用于尤其是用于机动车的蓄能器装置的单体布置结构、蓄能器装置、机动车的制作方法

本公开涉及一种用于蓄能器装置的单体布置结构，所述蓄能器装置尤其是用于机动车。本公开同样涉及一种蓄能器装置和一种机动车。

背景技术：

1、这样的蓄能器装置典型地包括多个并联和/或串联连接的电池单体或单体并且因此形成机动车的也作为牵引电池已知的高电压存储器。蓄能器装置设计为用于将电池单体放电并提供电能以运行机动车和/或例如经由充电柱在车外提供电能，并且经由充电柱和/或在行驶期间通过回收被加载电能，以便对蓄能器装置的电池单体进行充电。

2、蓄能器装置或者电池单体、尤其是锂离子电池在运行期间产生热量并且能够根据使用目的和负载变得非常热。为了抑制过度加热并延长电池的使用寿命，蓄能器装置可以具有冷却系统。这些冷却系统通常是复杂的并且需要复杂的温度监控。此外，可能需要加热蓄能器装置，以便例如减少在低温下的老化效应。

3、de102021119070a1公开了一种方法、一种运输工具以及一种用于电化学蓄能器的布置结构。所述布置结构包括：带有空心圆柱形的管型件和副腔的蜂窝型件、以及在所述管型件中的电单体，其中，所述副腔的至少一部分分别相邻于所述管型件中的三个管型件地布置，并且所述副腔分别在空间上彼此交替地具有冷却介质通道或主动的加热设备。

4、换句话说，电池单体蜂窝状地布置。在电池单体之间交替地布置有冷却介质通道或主动的加热设备，以便能够对电池单体进行调温。

5、类似的内容在jp2022048813a中公开。

6、wo2023/006725a1涉及一种电化学蓄能器装置，所述电化学蓄能器装置具有在壳体中的接纳空间中的多个电化学单体，其中，所述电化学蓄能器装置包括平行于壳体的上侧或下侧延伸的第一通道以及布置在电化学单体之间的空间中的一个或多个传热元件，其中，所述传热元件中的至少一个传热元件伸入到第一通道中。

7、此外，对于电池单体而言得出的是，可以在电池单体之间例如关于电池单体的电荷实施平衡，也就是所谓的电单体平衡或者说单体均衡。已知的是，单体均衡被动地例如经由放电电阻进行或主动地进行。然而，主动的单体平衡是相对耗费且成本密集的。在被动单体平衡的情况下，荷电程度较高的电池单体经由放电电阻被放电，其中，电能作为热损失丢失或者说耗散。

8、在热方面，单体的热均衡或者说均质化到相似的温度水平也可以是适宜的，以便使电池单体具有相似的功率能力和/或以便能够均匀地充分利用电池单体的使用寿命。这尤其是对于使用寿命、单体系统的建模以及用于计算重要功能和/或特征、例如荷电状态（英文“电量状态（state of charge）”，soc）和/或老化状态（英文“健康状态（state ofhealth）”，soh）而言可以是有用的。热平衡典型地经由冷却系统进行，即在单体模块层面或电池组层面上进行。

9、电单体平衡和热单体平衡的耦合并不是已知的，因此在被动单体平衡的情况下尤其是会发生能量的损失或者说耗散。

技术实现思路

1、在该现有技术的背景下，本公开的任务在于，给出一种装置，所述装置适合于丰富现有技术并且至少改善现有技术的上述方面。尤其是，本公开的任务是能够实现对电池单体的调温、即冷却和/或加热，这对于圆柱形的电池单体来说是有效的并且开启提供电热耦合的单体平衡系统的可行性。

2、所述任务通过独立权利要求的特征来解决。从属权利要求的内容是本公开的改进方案。

3、由此，根据本公开的一个方面，所述任务通过一种用于尤其是用于机动车的蓄能器装置的单体布置结构来解决，其中，所述单体布置结构具有：多个圆柱形的电池单体；规则地布置的多个单体接纳部，其中，在所述单体接纳部中的每个单体接纳部中分别布置有所述电池单体中的各一个电池单体；和调温装置，其中，所述调温装置布置在构造为调温单体的单体接纳部中并且设计为用于被加载电能，以便对布置在围绕所述调温装置布置的单体接纳部中的电池单体进行调温。

4、换句话说，提出一种呈圆形单体形式的电池单体的规则的、例如蜂窝状的布置结构，其中，在相对于电池单体的确定的间距处插入“空单体”、即其中没有布置电池单体而是用作调温单体并分别具有调温装置的单体接纳部。调温装置可以被用于对相邻的电池单体进行调温或者热调节、即加热和/或冷却。由此产生一种“空气调节单体”，类似于蜂巢的蜂窝中的所谓的“加热单体”。

5、通过将调温单体或者调温装置布置在规则地布置的多个单体接纳部中，可以使用电池单体的有效封装，并且调温单体典型地具有六个最近的邻居，即直接相邻的并且与调温单体触点接通的单体，所述单体构造为单体接纳部，并且在所述单体接纳部中分别布置有所述电池单体中的各一个电池单体。借此，调温装置可以高效地且结构空间高效地与电池单体置于有效连接中。将调温装置布置在构造为或者说用作调温单体的单体接纳部中，使得不必在单体接纳部之间设置专门的中间空间，并且可以这样简化集成。

