CN103262334B - 冷却模块和冷却模块的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及生产具有用于容纳电池单元的内部空间的形式的主体的冷却模块(10)的方法，其中所述主体在入口区域和出口区域之间具有彼此平行地延伸的一个或多个冷却通道(20)，并且至少部分地由一段或多段中空型材(30)构件形成。

Description

冷却模块和冷却模块的制造方法
本申请涉及冷却模块的制造方法，以及用于由多个单元组成的电池模块的、相应的冷却模块，所述电池模块特别是使用了蓄电池(特别是锂离子电池)，其用于形成具有电驱动链的交通工具的牵引电池或牵引电池模块。这样的电池模块可以，例如，使用在电动交通工具、使用内燃机的混合动力交通工具或使用燃料电池的混合动力交通工具中。通过根据本发明的电池模块的模块化组件，其也可以被用于不同的目的，例如，固定的应用或小的牵引应用，如例如在轮椅上。
在Akasol工程有限公司(AkasolEngineeringGmbH)尚未公布的、官方申请号为PCT/EP2010/002525的PCT申请中，描述了用于由多个单元组成的电池模块的冷却模块，所述电池模块特别是使用了蓄电池(特别是锂离子电池)，其用于形成具有电驱动链的交通工具的牵引电池或牵引电池模块。
由多个同类电池模块组装到一起的电池模块系统，可例如被设计为覆盖具有在1kWh和400kWh或更大功率之间的范围的功率容量。例如，当电池模块系统被设计为具有20kW的持续功率，则为了加速的目的，峰值功率在短时间内要求100kW，由此可实现优异的加速度值。在充电操作中，可例如在40kW的充电功率下工作。
上述值是纯粹示例性的，另一方面，该值通过市售的锂离子电池一般都可以实现。
按照与上面提到的PCT申请中的冷却模块，其应该被设计为具有紧凑设计和在热学上被优化，并且特别是被配置为使得电池模块或电池模块系统的操作温度可以维持在狭窄的界限中，以尽量避免单个单元的局部过热、一个或多个单元的温度被升高、或在过低的电池温度下操作。
为了满足此目的，在上述的PCT申请中提供了由多个单元组成的电池模块的冷却模块，其特征在于，冷却模块具有在至少第一和第二彼此相对的侧面处的片状金属连接板，并配备了在这两个侧面之间延伸的导热的连接板，在其之间形成用于容纳单元的隔间，其中冷却模块优选为近似平行六面体的形状。
同样，在Akasol工程有限公司尚未公开的、官方申请号为DE102009018787.1的德国专利申请中提供了一种生产用于可重复充电的电池的冷却模块的方法，其中所述冷却模块是约为平行六面体的形状，以及具有在至少三个相互连续的侧面上的液体冷却，其中压制有实质为矩形的薄金属片或实质为矩形的薄金属板条区域，以便在矩形的两个相对的侧面形成槽状的入口区域和槽状的出口区域，以及多条在所述入口区域和出口区域之间至少彼此平行延伸的槽。矩形的板或矩形的板条区域在至少两个位置处弯曲，以形成两个实质上矩形的角。
这种方法能够在生产工厂中以低成本的方式可重复地执行，以及具有很少的材料损耗，以此可以实现经济地批量生产大量的冷却模块。通过使用锡(Blech)或铝或铝合金为原材料，以例如厚度为约1mm的相对薄的金属片制造相对刚性的结构，这是因为肋状物(Rippe)不仅用于冷却，而且也用于加强刚性。此外，薄壁的设计导致冷却模块的重量很轻。铝金属片的使用促进了重量的减少。
然而，单独的电池单元的操作温度不应超过例如18℃至25℃的工作范围，因为其它电池模块的单独的电池单元的寿命，可以部分地大幅度降低。因此，在先前的冷却模块中，冷却片通常提供有冷却剂回路，以便实现电池单元的冷却，然而冷却可能出现问题，这是因为不能够总是确保冷却剂的热传导。
本申请的目的是提供一种制造模块化冷却模块的可选的方法或模块化的冷却模块的可选的结构，其同样允许在电池单元和冷却剂之间优异的热交换。此外，在可选的设计中还确保了极其合理的制造，其可具有很小的材料损耗以及少的经济成本。
为了满足此目的，提供了根据独立权利要求制造冷却模块的方法，以及根据独立权利要求的冷却模块。
本发明的有利的实施方案将在所附的权利要求、说明书和附图中进行描述。
根据本发明，提供了一种生产冷却模块的方法，在该方法中，冷却模块给出了具有用于容纳电池单元的内部空间的主体的形状，其中在入口区域和出口区域之间的主体具有一个或多个彼此平行的冷却通道，并至少部分地由一种长度的中空型材或多种长度的中空型材所构成。
