CN105408149A - 用于接纳至少一个能量存储器元件的接纳设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于接纳至少一个能量存储器元件(2)的接纳设备(1)，该接纳设备包括至少一个接纳部件(3)，所述至少一个接纳部件至少局部地界定用于接纳能量存储器元件(2)的接纳腔，其中，在所述接纳部件(3)的表面中至少局部地形成一包含至少一个冷却介质通道(7)的冷却介质通道结构(6)，该冷却介质通道结构与至少一个冷却介质入口(8)和至少一个冷却介质出口(9)连通。

Description

用于接纳至少一个能量存储器元件的接纳设备
技术领域
本发明涉及一种用于接纳至少一个能量存储器元件的接纳设备/容置设备，该接纳设备包括至少一个接纳部件，所述至少一个接纳部件至少局部地界定用于接纳能量存储器元件的接纳腔。
背景技术
用于电能存储器的相应的接纳设备是已知的，并且通常用于接纳或者说存放能量存储器元件、例如能量存储器单体或与其要电连接或已电连接的电的或电子的元件、例如充电或控制电子元件。为此，相应的接纳设备典型地具有一界定用于接纳该能量存储器元件的接纳腔的接纳部件。
众所周知，在相应的能量存储器元件运行中产生热量，该热量必须从能量存储器元件以及接纳其的接纳设备中排出，以便防止能量存储器元件、接纳设备以及可能其它在具体应用中与其一起安装的元件的过热和由此可能导致的损害。
应用单独的、要连接到相应的接纳设备上的冷却装置提供了对相应的能量存储器元件或者说接纳设备进行冷却或调温的可能性。然而这种冷却装置特别是在由其所要求的结构空间方面是不利的。
发明内容
因此本发明的目的是，给出一种相对于此改进的、用于接纳至少一个能量存储器元件的接纳设备。
所述目的根据本发明通过开头所述类型的接纳设备来实现，该接纳设备的特征在于，在所述接纳部件的表面中至少局部地形成一包含至少一个冷却介质通道的冷却介质通道结构，该冷却介质通道结构与至少一个冷却介质入口和至少一个冷却介质出口连通。
因此，根据本发明的接纳设备的特征在于，至少局部地界定该接纳腔的接纳部件通过下述方式设计或形成：在该接纳部件的表面中形成了包括一个或多个冷却介质通道的冷却介质通道结构。因此集成到所述接纳部件中的或通过所述接纳部件本身形成的冷却介质通道结构提供了下述可能性：使冷却介质、即例如液态的或气态的流体以所计划的方式沿着接纳部件的表面流动或循环。该一个或多个由冷却介质通道结构包含的冷却介质通道典型地通过下述方式来布置：冷却介质能以循环的方式沿着接纳部件的表面流动或循环。因此，沿着接纳部件的表面流动的或循环的冷却介质可以尽可能靠近布置在接纳腔内的待冷却的一个(多个)能量存储器元件，从而能实现在冷却介质和待冷却的一个(多个)能量存储器元件之间的良好热交换且进而能实现高冷却效率。
由冷却介质通道结构包含的或者说通过冷却介质通道结构界定的冷却介质通道可以根据经由该冷却介质通道流动或循环的冷却介质的类型、即尤其根据是气态冷却介质还是液态冷却介质而敞开或封闭。在敞开的实施方式中，该冷却介质可以从冷却介质通道结构进入到接纳腔中并且从而直接抵达待冷却的能量存储器元件。冷却介质通道结构或者说冷却介质通道的这种敞开的实施方式优选在使用气态冷却介质时设置。该气态冷却介质例如可以是相应调温的二氧化碳。而在封闭的实施方式中，冷却介质在空间上与待冷却的能量存储器元件分开，从而不能直接抵达待冷却的能量存储器元件。冷却介质通道结构或者说冷却介质通道的这种封闭的实施方式优选在使用液态冷却介质时设置。该液态冷却介质例如可以是相应调温的液体、例如水、水状溶液或油。
