CN113169391A - 板状流体容器和电池温度控制组件 - Google Patents

板状流体容器和电池温度控制组件 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于针对优选的是机动车中的电能蓄能器装置(103)或耗电设备的温度控制的板状流体容器(1)，其具有两个层(2、3)，它们至少在一定区域中彼此接触；入口(101)，其用于将流体注入到流体容器(1)中；出口(102)，其用于从流体容器(1)排出流体；以及流体通道系统(4)，其布置在上述层(2、3)之间，将入口(101)连接到出口(102)，并且构造成在温度控制期间被流体流过其中，其中，流体通道系统(4)的在被设置在上游的第一区域(6、6’)中彼此平行延伸的至少两个第一通道部段(8a‑8e、8a’‑8e’)的间距(d1)比流体通道系统(4)的在被设置在下游的第二区域(7、7’)中彼此平行延伸的至少两个第二通道部段(9a‑9e、9a’‑9d’)大，以提高板状流体容器控温性能。

Description

板状流体容器和电池温度控制组件
技术领域
本发明涉及一种用于传导流体,特别是用于电化学系统的温度控制的流体的板状流体容器，所述电化学系统诸如是电能蓄能器装置或者耗电设备，该板状流体容器具有：两个层，它们至少在一定区域中彼此接触；入口，其用于将流体注入到流体容器中；出口，其用于从流体容器排出流体；以及流体通道系统，其布置在上述的层之间，将入口连接到出口，并且构造成在温度控制(即，冷却和/或加热)期间由流体流过。在这种情况下的填充和排放较佳地是在大多数操作状态下持续流入和流出。本发明还涉及一种对应的电池温度控制组件，其包括这样的板状流体容器。根据本发明的板状流体容器可用于例如混合动力或电动车辆中的电池的冷却和/或加热。
背景技术
众所周知，冷却板既可用于冷却，也可用于加热，并且因此通常用于建立与冷却板相邻的金属或塑料部件的温度控制。为此目的，例如，在形成冷却器板的同时，可以将其中至少一个具有通道结构的两个金属板焊接或钎焊到另一个上。在这一过程中，两块金属板之间通过如下方式制造了一个中空的空间，流体可经过该空间引导以用于冷却，即，该空间设计成形为由一块或两块金属板中的一个或多个凹陷形式的通道结构的形貌构成。这样的冷却或温度控制板通常也可以称为用于温度控制的板状流体容器。例如，DE 10 2017 202552 A1公开了这样的冷却板，其也可以被称为用于温度控制的板状流体容器。
发明内容
现在本发明的基本目的是改进已知的冷却板和/或加热板(即已知的用于温度控制的板状流体容器的冷却板和/或加热板)的温度控制性能，特别是实现更均匀的温度控制性能。
这一目的是通过独立权利要求的主题内容实现的。有利的实施例来自从属权利要求、说明书和附图。
一方面涉及用于温度控制(即用于加热或冷却)的板状流体容器，特别是用于电能蓄能器装置或耗电设备的温度控制。蓄能器装置或耗电设备在此优选的是车辆的一部分，例如具有电驱动马达的机动车的一部分。“板状”在本文可以理解为使得流体容器以预定的长度和宽度在主平面范围延伸，并且垂直于主平面范围的流体容器的厚度比长度和/或宽度小数倍，例如，至少是10分之一或50分之一或200分之一。这样的用于温度控制的板状流体容器也可以称为温度控制板和/或冷却板和/或加热板。
本文的流体容器具有两个层，例如金属层，也可能是塑料层,它们至少在一定区域中彼此接触；以及入口，其用于将流体注入到流体容器中；出口，其用于从流体容器排出流体；以及流体通道系统，其布置在上述的层之间，将入口以流体联接的方式连接到出口，并且构造成在温度控制期间供流体沿从入口到出口流动的方向流过。
