CN105703033B - 冷却装置和能量存储器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种冷却装置，并且涉及一种具有能量存储模块的能量存储器，其中，该冷却装置具有至少一个冷却元件和至少一个弹簧翅片，其中，该弹簧翅片被安排在该冷却元件上并且与该冷却元件相联接，其中，该弹簧翅片被设计用于将热量从该能量存储模块带到该冷却元件。

Description

冷却装置和能量存储器
技术领域
本发明涉及一种用于能量存储器的冷却装置，并且涉及一种能量存储器。
背景技术
用于机动车辆的驱动系统的电能存储器是已知的，这些电能存储器具有堆叠安排以形成能量存储模块的多个储能电池。这种堆叠安排在该能量存储器的工作过程中阻止热量从这些储能电池中消散。
发明内容
本发明的目的是提供一种改进的冷却装置以及一种包括此类冷却装置的改进的能量存储器。
此目的是通过如下述1所述的冷却装置来实现的。在下述2-8中指明了多个实施例。
1.一种用于对能量存储器(10)的能量存储模块(20)进行冷却的冷却装置(35)，
-其中该冷却装置(35)具有至少一个冷却元件(45，50)和至少一个弹簧翅片(65，70)，
-其中该弹簧翅片(65，70)被安排在该冷却元件(45，50)上并与该冷却元件(45，50)相联接，
-其中该弹簧翅片(65，70)被设计成将热量从该能量存储模块(20)带到该冷却元件(45，50)。
2.如上述1所述的冷却装置(35)，
-其中该弹簧翅片(65，70)具有一个第一区段(75)、被安排成与该第一区段(75)邻接的一个第二区段(80)、以及被安排成与该第二区段(80)邻接的一个第三区段(85)，
-其中该第一区段(75)和/或该第三区段(85)是与该冷却元件(45，50)相联接的。
3.如上述2所述的冷却装置(35)，
-其中该第一区段(75)和/或该第三区段(85)至少分区段地是直线型的，
-和/或，其中该第二区段(80)是弧形的。
4.如上述2或3所述的冷却装置(35)，其中该第一区段(75)和/或该第三区段(85)是以一种粘着方式与该冷却元件(45，50)相连接的。
5.如上述2至4之一所述的冷却装置(35)，
-其中该冷却元件(45，50)具有至少一个第一接收座(95)以及与该第一接收座(95)相隔一距离安排的一个第二接收座(100)，
-其中该第一区段(75)接合进入该第一接收座(95)，并且该第三区段(85)接合进入该第二接收座(100)。
6.如上述5所述的冷却装置(35)，
-其中该第一接收座(95)具有一个第一接收座区段(105)和一个第二接收座区段(110)，
-其中该第二接收座(100)具有一个第三接收座区段(115)和一个第四接收座区段(120)，
-其中该第二接收座区段(110)是与该第一接收座区段(105)倾斜或垂直地安排的，
-其中该第四接收座区段(120)是与该第三接收座区段(115)倾斜或垂直地安排的，
-其中该第一和/或该第三接收座区段(105，115)是与该冷却元件(45，50)的一个侧表面(90)平行安排的。
7.如上述6所述的冷却装置(35)，其中该第一区段(75)被安排在该第一接收座区段(105)中，并且该第三区段(85)被安排在该第三接收座区段(115)中。
8.如上述1至7之一所述的冷却装置(35)，
-其中该冷却装置(35)具有至少一个冷却板(55)，
-其中该冷却元件(45，50)是与该冷却板(55)相连接，
-其中该能量存储模块(20)能与该冷却板(55)热联接。
9.一种能量存储器(10)，该能量存储器具有如上述1至8之一所述的冷却装置(35)以及一个能量存储模块(20)，
-其中该能量存储模块(20)具有至少一个储能电池(25)，
-其中该弹簧翅片(65，70)被设计成将热量从该能量存储模块(20)带到该冷却元件(45，50)。
10.如上述9所述的能量存储器(10)，
-其中该冷却装置(35)具有一个另外的冷却元件(50)以及一个另外的弹簧翅片(70)，
-其中，该另外的弹簧翅片(70)被安排在该另外的冷却元件(50)上、与该另外的冷却元件(50)的面向该冷却元件(45，50)的侧面相对，
