Módulo de baterías.

Módulo de baterías (1), que comprende una carcasa (2), al menos una batería (4) dispuesta en la carcasa (2),

almenos un medio (3) para la atemperación de la al menos una batería (4), en el que el al menos un medio (3)comprende un tubo de calor (6) para la conducción de calor desde y/o hacia la al menos una batería (4), y entre almenos dos baterías (4) está dispuesta al menos una aleta (9) de un material conductor de calor, por ejemplo metal,en particular cobre, caracterizado porque al menos dos aletas (9) están conectadas de forma conductora de calorcon una placa (10) de un material conductor de calor, por ejemplo de metal y en la placa (10) está dispuesto almenos un tubo de calor (6) de forma conductora de calor.

Módulo de baterías La invención se refiere a un módulo de baterías de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1. Además, se refiere a un sistema de módulos de batería y a un automóvil.

Estado de la técnica

Las baterías, por ejemplo las baterías de iones de litio o baterías Zebra, alimentan a diferentes instalaciones, por ejemplo automóviles, hospitales o máquinas taladradoras, con corriente eléctrica. Especialmente en el caso de baterías de iones de litio, es necesaria una pequeña diferencia de temperatura de menos de 4 K. Por lo demás, en las baterías de iones de litio, la temperatura no debe estar por encima de 60ºC. En general, varias baterías se incorporan en una carcasa y de esta manera se forma un módulo de baterías. Los módulos de baterías tienen la ventaja de que éstas se pueden refrigerar más fácilmente y se pueden conseguir fácilmente potencias eléctricas más elevadas a través de la combinación de varios módulos de baterías para formar un sistema de módulos de baterías.

Las baterías dispuestas en un módulo de baterías son atemperadas, es decir, refrigeradas o calentadas por un fluido de refrigeración en circulación por medio de convección, es decir, transporte de masas. A tal fin, el módulo de baterías presenta al menos un orificio de entrada y al menos un orificio de salida, a través de los cuales se carga y se descarga el fluido de atemperación. Para la circulación del fluido de atemperación se necesita una instalación de transporte de fluido, por ejemplo un soplante para aire como fluido de atemperación. Para la circulación del fluido de atemperación es necesario, por lo tanto, un gasto alto de energía y, además, pueden aparecer fácilmente daños en virtud de las parte mecánicas móviles de la instalación de transporte de fluido. En el caso de utilización de un módulo de baterías de este tipo, en virtud del elemento giratorio en la instalación de transporte de gas se puede influir negativamente sobre la torsión de una estación espacial que se encuentra en el espacio.

El documento JP 2003 1927 A publica un módulo de baterías, en el que varias baterías conectadas en serie están dispuestas en varias series. Entre estas baterías están previstos unos tubos de calor, a través de los cuales se puede disipar el calor fuera del módulo de baterías. Al menos un tubo de calor está conectado con nervaduras de refrigeración.

El documento JP 2005 285456 A publica un sistema de baterías, en el que están contenidos varios módulos de baterías. El módulo de baterías está constituido por un soporte de fijación, que presenta cavidades, en las que se pueden encajar células de baterías. El calor es disipado a través de placas de radiación de calor, que están colocadas lateralmente en el soporte de fijación.

Publicación de la invención Ventajas de la invención El módulo de baterías de acuerdo con la invención comprende una carcasa, al menos una batería dispuesta en la carcasa, al menos un medio para la atemperación, es decir, para la refrigeración y/o para el calentamiento, de la al menos una batería, en el que el al menos un medio comprende al menos un tubo de calor para la conducción de calor desde y/o hacia la al menos una batería.

