CN102362372A - 蓄能器的温控装置以及制造该温控装置的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种蓄能器的温控装置，其包括：接触部件(104、106、108、110、112、116)，所述接触部件具有用于与蓄能器建立热连接的接触面(102)；流体通道(122)，所述流体通道设置在所述接触部件中；以及绝热装置(130)，所述绝热装置设置在接触部件中。

Description

蓄能器的温控装置以及制造该温控装置的方法
技术领域
本发明涉及一种蓄能器的温控装置，以及一种用于制造蓄能器的温控装置的方法。
背景技术
现代的高性能电池、例如用于电动车或其它应用的锂离子电池，在超过预设温度时(例如高于40℃)会显著加速老化。在低温时(例如低于10℃)会造成功率显著降低。因此要求电池(或蓄电池单元)尽可能保持在适宜的工作温度范围。这一点既要符合汽车或设备的工作状态也要符合停机状态。在夏天停机状态下，由于较强的太阳能作用，温度会达到例如70℃，而在冬天工作状态下，由于较冷的室外温度和行驶风的作用，温度会低至例如-20℃。有时需要在工作状态下付出巨大的努力以通过电池冷却或加热装置使电池保持在最优的工作温度条件下。然而在停机状态下，这些装置一般是不用的，也就是说，其运行意味着较高的额外的能量消耗。
电池的冷却或加热可以通过冷却或加热板来实现。对此，蓄电池单元的复合结构(例如堆叠)可以设置在钎焊的“冷却板”上，该冷却板内部设有用于冷却介质(例如冷却剂或制冷剂)的通道。借由这样的冷却板可以使电池热量散发出去。
迄今，传统的系统仅设有很少或干脆没有绝热构造，因为主要的注意力都集中在工作状态或快速充电中的热量的散发上。良好的绝热构造在此反而是不利的。
文献DE 3940649A1公开了一种真空绝热装置，其例如能够用于高温电池的绝热。该绝热装置可以通过真空泵进行抽真空。
文献DE 4419281C1公开了一种高温电池，特别用于电动车的能源供应，该高温电池具有绝热外壳和冷却系统，该冷却系统具有设置在绝热外壳内部的有空气流经的冷却本体，该冷却本体仅通过设置在本体上的进气接管和排气接管贯穿外壳的绝热壁。
发明内容
本发明的目的是提供一种改善的蓄能器的温控装置，以及一种改善的用于制造蓄能器的温控装置的方法。
本发明的理念是，通过高效的真空绝热构造使高温电池的老化影响降低。
根据本发明，在电池的外壳部件中设有一集成的真空绝热构造，该构造例如为冷却板或整体的电池外壳。一方面，由此可以使导入的加热或冷却能量的损失实现最小化。这一点类似于建筑物，应该尽可能常年将温度控制在舒适的范围内。另一方面，由此可以使温度变化、以及相应的不希望的极端温度在停机状态下实现最小化。
优选的方式，在此可以提供一种高效的集成的设置在电池外壳部件内的绝热构造，冷却介质在该绝热构造中传递，或者通过该绝热构造控制电池温度。因此，可提供一种含有真空绝热构造的电池。由此还可以实现停机状态下的绝热，由此使电池的寿命延长。
本发明的制造方法实现了，通过钎焊过程完成真空绝热构造，采用该钎焊过程过去常用于制造传统的冷却板。因此，本发明的真空绝热构造不需要采用额外的方法步骤。
本发明提供了一种蓄能器的温控装置，其具有以下特征：具有用于与蓄能器建立热连接的接触面的接触部件；设置在接触部件中的流体通道；以及设置在接触部件中的绝热装置。
温控装置可以是冷却板或外壳的一部分，该温控装置与蓄能器形成热连接。蓄能器可以指的是原电池，例如电池或可充电电池。接触部件可以是由高导热性材料构成的本体，例如由金属构成的本体。接触部件可以由多层结构组成。接触部件可以经由接触面与蓄能器连接。流体通道可被用于引导冷却介质或加热介质，例如冷却剂。通过流体通道可以使接触部件以及特别是接触面进行冷却或加热。绝热装置可被用于降低蓄能器和其周围环境之间经由接触部件导致的热交换。通过绝热装置能够实现经由完全或主要由流体通道控制的接触部件的热交换。在接触部件内部可以设有多条流体通道和/或多个绝热装置。
