，本發(fā)明涉及一種具有至少一個(gè)電池的電池系統(tǒng)。在上下文中以鋰離子電池描述本發(fā)明。注意，本發(fā)明的應(yīng)用不取決于電池的化學(xué)特性，或者也可以用于可充電的電池。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中的電池，特別是鋰離子電池被稱為具有特別高的容量的環(huán)保能量儲(chǔ)存器。特別地，其作為所謂的大型電池在現(xiàn)代電子和混合動(dòng)力車輛中用于能量儲(chǔ)存。此外，也已知固定的電池系統(tǒng)，例如用于建筑物的緊急供電。由于充電和放電過程導(dǎo)致電池內(nèi)變熱，其中，被轉(zhuǎn)化的熱量必需被排出，以防止熱積累，且保持針對(duì)電池的電效率的最佳工作溫度。另一方面，在低溫下可以有助于提高電池的工作溫度，以提高電效率。電效率可以例如根據(jù)有效作用系數(shù)、電容量或者瞬時(shí)功率擴(kuò)大 (功率輸出)來測(cè)量。當(dāng)前，為了控制電池的溫度，通常將加熱裝置與壓縮制冷裝置結(jié)合。 其缺點(diǎn)是需要大的結(jié)構(gòu)空間。此外，壓縮制冷裝置污染環(huán)境或者不利于生態(tài)平衡。此外，在電池的最佳工作溫度的范圍內(nèi)操作電池延長其壽命。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供延長電池壽命的可能途徑。該目的通過具有權(quán)利要求1所述的特征的電池系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。從屬權(quán)利要求的特征涉及有利的和優(yōu)選的實(shí)施方式。根據(jù)本發(fā)明的電池系統(tǒng)的優(yōu)選應(yīng)用為這些從屬權(quán)利要求的主題。根據(jù)本發(fā)明，提供包括至少一個(gè)電池的電池系統(tǒng)，其還包括至少一個(gè)珀?duì)柼?(Peltierelement)，該珀?duì)柼糜诶鋮s和/或加熱至少一個(gè)電池。優(yōu)選地，該珀?duì)柼糜诶鋮s至少一個(gè)電池。通過借助于珀?duì)柼鋮s和/或加熱，可以延長一個(gè)電池或者大量電池的壽命。如現(xiàn)有技術(shù)中充分已知的，電池可以由單個(gè)的電池單元或者多個(gè)例如堆疊的電池單元構(gòu)成。此外，根據(jù)本發(fā)明也可以提供一組電池。電池還具有電解質(zhì)。該電解質(zhì)可以包括鋰離子。在本發(fā)明中，珀?duì)柼闊犭娹D(zhuǎn)換器，其基于珀?duì)柼?yīng)在電流流過時(shí)產(chǎn)生可用的溫度差。珀?duì)柼?yīng)大致如下所述當(dāng)將金屬或者半導(dǎo)體的兩端與另一金屬或者半導(dǎo)體接觸且流過直流電流時(shí)，其中一個(gè)接觸點(diǎn)變熱，同時(shí)另一個(gè)接觸點(diǎn)則冷卻。由此，在這兩端之間出現(xiàn)溫度差，該溫度差優(yōu)選可以用于冷卻或者在反轉(zhuǎn)極性時(shí)用于加熱?？稍谑袌錾汐@得不同規(guī)格的珀?duì)柼鳛榧从眯筒考?。其在冷卻操作中具有例如冷側(cè)或冷面以及熱側(cè)或熱面。冷側(cè)可以用于冷卻，且在反轉(zhuǎn)極性之后也可用于加熱。典型地，常見的珀?duì)柼粯?gòu)建在半導(dǎo)體基(P和/或η導(dǎo)體)上。
珀?duì)柼幕緝?yōu)點(diǎn)在于，其結(jié)構(gòu)尺寸小，且避免了移動(dòng)的配件和部件。此外， 珀?duì)柼稍诓皇褂美缰评錂C(jī)且尤其是壓縮制冷機(jī)所要求的冷卻流體的情況下工作， 因此珀?duì)柼~外具有好的環(huán)保平衡。根據(jù)本發(fā)明，通過上述內(nèi)容消除了現(xiàn)有技術(shù)中出現(xiàn)的缺點(diǎn)。此外，珀?duì)柼绕湎啾扔诋?dāng)前所使用的加熱裝置和壓縮制冷裝置是相對(duì)廉價(jià)的。優(yōu)選地，包括多個(gè)珀?duì)柼?，特別地，這些珀?duì)柼部梢允遣煌愋偷幕蛘卟煌Y(jié)構(gòu)的。根據(jù)一優(yōu)選的實(shí)施方式，珀?duì)柼ㄟ^反轉(zhuǎn)極性可以選擇性地用于冷卻和/或加熱電池。優(yōu)選地，通過選擇性地反轉(zhuǎn)電流使得珀?duì)柼瓤梢岳鋮s又可以加熱電池。因此可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電池的深度溫度控制(溫度恒定)，從而可以在電池的最佳工作溫度范圍內(nèi)操作電池。