[发明专利]用于机动车电动机的电池组

说明书

本发明涉及机动车，尤其涉及电动机驱动的机动车。

防治大气污染的需求导致汽车制造商开发消耗更少燃料的车辆，甚至是没有内燃机的车辆。

因此，越来越多的样车和系列制造的车辆包含电动机，其作为其唯一的驱动方式或与内燃机相结合。

这样的车辆需要电化学蓄电池的电池组来储存大量能量以为电动机供电。电化学蓄电池通常具有以下量级的标称电压：

NiMH类型的电池组1.2V，

磷酸铁锂LiFePO₄技术3.3V，

基于氧化钴的锂离子技术4.2V。

这些标称电压远远低于待供电发动机的需求。为了获得适当的电压水平，将若干个电化学蓄电池串联放置。为了获得高的功率和容量水平，将若干组蓄电池串联放置。级数（蓄电池的组数）和每一级中并联的蓄电池的数量根据电池组所需的电流、电压和容量变化。

对蓄电池的大量需求对于车辆来说需要产生相当高的额外成本。此外，这样的蓄电池具有有限的使用寿命，这通常意味着在车辆的使用寿命期内至少需要更换一次蓄电池。因为这样的更换对用户来说需要产生高的成本，所以期望将电化学蓄电池的使用寿命优化至最大。

电池组的运行和使用条件对此使用寿命有相当大的影响。电化学蓄电池通常在0℃到60℃的有限温度范围内运行。在此温度范围外运行会导致蓄电池劣化或由于热失控导致它们损坏。最佳运行温度为约30℃。运行越接近运行范围限值，蓄电池使用寿命下降越快。因此，保证蓄电池使用寿命的蓄电池最佳运行温度通常被认为在10℃到45℃的范围内。

可以证明保持电池组在此温度范围内是困难的，这是因为期望汽车在-30℃到+45℃的温度范围内令人满意地工作。为此，开发了一定数量具有用于调整其温度的液体流回路的电池组。然而，由于存在冷却液体并且必须在此冷却液体和蓄电池的电连接器之间提供密封，因此这样的电池组被证明是更重的且更复杂的。此外，电池组的重量构成车辆重量的相当大的一部分，因此会削弱其性能和动态行为。

机动车的电池组也引起一定数量额外的设计制约。当遭遇天气异常或甚至车辆浸入水中时为了避免短路，汽车电池组尤其必须是水密的。另外，电池组必须是气密的。气密性首先防止蒸汽进入电池组，其次当海拔或者温度改变时防止该蒸汽凝结。在此情况下凝结水会导致短路。此外，当蓄电池出现任何意外的劣化时，气密性防止朝外部的毒性散发。

也开发了通过空气流通进行热控制的电池组。然而，这样的电池组不满足上文中提到的水密性和气密性的条件。当空气取自车辆外部时电池组尤其显示出凝结的风险或当空气取自车辆内部时显示出对乘客安全的风险。

因此，迄今没有能在具有减少的重量和令人满意的安全条件的同时保证电池组在其最佳运行范围内工作的解决方案。

文件EP2133952描述了一种具有电化学蓄电池的电池组。在一个具体实例中，蓄电池安放在绝热包中。此包包括在液体流和空气流之间的内部隔离物。

这样的电池组由于电池组与外部的热交换不能实现具有高运行安全性的动态控制。

本发明的目的是解决这些缺点中的一个或更多个。因此，本发明涉及一种用于为机动车的电动机驱动器供电的电池组，所述电池组包括电化学蓄电池，其特征在于电化学单元容纳在绝热外壳内并且容纳在气密、水密外壳内。

密封外壳容纳绝热外壳，并且具有在所述绝热外壳之外并通过与外部进行热交换受益的容积，所述电池组包括在所述绝热外壳和所述容积之间选择性地建立传热流体流的阀。

根据另一个变化方案，密封外壳配置为在其内部压力变化时发生弹性形变。

根据又一个变化方案，密封外壳具有至少一个具有起伏部分的可变形面。

根据一个变化方案，所述可变形面由导热材料制成。

根据另一个变化方案，密封外壳与所述绝热外壳选择性地建立气体流，并包括与外部换气的空气/空气交换器。

根据又一个变化方案，电池组包括用于使空气在电化学蓄电池之间流通的回路，并且包括用于在所述回路中产生空气流的装置。

根据又一个变化方案，绝热外壳具有相对外部大于0.1m².K/W的热阻率。

根据一个变化方案，绝热外壳充填有惰性气体。

本发明还涉及机动车，其包括：

-电动机；

-上文限定的为电动机供电的电池组，所述电池组的热时间常数为由所述电动机驱动的车辆续航时间的至少两倍。

根据一个变化方案，所述车辆包括：

-用于测量绝热外壳内部温度的探测器；