CN112638113A - 用于控制电气设备的温度的温度控制设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种温度控制设备(1)，其用于控制电气设备(14)、尤其是电池(12)的温度，所述温度控制设备具有至少一个流体通道(2)，所述流体通道能够由温度控制流体(F)流过，所述流体通道至少部分地由至少一个体积可变的壳体(3)限定，所述壳体由柔性材料制成。所述温度控制设备(1)还包括至少一个紧固设备(4，4a，4b)，所述紧固设备围绕流体腔室(5)，优选非体积可变的流体腔室(5)，所述流体腔室能够由所述温度控制流体(F)流过并且其上紧固有所述壳体(3)，使得所述流体腔室(5)与所述至少一个流体通道(2)流体连通。

Description

用于控制电气设备的温度的温度控制设备
技术领域
本发明涉及一种用于控制电气设备的温度的温度控制设备。本发明还涉及一种具有此种温度控制设备的电池装置。
背景技术
在现代汽车中，正越来越多地使用高效的电能存储器，诸如锂离子电池。为了正确地运行这些能量存储器，它们的工作温度既不超过预定的最大值也不低于预定的最小值是绝对必要的。因此，已知的是借助于合适的温度控制设备来控制电气设备的温度。
在此背景下，DE 10 2011 084 000 A1描述了一种用于引导冷却流体来冷却电气组件的设备。设备包括用于引导冷却流体的流体引导室，该流体引导室可以通过至少部分柔性的盖以流体密封的方式闭合。柔性盖形成传热区域以用于冷却流体和待冷却的电气组件之间的热传导。
发明内容
本发明的目的是针对温度控制设备创建改进的实施方式，该温度控制设备特别在控制电气设备、特别是电池的温度方面具有改进的效率。
通过独立权利要求的主题解决该问题。优选实施例是从属权利要求的主题。
因此，本发明的基本思想是至少部分地通过体积可变的壳体限定流体通道，温度控制流体可以流过该流体通道以控制温度，从而冷却或加热电气设备，例如电池。此种壳体的所述体积可变性允许壳体能够平放在所述电气设备或其相应的壳体上。由此，可以改善被引导通过壳体的冷却剂和待冷却的温控设备之间的热耦合。这使得温度控制设备的效率提高。
根据本发明的用于控制电气设备、尤其是电池的温度的温度控制设备包括能够由温度控制流体流过的至少一个流体通道，该流体通道至少部分地由柔性材料的至少一个体积可变的壳体限定。此外，温度控制设备包括至少一个紧固设备，该紧固设备围绕优选地非体积可变的流体腔室，该流体腔室能够由温度控制流体流过，并且壳体紧固在该流体腔室上。紧固设备和壳体在这里以使得流体腔与至少一个流体通道流体连通的方式相互协作。
根据有利的进一步发展，对于待引导通过流体通道的温度控制流体，存在两个紧固设备，其间布置有壳体以使得第一紧固设备形成温度控制流体入口，并使得第二紧固设备形成温度控制流体出口。这允许温度控制流体入口和温度控制流体出口之间的壳体的线性通流。
有利地，可以以紧固带的方式构造至少一个紧固设备，该紧固带具有细长的几何形状，并且其长侧边沿着长度方向延伸。在该变型中，至少一个壳体沿着长度方向紧固在紧固带或相应的紧固设备上。以这种方式，体积可变的壳体可以以机械稳定的方式固定在期望的安装空间中。
根据有利的进一步发展，提供了至少两个紧固设备，其配置为紧固带。在本进一步的发展中，至少两个紧固设备或相应的紧固带彼此相邻布置，其形成用于容纳待温度控制的电气设备的中间空间。这种变型允许在电气设备的两个侧上进行温度控制，该电气设备通过横向于中间空间彼此相对放置的两个壳体来进行温度控制。
根据有利的进一步发展，在至少一个紧固设备上形成连接件以用于形成温度控制流体入口或温度控制流体出口。这种进一步的发展在结构上特别紧凑，并且在制造上也具有成本效益。
根据另一个优选实施例，紧固设备可以配置为罩。如果壳体紧固在所述罩上，那么通过这种方式，在紧固设备和由壳体限定的流体通道之间实现了特别大的流动横截面。
根据又一个优选实施例，至少一个紧固设备配置成紧固框架，该紧固框架周向地包围通孔，优选完全地包围通孔，该通孔在两侧上由壳体闭合。在这种情况下，壳体可以配置为具有两个部分。然而，当紧固框架与壳体一起布置在两个相邻电池或相应的待温度受控的电池壳体之间的中间空间中时，该实施例特别合适。因此，两件式壳体的第一部分可以平放在第一电池或相应的第一电池壳体上，壳体的第二部分平放在相邻的第二电池或相应的相邻的第二电池壳体上。
