CN104303359B - 用于车辆电池的冷却装置和具有冷却装置的车辆电池 - Google Patents

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Abstract

一种用于车辆电池的冷却装置设置有冷却板(22)，冷却板(22)包括面向电池(10)并且具有第一壁厚度(d1)的第一板部件(24)，包括具有第二壁厚度(d2)的第二板部件(30)，以及包括形成在第二板部件(30)中的多个凹部(32)。冷却板(22)具有多个制冷剂导管(34)，制冷剂导管具有第一导管横截面，所述制冷剂导管形成在第二板部件(30)的凹部(32)中，位于第一和第二板部件(24、30)之间。冷却板(22)具有分配器部分(42)和收集器部分，其每一个具有至少一个连接部(46)，用于制冷剂供给管路(56)和制冷剂返回管路。分配器部分(42)和/或收集器部分(44)的壁至少部分地由附加到第一和第二板部件(24、30)的零件(52)形成。

Description

用于车辆电池的冷却装置和具有冷却装置的车辆电池
技术领域
本发明涉及用于车辆电池的冷却装置，和具有根据本发明的冷却装置的车辆电池。
背景技术
车辆电池，特别是用于电动车辆或混合动力车辆的车辆电池，必须尽可能保持在恒定温度，由于该原因，所谓的冷却装置被用于车辆电池。所述冷却装置包括所谓的冷却板，冷却液体流动经过所述冷却板。冷却板尽可能没有间隙地安装在电池的外侧，用于散热或加热电池的目的。
冷却装置是已知的，其中冷却板包括两个板部件，两个板部件通常直接地紧固到彼此。这里，第一板部件优选为平面的，第二板部件优选为具有曲折凹部的深拉或变形金属片。所述凹部由紧固到深拉板部件的平面板部件闭合，从而形成制冷剂导管。
延伸经过冷却板的多个制冷剂导管或制冷剂导管部分从一个或多个用于供给管路或返回管路的连接部延伸。这里，分配器部分和/或收集器部分和/或多个这样的部分设置为连接部之间的过渡部。流于是被分流或被汇合到所述部分或腔室中。在分配器部分的上游或收集器部分的下游，在每一种情况下设置有用于制冷剂供给管路或返回管路的一个连接部(通常用于管或软管)。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于车辆电池的鲁棒的冷却装置。
所述目标通过一种用于车辆电池的冷却装置实现，所述冷却装置具有冷却板，冷却板包括面向电池并且具有第一壁厚度的第一板部件，具有第二壁厚度的第二板部件，以及形成在第二板部件中的多个凹部。冷却板具有多个制冷剂导管，制冷剂导管具有第一导管横截面，所述制冷剂导管形成在第二板部件的凹部中，位于第一和第二板部件之间。而且冷却板具有分配器部分和收集器部分，其每一个具有至少一个连接部,用于制冷剂供给管路和制冷剂返回管路。分配器部分和/或收集器部分的壁至少部分地由附加到第一和第二板部件的零件形成。附加的零件这样来说连接到第二板部件。而且，还可设想增强部件，其在外侧用于支撑第二板部件以及在内侧的另一区域中限定分配器部分或收集器部分的壁的一部分。分配器部分和收集器部分每一个构成腔室，分别地，流动从该腔室出发分流，并且流动汇合到该腔室中。
本发明的优选实施例提供，分配器部分和/或收集器部分至少部分地由第二板部件形成，并且设置有附加的零件，附加的零件在分配器部分和/或收集器部分的区域中增强第二板部件。在分配器或收集器部分中，因而形成一种夹层构造，其中第二板部件适当地部分地形成壁，但是仅与该零件一起形成。所述实施例是有利的，因为制冷剂导管形成在第二板部件中，并且在第二板部件和分配器部分或收集器部分之间没有设置可能导致泄漏的连接点。这还因为第二板部件还连带地形成分配器部分和/或收集器部分。不言而喻有利的是，在该连接部中，如果零件设置在第二板部件的外侧，从而第二板部件在内侧连续，并且限定制冷剂导管，还在内侧限定分配器部分和/或收集器部分。
