CN110571368B - 电池冷却设备和布置结构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于对电池(2)、尤其机动车的电池(2)进行冷却的电池冷却设备(1)，所述电池冷却设备具有至少一个管元件(3)，其中，所述管元件(3)就横截面观察、构造为具有至少一个较短和至少一个较长的侧壁(3a，3b)的平面管(4)。结构空间需求这样降低，即，所述平面管(4)具有至少一个弯曲部和/或转弯部(4a)，所述弯曲部和/或转弯部就平面管(4)的横截面观察、围绕相对于平面管(4)的较长的侧壁(3b)的外表面的面法线(N)基本上平行延伸的轴线(A)弯曲和/或转弯。

Description

电池冷却设备和布置结构
技术领域
本发明首先涉及一种用于对电池、尤其机动车的电池进行冷却的电池冷却设备，所述电池冷却设备具有至少一个管元件，其中，所述管元件就横截面观察、构造为具有至少一个较短和至少一个较长的侧壁的平面管。
此外，本发明还涉及一种布置结构(或者说组件结构、组件装置)，其具有至少一个电池、尤其机动车的电池，并且具有至少一个上述电池冷却设备。
背景技术
在现有技术中已知大量的用于对电池、尤其机动车的电池进行冷却的电池冷却设备。该类型的电池冷却设备或者所谓的“电池冷却器”以冷却剂或制冷剂蒸发冷却的原理为基础。电池(或牵引电池)的该类型的电池冷却设备通常配备平面管或者说具有相应的平面管，所述平面管尤其在待冷却的电池的上方和/或下方延伸或在此相应布置。所述电池冷却设备在电池的各个侧面上具有所谓的“收集器”，所述收集器使得制冷剂或冷却剂转向并且向不同的路径上分布、尤其分布在不同的、既有的平面管上。该类型的电池冷却设备的制备、尤其由挤出成型工艺制成的平面管与收集器的连接、在单独的加工步骤中借助钎焊的方法步骤实现，由此为制备该类型的电池冷却设备的费用相应较高。此外，当在从平面管过渡至收集器时或从收集器过渡至最近的平面管时通过“极其生硬的”90°的偏转实现流体转向时，还导致冷却介质或制冷剂或冷却剂的增高的压力损耗。而且上述收集器还需要相应较高的结构空间需求。
因此，由文献US 2016/0149276 A1已知一种电池冷却设备，其具有相应蜿蜒延伸的平面管。在此，平面管或平面管的蜿蜒走向构造和/或布置为，一个平面管基本上在电池的侧向区域中延伸。各个平面管的弯曲或者说转弯在此基本上在电池的区域之外延伸或者说处于电池的区域之外，其中，所述电池尤其在顶侧上还具有散热片。该类型的电池冷却设备的构造和/或布置尚不理想。一方面，平面管的一些区域、尤其是平面管的在电池之间的弯曲部/转弯部或者软管状的过渡部位在电池本身的区域之外延伸，因此平面管的所述区域、也即弯曲部/转弯部不具有对电池的直接冷却。另一方面，结构空间由于上述原因而相应较高。
最后由文献DE 40 33 636 A1已知一种电池冷却设备，所述电池冷却设备具有蜿蜒延伸的平面管，其中，平面管的横截面逐个区域地或者说逐个环绕部地收窄或者说减小。此外还设置了相应的收集器，所述收集器将冷却剂或制冷剂供应给依次串接的平面管的不同区域，或者说确保冷却剂或制冷剂的导入和导出。一方面，该类型的电池冷却设备的制备是费事且成本高昂的，另一方面，该类型的电池冷却设备具有相应较高的结构空间需求。
在现有技术中已知的电池冷却设备因此尚非理想地构造。
发明内容
因此，本发明所要解决的技术问题在于，构造和改进上述电池冷却设备，从而避免上述缺点，尤其降低所需的结构空间需求、制备费用和/或可能的冷却剂或制冷剂压力损耗。
上述技术问题主要通过一种用于对电池、尤其机动车的电池进行冷却的电池冷却设备解决。
