Conjunto de bateria de tren de potencia de un vehículo eléctrico de combustible-acumuladores o híbrido.

Conjunto de batería de tren de potencia de un vehículo eléctrico de combustible-acumuladores o híbrido,

teniendo dicho conjunto una pluralidad de acumuladores (16) de batería, cada uno contenido en un alojamiento (18) del acumulador cerrado exteriormente, que se combinan en una pila de acumuladores y que tienen además al menos una tubería (36) que conduce fluido de enfriamiento para la evacuación de energía calorífica desde los acumuladores (16) de batería, al menos una aleta (42) de conducción de calor que se origina en la tubería (36) y que al menos secciones aplanadas se ponen en contacto con al menos un alojamiento (18) de acumulador, caracterizado porque las partes exteriores de acumuladores (16) de batería están en contacto con las aletas asociadas (42) en grados variables.

Conjunto de bateria de tren de potencia de un vehiculo electrico de combustible-acumuladores o hibrido º

La invención se refiere a un conjunto de bateria de tren de potencia de un vehiculo electrico de combustibleacumuladores o hibrido, teniendo dicho conjunto una pluralidad de acumuladores de bateria, cada uno encajado en un alojamiento de acumulador cerrado exteriormente, que estan combinados en una pila de acumuladores y que tienen ademas al menos una tuberia que conduce fluido de enfriamiento para la evacuación de energia calorifica de los acumuladores de bateria.

Debido a que los motores de combustión interna puros afectan adversamente al ambiente a causa de la contaminación con CO2, estan siendo desarrollados cada vez mas trenes de potencia electrica para vehiculos que transportan pasajeros o mercancias y estan sustituyendo, al menos parcialmente, a los motores de combustión interna. La presente invención se refiere a tales conjuntos de de bateria de tren de potencia para vehiculos electricos de combustible-acumuladores o hibridos. En tales conjuntos de bateria de tren de potencia, acumuladores de bateria exteriormente cerrados, prefabricados, se unen con una bateria de alto voltaje (voltajes habituales de 130 voltios para los denominados hibridos "blandos" y 360 voltios para un hibrido denominado "pleno") y combinados en una alojamiento exterior de unión. Los acumuladores de bateria son fabricados separadamente unos de otros, poseyendo cada uno un alojamiento individual exterior de metal cuyo exterior esta revestido de plastico para asegurar el aislamiento electrico. Los acumuladores de bateria son usualmente acumuladores de bateria de NiMh- o Li-ión que generan calor durante el proceso de carga y descarga. Sin embargo, estos acumuladores de bateria no deben exceder su temperatura maxima de acumulador de 55 grados C a 80 grados C, lo que podria limitar la vida util de la bateria. Una distribución de temperatura no homogenea entre los acumuladores puede reducir tambien la vida util del acumulador de bateria y por tanto la vida de todo el conjunto. Por lo tanto, es importante garantizar que la temperatura entre los acumuladores no difiera en mas de 2 a 5 K, preferiblemente en sólo 2 a 3 K. Puesto que los acumuladores estan conectados electricamente en serie, un acumulador defectuoso puede llevar al fallo completo de todo el conjunto de bateria. Se han hecho ya consideraciones respecto a cómo mantener el conjunto de bateria a una temperatura constante por medio de un sistema activo de enfriamiento con fluido. Ejemplos de esto son el documento DE 195 36 115 A1, cuyo objetivo es un intercambiador de calor disenado en la forma de una pila de placas; el documento JP 2006 185 788 A2, que muestra un sistema muy complicado de enfriamiento por aire que tiene paletas de flujo de aire controladas; y el documento JP 30 93 172 A2, que contempla una pluralidad de intercambiadores de calor entre acumuladores individuales que no obstante pueden conducir a preocupaciones de espacio; los documentos DE 103 52 046 A1, DE 90 02 249 U1 y US 5 756 227, que muestran un paquete de acumuladores de bateria enfriados por un medio.

La invención presenta un conjunto de bateria de tren de potencia simple, ahorrador de espacio, enfriado activamente, que puede ser fabricado a un precio razonable. La invención garantiza un periodo de vida del conjunto de bateria de diez anos o mas.