分配器部分和/或收集器部分的壁优选地具有大于第二板部件的壁厚度。
用于冷却剂供给和/或返回管路的连接部可形成在附加的零件上。
附加的零件特别地具有壳状形式。分配器部分和/或收集器部分由第一板部件闭合，以形成分配器或收集器部分的腔室。
如果分配器部分和/或收集器部分中的一个布置在第一板部件的定位为与第二板部件相对的侧部上，则获得分配器部分和/或收集器部分的区域中的非常稳定的构造。第一板部件中的通道开口于是形成制冷剂导管的入口和出口开口。由于第一板部件通常具有比第二板部件更大的壁厚度，因此分配器和/或收集器部分中的负载被至少部分地，优选全部地，传输到第一板。
作为其替代形式，分配器部分、收集器部分和/或连接导管可与第二板部件一起布置在第一板部件的一侧上。在该实施例中，第一板部件中的通道开口可被省略。
根据本发明的冷却装置不言而喻可还包括供多个冷却板，和对于设置的各冷却板在每一种情况下专用或共用的分配器部分和/或收集器部分，并且至少两个冷却板串联或并联连接。
如果可变形的导热导电绝缘层布置在第一板部件的平面表面和车辆电池的待冷却的表面之间，则可补偿公差。而且，可确保第一板部件和电池之间不存在气隙。
第一和第二板部件应通过一个或多个共用结合表面直接地连接到彼此，这可例如通过敲弯、钎焊，特别地铜焊或其他粘性连接方法实现。
为了允许良好的热传导，第一和/或第二板部件为金属片。第二板部件优选地变形，以形成凹部。
优选的是，冷却板在分配器部分和/或收集器部分中的壁厚度大于第二板部件的壁厚度。
而现有技术中的情况是，分配器部分和收集器部分由第二板部件单独形成，并且因而不具有增大的壁厚度，本发明在所述区域中有利地提供增大的壁厚度。由于所述增大的壁厚度，第二板部件上的负载(特别地由在相应的连接部的区域中引入的运动或力造成)被显著地降低。
第一板部件与相邻的电池的形状匹配。由于电池通常具有扁平外侧，因此第一板部件特别地为平面的。
分配器部分和/或收集器部分的流动横截面至少对应于各个制冷剂导管的导管横截面的两倍，也就是说，显著大于各个制冷剂导管。
分配器部分和/或收集器部分的流动横截面优选地对应于各个制冷剂导管的导管横截面的至少五倍。
为了提供形成分配器部分和/或收集器部分的壁的足够的稳定性，在优选实施例中，设置有所述壁的壁厚度或两个部分中的一个的壁厚度为第二壁厚度的至少两倍，优选甚至五倍。
因此其不是最小壁厚度增大，而是大的壁厚度增大。
第一板部件的壁厚度在0.8mm至2mm之间，并且第二金属片的壁厚度在0.25mm至1mm之间，其中这不是必行情况，而是优选情况。
制冷剂导管的宽度应为0.5mm至12mm，优选地2mm至8mm，更优选地4mm至6mm。
而且有利的是，制冷剂导管具有U型形状，或更一般地，弯折轮廓，并且多个制冷剂导管在冷却板的相应相关联区部中形成为流出管路或返回管路。这使得可以设置少量的连接部，因为连接部总是构成冷却装置的弱化点。如果几乎冷却板的整个表面经由冷却剂导管被供给，则冷却板可进一步在低温下被非常均匀地保持。
制冷剂导管的导管横截面优选为半圆形横截面，也就是说，第二板部件的制备可通过深拉执行。而且，不言而喻还可以的是，第二板部件形成为铸造部件或注射成型部件，如果适当也形成为挤出部件。第二板部件也可不言而喻地由实体制备。
本发明还涉及具有多个电池单元并且具有根据本发明的冷却装置的车辆电池。
附图说明
本发明的进一步特征和优点将从下面的描述和下面的参照的附图显现。在图中：