这种方法能够在生产工厂中以低成本的方式可重复地执行，以及具有很少的材料损耗，因为现在可应用简单的中空型材，其具有冷却通道，并可在独立的预先的制造步骤中以所希望的长度来形成，或以所希望的长度实现冷却模块的批量生产，从而实现冷却模块的大批量的系列生产。
通过使用例如铝或铝合金为原材料，可以形成具有大约为0.5至5mm的相对薄的壁厚度的中空型材的刚性结构，这是因为中空型材的壁不仅用于引导冷却剂，而且用于加固冷却模块。此外，薄壁结构导致重量轻的冷却模块。铝金属片的使用可以促进重量的减少。优选地，轻金属，例如铝或镁或其合金，作为应用于中空型材的原材料。优选地使用具有高导热性的材料(例如铝≈200W/mK)。
中空型材可通过挤压方法被简单地制造。通过这种方法，可在温度为约700℃(铝和其合金)到1400℃(钢)时，通过半连续的方法以给定的形式牵引出金属或金属合金的绳(Strang)。其形状可以具有上至400mm的直径，并可以设置有中空空间。其形状可以根据需求被牵引至数百米的长度。一旦绳的截面已经足够地硬化，则被制成的轮廓还可以例如通过锯(“飞锯(fliegendeSage)”)分割为所希望的长度。
在优选的实施方案中，使用至少两个中空型材。其被优选地构建用于在其长度侧互相连接。因此，中空型材可在其长度侧被连接，冷却模块可被额外硬化，以导致形成更加强的结构。
因此，冷却模块由至少两个中空型材所制造，冷却模块的模块化结构可以被实现，这是因为冷却模块的希望的高度可以简单地通过选择预定数量的中空型材来实现。这意味着不同尺寸的冷却模块可以简单地在生产工厂中被制造，因此，单独的电池模块可总是使用相同的原材料，其可以根据所需的长度需求被切割，以及其高度可以通过所需中空型材的数量被简单地改变。
优选地，中空型材分可通过粘接和/或通过钎焊和/或通过熔焊和/或按压和/或螺丝拧紧/夹紧和/或压紧和/或借助于咬紧和/或通过凹槽或插片相互连接。因此，可以简单地或低成本地避免该中空型材相对于彼此的偏移，并且也可以确保在垂直于中空型材长度方向的方向上连到一起。
在一个优选的实施方案中，冷却模块的主体大约是平行六面体的形状，并且具有在至少三个相互连续的侧面上的液体冷却。该中空型材或每段中空型材将至少在两个位置弯曲，优选为弯曲成U型，以形成至少两个实质上为直角的角。
可选的是，中空型材还可以在其相互邻接的端部处以相互液体连通的方式粘接、钎焊或熔焊，以便形成实质上为矩形的冷却模块。
作为其替代物，前后相互连续的中空型材可通过弧形元件流体导通地相互连接，以便形成实质上为矩形的冷却模块。
对于所有上述三个可选方案，冷却模块具有至少三个连续的侧面，其中每个侧面都具有冷却通路。由此，一个或多个电池单元可由至少三个侧面冷却。因此，入口区域和出口区域可以简单地设在冷却模块的一个侧面上，优选地在冷却模块的相同侧上，其中提供了电池单元的电极的连接部。
通过弯曲中空型材，或通过在其角上的连接，将构建具有至少三个侧面的矩形冷却模块，因此冷却模块的主体的基本形状或冷却模块的外壳的一部分以经济的方式制造。矩形的形状使得应用具有矩形的电池单元成为可能，如其在缺省情况下被制造的一样。
优选地，可根据所应用的中空型材的数量和需要，将其在连接之前或之后弯曲。由此，可以保证的是，在应用多个大的中空型材时，将其正确地弯曲，因为这是更经济的，从已知的型材大小(例如壁厚≥2毫米)分离地弯曲，以便尽量减少错误地弯曲中空型材形成的废品。
然而，根据中空型材的类型，可以简单地将单独的弯曲的中空型材组装到冷却模块。
在一个特别优选的实施方案中，具有三个侧面的冷却模块与连接片相连。所述连接片以导热的形式在冷却模块的至少两个相对的侧面上，优选为在冷却模块的三个侧面上附接到中空型材并构建了在其之间用来容纳电池单元的隔间，其中连接片被放置在平行的平面内，以及冷却通道优选地平行于平行的平面。
通过使用连接片，放置在冷却隔间中的电池单元可以至少通过其大平面状的侧面冷却。这可实现单独的电池单元的电池温度的更精确的控制，这是因为电池单元从其下侧或上侧被冷却。由此，片状金属连接板可以实现冷却模块的稳定。通过压制或通过薄的导热电绝缘层(例如，粘合剂，粘接膜)来实现单元到冷却结构的连接。