在这方面，在流体通道系统的被设置在上游的第一区域中的流体通道系统的至少两个、也可能是三个或更多个彼此平行延伸的第一通道部段的第一间距比在流体通道系统的被设置在下游的第二区域中的流体通道系统的至少两个、优选地三个或更多个彼此平行延伸的第二通道部段的第二间距大。因此，第一间距可以比预先限定值(例如2cm)大，而第二间距比之更小。必须注意的是，两个直线通道部段都可以在平行且非平直线通道系统中延伸，例如，因此平行延伸的通道部段也可以具有平行波形线的形式，如图8中更详细地示出。在本公开的框架内，以最多为预先限定的最大偏差(例如2°或7°或15°)延伸的基本平行通道部段也可以称为平行。在本公开的框架内，通道部段也可以称为基本平行的，平均平行地延伸(在前句概念上也是平行的)，即平均程度(averaged extent，或称平均长度)是平行的，只要通道部段占据的区域宽度不大于与通道部段的中心线垂直延伸的连接线上的通道部段的两个相对布置基点之间的最大间距的1.5倍，优选不大于1.25倍。平均程度也称为中心线，例如可以通过从各自通道部段的起点延伸到终点的直线来确定，或者也可以经由对通道部段的长度上的方向向量的平均量来确定。因此，仅具有少数增生弯曲线或具有偶尔和/或轻微明显波形形状的通道部段也可以是本发明意义上的平行延伸。各个通道部段的平均程度或通道部段的中心线也可用于确定其它相对定向，例如在不同区域中的通道部段之间进一步命名的角度。在本文中指定为平行延伸的流体通道系统的部件是优选唯一直线，即通道部段是直线通道部段。然而，这些直线通道部段可以彼此合并，或者经由例如弯曲部分截面彼此流体联接。
本文的术语“上游”和“下游”可以理解为从流体流中所知的习惯语言的意义上的流动或贯穿流动方向。在液体从入口到出口流过流体通道系统时，该流体独立于流体通道系统中可能的曲线和/或分支，因此可以首先流过流体通道系统的被设置在上游的第一区域，并且从该处经过流体通道系统的被设置在下游的第二区域。不同的区域也可以布置在两个区域之间；因此，流体可以从第一区域流到不同的区域中，并从该处流到第二区域中。
间距的变化所具有的优点在于：在操作过程中，冷却或加热功率即流体容器的温度控制性能被均匀化，即第一区域和第二区域的冷却或加热功率近似于彼此。这是由于流体容器入口处的流体温度，并且因此比起下游，上游的温度通常与要温度控制的部件(例如蓄能器装置或耗电设备)的目标温度值偏离更多。虽然习惯上不区分现有技术中的第一区域和第二区域，即在分配于整个流体容器上的平行的通道部段之间提供相同的间距，但在此故意使用相对于第二通道部段之间的间距增加的第一通道部段之间的间距。因此，相对于在流体通道系统的第一区域和第二区域中使用相同间距，在被设置在上游的第一区域中，各第一通道部段彼此之间增加的间距使得热传递被减少。
例如，由于通道部段之间的间距的变化，诸如不同区域中的流体通道系统的各个通道部段的截面或至少宽度的几何参数可以相同，即，例如，关于成型行为和/或其它生产参数和/或优化到压降和/或其它流体力学特性(诸如通道宽度)的参数的生产参数可以保持相同，并且上下游流体的不同温度仍可以在流体通道系统内得到补偿。该解决方案也特别简单，并且因此在技术生产方面是有利的。
通过在保持其上述特性的同时使通道部段的间距变化(例如相对于流体容器的外缘)来最佳地定位通道部段，还特别可对通道部段进行最佳定位，特别是通道宽度的调整，这在没有任何适应特性的刚性间隔图案的情况下是不可能的。如果要维持优化的参数，则只能选择通道宽度的单位尺寸的整数倍加上具有优化参数的通常组件中的间距作为冷却板的宽度或长度，或者冷却板具有会削弱温度控制功能的边沿部。