图1显示了具有根据本发明的冷却装置的根据本发明的车辆电池的立体视图，
图2显示了根据本发明的冷却装置的仰视图，该冷却装置可用于根据图1的车辆电池中，
图3显示了沿图2中的线III-III的穿过冷却装置的剖视图，
图4显示了根据本发明的又一实施例的冷却装置的在冷却装置一端的区域中的仰视图，
图5显示了沿线V-V穿过根据图4的冷却装置的剖视图，
图6显示了根据本发明的又一实施例的冷却装置的仰视图，
图7显示了沿线VII-VII穿过根据图6的冷却装置的剖视图，
图8显示了沿线VIII-VIII穿过根据图6的冷却装置的剖视图，
图9显示了在连接部的区域中穿过冷却装置的剖视图，该冷却装置为根据图8的实施例的替代形式，
图10显示了根据本发明的具有不同制冷剂导管轮廓的冷却装置的替代实施例，
图11显示了根据本发明的多个车辆电池的侧视图，其关于冷却剂流联接到彼此，
图12显示了图11中的标记为A的边界区域的放大视图，显示了制冷剂导管到冷却装置的连接部。
具体实施方式
图1显示了车辆电池10，其被设置用于驱动车辆，并且由大量的电池单元12组装。电池10具有外壁14和底侧16。触头18例如设置在顶侧，其中该布置不是必行的。
车辆电池10配备有冷却装置20，冷却装置20在本示例中完全覆盖底侧16，并且与底侧16在其全部区部上形成接触。除此之外或作为其替代，一个或多个外壁14可设置有冷却装置20。
冷却装置20与车辆电池10的几何形状在接触区部的区域中匹配。
在本例子中，冷却装置20包括夹层式冷却板22，该冷却板22朝向底侧16为平面形式。
如果车辆电池10的相应接触表面具有某种其他形式，则冷却板22具有与其匹配的互补形式，以确保在全部区部上接触。
冷却板22(参见图2和3)具有第一板部件24，其具有顶侧26，顶侧26构成面向车辆电池10的接触表面或表面。第二板部件30设置在板部件24的相对侧28上。
第二板部件30优选类似于第一板部件24由金属片构成。但是与第一板部件24形成对照，第二板部件30形成有多个凹部32，所述多个凹部32由第一板部件24闭合，以形成制冷剂导管34。
在根据图3的实施例中，所述制冷剂导管34具有半圆形导管横截面。
第二板部件30具有结合表面36，通过该结合表面36，第二板部件30在全部区部上支承抵靠第一板部件24的侧部28。在所述区域中，两个板部件24、30例如通过粘性连接(钎焊、粘接结合、焊接)和/或通过例如压接的正锁定以液体密封形式连接到彼此。
可在图2中看出，制冷剂导管34延伸在整个冷却板22上方，所述制冷剂导管基本上平行地延伸，并且在所示的示例性实施例中，具有U形形状的轮廓，具有流出和返回管路38、40。
冷却剂经由制冷剂供给管路和第一连接部46，特别是入口连接部46，流入所谓的分配器部分42中，分配器部分42由第二板部件30中的相对大的凹部形成。制冷剂导管34然后从分配器部分42分支，以从冷却板22的一端以弧形随后再次流回之前流到相对端。制冷剂导管34然后在收集器部分44中敞开，收集器部分44形成为对应于分配器部分42的共用的凹部。制冷剂被从收集器部分44传导到第二连接部48，特别是出口连接部48，出口连接部48联接到制冷剂返回管路。
在所示的实施例中，连接部46和48位于冷却板22的相同侧并且彼此紧邻。作为其替代形式，不言自明，两个连接部46、48还可以布置在冷却板22的相对端上。
附加的零件52至少部分地形成分配器部分42和/或收集器部分44的壁。附加的零件52的实施例例如示出在图7到9。在图2中，零件52由虚线标示，并且优选地设置在至少部分地位于电池10区域中的部分中。
