CN104321925A - 用于车辆电池组的冷却装置和具有冷却装置的车辆电池组 - Google Patents

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Abstract

一种用于车辆电池组的冷却装置，其设置有冷却板(22)，该冷却板包括第一板部件(24)，其面朝电池组(10)且具有第一壁厚度(d1)；包括第二板部件(30)，其具有第二壁厚度(d2)；且包括形成在第二板部件(30)中的多个凹陷(32)。冷却板(22)具有多个制冷剂管道(34)，其具有第一管道横截面，所述制冷剂管道在第二板部件(30)的凹陷中形成在第一和第二板部件(24，30)之间。冷却板(22)具有分配器部分(42)和收集器部分，其每个具有用于制冷剂馈送管线(56)和制冷剂返回管线的至少一个连接件(46)。冷却板(22)在分配器部分(42)和/或收集器部分(44)中的壁厚度(D)大于第二板部件(30)的壁厚度(d2)。

Description

用于车辆电池组的冷却装置和具有冷却装置的车辆电池组
技术领域
本发明涉及根据本发明的用于车辆电池组的冷却装置和具有冷却装置的车辆电池组。
背景技术
车辆电池组，特别地用于电动车辆或混合动力车辆，必须可能长久地保持在恒定温度，所以要利用所谓的用于车辆电池组的冷却装置。所述冷却装置包括所谓的冷却板，冷却液体流动通过所述冷却板。冷却板尽可能没有间隙地安装在电池的外侧，以便散热或加热电池组。
已知冷却装置，其中，冷却板包括两个板部件，它们传统地直接紧固到彼此。在此，第一板部件优选地是平的，第二板部件优选地是深拉或变形金属板，其具有弯曲的凹陷。所述凹陷被平的板部件封闭，该板部件紧固至深拉板部件，从而形成制冷剂管道。
延伸通过冷却板的大量制冷剂管道或制冷剂管道部分从用于供给管线或返回管线的一个或多个连接件延伸。在此，分配器部分和/或收集器部分和/或多个这样的部分被设置，作为连接件之间的过渡部。流则在所述部分或腔室中分开或合并。在分配器部分上游或收集器部分下游，在每种情况下，定位有用于制冷剂供给管线或返回管线的一个连接件(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组的鲁棒冷却装置。所述目标通过一种用于车辆电池组的冷却装置实现，其具有冷却板，该冷却板包括第一板部件，其面朝电池组且具有第一壁厚度；包括第二板部件，其具有第二壁厚度；且包括形成在第二板部件中的多个凹陷。冷却板具有多个制冷剂管道，其具有第一管道横截面，所述制冷剂管道在第二板部件的凹陷中形成在第一和第二板部件之间。冷却板此外具有分配器部分和收集器部分，其每个具有用于制冷剂馈送管线和制冷剂返回管线的至少一个连接件。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。分配器部分和收集器部分每个构成腔室，分别从其开始流分开以及在其中流汇聚。
但是现有技术中，分配器部分和收集器部分仅由第二板部件形成，且由此没有增加的壁厚度，本发明有利地提供了在所述区域中的增大壁厚度。作为所述增大的壁厚度的结果，第二板部件上的负载明显减小，所述负载特别地由各连接件区域中引入的力或运动产生。
第一板部件与邻接电池组的形状匹配。由于电池组通常具有平的外侧，第一板部件特别是平的。
分配器和/收集器部分的流动横截面至少为各制冷剂管道的管道横截面的两倍，即明显大于各制冷剂管道。
分配器和/收集器部分的流动横截面优选地至少为各制冷剂管道的管道横截面的五倍。
为了提供形成分配器部分和/或收集器部分的壁的足够稳定性，在优选实施例中设置为，所述壁的壁厚度或两个部分的一个的壁厚度是第二壁厚度的至少两倍，优选地甚至为五倍。这因此不是少的壁厚度增大，而是大的壁厚度增大。
第一板部件的壁厚度为0.8mm至2mm，第二金属板的壁厚度为0.25mm至1mm，其中，这不是必须的情况，而是优选的。
制冷剂管道的宽度应该是0.5mm至12mm，优选地为2mm至8mm，更优选地为4mm至6mm。