流体通道可以设置在接触面和绝热装置之间。以这种方式可以使绝热装置形成为热屏蔽。
根据一个实施例，绝热装置可以形成有空腔。以这种方式可以使绝热装置形成为真空绝热构造。
本发明的装置可以具有盖体，盖体设置在远离接触面的一侧上包围接触部件。盖体可以形成外壳对外封闭。
在此，可以在盖体和接触部件之间设有缝隙，该缝隙与绝热装置相连接。由此可以实现一个大面积的绝热构造。
此外还可以使盖体具有间隔支持部，间隔支持部设置为相对于所述接触部件越过缝隙支撑盖体。由此可以确定缝隙的尺寸。
还可以使本发明的装置设有支撑部件，该支撑部件设置在绝热装置的内部，并适合于提高接触部件的强度且相对于接触部件越过缝隙支撑盖体。以这种方式可以使支撑部件防止盖体的贴靠。在此支撑部件可以形成为肋部，特别是波纹肋部。
根据一个实施例，接触部件由多块金属层板组装而成，并且绝热装置至少延伸经过两块金属层板。这些金属层板实现了接触部件简单且稳定的构造。
例如，接触部件可以具有至少一块第一金属层板、至少一块第二金属层板、至少一块第三金属层板和至少一块第四金属层板，这些层板相互叠置，其中，所述至少一块第一金属层板用于形成接触面，在至少一块第二金属层板中设有至少一条流体通道，并且在至少一块第四金属层板中设有至少一个绝热装置。
本发明还提供一种用于制造蓄能器的温控装置的方法，其包括以下步骤：提供具有用于与蓄能器建立热连接的接触面的接触部件，其中，在接触部件中设有至少一个空腔，空腔具有排气孔；经由排气孔对空腔进行抽真空处理；以及通过钎焊过程对排气孔进行密封处理。
排气孔可以是贯穿孔，该贯穿孔连接空腔和接触部件的外表面。例如，通过排气孔可以使空腔中的空气排出，并由此实现空腔内部的真空或局部真空。为此还可以设有多个排气孔。钎焊过程可以是制成接触部件所采用的处理过程。可以替换地，还指的是特别为了密封排气孔所实施的处理过程。为了密封排气孔，可以使合适的焊料沉积在排气孔的周围区域中。
所述接触部件可以由多块金属层板组装而成，该多块金属层板通过钎焊过程相互连接在一起。以这种方式不需要采用额外的方法步骤来封闭排气孔。
此外，还可以使金属层板之一形成为盖体，并且可以将排气孔设置在位于盖体和另一块金属层板之间的接触面中。因此可以使排气孔设置在焊料导引层中，该层用于将盖体和该另一块金属层板钎焊在一起。排气孔的封闭可通过在钎焊过程中的焊料导引层上的熔融实现。
钎焊过程可以采用真空钎焊过程。以这种方式可以确保实现空腔的抽真空，以及在钎焊过程中维持真空。
根据一个实施例，排气孔可形成为孔、滚花或凹槽结构。
附图说明
接下来，结合附图对本发明的优选实施例进行详细说明。图中示出：
图1为本发明一个实施例的蓄能器的温控装置的示意图；以及
图2为本发明另一个实施例的蓄能器的温控装置的示意图。
具体实施方式
在以下对本发明优选实施例的说明中，对于在不同附图中示出的、功能类似的元件采用相同或相近的附图标记，其中，对于这些部件省去重复说明。
图1示出了本发明一个实施例的蓄能器的温控装置的侧视图。根据该实施例，该装置形成为一块具有真空绝热构造的冷却板。
该装置具有接触部件，在该实施例中，该接触部件具有盖体102、第一金属层板104、第二金属层板106、第三金属层板108、第四和第五金属层板110、第六金属层板112、缝隙114和盖体116。盖体116可以具有弯边117。在各个金属层板之间可以设有加强部118。在接触部件中设有一条第一流体通道120和两条第二流体通道122。此外，在该接触部件中还设有绝热装置130，该绝热装置具有支撑结构132。可替换地，本发明温控装置具有其它的部件或仅具有前述一部分部件。