优选地，连接片被插入在中空型材的长度方向上延伸的引导槽。在插入之后，连接片可以通过钎焊、熔焊、粘接、摩擦力、或以不同的方式固定在引导槽中，以便确保中空型材和连接板之间更好的热传导。然而，传热膏还可以被设在槽中或槽上，其改善连接片和中空型材之间的热交换。
在优选的实施方案中，中空型材长度上具有至少一个冷却翼(Kühlflügel)，其中，冷却翼在中空型材长度上的弯曲位置处具有凹口。
因此，冷却翼可在中空型材生产的挤压步骤中提供从而保证从电池单元到冷却剂更好的热传导，所述电池单元能够插入根据本发明的冷却模块中，并且所述冷却剂可通过冷却通道引导。
在特别优选的实施方案中，在入口区域设有分配器，其大致垂直于各个冷却通道，并在工作时将冷却剂分配到各个冷却通道中，和/或在出口区域设有收集器，其大致垂直于冷却通道，并在工作时从各个冷却通道接收冷却剂，并将其引导到出口处。
因此，分配器能够以简单的方式设置具有冷却剂的各个中空型材的各个冷却通道，从而确保可以被安装在冷却模块中的电池单元以简单的方式被冷却。收集器可以在一个点上收集被加热的冷却剂，并简单地通过冷却通道引导所述被加热的冷却剂。
冷却剂可以从收集器引导到热交换器，以便在冷却剂被(再次)引导到分配器之前达到所需的工作温度。优选地，使用在汽车行业中所用的冷却剂作为冷却剂，特别是用于铝制组件(例如铝制马达)的冷却剂。
优选的是，分配器和/或收集器被熔焊、钎焊、粘接或以不同的方式(例如通过压接连接，并且特别是通过额外的拧紧)固定到一个或多个中空型材上。因此，可确保在分配器或收集器之间和在一个或多个中空型材之间的液密连接，以及带来使得在中空型材的入口区域或出口区域处的稳定的效果。分配器或收集器可以成本有效地和经济地由塑料注塑件、铝合金压铸部件或铝精铸件制造，从而实现冷却模块的重量的进一步减轻。可选的是，收集器和/或分配器可以同样地被制造为挤压部分。
在优选的实施方案中，所制成的冷却模块或中空型材将通过阳极化方法和/或粉末涂覆方法进行后处理。冷却模块还可以例如设有着色层，以保护其远离污垢(例如道路污垢)，从而增加冷却模块的寿命。此外，保护层可以具有电绝缘的功能。
根据本发明，还可以提供冷却模块，其中所述冷却模块包括具有用于接纳电池单元的内部空间的形状，其中主体在入口区域和出口区域之间具有一个或多个彼此平行延伸的冷却通道，并且至少部分地由一种长度的中空型材或多种长度的中空型材来制造。
其中设有至少两个在其长度侧相互连接的中空型材。
其中中空型材通过粘接和/或通过钎焊和/或通过熔焊和/或按压和/或螺丝拧紧/夹紧和/或压紧和/或借助于咬紧和/或借助于凹槽和插片连接相互连接。
其中冷却模块的主体为大致平行六面体的形状，并且具有在至少三个相互连续的侧面上的流体冷却，其中所述中空型材段或每个中空型材段将在至少两个位置进行弯曲，优选地弯曲为U型，或者其中，中空型材还能够在其相抵的端部相互流体连通地粘接、钎焊或熔焊，或其中相互连续的中空型材借助于弯曲元件流体连通地相互连接，以形成至少两个通常至少实质上为直角的角。
其中具有三个侧面的冷却模块设有连接片，连接片至少导热地安装到冷却模块的至少两个相对的侧面上，并优选为安装到冷却模块的三个侧面上，并在其之间构建具有用来容纳电池单元的尺寸的隔间，其中连接片被放置在平行的平面内，并且冷却通道优选地平行于所述平行的平面。
其中连接片被插入在中空型材段的长度方向上延伸的引导槽，和/或连接片能够通过钎焊、熔焊、粘接、摩擦力或以不同的方式固定在引导槽中。
其中中空型材段至少具有一个冷却翼，其中冷却翼在中空型材段被弯曲的位置处具有凹槽。
其中在入口区域设有分配器，分配器大致垂直于各个冷却通道，并在工作时将冷却剂分配到各个冷却通道中，和/或在出口区域设有收集器，收集器大致垂直于冷却通道，并在工作时从各个冷却通道接收冷却剂，并将冷却剂引导到出口。
其中分配器和/或收集器能够被熔焊、钎焊、粘接或通过例如压接连接，并且特别是以额外的拧紧的其它方式被固定到一个中空型材或多个中空型材。
其中冷却模块被阳极化和/或进行粉末涂覆。
其中冷却模块具有至少一个冷却翼，其中在冷却翼和电池单元之间形成的空间内填充有插入件，插入件能够具有下列功能中的一种：热传导功能、耐火功能和机械支撑作用，其中插入件能够通过插入、粘接、熔焊、钎焊、或借助于其它方法连接到电池单元和/或中空型材。
其中弯曲的中空型材能够通过支承型材，例如纤维增强的塑料管来在冷却模块的前端部处进行稳定。