电池冷却设备具有至少一个管元件，其中，所述管元件就横截面观察、构造为具有至少一个较短和至少一个较长的侧壁的平面管。所述管元件尤其构造为平面管，其中，所述平面管尤其具有两个短侧壁和两个长侧壁，尤其较之长侧壁两个较短的侧壁和较之短侧壁两个较长的侧壁。
平面管具有至少一个弯曲部和/或转弯部、尤其多个弯曲部和/或转弯部，所述弯曲部和转弯部—就平面管的横截面观察—围绕相对于平面管的较长的侧壁的外表面的面法线基本上平行延伸的轴线弯曲和/或转弯。所述平面管尤其具有多个相应类型的弯曲部和/或转弯部，尤其至少部分地具有蜿蜒状(或者说回形或曲折)的走向，该走向具有多个环绕部、尤其带有多个相应延伸的弯曲部和/或转弯部，所述弯曲部或转弯部围绕相对于平面管的较长的侧壁的外表面的面法线基本上平行延伸的相应轴线弯曲或转弯。
为便于理解，为了构成平面管的弯曲部和/或转弯部，还如下实施：
所述平面管具有尤其两个较长的和两个较短的侧壁(就横截面而言观察)。两个较短的侧壁或其有效长度基本上规定了平面管的高度或厚度。两个较长的侧壁或其有效长度基本上规定了平面管的宽度。在平面管的横截面中观察，尤其在横向于冷却剂或制冷剂的流体方向剖切得到的横截面中观察，平面管因此尤其具有两个较短的侧壁和两个较长的侧壁，所述较短的侧壁的有效长度基本上规定了平面管的高度/厚度，所述较长的侧壁的有效长度基本上规定或确定了平面管的宽度。所述平面管具有至少一个空腔，所述空腔用于实现冷却剂或制冷剂沿侧壁的内表面的流动可能性，或者所述侧壁还具有相应的外表面。平面管的至少一个弯曲部和/或转弯部或者说多个弯曲部和/或多个转弯部构造为，所述弯曲部或转弯部围绕虚拟的轴线弯曲和/或转弯，所述虚拟的轴线基本上平行于在较长的侧壁的外表面上的面法线延伸。或者换言之：各个弯曲部和/或转弯部围绕至少一个较短的侧壁转弯或弯曲。因此在各个弯曲部和/或转弯部中，平面管的或者说相应由此构成的弯曲部或转弯部的一个较短的侧壁在一定程度上构成内轮廓(或者说内边缘)并且另一个较短的侧壁构成外轮廓(或者说外边缘)。因为面法线是一个在较长的侧壁的平面状外表面上成90°的“虚拟直线”或虚拟的矢量，而且在产品制备完成的情况下，相应于此用于规定平面管的弯曲走向和/或转弯走向的基本上平行延伸的轴线尤其也是虚拟的，在此尤其以“基本上平行延伸”的表达方式所表示的是，上述90°的角度根据制备工艺不一恰好是90°的角度，尤其是面法线相对较长的侧壁的外表面的相应角度可以与90°的角度相偏差，所述偏差尤其不高于+/-5°和/或不高于+/-10°和/或不高于+/-20°。
通过弯曲部和/或转弯部、尤其各个弯曲部和/或转弯部的构造避免了上述弊端并且实现了相应优点。尤其相应降低了电池冷却设备的结构空间需求。尤其所述结构空间需求基本上通过平面管的高度/厚度或相应较短的侧壁的有效长度确定或规定。
电池冷却设备可以具有多个平面管。然而对于非常优选的实施方式可以考虑的是，电池冷却设备具有仅一个平面管，其中，该平面管的走向是局部蜿蜒的，尤其将弯曲部和/或转弯部构造为，所述弯曲部和转弯部理想地适配于电池和/或电池模块的顶面、底面或侧面。
所述平面管具有至少一个用于冷却剂或制冷剂进入的进入口和至少一个用于冷却剂或制冷剂排出的排出口。
电池冷却设备的非常优选的实施方式具有平面管，其带有至少一个用于冷却剂或制冷剂进入的进入口并且带有至少一个用于冷却剂或制冷剂排出的排出口。对于电池冷却设备尤其具有仅一个平面管的情况来说，在此情况下尤其可以省去在现有技术中迄今所需的用于将冷却剂或制冷剂转向/分布到多个平面管中的收集器。而且由此还能够明显结构空间节约地构造电池冷却设备。尤其还能够将进入口和排出口相互邻近地布置、尤其在一个共同的区域中布置。
在一种优选或改进设计的另一个实施方式中，所述平面管或各个平面管具有多个冷却剂通道。所述冷却剂通道尤其通过隔板状的区域在流体技术上相互分离。隔板状的区域尤其基本上平行于各个较短的侧壁延伸。