La invención esta destinada ademas a asegurar que las cantidades de energia, que se acumulan en cierto grado, sean evacuadas y, en el intervalo de 300 a 1.500 vatios, sean evacuadas efectivamente sin que se incremente por ello el volumen del conjunto de bateria de tren de potencia.

Esto se consigue en el conjunto de bateria de tren de potencia del tipo inicialmente mencionado por medio de al menos una aleta de conducción de calor que se origina de la tuberia que, al menos en partes, se situa contra al menos un alojamiento de acumulador, donde los exteriores de acumuladores de bateria estan en contacto con las aletas asociadas en diversos grados. La invención describe ademas aletas delgadas que parten de la bateria y que proporcionan un puente termico sólido entre los acumuladores de bateria individuales y la tuberia o pluralidad de ellas. Tales aletas son muy delgadas y por tanto ahorran espacio, permiten una rapida transferencia de calor y son faciles de fabricar. Ademas, debido a que las aletas tienen un espesor de pared minimo, se pueden ajustar facilmente a la geometria externa del alojamiento de acumuladores de tal modo que se aplican contra el mismo de manera extensiva y plana.

La aleta es por tanto llevada, al menos en partes, a alinearse con el alojamiento exterior del acumulador de bateria con el fin de transportar calor rapidamente desde el mismo y hacia la tuberia.

Una ventaja adicional de la invención es que, sin alterar el concepto, el conjunto puede funcionar con diferentes medios de enfriamiento. Por ejemplo, se puede usar una mezcla de agua/glicol, R134a, CO2 u otro agente de enfriamiento. El peso del conjunto de bateria de tren de potencia de acuerdo con la invención es menor que el divulgado en la tecnica anterior, en el que, entre otras cosas, estan empotrados en el conjunto de bateria numerosos intercambiadores de calor. Las aletas pueden ser conducidas tambien alrededor de los acumuladores individuales, garantizando la transferencia de calor desde lugares dificiles de acceder y que tienen problemas de espacio. Existen tambien una pluralidad de posibilidades para guiar la disposición de la tuberia a traves del conjunto. Las secciones de tuberia o la pluralidad de lineas de tuberia no precisan estar dispuestas inmediatamente adyacentes a los acumuladores de bateria individuales para garantizar una distribución de calor uniforme a traves del paquetes de baterias.

Con respecto a la disposición de tuberias, se usan comunmente tuberias metalicas que tienen una conductividad termica de > 40 W/m/K, en particular tuberias de aluminio.

Las tuberias tienen comunmente un diametro exterior de sólo 4 a 10 mm.

El espesor de pared de la tuberia es usualmente de entre 0, 3 y 2 mm. Como se ha mencionado, es posible, naturalmente, disponer una pluralidad de tuberias que puedan ser conectadas en serie o en paralelo. Las tuberias pueden estar conectadas a un colector de entrada y a un colector de salida desde el cual partan las tuberias y al cual sean conducidas.

Como aletas se usan metales en lamina delgada, en particular compuestos de aluminio, cobre u otro material muy conductor del calor, los cuales, de acuerdo con la realización preferida, presentan una conductividad termica de 60 W/m/K a 400 W/m/K.

El espesor de las aletas esta comprendido entre 0, 1 y 2, 5 mm, preferiblemente entre 0, 5 y 1, 5 mm.

Como ha sido determinado, el diametro interior óptimo de las tuberias es de entre 3 y 6 mm, con un espesor de pared de 0, 3 a 1 mm cuando se usa agua o R134 como un agente de enfriamiento, y de 1, 5 a 4 mm con un espesor de pared de 1 a 2 mm cuando se usa CO2 como un agente de enfriamiento.

Usualmente, estan dispuestas una pluralidad de aletas en una tuberia, estando las citadas aletas distribuidas alrededor de la circunferencia de la tuberia y encerrando parcialmente uno o mas acumuladores de bateria con el fin de enfriarlos. Hasta diez acumuladores de bateria son suficientemente enfriados por medio de una tuberia, y se asigna una aleta hasta a tres acumuladores de bateria.

Es posible que una aleta se origine de una pluralidad de tuberias, es decir, por ejemplo, estando sus dos bordes opuestos unidos a diferentes tuberias.