其中在中空型材的支撑区域中的电池单元相对于中空型材电绝缘，例如通过自粘接的箔或涂层来电绝缘。
其中电池单元在例如冷却翼的凹槽的区域中，在中空型材的角部或在收集器和/或分配器处通过插入电绝缘的板条，例如塑料的板条，来实现相对于冷却模块的绝缘。
对于具有至少一个冷却翼的冷却模块，在冷却翼和电池单元之间形成的空间内填充有插入件，其可以具有下列功能中的一种：热传导功能、耐火功能和机械支撑作用。该插入件可通过插入、粘接、熔焊、钎焊、或借助于其它方法与电池单元和/或中空型材相连接。
优选地，可通过支承型材，例如纤维增强的塑料管在冷却模块的前端部处对弯曲的中空型材进行稳固。
在冷却模块的一个实施例中，构建在中空型材的支撑区域中的电池单元相对于中空型材电绝缘，例如通过自粘接的箔或涂层。
特别的是，电池单元在例如冷却翼的凹槽的区域中，在中空型材的角部或在收集器和/或分配器处通过插入电绝缘的板条(例如塑料的板条)来相对于冷却模块绝缘。
根据本发明，还提供了中空型材，其特别适合应用于根据本发明的方法，或用在根据本发明的冷却模块中，其中空型材具有至少一条引导冷却剂的通道、设在通道壁外侧的凹槽以及设在相对外侧的插片，其中该凹槽和插片位于共同的平面上。
根据本发明，还提供了一种制造根据本发明的至少一个组件的方法，其中该组件还作为挤压型材来制造。这可实现特别符合成本效益的冷却模块的组装。可以被制造为挤压型材的冷却模块的典型组件是分配器、收集器、支撑型材或中空型材。
结合根据本发明的方法的各种实施方案说明的优点有意义地适用于根据本发明的冷却模块，以及根据本发明的中空型材的改进方案。
本发明将在下面借助于实施例，参照附图进行进一步的解释，其中示出了：
图1示出了根据本发明的冷却模块的透视图；
图2A示出了根据本发明的中空型材；
图2B示出了根据本发明的U型弯曲的中空型材；
图2C示出了在图2A中的根据本发明的中空型材在图2A的平面A-A中的截面；
图3A、3B示出了根据本发明的中空型材的透视图；
图4示出了具有被插入的片状金属连接板的、根据本发明的U型弯曲的中空型材的分解图；
图5示出了具有所属的电池单元的、根据本发明的冷却模块的组装的透视图；
图6示出了具有冷却翼的、根据本发明的U型弯曲的中空型材的分解图；
图7A到7E以示意的形式示出了与图2C的截面相似的、根据本发明的中空型材的截面；
图8A、8B示出了根据本发明的冷却模块的透视图；
图9A、9B示出了从上方看去的根据本发明的中空型材的视图；
图10A、10B示出了被连接的、根据本发明的中空型材的视图；
图11示出了具有要被插入的插入物和电池单元的、被进一步U型弯曲的根据本发明的中空型材的分解图；
图12示出了具有两个被插入的电池单元的冷却模块；
图13示出了具有四个被插入的电池单元的冷却模块；
图14示出了具有从属的电池单元的、根据本发明的其他冷却模块的组装的透视图；
图15A示出了收集器的俯视图；
图15B示出了根据图15B的剖面线A:A的、通过收集器的截面；以及
图16示出了根据本发明的其他冷却模块的透视图。
具有相同的或类似的功能的特征在下文中带有相同的参考标记，明显的是，除非有相反的说明，否则根据实施方案给出的、关于具有相同的附图标记的一个组件或多个组件的功能的描述对于其它实施方案也是有效的。
图1示出了根据本发明的冷却模块10的透视图。冷却模块10具有实质上平行六面体的形状，并且在其输入区域具有分配器12以及在其输出区域具有收集器14。分配器12和收集器14每个都具有连接部16、18，通过其可引入或引出冷却剂。在分配器12和收集器14之间延伸有六个相互平行的冷却通道20。为了冷却各个电池单元22(参照图4)，所述电池单元可插入冷却模块10的隔间24，以确保在本示例中六个片状金属连接板26实质上平行于各个冷却通道20延伸。片状金属连接板26被导入到中空型材30的预制的凹槽28。冷却通道20被形成在预制的中空型材30中。
图2A示出了中空型材30的侧视图，其中凹槽28沿着中空型材30的中心实质上平行于中空型材30的长度方向延伸。
图2B示出了图2A的弯曲的中空型材30的顶视图。图2C示出了沿着图2A的中空型材30的剖面线A-A的截面。图2C的中空型材30具有冷却通道20、螺纹孔32、以及凹槽28，其设在螺纹孔32和冷却通道20之间。中空型材30的长度方向的上端部和下端部设有凹槽和插片34、36，其被配置来在中空型材长度侧相互连接多个中空型材30。由此，将中空型材30的插片36引导到相邻的中空型材30的凹槽34中，产生插片和凹槽的连接。