彼此平行延伸并且可以分别是第一通道部段和/或第二通道部段的各个通道部段优选地被构造成可引导(以引导方向方式)平行流动的流体的部分流动。因此，第一通道部段或者第二通道部段或者第一通道部段和所述第二通道部段可以各自被构造成引导平行流动的流体的部分流动。于是，从流体通道系统的整体设计可以被看出的一方面是第一通道部段的贯通流动方向和另一方面是第二通道部段的贯通流动方向在彼此平行延伸的通道部段中被相同地定向。由于它们被构造成传导流体的相应部分流动，因此彼此平行延伸的通道部段具有将流体的原始流分成部分流体的叉状部在上游(即在入口和平行程度的区域之间)流体联接，类似于电气的平行电路。因此，通过流体容器的流体的局部相对贯通流动的速度由此可以以具有高度机械稳定性的简单方式来设定，特别是无需会在技术流动方面造成不利的绕组。
分别彼此平行延伸的通道部段在此特别是各自为最靠近的邻近部，即被彼此最近地设置的通道部段。因此，在彼此平行延伸的所述通道部段之间没有其它通道部段，例如没有具有相反定向的贯通流动方向的通道部段。在这方面，布置成彼此最靠近的通道部段可以在下游再次彼此合并，即部分流动可以再次结合。由此，在流体通道系统中形成岛部，其被在由彼此平行延伸的通道部段形成的侧部处的流体以相同方向绕流。这样的岛部导致了更高的稳定性和灵活的设计选择，特别是下面进一步描述的层的焊接。
与已知的凹窝(即焊接点)不同，这种岛部的尺寸可以与焊缝的尺寸无关。因此，例如，各个岛部可具有这样的最小宽度，即围绕岛部的通道之一的通道宽度的50％。在此测量的通道宽度和岛部宽度为焊缝间距，这些焊缝构成平行延伸的通道部段或构成岛部，并且实际上垂直于通道部段中的贯通流动方向，而通道部段中的贯通流动方向平行于或者垂直于平行延伸的通道部段的中心线延伸。垂直于宽度延伸的各个岛部的长度例如可以是等于平行于并且相邻于岛部延伸的通道部段的通道宽度的至少三倍，优选至少五倍。
在一个有利实施例中，第一通道部段平行于第二通道部段延伸，但是以反平行的，即相反方向的流动方向流过。在该方面有利的是，如果反向区域布置在被设置在上游的第一区域和被设置在下游的第二区域之间，则所述反向方向具有至少一个(即一个或多个)另外的通道部段，其各自将一个或多个第一通道部段与相应的一个或多个第二个通道部段流体联接。在相邻于第一通道部段下游的至少一个另外的通道部段的大部分与第一通道部段以80°到100°之间的角度延伸，并且相邻在所述第二通道部段上游的至少一个另外的通道部段的大部分与第二通道部段以80°到100°之间的角度延伸。在此，大部分具体是指至少60％、至少70％或至少80％。
反向区域可以是其适用以下情况的最小区域，即，对于流到其中(即在被设置在上游的区域的末端处的通道截面处定向)的所有温度控制流体的平均流动方向与从其流出(即，在被设置在下游的区域的末端处的通道截面处定向)的所有温度控制流体的平均流动方向相反或基本相反。平均流动方向可以指(时间上和/或空间上)通道截面中所有流体粒子的平均流动方向。相反，通道部段的贯通流动方向也可以指(时间上和/或空间上)通道部段中所有流体粒子的平均流动方向。
以特别有利的方式，本文的反向区域包括至少两个另外的通道部段，其各自将相应的至少一个第一通道部段与至少一个彼此独立的第二通道部段流体联接。因此，通向到反向区域的不同的另外的通道部段的第一通道部段彼此不同，类似地，从不同的另外的通道部段供给的第二通道部段也彼此不同。