原则上可以考虑，接纳部件的整个表面具有相应的冷却介质通道结构。然而还可以考虑，仅接纳部件的表面的确定区域具有相应的冷却介质通道结构。该冷却介质通道结构还可以分成多个单独的、分别覆盖接纳部件的表面的不同区域的冷却介质通道。在所有情况下，属于该冷却介质通道结构的冷却介质通道间接地或直接地、即尤其通过与其连通的另外的冷却介质通道来与冷却介质入口和冷却介质出口连通。在此尤其下述情况是适宜的：该冷却介质通道如此布置，使得流经该冷却介质通道的冷却介质至少局部对向地流动。对于所有变型来说适用的是，该冷却介质通道结构或者说属于其的冷却介质通道优选曲折状地延伸。
原则上，该冷却介质通道结构因此与至少一个冷却介质入口和至少一个冷却介质出口连通，通过所述至少一个冷却介质入口和所述至少一个冷却介质出口，冷却介质可以被引入到该冷却介质通道结构中或者特别是在流过该冷却介质通道结构之后从该冷却介质通道结构离开。
冷却介质入口、冷却介质出口以及与其连通的冷却介质通道结构的布置通过下述方式来选择：对于所有待冷却的、待接纳或已接纳到接纳部件中的能量存储器元件来说形成了尽可能均匀的冷却。这一点例如可以通过下述方式来实现：冷却介质入口和冷却介质出口相对于接纳部件的纵轴线布置在中间位置处。在这种布置中，具有低温的冷却介质在中间进入到冷却介质通道结构中，并且在流过该冷却介质通道结构之后，具有较高温度的被加热的冷却介质在中间从该冷却介质通道结构流出。通过这种方式能实现，补偿了在流过该冷却介质通道结构之后被加热的冷却介质的较低的冷却作用，因为该冷却介质在其出口区域中至少局部与尚未被加热的冷却介质的入口区域相邻地、特别是平行地延伸。
冷却介质通道结构在接纳部件的表面中形成的方式可以通过不同的技术方案来实现。一方面，该冷却介质通道结构可以在所述接纳部件成型的情况下、这就是说特别是在制造接纳部件期间的成型步骤的情况下实现。这种变型特别是涉及通过铸造法、例如注塑法、即由能铸造的、特别是能注塑的材料制成的接纳部件。在这方面可以考虑，所述接纳部件由能注塑的热塑性塑料材料、例如ABS、PE、PP或能铸造的热固性塑料材料制成。在两种情况下可以考虑，该塑料材料用增强纤维、例如芳纶纤维、玻璃纤维或碳纤维来填充。替选地，所述接纳部件还可以由能(注塑或)铸造的金属、例如铝或镁制成。
另一方面，冷却介质通道结构在该接纳部件的表面中形成的方式可以在机械加工或材料去除的情况下、这就是说例如通过切削加工、通常的车削法、侵蚀等来实现。因此，冷却介质通道结构的形成已经可以关联于所述接纳部件的实际制造。在这种实施方式中，针对所述接纳部件的材料选择仅由下述方式来限制，针对接纳部件的形成而选择的材料应该可以相应地进行加工。在这种实施方式中，所述接纳部件还能以同样的方式由塑料材料或金属制成。
原则上可以自由地选择冷却介质通道的几何结构、即特别是横截面。该冷却介质通道例如可以具有半圆形、V形或U形的横截面。该冷却介质通道的横截面关于其延伸长度可以局部地改变或者说不同。
接纳部件的几何结构原则上可以自由地选择，或者说可以关于要针对整个接纳设备而设置的应用或安装情况、即例如在机动车中的安装情况来选择。然而适宜地，设置一种具有槽状或盆状形状的接纳部件的实施方式。因此，接纳部件优选具有基面，该基面具有成角度地、特别是成直角地从该基面突出的边缘。基面的形状又可以自由地选择，即特别是可以关于要针对整个接纳设备而设置的应用或安装情况来选择。该基面以及特别是从该基面突出的边缘的高度定义了由接纳部件界定的接纳腔的体积。接纳部件的边缘的高度可以理解成一种尺度(Maβ)，即所述接纳部件以何种比例来界定接纳腔。原则上还可以考虑，该接纳部件完全界定接纳腔，从而为了完全封闭接纳腔，现在要将盖元件或封闭部件放置到该接纳部件上。如此外还得出了，该接纳设备还可以包括另外的接纳部件，所述另外的接纳部件与盆状形成的接纳部件一起界定该接纳腔。