-其中该储能电池(25)被安排在这两个弹簧翅片(65，70)之间。
根据本发明，已经明确，可以通过具有一个冷却装置和至少一个能量存储模块的能量存储器来提供一种改进的冷却装置。该冷却装置被设计为对该能量存储模块进行冷却。该冷却装置具有至少一个冷却元件和至少一个弹簧翅片。该弹簧翅片与该冷却元件相联接。该弹簧翅片被安排在该冷却元件与该能量存储模块之间，并且至少分区段地抵靠该能量存储模块。该弹簧翅片被设计成将热量从该能量存储模块中带到该冷却元件。
因此，可以提供一种特别轻质的能量存储器。此外，与常规能量存储器的情况相比，该能量存储模块在拆卸该能量存储器的过程中能更容易地被去除，因为在这种情况下不用从该能量存储器中去除填料。
在另外一个实施例中，该弹簧翅片具有一个第一区段、被安排成与该第一区段邻接的一个第二区段、以及被安排成与该第二区段邻接的一个第三区段。该第一区段和/或该第三区段与该冷却元件相联接。以此方式，在该冷却元件与该能量存储模块之间的容差补偿是可以通过该弹簧翅片来进行的。
在另外一个实施例中，该第一区段和/或该第三区段至少分区段地是直线型的。另外或作为替代方案，该第二区段是是弧形的。
在另外一个实施例中，该第一区段和/或该第三区段以一种粘着方式与该冷却元件相连接。这样确保了该弹簧翅片不会在组装该能量存储器的过程中从其组装位置上被无意地去除。
在另外一个实施例中，该冷却元件具有至少一个第一接收座以及与该第一接收座相隔一距离安排的第二接收座。该第一区段接合进入该第一接收座，并且该第三区段接合进入该第二接收座。
在另外一个实施例中，该第一接收座具有第一接收座区段和一个第二接收座区段。该第二接收座具有一个第三接收座区段和一个第四接收座区段。该第二接收座区段是与该第一接收座区段倾斜或垂直地安排的。该第四接收座区段是与该第三接收座区段倾斜或垂直地安排的。该第一和/或该第三接收座区段是与该冷却元件的侧表面平行安排的。
在另外一个实施例中，该第一区段被安排在该第一接收座区段中，并且该第三区段被安排在该第三接收座区段中。
在另外一个实施例中，该能量存储模块包括至少一个储能电池。该冷却装置包括一个另外的冷却元件和一个另外的弹簧翅片。该另外的弹簧翅片被安排在该另外的冷却元件上、在该另外的冷却元件的面向该冷却元件的侧面上。该储能电池被安排在这两个弹簧翅片之间。
在另外一个实施例中，该冷却装置具有至少一个冷却板。该冷却元件与该冷却板相连接。该能量存储模块可以与该冷却板热联接。以此方式，被引入该冷却元件中的热量可以进一步地经由该冷却板散出，从而避免该冷却元件过热，并且因此确保对该能量存储模块进行可靠的冷却。
然而，这个目的还可通过前述9所述的能量存储器来实现。前述10中指明了优选实施例。
根据本发明，已经明确，可以由包括一个能量存储模块和一个如上所述的冷却装置的能量存储器来提供一种改进的能量存储器，其中，该能量存储模块具有至少一个储能电池，其中，该弹簧翅片被设计成将热量从该能量存储模块中带到该冷却元件。
在另外一个实施例中，该冷却装置具有一个另外的冷却元件和一个另外的弹簧翅片，其中，该另外的弹簧翅片被安排在该另外的冷却元件上、与该另外的冷却元件的面向该冷却元件的侧面相对，其中，该储能电池被设置在这两个弹簧翅片之间。
附图说明
下面将参照附图来更详细地解释本发明，在附图中：
图1示出了根据第一实施例的一个能量存储器的平面图；
图2示出了图1所示的能量存储器的透视图的细节；
图3示出了图1和图2所示的能量存储器的一个能量存储模块的侧视图；
图4示出了图3所示的能量存储模块的透视图；
图5示出了经过图1和图2所示的能量存储器的剖视图；
图6示出了图5所示的能量存储器的剖视图的细节；并且
图7示出了根据第二实施例的一种能量存储器的平面图。
具体实施方式
图1示出了根据第一实施例的一个能量存储器10的平面图。该能量存储器10具有一个外壳15。在该外壳15中安排了一个能量存储模块20，该能量存储模块带有堆叠地安排的多个储能电池25。此外，该能量存储器10包括多个连接件30，这些连接件中的至少一些与该能量存储器20是电连接的。这些连接件30用于提供与该车辆的电连接，特别是提供与该机动车辆的动力传动装置的控制器的电连接。