此外有利的是，制冷剂管道具有U形，或更宽泛地，弯曲轮廓，且多个制冷剂管道在冷却板的各相关区域中形成为离开管线或返回管线。这使得可以设置少量的连接件，因为连接件总是构成冷却装置的弱点。冷却板可此外非常均匀地保持在低温，如果几乎其整个表面经由冷却剂管道被供应。
制冷剂管道的管道横截面优选的是半圆形横截面，即，第二板部件的制造可通过深拉延进行。此外，还不证自明的是，第二板部件形成为铸造部件或注射模制部件，如果适当的话，还可以是挤出部件。第二板部件可不证自明地还由固体制成。
本发明的另一实施例可设置为，分配器部分和/或收集器部分通过第二板部件至少部分地形成，设置附加部件，其在分配器部分和/或收集器部分的区域中增强第二板部件，且与之一起至少部分地形成分配器部分和/或收集器部分的壁。在分配器部分和/或收集器部分中，由此形成有一种类型的夹心构造，其中，第二板部件适当地部分地形成壁，且仅与部件一起形成壁。所述实施例是有利的，因为制冷剂管道形成在第二板部件中，且没有可导致泄露的连接点被设置在第二板部件和分配器部分或收集器部分之间。这是这种情况，因为第二板部件还一起形成分配器部分和/或收集器部分。不证自明地有利的是，在该连接件中，部件在第二板部件上设置在外侧，从而第二板部件在内侧是连续的，且在内侧限定制冷剂管道以及分配器部分和/或收集器部分。
其还可设置为，分配器部分和/或收集器部分的壁通过除了第一和第二板部件之外的部件至少部分地形成。附加部件例如连接至第二板部件。此外，还可设想的是，在外侧的增强部件支撑第二板部件，且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。
附加部件优选地部分地形成分配器部分和/或收集器部分的壁，该壁具有比第二板部件大的壁厚度。
用于冷却剂馈送和/或返回管线的连接件可形成在附加部件上。
附加部件特别地是壳形的形式。分配器部分和/或收集器部分通过第一板部件关闭，以便形成分配器或收集器部分的腔室。
如果所述部分的一个设置在第一板部件的与第二板部件相对定位的那侧上，将在分配器部分和/或收集器部分的区域中获得非常稳定的构造。第一板部件中的通道开口则形成制冷剂管道的入口和出口开口。因为第一板部件通常具有比第二板部件大的壁厚度，分配器部分和/或收集器部分中的负载至少部分地被传递至第一板，优选地完全被传递至第一板。
作为对其的替换，分配器部分、收集器部分和/或连接管道可与第二板部件一起设置在第一板部件的一侧。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可不证自明地还包括多个冷却板，在每种情况下，用于各冷却板的专用或共用分配器部分和/或收集器部分被设置，且至少两个冷却板串联或并联连接。
如果可变形的、导热、电绝缘层设置在第一板部件的平表面和车辆电池组的要被冷却的表面之间，可能可以补偿容差。此外，确保没有空气隙存在于第一板部件和电池组之间。
第一和第二板部件应通过一个或多个共用连结表面直接连接至彼此，其可例如通过钉牢、钎焊(特别是铜焊)，或其他结合连接方法实现。
为了允许良好的热传导，第一和/或第二板部件是金属板。第二板部件优选地变形，以便形成凹陷。
本发明还涉及一种车辆电池组，其具有多个电池单元且具有根据本发明的冷却装置。
附图说明
本发明的进一步特征和优势可在以下描述和附图中看到，对附图进行了参考。在附图中：
图1示出根据本发明的车辆电池组的透视图，其具有根据本发明的冷却装置，
图2示出根据本发明的冷却装置的底视图，其可用在根据图1的车辆电池组中，
图3示出沿图2中线III-III的冷却装置的截面图；
图4示出根据本发明另一实施例的冷却装置的在冷却装置的一个端部的区域中的仰视图，
图5示出根据图4的沿线V-V的冷却装置的截面图，
图6示出根据本发明的又一实施例的冷却装置的底视图，
图7示出根据图6的沿线VII-VII的冷却装置的截面图，
图8示出根据图6的沿线VIII-VIII的冷却装置的截面图，
图9示出冷却装置在连接件区域中的截面图，其是根据图8的实施例的替换例，
图10示出根据本发明的冷却装置的替换实施例，其具有不同的制冷剂管道轮廓，
图11示出根据本发明的多个车辆电池组的侧视图，其关于冷却剂流联接至彼此，
图12示出图11中标记为A的边界区域的放大视图，其示出制冷剂管道至冷却装置的连接。
具体实施方式