至少两个另外的通道部段在此可以彼此紧靠地延伸，即在它们之间没有任何其它通道部段。还可以提供反向区域具有至少一个另外的通道部段，其被称为非混合的，并且其将实际一个第一通道部段与实际一个第二通道部段流体联接，和/或具有至少一个另外的通道部段，其被称为混合的，并且其将多个不同通道部段与至少一个第一通道部段流体联接，或者将多个第二通道部段与至少一个第一通道部段流体联接。
在另一个有利的实施例中，第一通道部段平行于第二通道部段延伸，并且以平行的(即方向相似的)流动方向流过。由此在很大程度上避免了流体流动方向的变化，并且将压力损失保持为最小，使得用于温度控制的能量需求很小。
在另一个有利的实施例中，流体通道系统的通道部段彼此平行延伸，其各自以直线延伸跨越流体容器长度或宽度的至少40％或至少50％或至少60％或至少70％或至少80％或至少85％或至少90％。这样的优点是，温度控制性能因此也可以被均匀，并且因此可利用较小的规划和技术生产工作来改进较大的区域部分和较大的流体容器。
在另一个有利的实施例中，流体通道系统分支成至少两个流体通道部分系统，类似于所述流体通道系统，各自具有相应的彼此平行延伸的、流体通道部分系统的被设置在下游第一区域的多个第一通道部段，和彼此平行延伸的、流体通道部分系统的被设置在下游的第二区域的多个第二通道部段。在相应的流体通道部分系统中，第一通道部段彼此之间的间距在此也大于第二通道部段的间距。从入口到出口流过流体容器的流体在这种情况下特别地流过至少两个流体通道部分系统中的一个或者流过至少两个流体通道部分系统中的另一个，但不能流过两个流体通道部分系统。在流体通道路径系统内，平行流过第一通道部段和第二通道部段或者反平行流过第一通道部段和第二通道部段在此也是可能的，并且在后一种情况下，对于每个流体通道部分系统是有利的，其中通流在第一通道部段中处于流动方向，并且在第二通道部段中处于反平行流动方向，以具有反向区域。在至少两个流体通道系统部分中的至少一个内彼此平行延伸的流体通道部分系统的通道部段在此优选地，各自沿直线延伸跨越流体容器长度或宽度的至少20％或至少30％或至少35％或至少40％或至少42.5％。
使用多个流体通道部分系统的优点在于，入口和出口可以特别灵活地定位在流体容器上，并且尽管如此，对于大量不同式样(format)的流体容器可以实现均匀的温度控制性能。这也是通过较小的生产工作获得的，如在其它变型所述。在这种情况下，也可能在流体容器中实施实际地两个流体通道部分系统，并且它们布置成彼此镜像对称和/或与入口镜像对称和/或与出口镜像对称。
在另一个有利的实施例中，在第一通道部段和第二通道部段中通道宽度基本相同。“基本相同”在此可以理解为“除了预先限定的偏差之外是相同的”，其中偏差能够达到例如最多15％、最多10％或最多7％。通道宽度表示在流体容器主平面范围内与流体贯通流动方向垂直的各个通道部段的范围。通道宽度可以特别是垂直于主平面范围(和通道宽度)的通道高度的五倍到六十倍，例如十倍。
其优点是，可以将改进的温度控制性能与流体容器的最佳通道宽度相结合。在此，最佳通道宽度可以根据操作参数和流体容器的层的特性，特别是用于层的材料或层的厚度来预先限定。流体通道系统或通道部段中的通道形状也对最佳通道宽度有影响。因此，总体上在各个通道部段中可以实现优化目标参数(例如压降)，使压降最小化。
在特别优选的实施例中，第一通道部段彼此之间的间隔大于第一通道部段或第二通道部段或两个通道部段的通道宽度的一半，和/或第二通道部段彼此之间的间隔小于第一通道部段或第二通道部段或两个通道部段的通道宽度的一半。已经发现所指示的范围对于本文的使温度控制性能均匀化特别有利。