如所述的那样，冷却介质通道结构或者说属于其的冷却介质通道可以封闭地形成。这一点例如可以通过下述方式实现：该冷却介质通道结构通过至少一个板形的盖部件来覆盖。板形的盖部件因此关于接纳部件的表面向上来密封或者说封闭冷却介质通道。板形的盖部件的尺寸和形状典型地匹配于所述接纳部件的尺寸和形状，这就是说尤其匹配于接纳部件的基面的尺寸和形状，从而盖部件能以下述方式装入到所述接纳部件中：所述盖部件覆盖冷却介质通道结构的至少一部分。在此特别是，该冷却介质通道结构的、其中另外要布置或已布置能量存储器元件的区域被覆盖。该板形的盖部件例如可以是由塑料材料或金属制成的平板。由金属制成的实施方式是优选的，因为金属通过对比具有更好的导热能力，这一点使得从待冷却的能量存储器元件到盖部件以及在该冷却介质通道结构内流动的冷却介质上的热传递变得容易。
至少一个冷却介质入口和至少一个冷却介质出口典型地在板形的盖部件中形成。至少一个冷却介质入口以及至少一个冷却介质出口例如设计成特别是与板形的盖部件一体形成的连接管。
板形的盖部件与所述接纳部件的表面适宜地通过至少一个连接点相连接。当然，盖部件与接纳部件的表面还能部分地或全面地连接。连接、即特别是连接点的形成例如可以通过粘接或焊接来实现。还可以考虑机械连接方式、例如卷边、铆接、螺纹连接，以便建立在盖部件和接纳部件的表面之间的连接。
在本发明的有利的改进方案中规定，所述冷却介质入口和冷却介质出口形成在所述板形盖部件的单独的、与界定接纳腔的区域在空间上分开布置的区域中。由此可以确保，冷却介质入口和冷却介质出口布置在板形的盖部件的一区域中，该区域按规定地裸露地脱离接纳部件的界定接纳腔的区域，从而该区域即使在通过盖元件或封闭部件封闭所述接纳腔时也是裸露的并且因此易于接触。
如所述的那样，所述接纳部件例如可以由塑料材料或金属制成。两种材料或材料组的特征在于专门的优点。从而塑料材料例如提供了较高的热绝缘以及电绝缘。而金属例如提供了较高的机械稳定性。因此实际的材料选择与对接纳设备实际提出的要求相关地进行。在此，特别是还要注意接纳设备在较大的结构关系、例如机动车中的安装情况。
根据本发明的另一种有利的实施方式，所述接纳部件形成接纳设备的底面。此外在这种实施方式中，设置有框架状的另一个接纳部件，该另一个接纳部件形成所述接纳设备的多个同样界定所述接纳腔的侧面，在另一个接纳部件中形成有多个接纳隔间，用于精确配合地、必要时甚至形锁合地接纳至少一个能量存储器元件、特别是至少一个能量存储器单体和/或与至少一个能量存储器单体要电连接或已电连接的电子元件。所述另一个接纳部件可以理解成用于相应的要插入到接纳设备中的能量存储器元件的支承结构。该接纳隔间的数量、尺寸和形状匹配于相应的要插入到其中的能量存储器元件的数量、尺寸和形状。
在另一个接纳部件中形成的接纳隔间典型地通过特别是彼此垂直延伸的横梁或板条形成。相应的接纳隔间可以沿垂直方向典型地在两侧敞开，从而该接纳隔间典型地是指接纳部件的垂直的缺口或开口。然而还可以考虑，所述或确定的接纳隔间沿垂直方向不完全打通，而是更确切地说形式为凹槽或凹部。所述凹槽的底面可以与另一个接纳部件的底面对齐，所述另一个接纳部件的那个面应被理解成，所述另一个接纳部件利用所述面贴靠在水平底座上。然而还可以考虑，该凹槽的底面比所述另一个接纳部件的底面高。因此如所述的那样，所述另一个接纳部件典型地是指一种框架状构件。如所述的那样，所述另一个接纳部件形成了用于待接纳在其中的能量存储器元件的保持结构和/或支承结构，该能量存储器元件典型地是指能量存储器单体和与该能量存储器单体连接的电的和/或电子的元件、例如对能量存储器单体的充电和放电进行控制的充电或控制装置。