盖体102可以形成为上方盖体，该上方盖体在一侧进行电镀处理。盖体102可以具有一个接触面，用于提供与蓄能器的热连接。例如，蓄能器可以与盖体102的接触面形成平面式连接。金属层板104、106、108、110可以形成为在一侧进行电镀的金属层板。参见图1，焊料包覆面可以分别设置于各个部件的下方。根据该实施例，加强部118作为增强稳固性的层部件而设置在第四和第五金属层板110之间。可以使金属层板102、104、106的表面延伸率大于金属层板108、110、112的表面延伸率，从而使接触部件具有层级差别。下方盖体116能够符合层级差别的进程，并因此而设有弯边117，该弯边实现了热应力平衡。缝隙114能够经由第六金属层板112的朝向盖体116的表面、以及弯边117的区域而延伸出去。由此，缝隙114能够环绕接触部件而形成大面积的绝热构造。盖体116可以与第二金属层板106的一外露表面相连接。
第一流体通道120可以兼用于分流通道和集流通道。两条第二流体通道122能够用于控制盖体温度。绝热装置130可以形成为抽真空区域。
支撑结构132可设于抽真空区域130的内部。支撑结构132可以经由抽真空区域130的整个深度延伸，并且根据该实施例，该支撑结构相对于第三金属层板108而支撑住盖体116。以这种方式可以避免，由于在缝隙114中产生的低压而使盖体116平面式地贴靠在第六金属层板112上。支撑结构132可以具有肋部，例如采用8.0mm的肋部作为支撑结构或支撑部件。
根据该实施例，第一流体通道120具有矩形横截面，并且延伸经过金属层板104、106、108、110。第二流体通道122分别具有L形横截面，并且延伸经过金属层板104、106。抽真空区域130具有矩形横截面，并且延伸经过金属层板110、112，而且朝向缝隙114敞开。
抽真空区域130可以最初直接地、或通过缝隙114经由一个或多个排气孔与接触部件的周围相连接。根据该实施例，盖体106与第二电镀层106接触。在该接触面中例如可以设置排气孔。通过排气孔，可以在制造过程中对抽真空区域130和缝隙114进行抽真空。抽真空可以在钎焊过程中进行，在该钎焊过程中，相互叠置的层102、104、106、108、110、112、114、116在一个焊炉中相互连接。在此，设置在各层金属板之间的薄层通过焊接而被融化，并在冷却后实现相互叠置的层102、104、106、108、110、112、114、116之间的永久连接。在此，融化的焊料流入或流经排气孔，并且在冷却后永久封闭该排气孔。如果钎焊过程为真空钎焊过程，那么抽真空和钎焊可以同步进行。
图2示出了本发明另一个实施例的蓄能器的温控装置的侧视图。根据该实施例，该装置形成为一块具有真空绝热构造的冷却板。
该装置与图1所示的装置相对应，其中，设置在抽真空区域130中的支撑结构替换为卷边232，该卷边设置在盖体116中并作为间隔支持部和增强部或支承结构。卷边232可以作为凹进部或凹陷部形成在盖体116中。在卷边232的区域上，盖体116可以贴靠在第六金属层板112上。以这种方式可以避免由于在缝隙114中产生的低压而使盖体116平面式地贴靠在第六金属层板112上。与图1所示实施例的另一个区别在于，该实施例中的第二金属层板106(而不是第六金属层板112)在一侧被电镀。
图3示出了用于制造蓄能器的温控装置的方法的流程图，该温控装置例如已经在图1和图2中示出。
在第一步骤331中，提供具有接触表面的接触部件，该接触表面用以提供与蓄能器的热连接。在该接触部件中，可以设有至少一个空腔，该空腔具有排气孔。此外，还可以在该接触部件中设有至少一个流体通道。在第二步骤332中，可以通过排气孔而对空腔抽真空。在第三步骤333中，可以使排气孔以及还有相应的空腔通过钎焊过程而永久封闭。
根据用于制造蓄能器的温控装置的方法的一个实施例，可以在钎焊的构件中(例如在冷却板中)集成设置这样的区域，这些区域在钎焊过程之前进行抽真空处理，然后通过钎焊过程进行密封封闭，从而在冷却之后保留被封闭的抽真空区域。这一点例如可以通过小孔来实现，通过这些小孔使封闭的气体能够在抽真空过程中排出，这些气体还可以在接下来的真空钎焊过程中被邻近设置的焊料封住。对此，有利之处在于，在冷却的过程中还可以至少保持局部真空。而且，应该对构件适宜地进行结构化处理，使得这些构件不会由于受到抽真空区域的影响而发生塌陷或变形。
除了小孔结构之外，还可以在焊料表面或构件表面中进行滚花加工或采用凹槽结构，用以排气，将滚花或凹槽结构设置得足够小、或者根据钎焊位置有利地设置，从而使这些结构能够通过所供应的焊料而封闭。
