CN104813136B - 尤其是用于蓄电池模块的冷却装置和具有这样的冷却装置的车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种冷却装置，其具有：冷却元件，冷却元件能与要冷却的物体连接；第一冷却连接器，第一冷却连接器与冷却元件连接；以及第二冷却连接器，第二冷却连接器能支承在装配板上，第一和第二冷却连接器设计成可这样连接的，使得冷却流体能从第一冷却连接器转移至第二冷却连接器，物体能通过装配器件紧固在装配板上且装配器件附加地固定第一和第二冷却连接器之间的连接，通过该连接同时实现将第一和第二冷却连接器压紧在一起，第一冷却连接器具有相对于装配板和/或相对于冷却元件倾斜的面且第二冷却连接器具有相对于装配板和/或相对于冷却元件倾斜的面，每个倾斜的面包含开口，冷却流体能通过开口从第一冷却连接器传输至第二冷却连接器。

Description

尤其是用于蓄电池模块的冷却装置和具有这样的冷却装置的 车辆
技术领域
本发明涉及一种用于要冷却的物体、尤其是用于蓄电池模块的冷却装置。此外，本发明涉及一种车辆，这样的冷却装置存在于所述车辆中并且优选用于冷却蓄电池模块。
背景技术
正是在电动车或混合动力车中使用通常必须冷却的蓄电池单元。这例如可以通过空气或通过液态介质、如直接致冷剂或水-乙二醇-混合物进行。为了可以容易地装配蓄电池单元并且在维修情况下对其简单替换，在以液态介质、尤其是致冷剂冷却时，冷却器通常仅与蓄电池单元机械拉紧并且接触。然而在冷却器纯机械式连接到蓄电池单元上时，可实现的冷却功率基于冷却器和蓄电池单元之间的间隙介质的附加的热阻抗比在材料锁合的连接时差。材料锁合的连接另一方面具有如下缺点，即，在维修情况下必须替换由冷却器和蓄电池单元构成的完整单元。此外有利的是，使用尽可能小的冷却器单元，以便产生小的可替换的单元。这又具有如下缺点，即，需要许多液压连接部位，这些液压连接部位带来在密封性方面的风险。同样，装配花费随着每个连接部位而升高。
示例性示出文献DE 10 2010 056 261 A1的蓄电池单元和冷却器的布置结构。在这里，蓄电池和冷却板层式地构造，从而在单个蓄电池拆卸的情况下，同样必须去除整个冷却设备。另一个示例由DE 10 2009 006 990 A1已知。在这里将冷却装置引入装配板中，蓄电池紧固在所述装配板上。冷却装置在此一方面在装配板的背离蓄电池的一侧上具有散热片并且另一方面具有冷却通道，所述冷却通道由冷却流体流过并且所述冷却通道引入在装配板中。然而该布置结构具有上述缺点，即，蓄电池仅机械式挤压到装配板上。因此产生装配板和蓄电池之间不利的热转移，因为在这里总是在冷却器和蓄电池之间保留有气隙。
发明内容
本发明的任务是，提供一种冷却装置，所述冷却装置在制造简单且低成本的情况下一方面允许物体、尤其是蓄电池模块的良好的冷却功率并且另一方面允许简单的装配和保养。同样，本发明的任务是，提供一种具有蓄电池的车辆，所述蓄电池利用这样的冷却装置冷却。
所述任务通过如下所述的特征组合解决。按照本发明的冷却装置尤其是用于蓄电池，所述冷却装置具有：冷却元件，所述冷却元件能与要冷却的物体连接；第一冷却连接器，所述第一冷却连接器与冷却元件连接；以及第二冷却连接器，所述第二冷却连接器能支承在装配板上；第一冷却连接器和第二冷却连接器设计成可连接的，使得冷却流体能从第一冷却连接器转移至第二冷却连接器，所述物体能通过装配器件紧固、尤其是形锁合地紧固在装配板上并且装配器件附加地固定第一冷却连接器和第二冷却连接器之间的连接，通过该连接同时实现将第一冷却连接器和第二冷却连接器压紧在一起，所述第一冷却连接器具有相对于装配板和/或相对于冷却元件倾斜的面并且第二冷却连接器具有相对于装配板和/或相对于冷却元件倾斜的面，其中，每个倾斜的面包含开口，冷却流体能通过所述开口从第一冷却连接器传输至第二冷却连接器。