图3A示出了图2A至2C的中空型材30的透视图。在中空型材30的每个端部38处可识别出冷却通道20、凹槽28、凹槽和插片34、36以及螺纹孔32。
图3B示出了中空型材30的透视图，所述中空型材30在其侧部54处具有两个中空的流体通道20。平坦的壁部在侧部54之间延伸。如在图3B中示出的中空型材30可以简单地相互层叠，并能够由此形成具有在至少两个侧面上的流动通道20的冷却模块10。其可分别与分配器12或收集器14流体连通地连接。另外可选的是，冷却通路的至少一个端部还可以借助于弧形部分60(图10B)或每个都具有至少一个冷却通道20的连接板，与第二冷却通道20的端部流体连通地连接，以使该冷却模块10具有在至少三个侧面上的液体冷却。
图4示出了U型弯曲的中空型材30的分解图。U型弯曲的中空型材30包括所谓的片状金属连接板26，其可以在中空型材30弯曲之后被插入凹槽28。
此外，图4示出了两个电池单元22，其每个都具有正连接部和负连接部44、46，并且例如电池单元22可以用于牵引电池的电池模块50(参照图5)。中空型材30的U形形状将与设在冷却模块10中的电池单元22的形状相匹配。这意味着，中空型材30可被弯曲为，使得电池单元22的整个长度和电池单元22的宽度可以无问题地插入冷却模块10的各个隔间24中，然而，还允许装配工和工人将各个电池单元22的接触部44、46彼此相连，以提供具有所需的功率的电池模块50。
在中空型材30被U型弯曲以及电池单元22被插入到为其提供的隔间24中之后，如由图5可看出的，多个这些中空型材30可以被结合起来，以及根据需求，冷却模块10或电池模块50可以提供有两个或四个或六个这样的电池单元22。在所需数量的电池单元22被装配在具有U型中空型材的冷却模块10中时，在其各个入口和/或出口区域提供液密材料52，以便在中空型材30的入口区域或出口区域与分配器12或收集器14之间产生液密连接。分配器12或收集器14可以还另外通过螺钉48螺合，以使没有或尽可能少的冷却剂在这些连接点处流出，或尽可能没有冷却剂可以在这些连接点处流出。
正如可从图5中看出的，在分配器12或收集器14处分别安装管道(图中未示出)的连接部支撑件16、18。如在图5中所示，所述连接部支撑件可以是分配器或收集器的不可分割的组成部分，或被粘接或螺紧和/或熔焊到分配器或收集器上。分配器12和收集器14可以经由连接器(Steg)和/或轭状物(Joch)(未示出)连接，以便为冷却模块10提供增加的刚度，并用于上部或下部的闭合板56、58(参照图8A和B)的连通性。上部或下部的闭合板56、58可以通常借助于各自的凹槽和插片34、36安装到冷却模块10的最上部或最下部的中空型材30，以保护最下部或最上部的电池单元22。
在其完成后，电池单元22也可以被插入到冷却模块10的冷却剂隔间24。因此避免了在分配器12或收集器14的钎焊或熔焊或者粘接时的损坏。
图6示出了弯曲成U型的可选的中空型材30的分解视图。U型弯曲的中空型材30包括所谓的冷却翼40，其在连续铸造方法中可作为中空型材30的一部分被生产，或在中空型材30被弯曲之前可作为薄金属片被插入到中空型材30的凹槽28中，以及在中空型材30在应该发生弯曲的位置42处被U型弯曲之前，可以形成凹槽。
类似于图2C中的截面图，图7A以截面图示出了中空型材30。在此示例中，中空型材30具有四个单独的冷却通道20，其中在各个冷却通道20之间，都设有用于安装片状金属连接板26或安装薄板的凹槽28。在图7的示例中，在两个相邻的凹槽28之间可根据需要插入一个或两个电池单元22。在图7A的上端和下端，可看到分别具有凹槽和插片连接34、36。
图7B示出了与图7A相似的截面图。在这个示例中，可看到简化的中空型材30，其具有冷却通道20。在中空型材30的上端和下端，具有凹槽和插片34、36，其可用于将中空型材30与其它的中空型材30连接。被连接的中空型材30的凹槽和插片34、36可由此构建凹槽和插片连接。因此，在被连接的中空型材30之间形成的空间可提供作为由片状金属连接板26或冷却翼40使用的凹槽28。这就是说，凹槽28的宽度可以通过与相邻的中空型材30的凹槽34相连的插片36的长度来确定，或者凹槽28的宽度可通过与相邻的中空型材30的插片36相连的凹槽34的深度来确定。