还可以考虑的是，电池冷却设备具有多个平面管，其中，尤其为了避免上述和迄今在现有技术中所使用的收集器，尤其使各个平面管的各个进入口和/或各个排出口分别相互邻近、尤其布置在相应共同的区域中，也即是说平面管的走向构造为，能够实现各个平面管的多个进入口的共同区域和多个排出口的共同区域。
根据本发明的布置结构主要通过权利要求7的技术特征实现。在此，所述布置结构具有至少一个电池、尤其机动车的电池和至少一个上述电池冷却设备、尤其根据权利要求1所述的电池冷却设备。
在相应的布置结构中，电池冷却设备直接或间接布置在电池或电池模块的顶面或底面或一个侧面上，其中，就平面管的横截面管观察，至少一个较长的侧壁与电池的顶面、底面和/或侧面基本上平行地延伸，后者取决于电池冷却设备是否布置在电池或电池模块的顶面、底面或侧面上。
通过相应的构造能够实现非常结构节约的布置结构，这在以下还需详细阐述。
尤其在电池或电池模块与电池冷却设备的至少一个平面管之间设置和/或布置了至少一个导热的中间元件。由此尤其主要实现了电池冷却设备、尤其平面管在电池或在电池模块上良好的热传递和/或同时相应的布置和/或支承。
在另一种优选的或改进设计的实施方式中，电池冷却设备设置或布置在电池或电池模块与电池基板之间，尤其设置或布置在电池或电池模块的底面上。
也可以考虑布置结构的其他不同的实施方式。在更多个电池尤其组成电池模块或者说设置和/或存在由多个电池组成的电池模块的布置结构中，一个所述电池冷却设备和/或多个电池冷却设备不仅在顶面上或底面上，而且尤其沿侧向在各个电池和/或电池模块之间布置。后者取决于各个特定的应用场合。
因此避免了上述弊端并且实现了相应的优点。
附图说明
在此存在多种可能性，用于对根据本发明的电池冷却设备或根据本发明的布置结构以有利的方式和方法设计和改进。为此应主要援引配属于权利要求1和权利要求7的从属权利要求。以下借助附图和所配属的说明对本发明的多个优选实施方式进行更详尽的阐述。在附图中：
图1以示意图示出根据本发明的布置方式的从侧面剖切得到的剖视图，其带有电池和根据本发明的电池冷却设备，
图2以自下方平视的示意图示出其他布置结构和/或电池冷却设备在另一种实施方式中、尤其电池冷却设备在多个相邻布置的电池的底面上、尤其在电池模块的底面上的布置的示意图，
图3以局部立体示意图方式示出至少局部展示的电池冷却设备、也即相应示出的弯曲的或转弯的平面管，以及
图4以示意图示出横向于冷却剂(类似于图1)的流体方向剖切得到的电池冷却设备的平面管的另一实施方式的剖视图，其带有两个较长的和两个较短的侧壁，还带有多个冷却剂通道，然而还带有弯曲的短侧壁。
具体实施方式
图1至图4至少部分示出在部分不同、部分相同或改进的实施形式中的、用于对电池2和/或电池模块2a、尤其在此未示出的交通工具的、尤其机动车的电池2和/或电池模块2a进行冷却的电池冷却设备1。
电池冷却设备1具有至少一个管元件3。所述管元件3在横向于冷却剂或制冷剂的流体方向的横截面中观察、构造为具有至少一个较短和至少一个较长的侧壁3a和3b的平面管4。可以考虑的是，电池冷却设备1尤其具有多个相应构造的平面管4。电池冷却设备1的特别优选的实施方式具有一个平面管4，基本上如图2绘制和所示。
前述弊端主要由此解决，即，平面管4具有至少一个弯曲部和/或转弯部4a，所述弯曲部或转弯部就平面管4的横向于冷却剂或制冷剂的流体方向的横截面观察围绕相对于平面管4的较长的侧壁3b的外表面的面法线N基本上平行延伸的轴线A弯曲和/或转弯。所述平面管4尤其具有多个相应的弯曲部和/或转弯部4a，所述弯曲部或转弯部就平面管4的横向于冷却剂或制冷剂的流体方向的横截面观察围绕相对于较长的侧壁3b的外表面的相应面法线基本上平行延伸的各个轴线A弯曲和/或转弯。