因此，该任务由一种冷却装置解决，所述冷却装置具有冷却元件，其中，冷却元件能与要冷却的物体连接。要冷却的物体可以尤其是是蓄电池。此外，按照本发明的冷却装置具有与冷却元件连接的第一冷却连接器和能支承在装配板上的第二冷却连接器。装配板在该方面例如理解为承载结构、壳体构件或隔板。装配板优选这样设计，使得在该装配板上可以装配许多要冷却的物体连同对应许多按照本发明的冷却装置。此外，按照本发明设定，第一冷却连接器和第二冷却连接器可这样连接，使得冷却流体能从第一冷却连接器转移至第二冷却连接器。冷却流体可以例如是直接致冷剂或水-乙二醇-混合物或气体或两相混合物并且优选用于在冷却元件中从物体接收热量并且将该热量导出。因此，本发明允许以有利的方式这样构造冷却系统，使得按照本发明的冷却装置利用第一冷却连接器允许连接要冷却的物体并且利用第二冷却连接器能够实现到分配网络和/或另外的冷却器连接器并且借此到另外的要冷却的物体上的连接。因此，在第一冷却连接器和第二冷却连接器之间的连接构成分配系统和用于冷却流体的吸热位置之间的接口。
此外，该任务通过如下所述的特征组合解决。本发明还涉及一种车辆，所述车辆具有至少一个蓄能器、例如蓄电池模块。附加地，所述车辆具有按照本发明的冷却装置，所述冷却装置设计用于冷却蓄能器。
优选设定，第一冷却连接器和第二冷却连接器建立自对中的连接。这可以例如通过彼此插套的锥形的开口和/或锥形的销进行。另一个实施形式例如构成在按照本发明的冷却装置中的一个或多个流体连接器上的楔形的和/或成角度的面。这允许在冷却装置装配在装配板上时更简单的公差补偿和更简单的定位。这例如通过在装配时将各冷却装置逐步彼此排成一列进行。因此，通过逐步彼此排成一列，在各个冷却装置之间不需要其他的公差补偿元件。备选或附加地优选设定，在第一冷却连接器和第二冷却连接器之间的连接这样设计，使得在冷却连接器彼此定向方面的位置公差和/或角公差被补偿。这例如也可以通过以球铰型式的连接发生。总体上通过第一冷却连接器和第二冷却连接器之间的连接优选进行在要冷却的物体连接到冷却循环回路上时的整个公差补偿，从而不再必需其他的公差补偿元件。
优选地，冷却元件能材料锁合和/或形锁合地与要冷却的物体连接。
优选地，冷却装置具有密封元件，所述密封元件密封第一冷却连接器和第二冷却连接器之间的连接，优选以防冷却流体排出。
优选地，
在本发明的另一种优选的进一步改进方案中，冷却装置在装配板上的紧固通过装配器件实现。在此优选设定，相同的装配器件同样固定第一冷却连接器和第二冷却连接器之间的连接。通过该进一步改进方案以有利的方式使物体装配在装配板上或从装配板拆卸变得容易，因为随着装配板和物体之间的连接松脱，冷却元件同样松脱。另一方面，装配板和物体之间的固定的连接以有利的方式也用于保证第一冷却连接器和第二冷却连接器之间的固定连接。因此确保整个冷却系统的良好密封性。特别优选地进一步设定，装配器件是形锁合的装配器件。例如可以涉及螺纹连接或扣紧或夹紧或铆接。形锁合的装配器件一方面允许物体、第一冷却连接器和第二冷却连接器在装配板上的简单且低成本的装配，另一方面保证构件的同样简单且低成本的拆卸。
有利地，在物体和冷却元件之间的连接形锁合和/或材料锁合地进行。在材料锁合的连接中例如可以使用具有良好导热特性的粘合剂。物体和冷却元件因此优选形成一个单元并且同样优选共同装配在装配板上。
此外优选设定，在冷却连接器和冷却元件之间设置有密封元件。通过该密封元件，连接部位被密封以防冷却介质排出。因此进一步提高整个冷却系统的密封性。