所述另一个接纳部件典型地是指金属压铸件。相应地，所述另一个接纳部件优选由材料、例如铝、镁或钛制成。总之，金属压铸件提供了突出的机械性能，从而通过将所述另一个接纳部件设计成压铸件可以提高该接纳设备的机械稳定性。当然原则上还可以考虑，另一个接纳部件可以不设计成金属压铸件，而是例如可以设计成由陶瓷或塑料制成的构件。
为了完全地封闭或者说密封通过接纳部件以及必要时另一个接纳部件界定的接纳腔，可以设置盖元件或封闭部件，通过所述盖元件或封闭部件能至少朝向敞开侧封闭该接纳腔。通过封闭部件与一个或多个接纳部件的正确布置或连接，由此对在该接纳腔中接纳的能量存储器元件进行密封，并且提供保护以避免其受到机械以及腐蚀影响。
附图说明
本发明的其它优点、特征和细节由下面描述的实施例且借助附图得出。其中示出了：
图1至图5分别示出根据本发明的一个示例性实施例的接纳设备；
图6示出了在图1中示出的接纳设备的俯视图；
图7示出了沿着在图6中示出的割线VI–VI的截面图；和
图8示出了在图3、图4中示出的另一个接纳部件的细节图。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的一个示例性实施例的接纳设备1。该接纳设备1用于接纳能量存储器元件2。借助图1可以看出，该接纳设备1具有接纳部件3。该接纳部件3包括一带有基面4和从该基面4垂直突出的边缘5的盆状形状。以这种方式，在该接纳部件3中形成了属于该接纳设备1的接纳腔的一部分，该接纳腔用于接纳相应的能量存储器元件2。因此，该接纳部件3局部地界定接纳设备1的接纳腔。该接纳部件3是指一种由利用增强纤维、特别是玻璃纤维来填充的热塑性塑料材料——例如PP——通过注塑法形成的构件。
如借助图4、图5和图8得出的那样，该接纳设备1用于接纳不同的能量存储器元件2。能量存储器元件2尤其是指能量存储器单体2a以及电子元件2b、例如对能量存储器单体2a的充电和放电进行控制的充电或控制电子元件。所有能量存储器元件2形成电能存储器或者说电池。该接纳设备1可以被理解成用于能量存储器的壳体。该接纳设备1典型地安装在机动车中。在接纳设备1内部接纳的能量存储器元件2、这就是说特别是通过其形成的能量存储器用于向机动车侧的电气高压负载和/或低压负载供给电能。
如借助图1、图5和图6可以看出，在接纳部件3的表面中、这就是说特别是在接纳部件3的基面4的表面中形成了冷却介质通道结构6。该冷却介质通道结构6包括多个通过该表面的槽状的或沟道状的长形的凹部形成的、曲折状地延伸的冷却介质通道7。冷却介质通道结构6或冷却介质通道7的形成可以在制造接纳部件3的情况下实现。原则上还可以考虑，将冷却介质通道结构6或冷却介质通道7通过材料去除法置入到接纳部件3的表面中。
如另外还得出了，冷却介质、即例如冷却气体或冷却液体、特别是水或由水和其它液体、例如乙二醇组成的混合物流经在接纳部件3的基面4的表面中形成的冷却介质通道结构6。该冷却介质通过在板形的盖部件10的、从基面4的中间区段离开的区域中布置的冷却介质入口8引入。此外在冷却介质入口8的区域中设置有冷却介质出口9，通过该冷却介质出口可以使流经冷却介质通道结构6的冷却介质从该冷却介质通道结构6且进而从接纳部件3流出。冷却介质入口8以及冷却介质出口9分别是指连接管，该连接管可以与板形的盖部件10一体形成。总之因此实现了冷却介质以循环的方式流经冷却介质通道结构6，从而确保了在接纳设备1中接纳的能量存储器元件2且进而通过其形成的能量存储器运行时对其进行充分冷却。
流经该冷却介质通道7或者说该冷却介质通道结构6的冷却介质的流动可以借助图6看出。冷却介质在冷却介质通道7或者说冷却介质通道结构6内的对向流动通过相应的箭头标出。