優(yōu)選地，電池系統(tǒng)包括用于倒置極性或者反轉(zhuǎn)電流的相應(yīng)裝置。根據(jù)一優(yōu)選的實(shí)施方式，珀?duì)柼軐?duì)流影響。通過對(duì)流實(shí)現(xiàn)珀?duì)柼c流入或者流過的氣體之間的熱量傳遞，其中，特別涉及空氣。其例如可以是機(jī)動(dòng)車的迎面風(fēng)。 珀?duì)柼梢栽谄錈醾?cè)和/或其冷側(cè)受對(duì)流影響。為優(yōu)化對(duì)流，珀?duì)柼梢跃哂猩狍w或者類似物。優(yōu)選地，對(duì)流指自由對(duì)流?？商鎿Q地，對(duì)流也指受迫對(duì)流，對(duì)此，例如可以包括至少一個(gè)鼓風(fēng)機(jī)裝置，特別是風(fēng)扇。這樣的鼓風(fēng)機(jī)裝置可以根據(jù)情況開啟。就冷卻操作而言，優(yōu)選珀?duì)柼臒醾?cè)受所述對(duì)流影響。通過在熱側(cè)上與散熱體特別是與鼓風(fēng)機(jī)裝置的結(jié)合，可以使得珀?duì)柼睦鋫?cè)變得更冷。根據(jù)一優(yōu)選的實(shí)施方式，珀?duì)柼徊贾迷陔姵氐臍んw上。殼體是指至少部分包圍或環(huán)繞至少一個(gè)電池的任意裝置。殼體也可以例如是用于電池的支架。就冷卻操作而言，優(yōu)選地，珀?duì)柼睦鋫?cè)與殼體熱連通，或者通過開口進(jìn)入殼體構(gòu)成的內(nèi)部。由此，珀?duì)柼睦鋫?cè)可以用于冷卻電池。珀?duì)柼梢岳缃柚谡掣?、鉚接、螺接或者類似的方式固定。根據(jù)一優(yōu)選的實(shí)施方式，珀?duì)柼徊贾迷趯?dǎo)熱板上。這樣的導(dǎo)熱板與待冷卻和/或待加熱的電池?zé)徇B通，優(yōu)選用于將電池的熱量排出和/或?qū)崃總鬟f給電池。優(yōu)選地，導(dǎo)熱板由金屬制成，且可以在一定程度上被稱為導(dǎo)熱片。就冷卻操作而言，優(yōu)選地，珀?duì)柼睦鋫?cè)與導(dǎo)熱板熱連通。珀?duì)柼梢岳缃柚谡掣?、鉚接、螺接或者類似的方式固定在導(dǎo)熱板上。在導(dǎo)熱板上也可以布置多個(gè)珀?duì)柼８鶕?jù)一優(yōu)選的實(shí)施方式，電池由多個(gè)電池單元構(gòu)成，其中，至少在兩個(gè)電池單元之間布置導(dǎo)熱板，該導(dǎo)熱板至少一側(cè)朝外。因此，來自電池內(nèi)部的熱量可以非常好地向外排出。相反地，必要時(shí)同樣也可以將熱量非常好地導(dǎo)入電池內(nèi)部。可替換地和/或補(bǔ)充地，為將熱量導(dǎo)入，也可以在單個(gè)電池單元之間布置加熱薄膜。加熱薄膜也可以被布置在電池的至少一個(gè)外表面上。根據(jù)一優(yōu)選的實(shí)施方式，包括至少一個(gè)導(dǎo)熱板，該導(dǎo)熱板與(電池的)殼體熱連通，其中，至少一個(gè)珀?duì)柼徊贾迷谠摎んw上。根據(jù)一優(yōu)選的實(shí)施方式，包括控制單元，該控制單元借助于珀?duì)柼刂坪? 或調(diào)節(jié)電池的溫度。此外，借助于該控制單元還可以控制任意的鼓風(fēng)機(jī)裝置，以驅(qū)動(dòng)對(duì)流。 優(yōu)選地，該控制單元使得對(duì)電池溫度的預(yù)測(cè)調(diào)節(jié)成為可能。所述預(yù)測(cè)調(diào)節(jié)基于對(duì)未來系統(tǒng)行為的預(yù)測(cè)。理想地，借助于可重寫的處理指令實(shí)現(xiàn)所述調(diào)節(jié)，該處理指令根據(jù)操作方式和
4/或老化的需要來調(diào)整電池系統(tǒng)的狀態(tài)。優(yōu)選地，基于軟件實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)。優(yōu)選地，控制單元也可以控制和/或調(diào)節(jié)電池的充電狀態(tài)。尤其是，也可以借助該控制單元來控制和/或調(diào)節(jié)珀?duì)柼臉O性反轉(zhuǎn)。根據(jù)一優(yōu)選的實(shí)施方式，控制單元被布置在殼體上。優(yōu)選地，該控制單元集成在殼體內(nèi)，且因此同樣以有利的方式受到珀?duì)柼睦鋮s或加熱的影響。根據(jù)本發(fā)明的電池系統(tǒng)特別用于作為機(jī)動(dòng)車內(nèi)的能量儲(chǔ)存器。根據(jù)本發(fā)明的電池系統(tǒng)特別用于作為固定的電池系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明的電池系統(tǒng)特別用于作為機(jī)動(dòng)車內(nèi)的能量儲(chǔ)存器。根據(jù)本發(fā)明的電池系統(tǒng)特別用于作為固定的電池系統(tǒng)。