根据优选实施例，紧固设备配置成紧固带，该紧固带能够由温度控制流体流过。在本实施例中，紧固带与紧固框架连接，紧固框架与壳体一起限定流体通道。
根据另一个优选实施例，紧固框架未配置成能够由温度控制流体流过。在本实施例中，可以特别简单地配置紧固框架的结构，由此成本的优势有利于其制造。
根据有利的进一步发展，至少一个导流元件布置在紧固带上，该导流元件突出到流体通道中。以这种方式，可以改善流体的热相互作用以用于吸收热量或散热，并且因此可以提高温度控制设备的效率。
有利地，紧固框架可以具有基本上矩形的几何形状，其具有两个长侧和两个宽侧。在该变型中，导流元件具有带一个脚杆和一个顶杆的T形几何形状。在该变型中，脚杆平行于宽侧延伸，以及顶杆沿着长侧延伸，反之亦然。
特别优选地，壳体周向地安装在紧固框架上，优选完全周向地安装在紧固框架上。以这种方式，壳体可以以特别稳定的方式在安装状态下固定在期望的安装空间中。
特别优选地，可以以袋的方式或者以垫的方式配置至少一个壳体。作为袋或相应垫的此种配置使得在流经壳体的温度控制流体相应加压的情况下能够增加壳体的体积，使得其以平坦的方式围绕待温度控制的电气设备，或者相应地平放在后者上。以这种方式，改善了温度控制流体与待温度控制的电气设备的热耦合。
有利地，壳体的柔性材料可以是箔。以这种方式，特别地可以实现具有可变体积的袋或相应的垫。
根据又一个优选实施例，体积可变的壳体以此方式配置，即，使得由壳体限制并形成流体通道的体积在温度控制流体流过的状态下大于在没有温度控制流体流过流体通道的状态下的体积。以这种方式，实现了在温度控制流体流过壳体时，存在于壳体和待温度控制的电气设备之间的中间空间部分地或者甚至完全地闭合。以这种方式，待温度控制的设备和由温度控制流体流过的壳体之间的热接触表面得到改善。
如上所述，本发明还涉及一种电池装置，其具有至少一个电池，该电池装置具有电池壳体和根据本发明的温度控制设备。如上所述，根据本发明的温度控制设备的优点因此也延伸到根据本发明的电池装置。根据本发明，至少在温度控制流体流过的状态下，体积可变的壳体以平坦的方式以至少一个接触区域平靠电池壳体的至少一个壳体部分。
根据优选实施例，至少在温度控制流体流过的状态下，将壳体挤压在布置在相邻的中间空间中的两个电池壳体之间。以这种方式，在壳体和待温度控制的设备之间实现了平坦接触，由此可以提高温度控制设备的效率。
附图说明
借助于附图，将从从属权利要求、附图和相关的附图描述中获得本发明的其它重要特征和优点。
应当理解，在不脱离本发明的范围的情况下，上面提到的和下面将进一步解释的特征不仅能够用于各自指定的组合，还能够用于其它组合或单独使用。
在附图中示出本发明的优选示例实施例，并在以下描述中进一步详细解释，其中相同的附图标记表示相同或类似或功能上相同的组件。
附图分别示意性地示出了：
图1是根据本发明的温度控制设备的第一示例，其具有布置在两个紧固设备之间的可变体积的壳体；
图2是根据本发明的温度控制设备的第二示例，其中紧固设备配置为紧固带，
图3是根据本发明的温度控制设备的第二示例，其中紧固设备具有罩状几何形状，
图4是根据本发明的具有温度控制设备的电池装置的示例，该温度控制设备的紧固设备分别配置成紧固带；
图5、图6是根据本发明的温度控制设备的第三示例，其中紧固设备分别配置成紧固框架。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的温度控制设备1的第一示例，其用于控制电池形式的电气设备(图1中未示出)的温度。温度控制设备1包括流体通道2，其能够使温度控制流体流过，该流体通道部分地由至少一个体积可变的壳体3限定，该壳体由柔性材料制成。温度控制设备1还包括两个紧固设备4。因此，两个紧固设备4中的每一个紧固设备，即第一紧固设备4a和第二紧固设备4b，包括流体腔室5，该流体腔室能够使温度控制流体F流过，并且与壳体3相反，该流体腔室不是体积可变的，其与流体通道2流体连通。
壳体3布置在两个紧固设备4a、4b之间。因此，第一紧固设备4a可以形成用于将温度控制流体引入流体通道4的温度控制流体入口6。第二紧固设备4b可以相应地形成用于排出已经流过流体通道2的温度控制流体的温度控制流体出口7。
这里，体积可变的壳体3被配置为使得与在没有温度控制流体流过流体通道2时的状态下相比，由壳体3限制并形成流体通道2的体积在温度控制流体F流过的状态下更大。为此，柔性和/或弹性材料可以用于壳体3。特别地，箔8可以用作壳体3的柔性材料。这里，所述箔8可以以单层或多层的方式形成。