为了构造冷却系统，必须将多个冷却元件相互连接。因此，按照本发明的第二冷却连接器有利地这样构成，使得所述第二冷却连接器可与两个第一冷却连接器连接。因此可以实现多个冷却元件和因而要冷却的物体的串联和并联。按照本发明的冷却装置因此可以优选作为冷却系统的一部分使用，所述冷却系统不仅具有单个的、而且具有许多相互连接的冷却元件。冷却元件的连接通过使用该优选实施形式的按照本发明的第一冷却连接器和第二冷却连接器进行。
特别有利地，第二冷却连接器构成一体的，从而仅需要一个构件，以便将两个第一冷却连接器连接。备选地，第二冷却连接器可以有利地具有至少两个连接部件，所述连接部件优选通过传输元件连接。这为了更好的公差补偿可以例如实施为Omega导管、即Omega形构造的导管。利用这样的构造可低成本且以小的时间消耗制造第二冷却连接器，然而能够实现两个第一冷却连接器的可靠连接。同样有利地可能将两个备选方案组合。在该情况下，第二冷却连接器构成一体的并且具有两个连接部位和一个传输元件。
在另一种有利的实施形式中，不仅第一冷却连接器而且第二冷却连接器具有倾斜的面。这些面尤其是关于装配板和/或冷却元件倾斜并且优选这样定向，使得第一冷却连接器的倾斜的面和第二冷却连接器的倾斜的面当在两个冷却连接器之间建立连接时彼此平行地设置。由此在组装时取得自对中的效果。在此，倾斜的面分别具有开口，冷却流体能通过所述开口从第一冷却连接器传输到第二冷却连接器上和能以相反的方向传输。
为了建立第一冷却连接器和第二冷却连接器之间的可靠连接而有利地设定，第二冷却连接器构成为支架。因此，第二冷却连接器可以接纳第一冷却连接器并且同时能够实现冷却流体转移。因此，在该有利的实施形式中无须对于冷却元件设置附加的接纳部，因为冷却元件的支承已经通过第一冷却连接器和第二冷却连接器之间的连接实现。
最后优选设定，所述两种冷却连接器之一、尤其是第一冷却连接器具有开口，而所述两种冷却连接器的另一种、尤其是第二冷却连接器具有销。所述销有利地构成为至少部分锥形的并且优选可嵌入第一冷却连接器的开口中。在此还有利地设定，冷却流体从第一冷却连接器至第二冷却连接器的转移以及相反的情况通过所述销和通过所述开口是可能的。例如所述销可以具有沿销的纵向方向设置的贯通孔，所述贯通孔传输冷却流体。这按照本发明也适用于成角度的或楔形的冷却连接器。
如果第二冷却连接器不是设置用于连接至少两个第一冷却连接器，而是将第一冷却连接器与冷却循环回路的另一个构件、例如与用于冷却流体的存储器装置或热交换器连接，则第二冷却连接器优选具有至少一个用于所述其他构件的管路敷设的连接区域。
附图说明
本发明的其他细节、特征和优点由后续的说明和附图得出。图中：
图1以分解图示出按照本发明的优选的第一实施例的冷却装置的示意图；
图2示出一物体的示意图，所述物体应该利用按照本发明的第一实施例的冷却装置冷却；
图3示出按照本发明的优选的第一实施例的组装的冷却装置的示意图；
图4示出多个物体的示意图，所述物体利用按照本发明的第一实施例的多个冷却装置冷却；
图5示出按照本发明的优选的第二实施例的冷却装置、尤其是冷却连接器的示意图；
图6示出多个物体的示意图，所述物体利用按照本发明的第二实施例的多个冷却装置冷却；
图7示出按照本发明的优选的第三实施例的冷却装置的示意图；
图8(a)示出按照本发明的优选的第三实施例的冷却装置的一个局部的示意图；以及
图8(b)至图8(i)示出按照本发明的冷却装置在图8(a)中所示的局部的备选实施方式。
具体实施方式