6、单体布置结构可以在此具有多个调温装置，所述调温装置可选地能彼此独立地和/或相互协调地运行，以便对布置在围绕相应的调温装置布置的单体接纳部中的电池单体进行调温。在此，所述一个调温装置或所述多个调温装置的供电可以与单体平衡相关联。因此，本公开通过布置调温单体或者说冷却单体和/或加热单体能够实现电热耦合的单体平衡系统，以用于改善单体模块的使用寿命和效率。

7、也可行的是，在具有非圆柱形电池单体的单体布置结构中设置所述调温装置。例如，所述电池单体可以具有横截面、尤其是六边形横截面，由此也可以在那里设置调温单体，调温装置可以布置在所述调温单体中。

8、可选地，调温单体具有六个侧面，并且调温装置设计为用于对所述六个侧面中的一个或多个侧面单独地进行调温。在此已认识到，例如通过调温装置包括的一个或多个珀尔帖元件，可以有效地对所述侧面中的一个或多个侧面进行调温，即根据电路进行冷却或加热。在此，六个侧面可以与所述一个或多个珀尔帖元件导热地连接和/或一个珀尔帖元件可以至少部分地构成所述侧面中的一个侧面。

9、可选地，所述单体布置结构具有第二调温装置；第二调温装置布置在构造为第二调温单体的单体接纳部中；并且所述调温装置和所述第二调温装置通过热管相互连接以进行热交换。热管或者说热导管（heat-pipe）设计为用于将单体区域热耦合。借此，热量例如可以从第一调温单体被传输到第二调温单体或相反地从第二调温单体被传输到第一调温单体。借此可行的是，热量不是完全耗散，而是热能可以在其他位置处再次被利用。

10、可选地，所述单体布置结构具有第二调温装置；第二调温装置布置在构造为第二调温单体的单体接纳部中，并且第二调温装置设计为用于被加载电能，以便对布置在围绕所述调温装置布置的单体接纳部中的电池单体进行调温。借此，当所述调温装置和所述第二调温装置被相应地加载电能时，单体布置结构的不同区域可以彼此独立地和/或相互协调地被调温。

11、可选地，调温单体限定能由所述调温装置调温的电池单体的第一集合，并且第二调温单体限定能由第二调温装置调温的电池单体的第二集合；并且所述单体布置结构设计为用于分别选择性地用来自第一集合的电池单体和/或来自第二集合的电池单体的电能来加载所述调温装置和/或所述第二调温装置。这可以提供用于将电单体平衡与用于加热和/或冷却单体模块区域的调温功能相结合的实施形式。来自单体平衡的电能可以被用于加热和/或冷却确定的模块区域。由此不仅可以实现单体模块的电平衡而且可以实现单体模块的热平衡。这可以对单体模块的使用寿命产生积极影响并引起电平衡损失的减少。

12、可选地，在所述调温单体中和/或在所述调温单体与相邻的单体接纳部之间布置有相变材料。相变材料（英文“phase-change-material”，pcm）可以设置为圆形单体与六边形单体之间的填充材料和/或设置为用于调温单体的填充材料。相变材料可以提供热惯性，在所述热惯性下，在温度恒定的情况下吸收和/或释放热量。由此可以较有针对性地实施热单体平衡。

13、根据本公开的一个方面，提供一种蓄能器装置，所述蓄能器装置尤其是用于机动车，其中，所述蓄能器装置包括上述单体布置结构。可选地，单体布置结构具有上文中描述为可选的和/或有利的特征中的一个或多个特征，以获得与之相关的技术效果。

14、可选地，所述蓄能器装置具有控制器和上述单体布置结构，其中，所述控制器设计为用于选择性地用来自第一集合的电池单体和/或来自第二集合的电池单体的电能来加载所述调温装置和/或所述第二调温装置。

15、可选地，所述蓄能器装置具有一个或多个调温开关，以用于选择所述调温装置中的一个或多个调温装置。替代地或附加地，所述蓄能器装置具有一个或多个单体选择开关装置，以用于选择所述电池单体的集合中的一个或多个集合。蓄能器装置替代地或附加地包括用于被动平衡的一个或多个平衡级或者说开关，其中，平衡级具有能通过开关切换的用于逻辑电池单体、即一个或多个电池单体的放电电阻。借此提供一种用于将电单体平衡与用于加热和/或冷却单体模块区域的调温功能相结合的实施形式。所述一个或多个调温开关可以选择要激活的一个调温装置或要激活的多个调温装置，并且所述单体选择开关装置可以为此选择用于提供电能的电池单体的一个集合或多个集合。来自电池单体的所述集合中的一个集合的单体平衡的电能可以被用于加热和/或冷却确定的、可选地任意集合的电池单体。由此不仅可以实现单体模块的电平衡和而且可以实现单体模块的热平衡。

16、根据本公开的一个方面，提供一种包括上述蓄能器装置的机动车。可选地，机动车的蓄能器装置具有上文中描述为可选的和/或有利的特征中的一个或多个特征，以获得与之相关的技术效果。