Un tubo de calor es un transmisor de calor, que permite, utilizando calor de evaporación de una sustancia, una alta densidad de corriente térmica, es decir, que sobre un área de la sección transversal pequeña se pueden transportar grandes cantidades de calor. La resistencia térmica de un tubo de calor es claramente menor que la de metales, porque los tubos de calor se comportan casi isotérmicos (temperatura constante sobre la longitud del tubo de calor) . Con el mismo calor transmitido, son esencialmente más ligeros que los intercambiadores de calor o bien los transmisores de calor convencionales, como por ejemplo un intercambiador de calor de placas. A través de una selección correspondiente del medio de trabajo del tubo de calor se pueden conseguir los intervalos de empleo, es decir, los intervalos de temperatura necesarios para los módulos de baterías. Un tubo de calor puede refrigerar y/o calentar de esta manera las baterías del módulo de baterías fácilmente sin partes mecánicas móviles, es decir, que se pueden atemperar las baterías de los módulos de baterías. Por lo tanto, de manera especialmente ventajosa no es necesaria ya una instalación de transporte de fluido, por ejemplo un soplante, para la circulación de un fluido de atemperación y un fluido de atemperación en circulación.

Entre al menos dos baterías está dispuesta al menos una aleta de un material conductor d calor, por ejemplo metal, en particular cobre y la al menos una aleta está conectada de forma conductora de calor con el al menos un tubo de calor. Entre las baterías del módulo de baterías están dispuestas unas aletas metálicas, en particular de cobre, que

absorben el calor cedido por las baterías en la superficie y lo conducen hacia el tubo de calor. A la inversa, las aletas metálicas pueden conducir también calor hacia las baterías para el calentamiento de las baterías.

Dos aletas están conectadas de forma conductora de calor con una placa de un material conductor de calor, por ejemplo metal y la placa está conectada de forma conductora de calor con el al menos un tubo de calor. En la zona del extremo de la aletas, las aletas están conectadas mecánicamente con la placa y, por lo tanto, también de forma conductora de electricidad. Por lo tanto, la placa agrupa térmicamente todas las aletas, que están dispuestas entre las baterías, y en la placa está dispuesto el tubo de calor de forma conductora de calor. El calor cedido por las baterías es conducido de esta manera en primer lugar hacia las aletas, a continuación es conducido desde las aletas hacia la placa y desde la placa hacia el tubo de calor y a la inversa.

En otra configuración, la al menos una batería está dispuesta en la carcasa en un líquido, con preferencia no conductor de electricidad, para la transmisión de calor. El líquido de transmisión e calor dentro de la carcasa de la batería eleva adicionalmente el intercambio de calor entre las baterías y desde las baterías hacia las aletas o bien hacia la placa, de manera que la diferencia de temperatura entre las baterías es reducida, por ejemplo inferior a 4 K, es decir, que se garantiza una distribución homogénea de la temperatura dentro del módulo de baterías.

En una configuración complementaria, el líquido es un aceite, por ejemplo aceite de silicona.

Con preferencia, la carcasa está constituida, al menos en parte, de plástico o de metal.

En una variante, la al menos una batería es una batería de iones de litio.

De manera conveniente, el al menos un tubo de calor es un tubo de calor o un termosifón.

Un sistema de módulos de batería de acuerdo con la invención con varios módulos de baterías comprende al menos un módulo de baterías descrito.

En particular, al menos dos módulos de baterías están conectados entre sí de forma conductora de calor por medio del al menos un tubo de calor para la atemperación, es decir, para la refrigeración y/o calentamiento, de la al menos una batería. Los módulos de baterías de un sistema de módulos de baterías están conectados de esta manera de forma conductora de calor con el tubo de calor, de manera que entre los módulos de baterías del sistema de módulos de baterías es posible un intercambio de calor especialmente bueno y de esta manera aparecen también dentro del sistema de módulos de baterías diferencias reducidas de la temperatura en las baterías, o bien en los módulos de baterías.

Un automóvil de acuerdo con la invención comprende al menos un módulo de baterías descrito y/o al menos un sistema de módulos de baterías descrito.

En una variante complementaria, para la refrigeración de la al menos una batería, el al menos un tubo de calor está conectado o se puede conectar de forma conductora de calor con un sumidero de calor y/o para el calentamiento de la al menos una batería, el al menos un tubo de calor está conectado o se puede conectar de forma conductora de calor con una fuente de calor.