图1示出按照本发明的冷却装置1的第一实施例的示意图。冷却装置1具有例如可以构成为板的冷却元件2。冷却元件2用于接收和排出与冷却元件2连接的物体8的热量(参见图2)。此外，冷却元件2与第一冷却连接器3连接，所述第一冷却连接器构成用于导出和/或导入冷却流体的接口。为此，第一冷却连接器3具有开口，第二冷却连接器4的销41可嵌接到所述开口中。销41设置在第二冷却连接器4的连接部件40上并且能实现冷却流体从第一冷却连接器3至第二冷却连接器4的转移。冷却流体例如可以是直接致冷剂或水-乙二醇-混合物。为了阻止冷却流体从第一冷却连接器3和第二冷却连接器4之间的连接部排出，设有密封元件6，所述密封元件例如构成为密封圈。
此外，第二冷却连接器4具有传输元件5，冷却流体可以利用所述传输元件被从第二冷却连接器4的连接部件40传送至另一个连接部件40。传输元件5可以例如是具有圆的或椭圆形的横截面的管。这使得在连接部件40之内的制造和装配非常简单。
因此，按照本发明的冷却装置1允许将两个冷却元件2相互连接，其方式为在每个冷却元件2上分别安装一个第一冷却连接器3并且每个所述第一冷却连接器3借助一个第二冷却连接器与至少两个连接部件40连接。因此例如复杂的冷却系统的构造是可能的。
按照本发明的冷却装置的使用在图2至4中解释。
图2示意性地示出要冷却的物体8，其例如可以是蓄电池单元。物体8装配在冷却元件2上，其中，对于在物体8和冷却元件2之间的连接优选使用导热的粘合剂。然而其他紧固型式也是可能的，例如形锁合的连接。在冷却元件2上安装有两个第一冷却连接器3，所述第一冷却连接器用于为冷却元件2提供冷却流体以及用于清理冷却流体。此外，物体8具有装配区域81，所述装配区域用于将物体紧固在装配板9上(参看图3)。
在图3中示出图2的冷却元件2的其中一个第一冷却连接器3到一个第二冷却连接器4上的连接。在第一冷却连接器3和第二冷却连接器4之间的连接的固定通过例如可以是螺钉的装配器件7进行，其中，装配器件7同样将物体8的装配区域81紧固在装配板9上。因此产生力锁合70，所述力锁合能够实现第一冷却连接器3到第二冷却连接器4上的可靠的压紧并且借此能够实现第一冷却连接器3和第二冷却连接器4之间的密封连接。
通过传输元件5现在可以输送冷却流体，其中，冷却流体从第二冷却连接器4放出到第一冷却连接器3上并且因此到达冷却元件2。同样，冷却流体可以从冷却元件2经由第一冷却连接器3放出到第二冷却连接器4上，从而冷却流体由传输元件5排出。
在图4中示出两个冷却元件2的组合。在此，分别冷却一个物体8的两个冷却元件2应该这样相互连接，使得冷却流体可以在这两个冷却元件2之间交换。该交换通过在第一冷却连接器3和第二冷却连接器4之间的在图3中所述的连接发生，其中，两个连接部件40(参见图1)设置在传输元件5上。
图5以从斜下方看的示例性视图示出按照本发明第二实施例的冷却装置1。在这里，第二冷却连接器4具有一体地相互连接的两个连接部件40。每个连接部件40具有相对于冷却元件2并且相对于装配板5(参看图6)倾斜的面42。在所述倾斜的面42之内设置有一个例如圆的开口43。
此外，第二冷却连接器4构成为支架并且能够实现接纳第一冷却连接器3。第一冷却连接器3同样具有倾斜的面30，该倾斜的面相对于装配板5(参看图6)并且相对于冷却元件2具有与第二冷却连接器的对应的倾斜的面42相同的角度。因此，第一冷却连接器3的倾斜的面30和第二冷却连接器4的倾斜的面42彼此平行地设置。第一冷却连接器3的倾斜的面30包含一个在图5中不可见的开口，所述开口配合于第二冷却连接器4的倾斜的面42的开口43地安装。通过这两个开口，在第一冷却连接器3和第二冷却连接器4之间的冷却流体交换是可能的。因此第二冷却连接器4将两个第一冷却连接器3相互连接，而第一冷却连接器3与冷却元件2连接。此外，为了密封所述连接，密封元件6、例如密封圈嵌入第一冷却连接器3和第二冷却连接器4之间。各个构件的功能因此相同于第一实施例的功能。