这里，壳体3例如通过粘合连接或另一种材料结合连接永久地紧固在两个紧固设备4a、4b上。替代粘合连接，特别地，可以想到的是焊接连接，当壳体3由所述箔8形成时，其证明是有利的。替代于此，可以通过热气、超声波或热冲压来实现所述永久紧固。
考虑将塑料，优选地非弹性塑料作为紧固设备4a、4b的材料。
图2示出了根据本发明的温度控制设备1的第二示例。在图2的示例中，温度控制设备1仅包括一个单一的紧固设备4，其配置为紧固带10。配置成细长的紧固带10的紧固设备4沿着纵向方向L延伸。沿着纵向方向L，壳体3以类似的方式紧固在紧固设备4上或者分别紧固在紧固带10上，如已经借助于图1解释的。因此，关于图1的示例的上述解释也适用于图2的示例。
在根据图2的紧固设备4上，可以形成连接件20以用于形成温度控制流体入口6或温度控制流体出口7。
图3示出了图2的示例的一个变体。在图3的示例中，与图2的示例相比，紧固设备4配置为罩19。
图4示出了图2的示例的进一步发展。根据该进一步的发展，分别配置为紧固带10的几个紧固设备4彼此相邻布置。在图4的示例中，为了清楚起见，这里仅示出了两个此类紧固带10。相邻的紧固带10或相应的紧固设备4彼此相邻布置，其中在两个紧固带10或相应的紧固设备4之间形成相应的中间空间11。同时，相邻的紧固带10或相应的紧固设备4在相应的接触部分9的区域中彼此接触。这一方面允许了相邻紧固带10的限定布置，其中在两个相邻紧固带10之间形成限定的中间空间11。在中间空间11中，可以布置待温度控制的电气设备14，特别是具有电池壳体13的电池12。
此外，如图4所示，限定相应中间空间11的两个壳体3，在图4所示的状态下，在温度控制流体F从中流过时，以相应的接触区域15平靠待温度控制的电池壳体13的壳体部分16。
此外，如图4所示，相应的壳体3由通过流体通道2引导的加压温度控制流体F而移动成具有最大体积的状态。在这种状态下，接触区域15的尺寸最大，该接触区域靠在电池壳体13的壳体部分16上。因此，在这种状态下，相应的壳体3被挤压在布置在相邻中间空间11中的两个电池壳体13之间。
图4中以紧固带10形式示出的紧固设备4与布置在中间空间11中的电池12一起形成根据本发明的电池装置20，这些电池具有电池壳体13。
图5示出了图2和图3的示例的变体。在图5的示例中，紧固设备4未配置为紧固带10，而是配置为紧固框架17。紧固框架17以完全周向的方式围绕通孔。通孔18在两侧上由壳体3闭合。在这种情况下，壳体3因此以两件式的方式形成。两件式壳体3的两个部分3a、3b可以以完全周向的方式紧固在紧固框架17上。
图6示出了根据本发明的温度控制设备1的另一个示例。在图6的示例中，紧固设备4配置为紧固带10，其能够由温度控制流体F流过，该紧固带上设置有紧固框架17。该紧固框架17与壳体3一起限定了流体通道2(为了清楚起见，在图6中省略了壳体3)。紧固带也可以是限定流体通道2的一部分。紧固框架17可以可拆卸地或不可拆卸地紧固在紧固带10上。特别地，可以想到的是，紧固框架17一体地形成在紧固带10上，即紧固带10和紧固框架17一体地且由单一材料形成。在图6的示例中，与图5的示例不同，紧固框架17主要用于紧固壳体3。因此，紧固框架17未配置成能够由温度控制流体F流过。
如图6所示，导流元件21可以布置或分别安装在紧固带10上，该导流元件突出到流体通道2中。可以由导流元件21偏转流经流体通道2的温度控制流体F。所产生的流动涡流26使得往来的温度控制流体F的热传递被改善。因此，可以通过导流元件21来提高温度控制设备1的效率。
另外，如图6所示，紧固框架17可以具有矩形几何形状，其具有两个长侧22和两个宽侧23。长侧22沿着长度方向L延伸，宽侧23沿着矩形紧固框架17的宽度方向B延伸。如图所示，导流元件21可以具有T形几何形状，其具有脚杆24和垂直于脚杆24延伸的顶杆25。有利地，脚杆24在这里可以平行于宽侧B延伸，因此沿着宽度方向B延伸，而顶杆25沿着平行于长侧22的方向延伸，因此沿着长度方向L延伸。脚杆24和顶杆25关于长度方向L和宽度方向B的反向布置也是可能的。
在上面解释的所有示例中，可以以袋的方式或以垫的方式配置壳体3。

Claims (17)

1.一种温度控制设备(1)，用于控制电气设备(14)、尤其是电池(12)的温度，所述温度控制设备包括：