图7C示出了其它的中空型材30，其中两个冷却通道20设在凹槽和插片连接34、36之间。因此，可在中空型材30中存在冷却通道20的两个不同的横截面，在中空型材30的各个冷却通道20之间存在不同流速的冷却剂。不同的流速可使得电池单元22有针对性地热传导。
图7D示出了其它中空型材30，其中设有冷却翼40，其在中空型材30的连续铸造方法中可直接提供。图7A-7D的中空型材30在U型弯曲和装配到希望的电池模块50中以后，与每个收集器14或分配器12粘接或钎焊，以便在其之间建立液密的连接。
图7E示出了其它中空型材30，其中设有两个具有不同横截面的冷却通道20。在两个冷却通道20之间设有螺纹孔32。在图7E的中空型材30中还提供了冷却翼40。
此处应该指出的是，可以在本发明中使用的中空型材30必须具有至少一个冷却通道。无论是提供凹槽28或冷却翼40或螺纹孔32或其它冷却通道，都取决于要使用冷却模块10的各种应用的领域。另外，冷却通道20可以具有这样一横截面，其例如是圆形、椭圆形、矩形或任何其它的几何形状，只要该形状能确保从电池单元22到冷却通道中流动的冷却剂的热传导即可。
可选的是，弯曲的中空型材30，还可以由通过熔焊、钎焊或粘接连接的多个对称的中空型材30来组装，并具有对应的焊缝或钎焊或粘接位置62(参见图10A)，或者还通过由钎焊或熔焊或粘接到冷却通道30的倾斜的管60(参照图10B)相连接。在这方面，也有可能的是，提供由两行中空型材30构成的冷却模块10，其分别具有单独的分配器12或收集器14。该冷却模块10的各个分配器12或收集器14可以经由连接器和/或轭状物(未示出)相连接，以便提供具有被增加的刚度的冷却模块10。
图8A和8B分别示出了根据本发明的冷却模块10的示意性分解图。在其上端和下端分别在中空型材30处设有上部或下部闭合板56、58。这些闭合板56、58可以设置在每个冷却模块10处。在图8所示的示例中示出了冷却模块10，其由两个U型弯曲的中空型材30构建。下部板58有围绕的插片36，以及上部板56具有围绕的凹槽34。
与此相反，图8B示出了冷却模块10，其具有两行中空型材30，其中单行中空型材的凹槽和插片34、36互换其位置，以使左行中空型材30在其最上端具有凹槽34，以及右行中空型材30在其最上端具有插片36，从而使得闭合板56、58可以在两行中空型材的下端或上端完成冷却模块10。闭合板56、58在一侧的端部处具有凹槽34，而在该侧的另一端部处具有插片36。
图9A或9B分别示出了中空型材30的截面，其在连续铸造过程中，直接被生产为具有三个侧面，以形成具有三个侧面的冷却模块10。而在前述的示例中，冷却通道20被描述和设计为，使得冷却通道20实质上平行于各自电池单元22的宽度和长度延伸，图9A和9B示出了一些实施方案，在这些实施方式中并不一定是上述情况。
这样的冷却模块10可以具有冷却通道20，其垂直于电池单元22的宽度和长度延伸。在这种情况下，各个分配器12或收集器14从上方或下方连接成具有平行六面体形状的冷却模块10。
可选的是，图9A和9B的中空型材还设有连接片，其平行于两个外部的冷却通道20的行延伸，以构建冷却模块10，其中所述冷却模块10的高度受到限制，但其宽度可以改变，并且具有冷却隔间24。在这种情况下，分配器12或收集器14分别被安装在冷却模块10的侧面。
为了制造冷却模块10，在第一步骤中，一个或多个中空型材30被分割成所希望的长度。这就是说，根据可使用在冷却模块10中的电池单元22的尺寸，分割中空型材30以使矩形的电池单元22的三个侧面由其中空型材30在形变后所包围。中空型材30被构建为，使其长度侧与其它中空型材30或与封闭板56、58相连接，所述封闭板56、58可从上方或下方安装到完整的六面体形状的冷却模块10。在第二步骤中，如果多个中空型材30被彼此连接，一个或多个中空型材30被弯成所需的U型。然而，在所述中空型材30在其长度侧相互连接之前，所有单个的中空型材30可被弯曲成所需的U型。中空型材30还可通过粘接、钎焊、熔焊、压紧、螺丝拧紧、夹紧或咬紧、或者借助螺母和插片连接34、36相互连接。