根据图4的实施例基本上对应于图2和3的实施例，其中，虚线标示车辆电池10的边缘50，并且其中，冷却板22侧向地伸出在边缘50之外。分配器部分42和收集器部分44形成在冷却板22的伸出部件中，并且连接部46、48也设置在所述区域中。这里，冷却板22也基本上由第一板部件24和第二板部件30形成，对应于根据图2和3的实施例。
图5显示了在分配器部分42的区域中穿过冷却板22的截面。分配器部分42安放在第一板部件24的顶侧26上，所述顶侧定位为与第一板部件30邻接的侧部28相反。分配器部分42由附加的零件52形成，该附加的零件52例如为铸造零件等。零件52具有凹部，该凹部由第一板部件24闭合，以形成分配器部分42。零件52具有用于制冷剂供给管路56的连接部46。连接部46在本例子中形成为插座，形成制冷剂供给管路56的管可插入该插座中，并且例如钎焊到其中。
零件52优选地还设置并且相应地设计在收集器部分44的区部中。作为其替代形式，可设置两个零件52，一个用于分配器部分42，另一个用于收集器部分44。
多个通道开口60从分配器部分42出发在第一板部件24中延伸，所述通道开口将分配器部分42连接到各个制冷剂导管32，并且形成入口开口。制冷剂因而从分配器部分42流动到板部件24的相反侧28。这在收集器部分44中相应地实现，也就是说，同样，通道开口62被设置在第一板部件24中用于形成出口开口和用于制冷剂返回到收集器44中的通道。
分配器部分42的壁厚度相对较大，所述分配器部分42在该情况下由零件52限定。在分配器部分42区域中最小的壁厚度D在任何情况下大于第二板部件30的壁厚d2。
而且，第一板部件24的壁厚度d1大于壁厚度D，优选地大于壁厚度D二到五倍。
第一板部件24的壁厚度d1大于或等于第二板部件30的壁厚度d2，其中壁厚度d1优选地大于壁厚度d2，特别地大于壁厚度d2二到五倍。
零件52可例如从固体轧出，可以是挤出部件，或可通过深拉或某一其他变形或注射模制工艺制备。这还应用于全部其他实施例。
零件52到第一板部件24的紧固可通过粘性连接和/或正锁定实现，例如通过沿第一板部件24的边缘63形成凸缘或敲弯或设置要变形的突出部或螺柱64。第二板部件30和零件52可在粘性连接(特别地钎焊连接)之前预先安装在第一板部件24上而被制备。这也应用于全部其他实施例。
图6和7显示了改动的实施例。这里，零件52布置在第一板部件24的侧部28上，第二板部件30也设置在侧部28上。这里，零件52在外侧支撑第二板部件30，优选地由于所述零件具有互补形式，并且因而嵌套抵靠第二板部件30。
图6中可见，零件52没有覆盖全部第二板部件30，而是仅设置在第二板部件30的一端处，连接部46、48和分配器部分42以及收集器部分44也提供在该端部处。
图8示意性地显示出，在连接部46和分配器部分42的区域中，分配器部分42的壁(所述壁由零件52形成)同样具有壁厚度D，该壁厚度D明显大于第二板部件30的壁厚度d2。
存在一些部分，在这些部分中，零件52和第二板部件30叠置并且壁厚度(参见图7)因此来说由壁厚度D和d2的和形成。
零件52可例如以正锁定方式通过敲弯连接部70(参见图7)固定到第一板部件24，如果适当，第二板部件30夹在之间。粘性连接可不言而喻地另外提供，以使敲弯连接部70仅构成初步连接部。
敲弯连接部可甚至在没有第二零件52的情况下形成，如例如图7中零件52右侧的矩形所示。所述敲弯连接部70通过第二板部件30到第一板部件24的直接连接制成，其中于是，第二板部件30被压入第一板部件24中的接收开口内，类似于根据图7的连接部。
同样在根据图6和8的实施例中，冷却板22的到制冷剂供给管路56的连接部46通过专用零件52实现，零件52被紧固到第一和/或第二板部件24、30，并且具有比第二板部件30大得多的壁厚度。