至少一个流体通道(2)，能够由温度控制流体(F)流过，所述流体通道至少部分地由至少一个体积可变的壳体(3)限定，所述壳体由柔性材料制成，
至少一个紧固设备(4、4a、4b)，所述紧固设备围绕流体腔室(5)，优选非体积可变的流体腔室(5)，所述流体腔室能够由所述温度控制流体(F)流过，并且该流体腔室上紧固有所述壳体(3)，从而使得所述流体腔室(5)与所述至少一个流体通道(2)流体连通。
2.根据权利要求1所述的温度控制设备，
其特征在于
设置有两个紧固设备(4a，4b)，所述壳体(3)布置在所述两个紧固设备之间，从而使得第一紧固设备(4，4a)形成温度控制流体入口(6)，并使得第二紧固设备(4，4b)形成温度控制流体出口(7)，所述温度控制流体入口和所述温度控制流体出口用于待被引导通过所述流体通道(2)的所述温度控制流体(F)。
3.根据权利要求1或2所述的温度控制设备，
其特征在于
所述至少一个紧固设备(4，4a，4b)配置成紧固带(10)，沿着所述紧固带的长度方向(L)紧固所述至少一个壳体(3)。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的温度控制设备，
其特征在于
设置有配置成紧固带(10)的至少两个紧固设备(4，4a，4b)，所述至少两个紧固设备彼此相邻布置，以形成用于接纳待受温度控制的所述电气设备(15)的中间空间(11)。
5.根据前述权利要求中任一项所述的温度控制设备，
其特征在于
在所述至少一个紧固设备(4)上形成连接件(20)，以用于所述温度控制流体入口(6)或温度控制流体出口(7)的形成。
6.根据权利要求3所述的温度控制设备，
其特征在于
所述紧固设备(4)配置为罩(19)。
7.根据前述权利要求中任一项所述的温度控制设备，
其特征在于
所述至少一个紧固设备(4)配置成紧固框架(17)，所述紧固框架以周向方式围绕通孔(18)，所述通孔在两侧上由所述壳体(3)闭合。
8.根据前述权利要求中任一项所述的温度控制设备，
其特征在于
所述紧固设备(4)配置为紧固带10，其能够由所述温度控制流体(F)流过，在所述紧固带上布置有紧固框架(17)，所述紧固框架与所述壳体(3)一起限定所述流体通道(2)。
9.根据权利要求8所述的温度控制设备，
其特征在于
所述紧固框架(17)配置成不能由所述温度控制流体(F)流过。
10.根据权利要求8或9所述的温度控制设备，
其特征在于
在所述紧固带(10)上布置有导流元件(21)，所述导流元件突出到所述流体通道(2)中。
11.根据权利要求8至10中任一项所述的温度控制设备，
其特征在于
所述紧固框架(17)具有矩形几何形状，其具有两个长侧(22)和两个宽侧(23)，
所述导流元件(21)包括T形几何形状，其具有脚杆(24)和顶杆(25)，其中所述脚杆(24)平行于所述宽侧(23)延伸，并且所述顶杆(25)沿着所述长侧(22)延伸，或相反。
12.根据权利要求8至11中任一项所述的温度控制设备，
其特征在于
所述壳体(3)周向地紧固在所述紧固框架(17)上，优选完全周向地紧固在所述紧固框架(17)上。
13.根据前述权利要求中任一项所述的温度控制设备，
其特征在于
所述至少一个壳体(3)以袋的方式或者以垫的方式配置。
14.根据前述权利要求中任一项所述的温度控制设备，
其特征在于
所述壳体(3)的所述柔性材料是箔。
15.根据前述权利要求中任一项所述的温度控制设备，
其特征在于
所述体积可变的壳体(3)以此方式配置，即，使得与在没有温度控制流体(F)流过所述流体通道(2)的状态下相比，由所述壳体(3)限定并形成所述流体通道(2)的所述体积在由所述温度控制流体(F)流过时的状态下更大。
16.一种电池装置(20)，包括：
具有电池壳体(13)的至少一个电池(12)，
根据前述权利要求中任一项所述的温度控制设备(1)，
其中至少在由所述温度控制流体(F)流过时的状态下，所述体积可变的壳体(3)以至少一个接触区域(15)平靠所述电池壳体(12)的至少一个壳体部分(16)。
17.根据引用权利要求4的权利要求16所述的电池装置，
其特征在于
至少在由所述温度控制流体流过时的状态下，所述壳体(3)被挤压在布置于相邻的中间空间(11)中的两个电池壳体(13)之间。
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