该能量存储器10还具有一个冷却装置35。该冷却装置35用作散热器，并且在这种情况下使该能量存储模块20散热，以避免该能量存储模块20过热和/或使该能量存储模块20保持在最适宜的温度工作范围。
图2示出了图1所示的能量存储器10的透视图的细节。图3示出了图1和图2所示的能量存储器10的能量存储模块20的侧视图。图4示出了图3所示的能量存储模块20的透视图。图5示出了经过图1和图2所示的能量存储器10的剖视图。图6示出了图5所示的能量存储器10的剖视图的细节。
该储能电池25例如是一种袋式电池的形式。该储能电池25具有一个连接元件40，该连接元件将该储能电池25机械地连接至与该储能电池25邻接安排的另外的储能电池25上。此外，这些储能电池25是彼此电接触连接的。在这种情况下，储能电池25的数量和安排取决于该能量存储模块20的所需电压以及可由该能量存储模块20输出的所需电流强度。根据该机动车辆的构造是混合动力车辆还是电动车辆，这些储能电池25组合而形成了该能量存储模块20，该能量存储模块(特别是用于该机动车辆的高压应用)特别适用于在这种情况下为该机动车辆的驱动系统储存电能。在该实施例中，该能量存储模块20在这种情况下例如具有基本上立方形的构造。
为了使该能量存储模块20工作过程中产生的热量以特别高效的方式散出，该冷却装置35具有一个第一冷却元件45和一个第二冷却元件50。该能量存储模块20被安排在该第一冷却元件45与该第二冷却元件50之间。此外，该冷却装置35具有一个冷却板55。该第一冷却元件45和该第二冷却元件50在这种情况下都与该冷却板55机械地连接或热连接。在这种情况下，这些冷却元件45、50被安排在该冷却板55的一个共同侧面上。在这种情况下，这些冷却元件45、50还可以是该能量存储器10的框架的横向支撑件的形式。在此构造中，这些冷却元件45、50在这种情况下被设计成吸收作用于该能量存储模块20上的机械力(例如加速力)。在此情况下，该冷却板55还可以是该框架的一部分。此外，在图5的顶部设有另外的冷却板也是可行的，所述的另外的冷却板与这些冷却元件45、50热连接或机械连接。
在该实施例中，这些冷却元件45、50优选地含有以铝为材料。不言而喻，这些冷却元件45、50含有另一种材料也是可行的。这些冷却元件45、50包围了一个中空空间60。这种构造使得这些冷却元件45、50能够特别硬并且同时是轻质的。不言而喻，省却该中空空间60也是可行的。
该冷却装置35具有一个第一弹簧翅片65和一个第二弹簧翅片70。该第一弹簧翅片65与该第二弹簧翅片70例如具有完全相同的设计。不言而喻，该第一弹簧翅片65与该第二弹簧翅片70具有不同的设计也是可行的。该第二弹簧翅片70被安排在该第二冷却元件50面向该第一弹簧翅片的侧面上。
该第一弹簧翅片65是与该第一冷却元件45相连接。该第一弹簧翅片65被安排在该第一冷却元件45与该能量存储模块20之间。同样地，该第二弹簧翅片70被安排在该能量存储模块20与该第二冷却元件50之间。该第二弹簧翅片70是与该第二冷却元件50相连接。在这种情况下，在该实施例中，各储能电池25在各自的情况下具有一个第一弹簧翅片65和一个第二弹簧翅片70，其中，这两个弹簧翅片65、70被安排在这些冷却元件45、50的相对侧面上且基本上处于相同水平。在这种情况下，该储能电池25被安排在这两个相对的弹簧翅片65、70之间。
这些弹簧翅片65、70是片弹簧的形式，并且被安排成可在该各自的冷却元件45、50与该储能电池25之间预加应力。这样一方面确保了在这些弹簧翅片65、70与该储能电池25之间的可靠的物理接触，另一方面确保了在弹簧翅片65、70与冷却元件45、50之间的可靠的物理接触，以便确保在该储能电池25与弹簧翅片65、70之间以及在弹簧翅片65、70与冷却元件45、50之间的可靠的热传递，以用于将热从该储能电池25传送到冷却元件45、50。所吸收的热量进一步从冷却元件45、50被传送到该冷却板55上。在该冷却板55与该能量存储模块20的一个末端表面71之间提供一个支撑元件72，所述支撑元件交替地抵靠该冷却板55和该能量存储模块20的末端表面71并且因而使该能量存储模块20与该冷却板55热连接，以便以此方式实现该能量存储模块20的改进的冷却。