在下文中，將結(jié)合附圖更加詳細(xì)地描述本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)、特征和應(yīng)用可能。其中圖1在示意圖中示出了第一實(shí)施方式，以及圖2在示意圖中示出了第二實(shí)施方式。
具體實(shí)施例方式圖1示出了鋰離子電池系統(tǒng)的第一實(shí)施方式，該電池系統(tǒng)整體被標(biāo)記為1。該鋰離子電池系統(tǒng)1包括鋰離子電池2，由具有多個(gè)堆疊的電池單元3的電池單元堆疊構(gòu)成。電池單元3以不受限定的方式和途徑電接觸。鋰離子電池2被布置在殼體4中，該殼體在此僅示例性地完全包圍鋰離子電池2。 殼體4例如可以構(gòu)建為矩形棒狀物。該殼體4具有固定裝置5。根據(jù)附圖，固定裝置5被垂直可調(diào)地(hohenversetzt)布置在殼體的右側(cè)與左側(cè)之間，以使得在組合時(shí)將多個(gè)殼體通過螺栓固定在一起成為可能。此外，在殼體4中布置有導(dǎo)線9。為完成電池單元堆疊，在單個(gè)電池單元3之間分別布置有導(dǎo)電板6，根據(jù)附圖，該導(dǎo)電板分別在電池單元堆疊的右側(cè)和左側(cè)上伸出，且因此用于將來自電池單元堆疊內(nèi)部的熱量向外排出，以冷卻鋰離子電池2，或者將熱量導(dǎo)入內(nèi)部，以在需要時(shí)能夠同樣地加熱鋰離子電池。導(dǎo)熱板6是外部彎曲的，且根據(jù)附圖，其與殼體4的右邊和左邊殼壁熱連通。導(dǎo)熱板6同樣也用于機(jī)械固定電池單元3。在殼體4的右邊和左邊殼壁上分別布置有珀?duì)柼?。這樣的珀?duì)柼?的工作原理已在上文中詳細(xì)描述。珀?duì)柼?被布置成就冷卻操作而言，珀?duì)柼睦鋫?cè)與殼體4熱連通。由此，通過殼體4與導(dǎo)熱板6之間的熱連通，可以在鋰離子電池2內(nèi)部實(shí)現(xiàn)冷卻，或者，通過珀?duì)柼?將來自鋰離子電池2內(nèi)部的熱量排出。當(dāng)然也可以提供不同數(shù)量的珀?duì)柼?。珀?duì)柼?在其熱側(cè)上受對(duì)流影響，根據(jù)附圖，熱側(cè)是從殼體4朝外的表面，由此熱量被傳遞給流過的空氣流?？諝饬魍ㄟ^流箭頭表示。為改進(jìn)對(duì)流，珀?duì)柼?可以具有散熱體。此外，可以任選地包括鼓風(fēng)機(jī)裝置，特別是風(fēng)扇，以加強(qiáng)排熱的空氣流。通過反轉(zhuǎn)極性，珀?duì)柼?也可以用于加熱鋰離子電池2。在這種情況下，根據(jù)上文中的定義，珀?duì)柼?的冷側(cè)變?yōu)闊醾?cè)，且熱側(cè)變?yōu)槔鋫?cè)。熱量將通過導(dǎo)熱板6導(dǎo)入鋰離子電池2的內(nèi)部。通過選擇性地反轉(zhuǎn)極性，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)鋰離子電池2的深度溫度控制。根據(jù)本發(fā)明的鋰離子電池系統(tǒng)1還包括控制單元8，該控制單元借助于珀?duì)柼?控制和/或調(diào)節(jié)鋰離子電池2的溫度。在所示的實(shí)施方式中，控制單元8集成在殼體 4中，或者被布置在殼體4的為其提供的結(jié)構(gòu)空間中，且因此同樣有利地受珀?duì)柼?的溫度控制的影響。根據(jù)附圖，控制單元8也可以可選地布置在殼體上部區(qū)域中為其提供的結(jié)構(gòu)空間中。根據(jù)一未示出的實(shí)施方式，珀?duì)柼?被布置成其冷面通過殼體開口伸入由殼體4構(gòu)成的內(nèi)部空間，由此冷卻和/或加熱該內(nèi)部空間，且由此可以根據(jù)情況控制鋰離子電池2的溫度。冷面可以在殼體的內(nèi)部與導(dǎo)熱板熱連通。圖2示出了鋰離子電池系統(tǒng)的第二實(shí)施方式，該電池系統(tǒng)整體被標(biāo)記為la。相同的部件具有與圖1中的相同的標(biāo)記，且額外標(biāo)記“a”。與根據(jù)圖1的第一實(shí)施方式的根本不同之處在于導(dǎo)熱板6a的構(gòu)造。導(dǎo)熱板在其外部區(qū)域被構(gòu)建成框架段，以使得電池單元3a的簡單堆疊成為可能。