前述实施例仅是示例性地选取，这些实施例还可以相互结合应用。

Claims (14)

1.一种蓄能器的温控装置，其具有以下特征：
接触部件(104、106、108、110、112、116)，所述接触部件具有用于与蓄能器建立热连接的接触面(102)；
流体通道(122)，所述流体通道设置在所述接触部件中；以及
绝热装置(130)，所述绝热装置设置在所述接触部件中。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述流体通道(122)设置在所述接触面和所述绝热装置(130)之间。
3.根据前述任意一项权利要求所述的装置，其特征在于，所述绝热装置(130)形成为空腔。
4.根据前述任意一项权利要求所述的装置，其特征在于，该装置包括一盖体(116)，所述盖体在远离所述接触面(102)的一侧围住所述接触部件(102、104、106、108、110、112)。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，在所述盖体(116)和所述接触部件(102、104、106、108、110、112)之间设有缝隙(114)，所述缝隙与所述绝热装置(130)相连接。
6.根据权利要求4或5所述的装置，其特征在于，所述盖体(116)具有间隔支持部(232)，所述间隔支持部设置为相对于所述接触部件(102、104、106、108、110、112)越过所述缝隙(114)支撑所述盖体(116)。
7.根据权利要求4至6中的任意一项所述的装置，其特征在于，该装置包括支撑部件(132)，所述支撑部件设置在所述绝热装置(130)的内部并相对于所述接触部件(102、104、106、108、110、112)越过所述缝隙(114)支撑所述盖体(116)。
8.根据前述任意一项权利要求所述的装置，其特征在于，所述接触部件由多块金属层板(102、104、106、108、110、112)组装而成，所述绝热装置(130)至少延伸经过两块金属层板(110、112)。
9.根据前述任意一项权利要求所述的装置，其特征在于，所述接触部件包括至少一块第一金属层板(102)、至少一块第二金属层板(104、106)、至少一块第三金属层板(108)和至少一块第四金属层板(110、112)，这些金属层板相互叠置，其中，所述至少一块第一金属层板用于形成接触面，在所述至少一块第二金属层板中设有至少一条流体通道(122)，并且在至少一块第四金属层板中设有至少一个绝热装置(130)。
10.一种用于制造蓄能器的温控装置的方法，其包括以下步骤：
提供步骤(331)，提供具有用于与蓄能器建立热连接的接触面(102)的接触部件(104、106、108、110、112、116)，其中，在所述接触部件中设有至少一个空腔(130)，所述空腔具有排气孔；
抽真空步骤(332)，经由排气孔对空腔进行抽真空处理；以及
密封步骤(333)，通过钎焊过程对排气孔进行密封处理。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述接触部件由多块金属层板(102、104、106、108、110、112)组装而成，并且该多块金属层板通过钎焊过程相互连接在一起。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述金属层板(102、104、106、108、110、112)中的一个形成为盖体(102)，排气孔被设置在位于所述盖体和另一块金属层板(106)之间的接触面中。
13.根据权利要求10至12中的任意一项所述的方法，其中，所述钎焊过程是真空钎焊过程。
14.根据权利要求10至13中的任意一项所述的方法，其特征在于，所述排气孔形成为孔、滚花或凹槽结构。
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