图1示出车辆电池组10，其被设置用于驱动车辆，且由大量电芯12组装。电池组10具有外壁14和下侧16。触点18例如设置在顶侧上，其中，该设置不是必须的。
车辆电池组10装备有冷却装置20，其在该例子中完全覆盖下侧16，且在其全部面积上与之接触。除此之外或与之替换地，一个或多个外壁14可设置有冷却装置20。
在接触面积的区域中，冷却装置20与车辆电池组10的几何形状相匹配。
在该情况下，冷却装置20包括夹心式冷却板22，其具有朝向下侧16的平的形式。
如果车辆电池组10的相应接触表面具有其他形式，冷却板22具有与之匹配的互补形式，以便在全部面积上确保接触。
冷却板22(见图2和3)具有第一板部件24，其具有顶侧26，构成面朝车辆电池组10的表面或接触表面。第二板部件30设置在板部件24的相对侧28上。
和第一板部件24类似，第二板部件30优选地由金属板构成。但是与第一板部件24相反，第二板部件30形成有大量凹陷32，它们通过第一板部件24关闭，以便形成制冷剂管道34。
在根据图3的实施例中，所述制冷剂管道34具有半圆形管道横截面。第二板部件30具有连结表面36，其通过该连结表面在全部面积上撑靠第一板部件24的侧28。在所述区域中，两个板部件24、30以液体密封的方式连接至彼此，例如通过结合(钎焊、粘结性连结、焊接)和/或通过正锁定(例如卷边)。
如图2可见，制冷剂管道34在整个冷却板22上延伸，制冷剂管道大体平行地延伸，且在所示示例性实施例中，具有U形轮廓，其带有离开和返回管线38、40。冷却剂经由制冷剂馈送管线和第一连接件46(特别是入口连接件46)流动到所谓的分配器部分42中，其通过相对大的凹陷形成在第二板部件30中。制冷剂管道34则从分配器部分42分流出，以便在之后沿圆弧再次流动返回之前从冷却板22的一个端部流动至相对端部。制冷剂管道34则在收集器部分44中敞开，收集器部分形成为与分配器部分42相对应的共用凹陷。从收集器部分44，制冷剂被传送至第二连接件48，特别是出口连接件48，其联接至制冷剂返回管线。
在所示实施例中，连接件46和48位于冷却板22的同一侧上，紧密地邻近彼此。作为对其的替换，不证自明的是，两个连接件46、48被设置在冷却板22的相对端部上。
根据图4的实施例大体对应于图2和3的，其中，虚线表示车辆电池组10的边缘50，且其中，冷却板22侧向地突出超过边缘50。分配器部分42和收集器部分44形成在冷却板22的突出部分中，连接件46、48也设置在所述区域中。在此还有，冷却板22大体由第一板部件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示出冷却板22在分配器部分42的区域中的截面。分配器部分42位于第一板部件24的顶侧26上，所述顶侧与由第一板部件30毗邻的侧28相对地定位。分配器部分42通过附加部件52形成，其例如是铸造部件等。部件52具有凹陷，其通过第一板部件24关闭，以便形成分配器部分42。部件52具有用于制冷剂馈送管线56的连接件46。在该情况下，连接件46形成为接收座，形成制冷剂馈送管线56的管可插入到该接收座中，并例如钎焊在其中。
部件52优选地还被设置且相应地设计在收集器部分44的区域中。作为对其的替换，两个部件52可被设置为，一个用于分配器部分42，另一个用于收集器部分44。
从分配器部分42出发，多个通道开口60在第一板部件24中延伸，该通道开口将分配器部分42连接至各制冷剂管道32并形成入口开口。制冷剂由此从分配器部分42流动至板部件24的相对侧28。这在收集器部分44中相应地实现，即，其也是这种情况：通道开口62设置在第一板部件24中，用于形成出口开口和用于制冷剂回到收集器部分44中的通道。
分配器部分42的壁厚度相对较大，在该情形中分配器部分通过部件52被限定。在分配器部分42的区域中的最小壁厚度D在任何情况下都大于第二板部件30的壁厚度d2。
此外，第一板部件24的壁厚度d1大于壁厚度D，优选地为二至五倍大。
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，特别是二至五倍大。