在另一个特别有利的实施例中，各自为最靠近的邻近部的第一通道部段之间的两个层通过两个焊缝焊接在一起，并且各自为最靠近的邻近部的第二通道部段之间的两个层特别地由仅一个焊缝焊接在一起。本文的两个焊缝可以例如在各自为最靠近的邻近部的两个第一通道部段之间的区域外合并，随后形成上述的岛部之一。在整体观察中，在某些情况下，两个焊缝也可以被视为双焊缝的两个焊缝，它们彼此归属并且不能完全终止某一区域。然而，决定性的是，在垂直于穿过各自为最靠近的邻近部的第一通道部段的通道部段的贯穿流动方向的截面中存在两个焊缝，并且在每个最近邻的第二通道部段之间存在仅一个焊缝。
与岛部相关联(即布置在最靠近的两个通道部段之间)的两个焊缝之间的间距，特别是不大于这些相邻的通道部段中最宽的。这样做的优点在于，作为内部焊缝的相关联焊缝不必一定用于密封通向外部的流体通道系统，不必是防泄露的，并且仍然足够稳定以抑制拱起。
如果布置在最靠近的两个通道部段之间的两个焊缝是密封的，则它们形成其中没有流体渗透的一个部段，一个岛部。例如，可以在这样的部段中布置诸如钻孔之类的紧固点。
温度控制行为可以经由属于一起(例如对应的岛部)的两个焊缝之间的部段来进一步调整。一方面，该两个层可以在这样一个部段的大面积上彼此接触，并且因此能够在与环境的相互作用中实现温度交换。另一方面，在这样的部段中，可以在两个层之间直接提供间隔，因此形成绝缘体，使得相应的部段不具有任何主动温度控制效果。
诚然，简单焊缝的空间要求通常比窄双焊缝小1.3到2倍，但它限制了彼此最靠近布置的两个通道间距的变化性。这也是因为稳定性要求，其禁止焊缝和通道侧壁之间的间距大于预先限定的最大尺寸。
两条焊缝的间距直接界定通道部段的，其也可以是直接包围通道部段的单个缝或双缝的间距，通常等于当两个层具有相同的材料厚度时，一层材料厚度的20到40倍。但是，如果各层的材料厚度不同，则其厚度会小一些，最大为平均材料厚度的15到30倍。然而，具体数值在很大程度上取决于使用相应温控板的其它条件。当两个通道部段之间的岛部完全闭合时，间距也可以更大。
本文特别使用厚度为0.5mm至2mm的铝合金和/或钢的金属板。
在此替代实施例中在所有第一通道部段和第二通道部段之间的两个层(其各自为最靠近的邻近部)通过两个焊缝彼此焊接。如果第一通道部段和第二通道部段中的贯通流动方向是平行的(即不是反平行的)，则这样是特别有利的，特别是当入口和出口布置在板状流体容器的相对布置的宽度侧并且第一通道部段和第二通道部段的长度定位成彼此沿着入口和出口之间的板状流体容器的长度延伸的情况。
在另一个有利的实施例中，朝向另一个所述第一通道部段定向或者直接邻近与所述流体容器的外边缘的至少一个所述第一通道部段的至少一个通道侧壁比朝向第二通道部段的通道侧壁定向的第二通道部的通道侧壁陡峭，特别是比各自朝向第二通道部段的通道侧壁定向的所有第二通道部段的通道侧壁陡峭。在此，各个通道部段的通道侧壁可以理解为平行于基本上垂直于流体容器的主平面范围的各个贯穿方向延伸的通道部段的壁。“基本垂直”在本文中是指“垂直并且最多只带有预定偏差”，例如预定偏差可以是最大为40°、最大为30°或最大为20°。这种壁的定向在本文中可以理解为侧壁的法向量，也与从通道部段继续弯曲的通道侧壁平均。当一个通道侧壁与一个通道侧壁的流体容器的主平面范围之间的角度(与弯曲的通道侧壁平均)大于另一个通道侧壁，并且通道侧壁流体容器的主平面比另一通道侧壁流体容器的主平面大时，一个通道侧壁比另一个通道侧壁陡峭。当一个通道侧壁的法向量与流体容器的主平面范围之间的通道侧壁的角度小于另一通道侧壁的法向量与流体容器主平面范围之间的另一通道侧壁的角度时，一个通道侧壁相应地比另一个通道侧壁陡峭。