在该实施例中，这些弹簧翅片65、70含有钢或铜作为材料。不言而喻，弹簧翅片65、70含有另一种材料也是可行的。选择钢和/或铜作为材料具有的优点是，首先弹簧翅片65、70是机械稳定的并有弹力的，同时弹簧翅片65、70可以确保良好的导热性，以用于将热量从该储能电池25传送到这些冷却元件45、50。
在该实施例中，弹簧翅片65、70通过互锁连接而与冷却元件45、50相连接。不言而喻，弹簧翅片65、70以其他方式与冷却元件45、50相连接也是可行的。
弹簧翅片65、70(参见图6)在其整个纵向范围上(垂直于该附图的平面)是大致相同的，并且在该实施例中具有一个第一区段75、一个第二区段80和一个第三区段85。该第二区段80与该第一区段75邻接。该第三区段85与该第二区段80邻接。在这种情况下，该第一区段75和该第三区段85是直线型的，并且在该实施例中其与面向该能量存储模块20的冷却元件45、50的一个侧表面90是平行定向的。该第二区段80主要是弧形的，其中，该第二区段80在与该第一区段75和该第三区段85邻接的区域中例如具有直线型轮廓。
这些冷却元件45、50具有一个第一接收座95和与该第一接收座95相距一定距离安排的一个第二接收座100。在这种情况下，这两个接收座95、100垂直于图5和图6的附图的平面延伸。该第一接收座95具有一个第一接收座区段105和一个第二接收座区段110。该第二接收座区段110是基本上垂直于该第一接收座区段105安排的，其中，该第一接收座区段105是与该侧表面90基本平行定向的。该第一接收座区段105以另一种方式定向也是可行的。不言而喻，该第二接收座区段110相对于该第一接收座区段105倾斜地定向也是可行的。
该第二接收座100具有一个第三接收座区段115和一个第四接收座区段120。在该实施例中，该第三接收座区段115例如是与冷却元件45、50的侧表面90平行定向的。该第三接收座区段110以另一种方式定向也是可行的。在该实施例中，该第四接收座区段120是垂直于该侧表面90和该第三接收座区段115来定向的。不言而喻，该第四接收座区段120与该第三接收座区段115垂直定向也是可行的。该第一接收座区段105和该第三接收座区段115在对应地与该第二接收座区段110、与该第四接收座区段120相反的方向上延伸。
弹簧翅片65、70的第一区段75接合在该第一接收座区段105中。这些弹簧翅片65、70的第三区段85接合进入该第三接收座区段115。
该第二区段80从该第一区段75延伸，并且在该能量存储模块20的方向上从该第三区段85延伸。在安装好的状态下，第二区段80与面向该能量存储模块20的侧表面125的一个接触表面126是部分接触的，因为弹簧翅片65、70是以片弹簧的形式构造的。
上述构造具有的优点是，在生产过程中，将这些冷却元件45、50安装在该冷却板55上之后，可以例如在垂直于图1、图5和图6的附图平面的方向上将这些弹簧翅片65、70插入这些接收座95、100之中。在此之后，在垂直于该附图平面的方向上插入该能量存储模块20。因此，该能量存储器10的组装是特别简单并且是有成本效益的。当插入该能量存储模块20时，这些弹簧翅片65、70被推开。在这种情况下，该第二区段80的弧形构造具有的优点是：该第二区段80是弹性变形的，并且当插入该能量存储模块20时将弹簧翅片65、70撑牢，使得该第二区段80可经由该接触表面126基本上是平的抵靠在该能量存储模块20的侧表面125上，并且因此可靠地确保了该能量存储模块20与弹簧翅片65、70之间的高的热传递水平。同样地，该第一区段75到该第一接收座区段105以及该第三接收座区段115到该第三区段85的相应设计确保了在冷却元件45、50与弹簧翅片65、70之间的平坦的物理接触，从而被引入到弹簧翅片65、70中的热量可以从该能量存储模块20上被可靠地排出至这些冷却元件45、50。
另外，在这种情况下可以进行该能量存储模块与这些冷却元件45、50之间的容差补偿。通过弹簧翅片65、70与该能量存储模块20的侧表面125之间的物理接触，该能量存储模块20与冷却元件45、50热连接。