部件52可例如由固体铣削，可以是挤出部件或可以通过深拉延或一些其他变形或注射模制工艺制造。这还应用于所有其他实施例。
部件52至第一板部件24的紧固可通过结合和/或正锁定实现，例如通过沿第一板部件24的边缘63装凸缘，或钉牢，或通过设置要被变形的柱64或凸起部。在结合连接(特别地钎焊连接)形成之前，第二板部件30和部件52可预安装在第一板部件24上。这也应用于所有实施例。
图6和7示出修改的实施例。在此，部件52设置在第一板部件24的第二板部件30也被设置的那侧28上。在此，部件52在外侧支撑第二板部件30，优选地通过所述部件具有互补的形式且由此抵靠第二板部件30嵌套。
如图6可见，部件52没有覆盖整个第二板部件30，而是仅设置在第二板部件30的端部处，在那里连接件46、48和分配器部分42以及收集器部分44被设置。
图8在连接件46和分配器部分42的区域中示意地示出分配器部分42的壁，所述壁通过部件52形成，再次具有壁厚度D，其明显大于第二板部件30的壁厚度d2。
存在部分，其中，部件52和第二板部件30重叠，且其中，壁厚度(见图7)例如通过壁厚度D和d2的总和形成。
部件52可固定到第一板部件24，例如以正锁定的方式通过钉牢连接件70(见图7)，如果适当的话，第二板部件30夹持在它们之间。不证自明地，结合连接件可附加地被提供，从而钉牢连接件70仅构成初步连接件。
钉牢连接件可甚至没有第二部件52时形成，如例如图7所示，通过部件52右侧的矩形。所述钉牢连接件70通过将第二板部件30直接连接至第一板部件24而制造，其中，然后第二板部件30压至第一板部件24中的接收开口中，类似于根据图7的连接件。
在根据图6和8的实施例中也是这种情况：冷却板22至制冷剂馈送管线56的连接件46通过专用部件52实现，其固定至第一和/或第二板部件24、30，且具有比第二板部件30大得多的壁厚度。
图9的实施例是图8的实施例的变体。在此还是，单独的部件52被设置，其具有用于制冷剂馈送管线56的连接件46。在此还是，壁厚度D比第二板部件30的壁厚度d2大得多。在连接件46的区域中部件52至制冷剂管线56的连接通过变形部实现，例如塑性变形和/或结合。
而根据图8的部件52例如通过去毛刺机加工工艺(chip-removingmachining)或挤出而制造，根据图9的部件特别地通过深拉延被制造。
还应提出，相应的连接件46、48和部件52(包括其壁厚度关系)不仅对制冷剂馈送管线提供，还相应地针对制冷剂返回管线被提供。此外，有利的是，部件52还在本身上形成或与第二板部件30形成凹陷，用于形成分配器部分和/或收集器部分，因为在所述部分中的较大壁厚度特别重要。具体地，20巴的压力可在冷却板22中产生，更特别地在制冷剂管道34中。制冷剂管道34必须甚至抵抗大于50巴的爆裂压力。
部件52特别地由铝构成。
根据图7至9的改进可不证自明地应用至根据图2的实施例。在此，还是这种情况：部件52没有设置在局部突出超过电池组10的部分上。部件52在图2中通过虚线示出。
在根据图10的实施例中，收集器部分44形成为相对较大的腔室，其围绕居中设置的分配器部分42。自分配器部分42延伸有冷却剂管道34，其各自可在以大“U”形返回之前朝外延伸，然后敞开到收集器部分44中。
从居中的分配器部分42开始，制冷剂管道34以束的形式沿冷却板22的纵向方向延伸。在冷却板22的相对端部处，制冷剂管道34的束分为两个部分束，其每个在冷却板22的外区域中返回到收集器部分44中。
替换地还可行的是，分配器部分42形成为相对大的腔室，其围绕居中设置的收集器部分44，其中，制冷剂管道34被类似地引导。
还在所述实施例中，单独的部件52被设置，其具有大的壁厚度且邻接或重合第二板部件30，且其形成分配器部分42和收集器部分44以及用于制冷剂管线的连接件46、48。对于所有实施例，是这种情况，部件52在分配器部分42和/或收集器部分44中的壁厚度D为第二板部件30的壁厚度d2的至少两倍，优选地为至少五倍。
此外，在所有实施例中，第一板部件24优选地具有0.8至2mm的壁厚度d1。此外，第二板部件具有0.25至1mm的壁厚度d2。
对于全部实施例同样有利的是，制冷剂管道的宽度b为0.5至2mm之间，优选地为2mm至8mm，且更优选地为4至6mm。