De acuerdo con la realización preferida, la aleta presiona contra el alojamiento de acumulador. Por lo tanto, ha de ser imposible que se forme un espacio de aire entre la aleta y el alojamiento exterior y que se reduzca el intercambio de calor. Una ventaja adicional del pretensado consiste en hacer posible recoger las variaciones permisibles del alojamiento exterior de los acumuladores de bateria. No todos los alojamientos exteriores tienen tecnicamente el mismo diametro exterior exactamente, sino mas bien variaciones dentro de una tolerancia que es absorbida por un pretensado preciso de las aletas. A este fin, la posición y la geometria de la aleta estan coordinadas con las dimensiones minimas de un acumulador de bateria. Esto asegura que incluso en el caso de un acumulador de bateria en el limite inferior de la variación permisible, la aleta este aplicada de manera segura contra el alojamiento de acumulador.

1. Conjunto de bateria de tren de potencia de un vehiculo electrico de combustible-acumuladores o hibrido, teniendo dicho conjunto una pluralidad de acumuladores (16) de bateria, cada uno contenido en un alojamiento (18) del acumulador cerrado exteriormente, que se combinan en una pila de acumuladores y que tienen ademas al menos una tuberia (36) que conduce fluido de enfriamiento para la evacuación de energia calorifica desde los acumuladores (16) de bateria, al menos una aleta (42) de conducción de calor que se origina en la tuberia (36) y que al menos secciones aplanadas se ponen en contacto con al menos un alojamiento (18) de acumulador, caracterizado porque las partes exteriores de acumuladores (16) de bateria estan en contacto con las aletas asociadas (42) en grados variables.

2. Conjunto de bateria de tren de potencia de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la aleta

(42) empuja contra el alojamiento (18) del acumulador.

3. Conjunto de bateria de tren de potencia de acuerdo con la reivindicación 1 o la 2, caracterizado porque la aleta (42) abraza al menos un alojamiento (18) de acumulador sobre el diametro exterior por medio de un ajuste a presión.

4. Conjunto de bateria de tren de potencia segun cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la aleta (42) rodea la tuberia (36) en secciones.

5. Conjunto de bateria de tren de potencia segun cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la aleta (42) esta fijada directamente a la tuberia (36) por medio de adhesivo, unión, soldadura, soldadura blanda o unos medios de sujeción mecanicos.

6. Conjunto de bateria de tren de potencia segun cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la aleta (42) rodea la tuberia (36) al menos parcialmente formando un ajuste a presión con el fin de sujetarla a la tuberia (36) .

7. Conjunto de bateria de tren de potencia segun cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque los acumuladores (16) de bateria tienen un eje geometrico longitudinal y la aleta (42) , desde la dirección del eje geometrico longitudinal (A) , se pone en contacto en mas de 900 de la circunferencia del alojamiento (18) de acumulador.

8. Conjunto de bateria de tren de potencia segun cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque al menos el 40% de la circunferencia exterior del alojamiento (18) de acumulador ha de estar en contacto con al menos una aleta.

9. Conjunto de bateria de tren de potencia segun cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque los acumuladores (16) de bateria estan sujetos entre una pluralidad de aletas (42) que se aplican a secciones opuestas de la circunferencia exterior del alojamiento (18) de acumulador.

10. Conjunto de bateria de tren de potencia segun cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque los alojamientos (18) de acumuladores son cilindricos, en particular cilindricos circulares, y las aletas (42) se extienden a los largo de acumuladores (16) de filas diferentes en una disposición de acorde6n.

11. Conjunto de bateria de tren de potencia segun cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque secciones de aleta de acumuladores próximos (16) no se ponen en contacto entre si.

12. Conjunto de bateria de tren de potencia de un vehiculo electrico, de combustible-acumuladores o hibrido, en particular de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, teniendo dicho conjunto una pluralidad de acumuladores (16) de bateria, cada uno de ellos contenido en un alojamiento (18) de acumulador, cerrado exteriormente, de si mismo, teniendo tambien al menos una tuberia (36) que conduce fluido de enfriamiento y esta lateralmente aplanada en secciones en la región de un acumulador (16) de bateria adyacente, caracterizado porque las partes exteriores de los acumuladores (16) de bateria estan en contacto con aletas asociada (42) en grados variables.