En otra variante, el sumidero de calor es un evaporador de una instalación de climatización y/o un transmisor de calor para la transmisión de calor al aire ambiental y/o una carrocería del automóvil. En el caso de utilización de un evaporador como sumidero de calor, las baterías se pueden refrigerar especialmente bien, porque en el evaporador aparecen temperaturas reducida en el intervalo de 3ºC, por ejemplo, de manera que es posible una refrigeración especialmente efectiva y rápida de las baterías... [Seguir leyendo]

1. Módulo de baterías (1) , que comprende una carcasa (2) , al menos una batería (4) dispuesta en la carcasa (2) , al menos un medio (3) para la atemperación de la al menos una batería (4) , en el que el al menos un medio (3) comprende un tubo de calor (6) para la conducción de calor desde y/o hacia la al menos una batería (4) , y entre al menos dos baterías (4) está dispuesta al menos una aleta (9) de un material conductor de calor, por ejemplo metal, en particular cobre, caracterizado porque al menos dos aletas (9) están conectadas de forma conductora de calor con una placa (10) de un material conductor de calor, por ejemplo de metal y en la placa (10) está dispuesto al menos un tubo de calor (6) de forma conductora de calor.

2. Módulo de baterías de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la al menos una batería (4) está dispuesta en la carcasa (2) en un líquido, con preferencia no conductor de electricidad, para la transmisión de calor.

3. Módulo de baterías de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado porque el líquido es un aceite, por ejemplo aceite de silicona.

4. Módulo de baterías de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la carcasa (2) está constituida, al menos parcialmente, de plástico o metal.

5. Módulo de baterías de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la al menos una batería (4) es una batería de iones de litio (5) .

6. Módulo de baterías de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el al menos un tubo de calor (6) es un tubo de calor (7) o un termosifón (8) .

7. Sistema de módulos de baterías (24) con varios módulos de baterías (1) , caracterizado porque el sistema de módulos de baterías (24) comprende al menos un módulo de baterías (1) de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones anteriores.

8. Sistema de módulos de baterías de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizado porque al menos dos módulos de baterías (1) están conectados entre sí de forma conductora de calor por medio de al menos un tubo de calor (6) para la atemperación de la al menos una batería (4) .

9. Automóvil (26) , caracterizado porque el automóvil (26) comprende al menos un módulo de baterías (1) de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 1 a 6 y/o un sistema de módulos de baterías (24) de acuerdo con la reivindicación 7 u 8.

10. Automóvil de acuerdo con la reivindicación 9, caracterizado porque para la refrigeración de la al menos una batería (4) , el al menos un tubo de calor (6) está conectado o se puede conectar de manera conductora de calor con un sumidero de calor (14) y/o para el calentamiento de la al menos una batería (4) , el al menos un tubo de calor (6) está conectado o se puede conectar con una fuente de calor (15) de manera conductora de calor.

11. Automóvil de acuerdo con la reivindicación 10, caracterizado porque el sumidero de calor (14) es un evaporador

(16) de una instalación de climatización (27) y/o un transmisor de calor (18) para la transmisión de calor al aire ambiental y/o una carrocería (19) del automóvil (26) .

12. Automóvil de acuerdo con la reivindicación 10 u 11, caracterizado porque la fuente de calor (15) es una instalación de calefacción eléctrica (17) y/o un transmisor de calor (18) para la transmisión de calor perdido desde un motor de combustión (25) del automóvil.

13. Automóvil de acuerdo con la reivindicación 10, 11 ó 12, caracterizado porque el sumidero de calor (14) y/o la fuente de calor (15) se puede conectar por medio de convección térmica de forma conductora de calor con el al menos un tubo de calor (6) , por ejemplo, con un circuito de fluido, de manera que con preferencia se puede conectar y desconectar la convección de calor.