图9中的实施例是图8中的实施例的变形形式。这里，也设置单独的零件52，其具有用于制冷剂供给管路56的连接部46。这里壁厚度D也比第二板部件30的厚度d2大得多。在到制冷剂管路56的连接部46的区域中的零件52的连接部通过变形(例如塑性变形和/或粘性连接)实现。
而根据图8的零件52例如通过去屑加工工艺或挤出制备，根据图9的零件52特别地通过深拉制备。
必须提到的是，相应的连接部46、48和零件52(包括其壁厚度关系)设置为不仅用于制冷剂供给管路，而且相应地还用于制冷剂返回管路。而且，有利的是，零件还自身或与第二板部件30一起形成凹部，凹部用于形成分配器部分和/或收集器部分，因为在所述部分中较大的壁厚度特别重要。特别地，冷却板22中，更精确地，制冷剂导管34中可产生20巴的压力。制冷剂导管34必须均匀地承受大于50巴的破裂压力。
零件52特别地由铝构成。
在根据图10的实施例中，收集器部分44形成为相对大的腔室，该腔室围绕中心布置的分配器部分42。冷却剂导管34从分配器部分42延伸，冷却剂导管34每一个在以大写“U”型返回之前向外延伸，然后敞开到收集器部分44中。
制冷剂导管34从中心分配器部分42出发以成束形式沿冷却板22的纵向延伸。在冷却剂22的相对端处，制冷剂管34的束分为两个部分束，其每一束在冷却板22的外部区域中返回到收集器部分44。
替代地，分配器部分42还可形成为相对大的腔室，其围绕中心布置的收集器部分44，其中，制冷剂导管34被类似地引导。
在所述的实施例中，还设置有单独的零件52，具有大的壁厚度，且邻接第二板部件30或与第二板部件30重叠，并且形成分配器部分42和收集器部分44以及用于制冷剂管路的连接部46、48。
对于所有实施例，同样，分配器部分42和/或收集器部分44区域中的零件52的厚度D为第二板部件30的壁厚度d2的至少两倍，优选至少五倍。
而且，在所有实施例中，第一板部件24优选地具有0.8到2mm的壁厚度。而且，第二板部件具有在0.25至1mm之间的壁厚度d2。
对于所有实施例同样有利的是，如果制冷剂导管的宽度b在0.5至2mm之间，优选地在2mm至8mm之间，更优选地在4到6mm之间。
而且，分配器和收集器部分44、46的流动横截面至少为各个制冷剂导管34的导管横截面的两倍大。
可选地，消除顶侧26和电池10之间的气隙的一种可能可以是(参见图5)可变形、导热、电绝缘层80。其特别地为具有陶瓷添加剂的软硅胶垫。
所述设计的优点特别地在于在连接部44、46的区域中的紧凑性和稳定性。而且，不管稳定性，板部件24、30可实现小的壁厚度。而且，连接部44、46优选地从第一板部件24垂直地突出，从而保持车辆电池和冷却装置一起的紧凑性。特别地，制冷剂管路可于是非常近地沿外壁14引导。
而且，在所有实施例中，分配器部分42和收集器部分44集成到冷却板22中，也就是说，没有管状管路设置在制冷剂管34和单独的分配器或收集器部分42或44之间。这同样确保冷却装置20的高度紧凑性。
不言而喻，还可设置多个冷却装置20用于一个车辆电池10。
而且，多个车辆电池10也可以联接到串联或并联连接的冷却装置20，如图11中所示，基于六个车辆电池10。
上面的三个车辆电池10通过串联连接的冷却装置20冷却。上部车辆电池10的三个串联连接的冷却装置20的分支平行于下部车辆电池10的三个串联连接的冷却装置20的分支。附图标记90表示用于制冷剂的主分配器，管路92从其延伸。
根据图11和12的实施例的特性在于，管路92可通过至通到冷却板22的制冷剂供给管路56和返回管路的简单的插塞连接部来连接。