为便于理解，在图1至4中首先插入一个或多个坐标系、也即相应的x-、y-和z-轴，为便于理解还示出相应虚拟的面法线N并且示意性示出相应的尤其虚拟的轴线A。在此，面法线N和轴线A的显示是虚拟的线/直线，借此应详细描述和规定平面管4的弯曲部和转弯部4a的走向和/或位置和/或构造。尤其在图1至3中示出相应轴线A的虚拟中心线连同虚拟的示意性虚线表示的圆周区域。
各个平面管4的在图1和4中所示的横截面在图1中示出相应平面管4的第一实施方式并且在图4中示出相应平面管4的第二实施方式示出。图1和4的平面管4的剖视图示出，各个平面管4具有两个短的侧壁3a和两个长的侧壁3b。在此，两个短的侧壁3a在图1中基本上直线状延伸，其中，两个短的侧壁3a在图4中弯曲地构造。利用概念“短”的侧壁3a表示各个侧壁3a沿y方向的有效长度/延伸量，并且利用概念“长”的侧壁3b表示各个长的侧壁3b沿x方向的有效长度/延伸量。相对于此，短的侧壁3a的长度/延伸量也可以被称作平面管4的厚度和/或高度，并且长的侧壁3b的长度/延伸量也可以被称作相应平面管4的“宽度”。
然而从图1至4中清楚显示，电池冷却设备1具有至少一个平面管4，其中，所述平面管4可以具有至少一个弯曲部和/或转弯部4a，尤其多个弯曲部和/或转弯部4a，根据具体实施方式而定。此外，在图1至4中部分示出虚拟的面法线N和轴线A，在此仅以细线/虚线示意性示出。
图1至4的共同点还在于，轴线A基本上相对于在此所示的y轴线基本上平行地延伸，平面管4围绕所述轴线A弯曲和/或转弯，也就是说各个弯曲部和/或转弯部4a围绕所述轴线A弯曲和/或转弯。换言之或简言之，平面管4的弯曲部和/或转弯部4a围绕相应的轴线A(或者说虚拟的轴线A)弯曲延伸地和/或朝一侧转弯地构造，其中，相应的轴线A基本上平行于短的侧壁3a的有效高度延伸，尤其也即平行于y轴线和/或平行于面法线N延伸。由此尤其可以构造或实现非常结构空间节约的电池冷却设备1。
在电池冷却设备1的一种优选的实施方式中，所述平面管4尤其可以具有蜿蜒状的走向，如图3简化示出。在此，所述平面管4具有至少一个用于冷却剂或制冷剂进入的进入口4b和至少一个用于冷却剂或制冷剂排出的排出口4c。
在电池冷却设备1的另一种优选或改进设计的实施方式中，平面管4具有多个冷却剂通道4d，所述冷却剂通道通过隔板状的区域4e在流体技术上相互分离，后者尤其如图1和图4所示。
还可以考虑的是，电池冷却设备1具有多个平面管4，然而在电池冷却设备1的特别优选的实施方式中设置或存在仅一个平面管4，如图1和2所示和由图3表示。
图1和图2尤其示出具有至少一个电池2(参照图1)或具有多个电池2的电池模块2a(参照图2)的布置结构5，其中，平面管4至少部分蜿蜒状地延伸，尤其在根据图1的实施方式中设置有至少一个弯曲部和/或转弯部4，并且在根据图2的实施方式中设置有多个弯曲部和/或转弯部4a。尤其在图1和图4中所示的平面管4具有多个冷却剂通道4d。
如图1进一步所示，电池冷却设备1可以直接或间接地布置在电池2的和/或电池模块2a的顶面上或底面上或侧面上。在此，就横截面、尤其横向于冷却剂或制冷剂在平面管4中的流体方向剖切得到的横截面而言，平面管4的至少一个较长的侧壁3b相对于电池2的和/或电池模块2a的底面和/或顶面基本上平行延伸地布置。
在图1所示的实施方式中，在电池2与平面管4之间设置有导热的中间元件6。导热的中间元件6可以由导热的材料制成，并且尤其适配于平面管4的部分蜿蜒状走向的形状，或者可以区段性地设置多个中间元件6。这取决于布置结构5相应的具体实施方式。
图1还示出，电池冷却设备1在此设置或布置在电池2与电池基板7之间。在平面管4与电池基板7之间，如在此同样由图1示意性示出，设置或布置了减震和/或弹簧元件8。后者尤其用于电池2在此处未具体示出的机动车中的减震/弹性支承。