最后，图6示出两个冷却元件2的组合，所述两个冷却元件分别冷却一个物体8。在此，基本构造相同于在图4中示出的第一实施例，其中，第一冷却连接器3和第二冷却连接器4不同。第二冷却连接器4设计为支架、尤其是设计为一种夹子或连接桥并且接纳两个第一冷却连接器3。通过接纳两个第一冷却连接器3，实现第一冷却连接器3和第二冷却连接器4之间的自对中的连接，因为第一冷却连接器3的倾斜的面30和第二冷却连接器4的倾斜的面42相对于彼此定向。因此，在连接第一冷却连接器3和第二冷却连接器4期间在总体结构中产生公差补偿。此外，类似于第一实施例，通过该连接在冷却元件2之间传送冷却流体，以便建立冷却循环回路。
图7示意性示出按照本发明的第三实施例的冷却装置。在装配板9上装配有物体8、例如蓄电池模块，其中，这些物体8材料锁合地分别与一个冷却元件2连接。冷却元件2处于物体8的下侧上并且因此可以为物体8散热。为了实现封闭的冷却循环回路，设有两个第一冷却连接器3和一个第二冷却连接器4，利用它们将两个冷却元件2相连接。第二冷却连接器4具有两个通过传输元件5连接的连接部件40。
在此，第二冷却连接器4通过连接部件40和第一冷却连接器3建立至冷却元件2的连接，从而冷却流体在冷却元件2之间可传输。以这种方式，第一冷却连接器3和第二冷却连接器4能够实现将冷却流体优选在循环回路中分配到不同的冷却元件2上。
图8(a)示意性示出按照本发明的优选的第三实施例的冷却装置1的一个局部。该局部示出冷却元件2、第一冷却连接器3和第二冷却连接器4。第一冷却连接器3与冷却元件2连接，其中，冷却流体能通过开口20从冷却元件2传输到第一冷却连接器3上。同样，在第一冷却连接器3和第二冷却连接器4之间设置有开口60，通过该开口可以传输冷却流体。为了密封该传输，冷却装置1具有设置在第一冷却连接器3和第二冷却连接器4之间的密封元件6。因此，总体上可以实现传输行程50，经由传输元件5输送的流体被经由所述传输行程引导到冷却元件2中。
为了将第一冷却连接器与第二冷却连接器4连接，不仅第一冷却连接器3而且第二冷却连接器4具有贯通孔71。装配器件7可以穿过该贯通孔71。装配元件7在此一方面用于在物体8的连接区域81(参见图2)和装配板9之间进行连接，其方式为，例如构成为螺钉的装配元件7拧入连接区域81的螺纹72中。通过该连接同时实现将第一冷却连接器3和第二冷却连接器4压紧在一起。因此，按照本发明的冷却装置1一方面允许简单的装配，并且也允许简单的拆卸。然而通过将第一冷却连接器3和第二冷却连接器4压紧在一起以及附加地使用密封件6，给出一种密封的冷却装置1，利用所述冷却装置可以安全和可靠地冷却物体8。
在图8(b)中示出一种备选的连接。在这里，装配器件7通过装配板9中的螺纹72固定物体8的连接区域81和装配板9以及第一冷却连接器3和第二冷却连接器4。图8(c)示出一种类似的构造，然而在这里区别于图8(b)，螺纹72存在于物体8的连接区域81中、而不是存在于装配板9中。
在图8(d)示出另一种备选的连接。在这里，装配器件7通过第一冷却连接器3中的螺纹72固定第一冷却连接器3和第二冷却连接器4。图8(e)示出一种类似的构造，然而在这里区别于图8(d)，螺纹72存在于第二冷却连接器4中、而不是存在于第一冷却连接器3中。
在图8(f)所示的备选方案中，装配器件7通过第二冷却连接器4中的螺纹72固定物体8的连接区域81以及第一冷却连接器3和第二冷却连接器4。图8(g)示出一种类似的构造，然而在这里区别于图8(f)，螺纹72存在于物体8的连接区域81中、而不是存在于第二冷却连接器4中。
在图8(h)所示的备选方案中，装配器件7通过第一冷却连接器3中的螺纹72固定装配板9以及第一冷却连接器3和第二冷却连接器4。图8(i)示出一种类似的构造，然而在这里区别于图8(h)，螺纹72存在于装配板9中、而不是存在于第二冷却连接器4中。