中空型材30形变后，片状金属连接板26可在冷却模块10的至少两个相对的侧面上，以及优选为在三个相对的侧面上插入中空型材30的凹槽28，并在所述侧面之间构建具有用于容纳电池单元22的尺寸的隔间24。在中空型材30被构建为具有冷却翼40的情况下，冷却翼40在形变之前在应该发生弯曲的位置42处被冲压或切断，从而避免在位置42处的各个冷却翼的材料的形变，以及确保具有平行六面体形状的冷却隔间24。在实现期望高度的冷却模块10以及电池单元22被插入冷却模块10的隔间24后，在入口区域或出口区域设有分配器12或收集器14。此外，可选的是，分配器或收集器在电池单元被使用在隔间24中之前，与一个或多个中空型材30相连接。这些隔间大致垂直于单独的冷却通道20。在工作时，冷却剂通过连接部16被引导到分配器12中，并通过该分配器将冷却剂分配到各个冷却通道20中，并随后收集在收集器14中，并引导至出口18。收集器14或分配器12可以被熔焊、钎焊、粘接、或通过其他方式(例如通过压接，以及特别优选为，额外地通过螺钉48拧紧)被固定到一个中空型材30或多个中空型材30。在冷却模块10被制造之后，其可以被随后处理，例如通过阳极化的方法和/或以粉末涂覆的方法，或者冷却模块10也可以简单地设置有着色层。
根据本发明的中空型材30能够以连续铸造方法被制造。作为用于中空型材30的金属，优选为使用具有高热传导性的金属，例如，铝(200W/mK)、碳素钢、镁、镍等。
几何的表示，例如上面或下面，总是参考到本文所示的实施方案以及其在各自图中的排列。其自然地理解为，实施方案在其几何位置上是可以改变的。图11示出了具有被使用的插入件64和两个电池单元22的、其它U型弯曲的、根据本发明的中空型材30的分解视图。在电池单元22上的连接部44在该示例中具有贯穿孔，通过该贯穿孔可实现与其它电池单元22的接触。插入件64填充在两个相邻的电池单元22之间的空间。特别的是，插入件64具有下列功能中的一种：热传导功能(例如插入件64被构建为片状金属连接板26)、耐火功能和机械支撑作用。通常，该插入件可通过插入、粘接、熔焊、钎焊、或借助于其它方法与电池单元22和/或中空型材30相连接。
图12和图13分别示出了冷却模块10，其中两个电池单元22或四个电池单元22被设在每个都通过中空型材所构建的隔间中，以及电池单元22设置有连接部44，所述连接部通过贯穿孔形成。
图14示出了具有从属的电池单元22的其它根据本发明的冷却模块10的组装的透视图，在图15A中示出了根据图14的收集器14的顶视图。图15B示出了通过收集器14的图15B的剖面线A:A的图。可以清楚地看出的是，用于冷却剂的圆柱形连接部18。
在这个例子中，收集器14或分配器12由被挤压的材料制成，特别由铝或铝合金材料制成。为了在挤压步骤后制造收集器14或分配器12，圆柱形形状的连接部16或18例如通过指形磨(未示出)研磨。任何任意形状的连接部16或18原则上可以由合适的切割工具在收集器14或分配器12上制造。此外，图14还示出了两种不同类型的连接部塞68、70，这些连接部塞对密封收集器14或分配器12的中空空间而言是必需的。
在组装状态下，螺钉48穿过分配器12中的孔49，并且穿过密封件52中的相应的孔，并与中空型材中的圆柱形通道32啮合。这些螺钉可以是将分配器12和密封件52夹紧冷却模块或中空型材30的端面的螺纹切削螺钉48。孔径51被设为与孔49同轴地或倾斜地排列，其可在图15A和15B中看到，其面向中空型材30的端部与中空型材的冷却通道和密封件52中的相应开口对齐，并在其另一端通往分配器12的流入通道中，这意味着，在该通道中具有由连接部支持的较大的直径。因此，孔51穿过较窄的分配器通道(这意味着分配器中较窄的纵向通道，其导致中空型材30中的实际分配)。对于分配器14的该布局是相同的，其仅仅镜像对称地安装。然而，用于分配器12和收集器14的挤压型材是相同的，并且对于密封件52也是如此。据此，可以实现极其合理的制造。
附图标记67表示了边缘的保护部分，其同样可以被制造为挤压型材。
在该截面图中可见封闭塞68、70在收集器14的下端处，并朝底部密封。还可见的是，朝顶部密封冷却通道的其它封闭塞68在收集器14的上端部。
图16示出了根据本发明的其它冷却模块10的透视图。在该冷却模块10中设有多个支撑型材66，其在其前端稳定冷却模块10。支撑型材可例如由纤维增强塑料管60构成。