冷却介质入口8和冷却介质出口9的布置以及冷却介质通道7的对称布置和走向通过下述方式来选择，确保了对要冷却的能量存储器元件2进行均匀的冷却。在图6中，通过画阴影线的面示例性示出了要接纳到接纳设备1中的能量存储器单体2a的布置区域。由此通过冷却介质可借助箭头看出地对向流经冷却介质通道结构6，均匀地冷却该能量存储器单体2a。在图6中布置在画阴影线的中间面的区域中的能量存储器单体2a以各占一半的方式利用具有较低的进入温度的冷却介质和具有较热的排出温度的冷却介质进行冷却。对于在图6中布置在画阴影线的上部面和下部面的区域中的能量存储器单体2a来说，降低了对向的冷却介质流的温差，从而能平均地实现尽可能均匀地冷却所有能量存储器单体2a。
为了使得流动到冷却介质通道7中且进而流经冷却介质通道结构6的冷却介质不能在接纳部件3内从冷却介质通道7或者说冷却介质通道结构6流出且进而不能与待冷却的能量存储器元件2接触，该冷却介质通道7在上侧通过已经提到的板形的盖部件10来覆盖，该盖部件的形式为由良好导热的金属、例如铝制成的金属板(参见图2、图7)。所述盖部件10例如通过粘接部(参见图7，粘接区域11)固定地与接纳部件3的基面4连接。
在图3中示出的实施例中，另一个接纳部件12被放置到在图2中示出的实施例、即盆状的接纳部件3上。因此，该接纳部件3形成了接纳设备1的底面或者说底部，而另一个接纳部件12形成了接纳设备1的相应的侧面。因此，第一接纳部件3特别是在底部的区域中界定了接纳设备1的接纳腔，而另一个接纳部件12特别是侧向地界定了接纳设备1的接纳腔。所述另一个接纳部件12是指由铝或镁或者说相应的金属合金制成的金属压铸件。因此，另一个接纳部件12极其机械稳定并且因此提供良好的保护以防止要布置在其中的能量存储器元件2受到机械负荷。
另一个接纳部件12具有框架状结构并且可以理解成用于要接纳在其中的能量存储器元件2的支承结构(参见图8)。另一个接纳部件12的框架状结构通过相应的、在另一个接纳部件12中形成的接纳隔间13形成。分别通过垂直分割另一个接纳部件12的水平延伸的基面而形成的接纳隔间13分别用于精确配合地、必要时甚至形锁合地接纳一个或多个确定的能量存储器元件2，这就是说特别是至少一个能量存储器单体2a和/或至少一个电子元件2b。因此，相应的接纳隔间13的尺寸匹配于相应的要接纳在其中的能量存储器元件2的尺寸。在图3中位于中间横梁右侧的相对较大的接纳隔间13用于接纳能量存储器单体2a，在图3中位于中间横梁左侧的相对较小的接纳隔间13用于接纳电子元件2b。
在图4中示出了相应的能量存储器元件2在接纳隔间13之内的布置以及因此另一个接纳部件12且进而接纳设备1与相应的能量存储器元件2的装配。此外从图4得出，通过下述方式选择接纳隔间13的布置：所有要布置在接纳隔间13中的、由于运行而需要进行冷却的能量存储器元件2在底部侧直接贴靠在盖部件10上，从而通过所述盖部件10能向在冷却介质通道结构6或者说属于其的冷却介质通道7中流动的冷却介质进行散热。
借助图5可以看出，通过将封闭部件14布置到在图4中示出的接纳设备1上能完全覆盖且进而封装布置在接纳腔或者说接纳隔间13内的能量存储器元件2。因此，在接纳设备1内接纳的能量存储器元件2或者说通过其形成的电能存储器向外、即相对于外部的、特别是机械和腐蚀性的影响完全密封和受到保护。
接纳部件3、另一个接纳部件12以及封闭部件14的连接通过粘接来实现，从而充分地、特别是浸渍安全地(tauchsicher)密封了位于形成在接纳设备1内的接纳腔中的能量存储器元件2。该粘接利用热熔胶实现，该热熔胶可以通过加入温度、即例如借助热丝来溶解。以这种方式可以执行例如对能量存储器元件2的维护或修理工作。