此外，分配器和收集器部分44、46的流动横截面至少为各制冷剂管道34的管道横截面的两倍。
消除顶侧26和电池组10之间的空气隙的一个可行方案(见图5)可选地为可变形的、导热、电绝缘层80。这特别是具有陶瓷添加物的软硅树脂。
所述设计的优点特别地在于连接件44、46的区域中的紧凑性和稳定性。此外，无论稳定性，都可以实现板部件24、30的小壁厚度。此外，连接件44、46优选地从第一板部件24垂直地突出，从而保持车辆电池组与冷却装置的紧凑性。具体地，制冷剂管线可继而非常紧密地沿外壁14引导。
此外，在所有实施例中，分配器部分42和收集器部分44并入到冷却板22中，即没有管线设置在制冷剂管道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。
不证自明的是，可将多个冷却装置20设置用于一个车辆电池组10。
此外，还可行的是，多个车辆电池组10被联接至串联或并联的冷却装置20，如基于六个车辆电池组10的图11所示。
上三个车辆电池组10通过串联连接的冷却装置20冷却。上车辆电池组10的三个串联连接的冷却装置20的分支平行于下车辆电池组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，管线92从那里延伸。
根据图11和12的实施例的特点在于，管线92可通过简单的插座连接件连接至通向冷却板22的制冷剂供给管线56和返回管线。
管线92被紧固至具有接收座96的第一联接部件92。第二联接部件100上的突出部98可插入到接收座96中。制冷剂管线56附连至第二联接部件100。联接部件94、100例如通过螺纹连接件连接至彼此。为此目的，一个联接部件94例如具有开口102，另一联接部件100具有用于附连螺钉的螺纹104。但是，所述紧固类型仅仅是一个例子。可设置密封件106。该实施例允许冷却板22以及由电池组10和冷却装置20构成的单元的快速和简单的安装和拆卸。

Claims (9)

1.一种用于车辆电池组的冷却装置，其具有冷却板(22)，该冷却板包括第一板部件(24)，该第一板部件(24)面朝电池组(10)且具有第一壁厚度(d1)；包括第二板部件(30)，其具有第二壁厚度(d2)；且包括形成在第二板部件(30)中的多个凹陷(32)，
其中，冷却板(22)具有多个制冷剂管道(34)，该制冷剂管道具有第一管道横截面，所述制冷剂管道在第二板部件(30)的凹陷中形成在第一板部件和第二板部件(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)，该分配器部分(42)和收集器部分(44)每个具有用于制冷剂馈送管线(56)和制冷剂返回管线的至少一个连接件(46，48)，并且
其中，冷却板(22)在分配器部分(42)和/或收集器部分(44)中的壁厚度(D)大于第二板部件(30)的壁厚度(d2)。
2.根据权利要求1所述的冷却装置，其中，分配器(42)和/收集器部分(44)的流动横截面至少为各制冷剂管道(34)的管道横截面的两倍。
3.根据权利要求1或2所述的冷却装置，其中，分配器(42)和/收集器部分(44)的壁厚度(D)至少为第二壁厚度(d2)的两倍。
4.根据前述权利要求中的一项所述的冷却装置，其中，第一板部件(24)的壁厚度(d1)是0.8mm至2mm。
5.根据前述权利要求中的一项所述的冷却装置，其中，第二板部件(30)的壁厚度(d2)是0.25mm至1mm。
6.根据前述权利要求中的一项所述的冷却装置，其中，制冷剂管道(34)的宽度(b)是0.5mm至12mm。
7.根据前述权利要求中的一项所述的冷却装置，其中，制冷剂管道(34)具有U形轮廓，且多个制冷剂管道(34)在冷却板(22)的各相关区域中形成为离开管线(38)或返回管线(40)。
8.根据前述权利要求中的一项所述的冷却装置，其中，制冷剂管道(34)的管道横截面是大体半圆形的形式。
9.一种车辆电池组，具有多个电池单元(12)且具有根据前述权利要求中任一项所述的冷却装置(20)。
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