附图标记列表：
10冷却模块
12分配器
14收集器
16连接部
18连接部
20冷却通道
22电池单元
24隔间
26片状金属连接板
28凹槽
30中空型材
32螺纹孔
34凹槽
36插片
38端部
40冷却翼
42位置
44连接部
46连接部
48螺丝
49孔
50电池模块
51孔径
52密封件
54横截面
56闭合板
58闭合板
60弯管
62焊缝或钎焊或粘接位置
64插入物
66支撑型材
67边缘保护
68封闭塞
70封闭塞

Claims (12)

1.一种冷却模块(10)，所述冷却模块(10)是以具有用于容纳电池单元(22)的内部空间的主体的形式，其中所述主体在入口区域和出口区域之间具有一条或多条彼此平行延伸的冷却通道(20)，并至少部分地由一段中空型材(30)或多段中空型材(30)所构成，其中所述冷却模块(10)的主体为大致平行六面体的形状，并且具有在至少三个相互连续的侧面上的液体冷却，其中所述一段中空型材(30)或每段中空型材(30)将在至少两个位置(42)弯曲为U型，以形成至少两个为直角的角；或者其中，中空型材(30)在其相抵的端部相互流体连通地粘接、钎焊或熔焊，以形成至少两个为直角的角；或其中相互连续的中空型材(30)借助于弯曲元件流体连通地相互连接，以形成至少两个为直角的角，
其中，或者所述冷却模块(10)设有片状金属连接板(26)，所述片状金属连接板(26)至少导热地安装到所述冷却模块(10)的至少两个相对的侧面上，并在其之间构建具有用来容纳电池单元(22)的尺寸的隔间(24)，其中所述片状金属连接板(26)被放置在平行的平面内，并且其中所述冷却通道(20)平行于所述平行的平面，
或者所述一段中空型材(30)至少具有一个冷却翼(40)，其中所述冷却翼(40)在所述一段中空型材(30)被弯曲的位置(42)处具有凹槽。
2.如权利要求1所述的冷却模块(10)，其中所述片状金属连接板(26)安装到所述冷却模块(10)的三个侧面上。
3.如权利要求1所述的冷却模块(10)，其中设有至少两个在其长度侧相互连接的中空型材(30)。
4.如权利要求1所述的冷却模块(10)，其中所述中空型材(30)通过粘接、钎焊、熔焊、按压、螺丝拧紧/夹紧、压紧、咬紧或凹槽和插片连接(34、36)相互连接。
5.如权利要求1所述的冷却模块(10)，其中所述片状金属连接板(26)被插入在所述一段中空型材(30)的长度方向上延伸的引导槽(28)内。
6.如权利要求1所述的冷却模块(10)，其中所述片状金属连接板(26)通过钎焊、熔焊、粘接或摩擦力固定到在所述一段中空型材(30)的长度方向上延伸的引导槽(28)中。
7.如权利要求1所述的冷却模块(10)，其中在入口区域设有分配器(12)，所述分配器(12)大致垂直于各个冷却通道(20)，并在工作时将冷却剂分配到所述各个冷却通道(20)中，和/或在出口区域设有收集器(14)，所述收集器(14)大致垂直于所述冷却通道(20)，并在工作时从所述各个冷却通道(20)接收冷却剂，并将所述冷却剂引导到出口(18)，和/或
其中所述分配器(12)和/或所述收集器(14)被熔焊、钎焊或粘接固定到一个所述中空型材(30)或多个所述中空型材(30)。
8.如权利要求1所述的冷却模块(10)，其中所述冷却模块被阳极化和/或进行粉末涂覆。
9.如权利要求1所述的冷却模块，所述冷却模块具有至少一个冷却翼(40)，其中在所述冷却翼和电池单元(22)之间形成的空间内填充有插入件(64)，所述插入件(64)具有下列功能中的一种：热传导功能、耐火功能和机械支撑作用，其中所述插入件插入、粘接、熔焊或钎焊到所述电池单元(22)和/或中空型材(30)。
10.如权利要求1所述的冷却模块，其中弯曲的中空型材(30)通过支承型材(66)在所述冷却模块(10)的前端部处进行稳定。
11.如权利要求1所述的冷却模块，其中在所述中空型材(30)的支撑区域中的电池单元(22)相对于所述中空型材(30)电绝缘。
12.如权利要求7所述的冷却模块，其中电池单元(22)在一些区域中，在所述中空型材(30)的角部或在所述收集器(14)和/或分配器(12)处通过插入电绝缘的板条，来实现相对于所述冷却模块(10)的绝缘。
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