管路92紧固到第一联接部件94，其具有插座96。第二联接部件100上的突出部98可插入插座96中。制冷剂管路56附接到第二联接部件100。联接部件94、100例如通过螺钉连接部连接到彼此。出于该目标，联接部件94中的一个例如具有开口102，并且另一联接部件100具有用于螺钉附接的螺纹104。但是所述紧固类型仅是一个示例。可设置密封件106。该实施例允许冷却板22和由电池10以及冷却装置20构成的单元的快速且简单的安装和拆卸。

Claims (11)

1.一种用于车辆电池的冷却装置，具有冷却板(22)，所述冷却板(22)包括面向电池(10)并且具有第一壁厚度(d1)的第一板部件(24)，包括具有第二壁厚度(d2)的第二板部件(30)，以及包括形成在第二板部件(30)中的多个凹部(32)，
其中，冷却板(22)具有多个制冷剂导管(34)，所述制冷剂导管(34)具有第一导管横截面，所述制冷剂导管形成在第二板部件(30)的凹部(32)中，位于第一和第二板部件(24、30)之间，
其中，冷却板(22)具有分配器部分(42)和收集器部分(44)，所述分配器部分(42)和收集器部分(44)每一个具有至少一个第一和/或第二连接部(46、48)，用于制冷剂供给管路(56)和制冷剂返回管路，并且
其中，分配器部分(42)和/或收集器部分(44)的壁至少部分地由附加到第一和第二板部件(24、30)的零件(52)形成，
其中，分配器部分(42)和/或收集器部分(44)在第一板部件(24)的一个侧部(28)上与第二板部件(30)布置在一起，
其中，第一连接部(46)和第二连接部(48)位于冷却板(22)的相同侧并且彼此紧邻，收集器部分(44)形成为对应于分配器部分(42)的共用的凹部。
2.根据权利要求1所述的冷却装置，其中，分配器部分(42)和/或收集器部分(44)至少部分地由第二板部件(30)形成，并且设置附加的零件(52)，其在分配器部分(42)和/或收集器部分(44)的区域中增强第二板部件(30)。
3.根据权利要求1或2所述的冷却装置，其中，分配器部分(42)和/或收集器部分(44)的壁具有的壁厚度(D)大于第二板部件(30)的壁厚度。
4.根据权利要求1所述的冷却装置，其中，用于制冷剂供给和/或返回管路的第一和第二连接部(46、48)形成在附加的零件(52)上。
5.根据权利要求1所述的冷却装置，其中，附加的零件(52)为壳状形式，并且分配器部分(42)和/或收集器部分(44)由第一板部件(24)闭合。
6.根据权利要求1所述的冷却装置，其中，分配器部分(42)和/或收集器部分(44)形成在第一板部件(24)的侧部(28)上，该侧部(28)定位为与第二板部件(30)相对，并且其中第一板部件(24)中的通道开口(60、62)形成制冷剂导管(34)的入口和出口开口。
7.根据权利要求1所述的冷却装置，其中，设置多个冷却板(22)和对于各个冷却板(22)在每一种情况下设置专用或共用的分配器部分(42)和/或收集器部分(44)，并且至少两个冷却板(22)串联或并联连接。
8.根据权利要求1所述的冷却装置，其中，可变形的导热电绝缘层(80)被设置，其布置在第一板部件(24)的表面和车辆电池(10)的待冷却的表面之间。
9.根据权利要求1所述的冷却装置，其中，第一和第二板部件(24、30)通过共用结合表面连接。
10.根据权利要求1所述的冷却装置，其中，第一和/或第二板部件(24、30)为金属片。
11.一种车辆电池，具有多个电池单元(12)和根据前述权利要求1-10中任一项所述的冷却装置。
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