在图2中示出电池模块2a，其具有多个电池2。在图2中，电池冷却设备1在此布置在电池模块2a的底面上，尤其也就是说平面管4布置为在相应的电池2的底面上延伸。
可以考虑的是，在多个电池的情况下、尤其在相应的电池模块的情况下，电池冷却设备布置为在各个电池之间延伸，从而使平面管在电池的相应侧面之间延伸。然而这并未示出。
就平面管4的尺寸设计/构造而言，尤其还需再次参考图4。短的侧壁3a的长度或者说平面管4的高度/厚度尤其在2mm至4mm的范围内，尤其是3mm。长的侧壁3b的长度/延伸量尤其在25mm至40mm之间的范围内，尤其是32mm。冷却剂通道4d的宽度，也即冷却剂通道在x方向上的延伸量尤其在2mm至3mm的范围内，尤其是2.5mm。
特别有利的是，如图2所示，平面管4的进入口4b和排出口4c布置在共同的区域中。由此相应地优化了连接可能性和由此实现的空间结构。如果使用多个平面管，也即电池冷却设备具有多个平面管，那么尤其将多个进入口布置一个共同区域中，并且同样将多个排出口布置在一个共同区域中。
附图标记清单
1 电池冷却设备
2 电池
2a 电池模块
3 管元件
3a 短的侧壁
3b 长的侧壁
4 平面管
4a 弯曲部，转弯部
4b 进入口
4c 排出口
4d 冷却剂通道
4e 隔板状的区域
5 布置结构
6 中间元件
7 电池基板
8 减震元件
N 面法线
A 轴线

Claims (8)

1.一种用于对电池(2)进行冷却的电池冷却设备(1)，所述电池冷却设备具有至少一个管元件(3)，其中，所述管元件(3)就横截面观察、构造为具有至少一个较短和至少一个较长的侧壁(3a，3b)的平面管(4)，其特征在于，所述平面管(4)具有至少一个弯曲部和转弯部，所述弯曲部和转弯部就平面管(4)的横截面观察、围绕相对于平面管(4)的较长的侧壁(3b)的外表面的面法线(N)基本上平行延伸的轴线(A)弯曲和转弯，其中所述平面管(4)具有多个冷却剂通道(4d)，所述冷却剂通道通过隔板状的区域(4e)在流体技术上相互分离，其中，所述平面管(4)具有至少一个用于冷却剂或制冷剂进入的进入口(4b)和至少一个用于冷却剂或制冷剂排出的排出口(4c)，其中，进入口和排出口相互邻近地布置在一个共同的区域中。
2.根据权利要求1所述的电池冷却设备，其特征在于，所述平面管(4)具有多个相应的弯曲部和/或转弯部，所述弯曲部和/或转弯部就平面管(4)的横截面观察、围绕相对于较长的侧壁(3b)的外表面的面法线(N)基本上平行延伸的轴线(A)弯曲和/或转弯。
3.根据权利要求1或2所述的电池冷却设备，其特征在于，所述平面管(4)具有蜿蜒状的走向。
4.根据权利要求1所述的电池冷却设备，其特征在于，所述电池冷却设备(1)具有多个平面管(4)。
5.一种具有至少一个电池(2)和至少一个根据权利要求1至4中任一项所述的电池冷却设备(1)的布置结构(5)，其特征在于，电池冷却设备(1)直接或间接地布置在电池(2)的和/或电池模块(2a)的顶面上或底面上或侧面上，其中，就所述横截面而言，平面管(4)的至少一个较长的侧壁(3b)相对于电池(2)的和/或电池模块(2a)的底面和/或顶面基本上平行延伸地布置。
6.根据权利要求5所述的布置结构，其特征在于，在电池(2)或电池模块(2a)与平面管(4)之间设置和/或布置有至少一个导热的中间元件(6)。
7.根据权利要求6所述的布置结构，其特征在于，所述电池冷却设备(1)布置在电池(2)或电池模块(2a)与电池基板(7)之间。
8.根据权利要求5所述的布置结构，其特征在于，设置有和/或存在至少另一个电池(2)或另一个电池模块(2a)，并且所述电池冷却设备(1)布置在两个电池(2)和/或两个电池模块(2a)之间。
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