13. Conjunto de bateria de tren de potencia de acuerdo con la reivindicación 12, caracterizado porque mas alla de las secciones aplanadas (51) de la misma, la tuberia (36) tiene una sección transversal circularmente cilindrica.

14. Conjunto de bateria de tren de potencia de acuerdo con la reivindicación 12 o la 13, caracterizado porque la tuberia (36) tiene al menos una sección (38, 40) que discurre a lo largo del eje geometrico longitudinal (A) de los acumuladores y discurre transversalmente con respecto al eje geometrico longitudinal (A) de los acumuladores, y tambien porque la sección (40) que discurre transversalmente esta parcialmente aplanada.

15. Conjunto de bateria de tren de potencia de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 12 a 14,

caracterizado porque los alojamiento (18) de acumuladores son circularmente cilindricos y la tuberia (36) se extiende al menos parcialmente dentro de la envoltura de acumuladores adyacentes (16) , estando las secciones (51) que discurren transversalmente situadas al exterior de las envolturas.

16. Conjunto de bateria de tren de potencia segun cualquiera de las reivindicaciones 12 a 15, caracterizado porque la sección (40) que discurre transversalmente esta aplanada en un lado, cuyo lado se enfrenta a los acumuladores (16) .

17. Conjunto de bateria de tren de potencia segun cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la zona de la tuberia (36) a la que estan unidos los acumuladores (16) se extiende sobre el borde exterior del paquete de acumuladores.

18. Conjunto de bateria de tren de potencia segun cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la tuberia (36) se extiende alternadamente hacia arriba y hacia abajo en la dirección longitudinal de los acumuladores (16) .

19. Conjunto de bateria de tren de potencia segun cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque los acumuladores (16) de bateria dispuestos mas próximos a la tuberia asociada (36) tiene una superficie de contacto menor con las aletas (42) de lo que lo hacen las tuberias dispuestas a una distancia mayor de la citada tuberia asociada.

20. Conjunto de bateria de tren de potencia de acuerdo con la reivindicación 19, caracterizado porque la aleta

(42) en la zona del alojamiento (18) de acumulador tiene al menos un rebaje (58) o una depresión (60) con el fin de disminuir la superficie de contacto.

21. Conjunto de bateria de tren de potencia segun cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la aleta (42) esta provista de un aislamiento electrico (70) , al menos en la zona de contacto con el alojamiento (18) de acumulador.

22. Conjunto de bateria de tren de potencia de acuerdo con la reivindicación 21, caracterizado porque el aislamiento (70) es creado por revestimiento de la aleta (42) .

23. Conjunto de bateria de tren de potencia de acuerdo con la reivindicación 21 o la 22, caracterizado porque la aleta (42) en la zona de contacto con la tuberia (36) esta disenada sin aislamiento.

24. Conjunto de bateria de tren de potencia segun cualquiera de las reivindicaciones 21 a 23, caracterizado porque el aislamiento (70) se aplica mediante enrollamiento o revestimiento.

25. Conjunto de bateria de tren de potencia segun cualquiera de las reivindicaciones 21 a 24, caracterizado porque los alojamientos prefabricados (18) de acumuladores estan disenados sin aislamiento externo (70) y las aletas aisladas (42) aislan electricamente acumuladores adyacentes (16) entre si.

26. Conjunto de bateria de tren de potencia, en particular segun cualquiera de las reivindicaciones precedentes, de un vehiculo electrico, de combustible-acumuladores o hibrido, teniendo dicho conjunto una pluralidad de acumuladores (16) de bateria, cada uno contenido en un alojamiento (18) de acumulador individual, cerrado exteriormente, que se combinan en un paquete de acumuladores (16) y que tienen ademas al menos una tuberia (36) que conduce un refrigerante zeotr6pico para la evacuación de energia calorifica de los acumuladores (16) de bateria, estando disenada la sección de tuberia situada dentro del conjunto de manera que el refrigerante dentro de la misma sufre una disminución de presión de tal manera que la temperatura de saturación del refrigerante en la sección de tuberia permanece esencialmente constante, caracterizado porque la disminución de presión se consigue estrechando la sección transversal de la tuberia en la dirección de aguas abajo.

27. Conjunto de bateria de tren de potencia de acuerdo con la reivindicación 26, caracterizado porque la disminución de presión es de entre 0, 25 y 0, 75 bares.