上述构造具有的优点是：可以省却粘性填料(尤其是黏合剂形式的)，粘性填料也被称为填隙料。另外，在该能量存储模块20使用期限之后，能用这种方法通过简单的方式去除该能量存储模块20，而不必破坏该能量存储器10或者不必在该过程中去除填料。此外，与具有类塑性填料的能量存储器相比，该能量存储器10的总质量减小。
图7示出了根据第二实施例的一种能量存储器10的平面图。该能量存储器10与图1至图6所示的能量存储器10是大致相同的。相比于所述的能量存储器，在此实施例中在冷却元件45、50中省却了接收座95、100。在这种情况下，弹簧翅片65、70经由该第一区段75和/或经由该第三区段85而以一种粘着方式(特别是以一种焊接连接的方式)与冷却元件45、50相连接。以此方式，能以特别简单的且有成本效益的方式生产冷却元件45、50。该工作方式则与图1至图6所示的冷却装置35的所述工作方式基本上对应。此外，图7中所述的能量存储器的构造与图1至图6所述的能量存储器10相结合当然也是可行的。

Claims (8)

1.一种用于对能量存储器(10)的能量存储模块(20)进行冷却的冷却装置(35)，
-其中该冷却装置(35)具有至少一个冷却元件(45，50)和至少一个弹簧翅片(65，70)，
-其中该弹簧翅片(65，70)被安排在该冷却元件(45，50)上并与该冷却元件(45，50)相联接，
-其中该弹簧翅片(65，70)被设计成将热量从该能量存储模块(20)带到该冷却元件(45，50)；
-其中该弹簧翅片(65，70)具有一个第一区段(75)、被安排成与该第一区段(75)邻接的一个第二区段(80)、以及被安排成与该第二区段(80)邻接的一个第三区段(85)，
-其中该第一区段(75)和/或该第三区段(85)是与该冷却元件(45，50)相联接的；
-其中该冷却元件(45，50)具有至少一个第一接收座(95)以及与该第一接收座(95)相隔一距离安排的一个第二接收座(100)，以及
-其中该第一区段(75)接合进入该第一接收座(95)，并且该第三区段(85)接合进入该第二接收座(100)。
2.如权利要求1所述的冷却装置(35)，
-其中该第一区段(75)和/或该第三区段(85)至少分区段地是直线型的，
-和/或，其中该第二区段(80)是弧形的。
3.如权利要求1或2所述的冷却装置(35)，其中该第一区段(75)和/或该第三区段(85)是以一种粘着方式与该冷却元件(45，50)相连接的。
4.如权利要求1所述的冷却装置(35)，
-其中该第一接收座(95)具有一个第一接收座区段(105)和一个第二接收座区段(110)，
-其中该第二接收座(100)具有一个第三接收座区段(115)和一个第四接收座区段(120)，
-其中该第二接收座区段(110)是与该第一接收座区段(105)倾斜或垂直地安排的，
-其中该第四接收座区段(120)是与该第三接收座区段(115)倾斜或垂直地安排的，
-其中该第一接收座区段(105)和/或该第三接收座区段(115)是与该冷却元件(45，50)的一个侧表面(90)平行安排的。
5.如权利要求4所述的冷却装置(35)，其中该第一区段(75)被安排在该第一接收座区段(105)中，并且该第三区段(85)被安排在该第三接收座区段(115)中。
6.如权利要求1或2所述的冷却装置(35)，
-其中该冷却装置(35)具有至少一个冷却板(55)，
-其中该冷却元件(45，50)是与该冷却板(55)相连接，
-其中该能量存储模块(20)能与该冷却板(55)热联接。
7.一种能量存储器(10)，该能量存储器具有如权利要求1至6之一所述的冷却装置(35)以及一个能量存储模块(20)，
-其中该能量存储模块(20)具有至少一个储能电池(25)，
-其中该弹簧翅片(65，70)被设计成将热量从该能量存储模块(20)带到该冷却元件(45，50)。
8.如权利要求7所述的能量存储器(10)，
-其中该冷却装置(35)具有一个另外的冷却元件以及一个另外的弹簧翅片，
-其中该另外的弹簧翅片被安排在该另外的冷却元件上、与该另外的冷却元件的面向该冷却元件(45，50)的侧面相对，
-其中该储能电池(25)被安排在这两个弹簧翅片(65，70)之间。
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