為此，框架段可以大致相互交錯(cuò)地插放，其中，導(dǎo)熱板6a也同樣用于機(jī)械固定電池單元3a?？蚣芏未媪藗?cè)面的殼體部分。電池單元堆疊的側(cè)外表面可以可選地由鋁薄膜或者又例如由收縮薄膜覆蓋， 以提高穩(wěn)定性。不同于第一實(shí)施方式，珀?duì)柼?a被直接布置在電池單元堆疊的側(cè)外表面或者導(dǎo)熱板6a的框架段上，使得其覆蓋多個(gè)導(dǎo)熱板6a。優(yōu)選地，每個(gè)導(dǎo)熱板6a具有至少一個(gè)布置在其上且與其熱連通的珀?duì)柼?。由此，相比于第一?shí)施方式，提高了熱耦合的效率。
權(quán)利要求
1.一種電池系統(tǒng)(1)，包括至少一個(gè)電池O)，其特征在于，還包括至少一個(gè)珀?duì)柼?7)，該珀?duì)柼糜诶鋮s和/或加熱至少一個(gè)電池O)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池系統(tǒng)(1)，其特征在于，所述珀?duì)柼?7)通過反轉(zhuǎn)極性而選擇性地用于冷卻和/或加熱所述電池(2)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的電池系統(tǒng)(1)，其特征在于，所述珀?duì)柼?7)受對(duì)流影響。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的電池系統(tǒng)(1)，其特征在于，所述珀?duì)柼?7) 設(shè)置在所述電池⑵的殼體⑷上。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的電池系統(tǒng)(1)，其特征在于，所述珀?duì)柼?7) 設(shè)置在導(dǎo)熱板(6)上。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電池系統(tǒng)(1)，其特征在于，所述電池O)由多個(gè)電池單元 (3)構(gòu)成，其中至少在兩個(gè)電池單元C3)之間設(shè)置有導(dǎo)熱板(6)，所述導(dǎo)熱板至少在一側(cè)上被引導(dǎo)向外。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電池系統(tǒng)(1)，其特征在于，包括至少兩個(gè)導(dǎo)熱板(6)，所述導(dǎo)熱板也用于機(jī)械固定所述電池單元(3)。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的電池系統(tǒng)(1)，其特征在于，包括至少一個(gè)導(dǎo)熱板(6)，所述導(dǎo)熱板與殼體(4)熱連通，其中至少一個(gè)珀?duì)柼?7)設(shè)置在所述殼體(4)上。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的電池系統(tǒng)(1)，其特征在于，包括一個(gè)控制單元 (8)，所述控制單元借助于所述珀?duì)柼?7)而允許調(diào)節(jié)所述電池(2)的溫度。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電池系統(tǒng)，其特征在于，所述控制單元(8)被設(shè)置在所述殼體⑷上。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的電池系統(tǒng)(1)作為機(jī)動(dòng)車中的能量儲(chǔ)存器的應(yīng)用。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的電池系統(tǒng)作為固定的電池系統(tǒng)的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電池系統(tǒng)，包括至少一個(gè)電池。根據(jù)本發(fā)明，所述電池系統(tǒng)包括至少一個(gè)珀?duì)柼?，用于冷卻和/或加熱至少一個(gè)電池。
文檔編號(hào)H01M10/50GK102292866SQ201080005284
公開日2011年12月21日 申請(qǐng)日期2010年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月23日
發(fā)明者安德列亞斯·古奇, 沃特·拉成梅爾, 蒂姆·謝弗 申請(qǐng)人:鋰電池科技有限公司