附图标记列表
1 冷却装置
2 冷却元件
20 冷却元件的开口
3 第一冷却连接器
30 倾斜的面
4 第二冷却连接器
40 连接部件
41 销
42 倾斜的面
43 开口
5 传输元件
6 密封元件
7 装配器件
70 通过装配器件的力锁合
71 冷却连接器的贯通孔
72 螺纹
8 物体
81 物体的连接区域
9 装配板

Claims (12)

1.冷却装置(1)，所述冷却装置具有：
冷却元件(2)，所述冷却元件能与要冷却的物体(8)连接，
第一冷却连接器(3)，所述第一冷却连接器与冷却元件(2)连接，以及
第二冷却连接器(4)，所述第二冷却连接器能支承在装配板(9)上，其中
第一冷却连接器(3)和第二冷却连接器(4)设计成可连接的，使得冷却流体能从第一冷却连接器(3)转移至第二冷却连接器(4)，所述物体(8)能通过装配器件(7)紧固在装配板(9)上并且装配器件(7)附加地固定第一冷却连接器(3)和第二冷却连接器(4)之间的连接，通过该连接同时实现将第一冷却连接器(3)和第二冷却连接器(4)压紧在一起，所述第一冷却连接器(3)具有相对于装配板(9)和/或相对于冷却元件倾斜的面(30)并且第二冷却连接器(4)具有相对于装配板(9)和/或相对于冷却元件倾斜的面(42)，其中，每个倾斜的面(42；30)包含开口(43)，冷却流体能通过所述开口从第一冷却连接器(3)传输至第二冷却连接器(4)，所述第二冷却连接器(4)至少能与两个第一冷却连接器(3)连接和/或建立至管路系统和/或分配系统和/或收集系统的连接，所述第二冷却连接器(4)构成为一体的和/或具有至少两个用于与第一冷却连接器(3)连接的连接部件(40)和至少一个用于在连接部件(40)之间传输冷却流体的传输元件(5)。
2.按照权利要求1所述的冷却装置(1)，其中，所述第一冷却连接器(3)和所述第二冷却连接器(4)构成为用于建立自对中的连接和/或补偿在第一冷却连接器(3)相对于第二冷却连接器(4)的定向方面的位置公差和/或角公差。
3.按照权利要求1或2所述的冷却装置(1)，其中，所述冷却元件(2)能材料锁合和/或形锁合地与要冷却的物体(8)连接。
4.按照权利要求1或2所述的冷却装置(1)，所述冷却装置具有密封元件(6)，所述密封元件密封第一冷却连接器(3)和第二冷却连接器(4)之间的连接。
5.按照权利要求4所述的冷却装置(1)，所述冷却装置具有密封元件(6)，所述密封元件密封第一冷却连接器(3)和第二冷却连接器(4)之间的连接，以防冷却流体排出。
6.按照权利要求1或2所述的冷却装置(1)，其中，所述传输元件(5)是刚性的。
7.按照权利要求1或2所述的冷却装置(1)，其中，所述冷却装置(1)用于蓄电池。
8.按照权利要求1或2所述的冷却装置(1)，其中，所述物体(8)能通过装配器件(7)形锁合地紧固在装配板(9)上。
9.按照权利要求1或2所述的冷却装置(1)，其中，所述第二冷却连接器(4)构成为支架，以便接纳第一冷却连接器(3)。
10.按照权利要求1或2所述的冷却装置(1)，其中，所述第一冷却连接器(3)具有开口并且第二冷却连接器(4)具有销(41)，其中，所述销(41)可嵌入所述开口中并且冷却流体从第一冷却连接器(3)至第二冷却连接器(4)的传输通过销(41)和开口能够实现。
11.按照权利要求10所述的冷却装置(1)，其中，所述销(41)是至少部分锥形的。
12.车辆，具有按照权利要求1至11之一所述的冷却装置(1)，其中，所述物体(8)是蓄能器。
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