仅在图5中可看出的电子元件2b的电触点、即尤其视为高压触点和低压触点的区域中，在封闭部件14内设置凹口，从而能实现该能量存储器元件2或通过其形成的能量存储器与相应的应用、即尤其机动车或者说相应的机动车侧的电负载的、按规定的电接触或连接。
此外借助图5可以看出，冷却介质入口8和冷却介质出口9形成在板形的盖部件10的单独的、与界定接纳腔的区域在空间上分开布置的区域中。因此，冷却介质入口8和冷却介质出口9保持畅通，从而始终能容易地接触该冷却介质入口和该冷却介质出口。
借助图1至图5可以看出，该接纳设备1可以由多个构件、即接纳部件3、另一个接纳部件12以及封闭部件14以组合部件的方式组成。
在附图中示出的接纳设备1的主要优点在于，该接纳设备通过其机械稳定性还可以布置或安装在机动车的机械负荷的区域中、例如在底部区域中。通过直接集成到接纳部件3中的冷却介质通道结构6，确保了对所有能量存储器元件2、特别是还有相应的电子元件2b进行充分冷却。所有电的或电子的触点以及用于输入和排出冷却介质的接口被以节省结构空间的方式且易于接触地集成到该接纳设备1中。

Claims (13)

1.一种用于接纳至少一个能量存储器元件(2)的接纳设备(1)，该接纳设备包括至少一个接纳部件(3)，所述至少一个接纳部件至少局部地界定用于接纳能量存储器元件(2)的接纳腔，
其特征在于，
在所述接纳部件(3)的表面中至少局部地形成一包含至少一个冷却介质通道(7)的冷却介质通道结构(6)，该冷却介质通道结构与至少一个冷却介质入口(8)和至少一个冷却介质出口(9)连通。
2.根据权利要求1所述的接纳设备，其特征在于，所述冷却介质通道结构(6)在接纳部件(3)的成型和/或材料去除的范围内形成。
3.根据权利要求1或2所述的接纳设备，其特征在于，所述接纳部件(3)具有盆状形状。
4.根据权利要求3所述的接纳设备，其特征在于，所述盆状形状通过从接纳部件(4)的基面(4)成角度地突出的边缘(5)形成。
5.根据前述权利要求中任一项所述的接纳设备，其特征在于，所述冷却介质通道结构(6)通过至少一个板形的盖部件(10)来覆盖。
6.根据权利要求5所述的接纳设备，其特征在于，所述盖部件(10)与接纳部件(3)的表面通过至少一个连接点(13)来连接。
7.根据权利要求5或6所述的接纳设备，其特征在于，所述冷却介质入口(8)和冷却介质出口(9)形成在盖部件(10)的单独的、与界定接纳腔的区域在空间上分开布置的区域中。
8.根据前述权利要求中任一项所述的接纳设备，其特征在于，所述冷却介质通道结构(6)被设计成至少局部地曲折状地沿着接纳部件(3)的表面延伸。
9.根据前述权利要求中任一项所述的接纳设备，其特征在于，所述接纳部件(3)由塑料材料或金属制成。
10.根据前述权利要求中任一项所述的接纳设备，其特征在于，所述接纳部件(3)形成接纳设备(1)的底面，且设置有框架状的另一个接纳部件(12)，该另一个接纳部件形成接纳设备(1)的多个同样界定接纳腔的侧面，在另一个接纳部件中形成有多个接纳隔间(13)，用于精确配合地接纳至少一个能量存储器元件(2)、特别是至少一个能量存储器单体(2a)和/或与至少一个能量存储器单体(2a)要电连接或已电连接的电子元件(2b)。
11.根据权利要求10所述的接纳设备，其特征在于，相应的接纳隔间(13)的尺寸匹配于相应的待接纳到其中的能量存储器元件(2)的尺寸。
12.根据权利要求10或11所述的接纳设备，其特征在于，所述另一个接纳部件(12)是金属压铸件。
13.根据前述权利要求中任一项所述的接纳设备，其特征在于封闭部件(14)，通过所述封闭部件能至少朝向敞开侧来封闭接纳腔。
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