这具有的优点在于，可以通过更陡峭的通道侧壁来优化通道部段的截面，而不存在由于增加的材料供给而导致的其它通常问题，因此可以使通道侧壁中的压降进一步最小化。由此进一步使温度控制性能均匀化。通道侧壁陡度的这种变化在通道部段间距均匀的情况下是不可能的，因为由于制造的原因，更陡峭的通道侧壁需要更大的材料吸入量，这实际上只能通过增加通道部段间距来实现。但是，在此的通道宽度可以保持不变。大的材料厚度在此是更有利的，因为伴随陡峭通道侧壁的形成时的材料变薄可以特别简单地实现。
还可以规定,被设置在上游的区域中的通道部段的通道截面面积比被设置在下游的区域中的通道部段的通道截面面积小。例如，与例如0.3cm2的预先限定值相比，上游的通道截面面积可以更小，但下游的通道截面面积可以更大。例如，被设置在上游的区域可以是第一通道部段的第一区域，被设置在下游的区域可以是第二通道部段的第二区域。然而，这两个区域也可以在第一区域和/或第二区域中，并且第一通道部段和/或第二通道部段的通道截面面积可以在相应的第一区域或第二区域内减小。通道直径在此可以指定各个通道部段的单个通道截面面积或各个区域中所有通道部段的总通道截面面积。因此，不同区域中的相对流速可以与不同区域中流体的热吸收和/或热输出能力相匹配。
在另一个有利的实施例中，两个层中的第一层具有平坦层，即没有或基本上没有凹陷或凸起部分的层，并且两个层中的第二层在其面向第一层的侧上至少具有凹陷，其限定流体通道系统的范围，即通道结构的形貌。第二层特别可以是凸压层。在这种观察方式中，其它功能元件可选地存在于其中一层的外边沿处，特别是独立于用于流体通道系统的转向功能的功能元件(诸如从层平面突伸出的电流收集器)。这具有这样的优点，例如，第二层可以关于其塑性性能来优化，并且两个层中的第一层可以关于就其热性能来优化，由此继而实现更均匀的温度控制性能。此外，在此产生技术生产优势，关于制造成本也可能是有利的。
本文可以特别规定，第一层比第二层硬和/或厚。由此对第二层的技术生产需求下降，因此可以以特别简单的方式实现上述优点。
在另一个有利的实施例中，第二层在此最靠近的两个通道部段之间的两个焊缝之间的区域中具有至少一个通路开口。该通路开口将层之间的空间与流体容器的环境流体联接。
这样具有的优点在于，对作为环形闭合焊缝一部分的焊缝中的一个的泄漏——在截面观察中，局部地显示为双焊缝——流体(例如用于试验目的的气体，运行中的液体)从该通路开口排出，并且因此可以检测到泄漏。这也有助于改进温度控制，因为例如通过改变冷却通道系统的流体动态特性的液体或流体损失可能会降低冷却功率。因此，还可以通过适当的液体容器布置(例如在其中第一层面向电池而第二层背向电池的重力场中)来确保，在泄漏时，排出的流体排放至底部，即远离电池，这也增加了操作安全性。
另一方面涉及根据所述实施例中的一个或多个具有流体容器的电能蓄能器装置，或涉及根据所述实施例中的一个或多个具有流体容器的耗电设备。
另一方面是车辆或机动车辆，特别是具有电牵引驱动电动机、具有这样的电能蓄能器装置，或具有这样的耗电设备的车辆或机动车辆。
附图说明
将参考图在下文中更详细地描述示例性类板状流体容器。对于本发明至关重要或者也是有利的并且更进一步的不同元件在本文中处在各自具体示例的框架内命名，这些元件中的个别元件也可以被用作进一步开发本发明——也可以从各自示例的上下文和各自示例的进一步特征中去除。同样或不同的附图标记还用于附图中相同或类似的元素，并且因此部分省略了它们的解释。
附图中
图1：分成两个部分图示1A和1B，分别为其上布置有电池单体的板状液体容器的侧视图和平面图；
图2：现有技术的板状流体容器平面图；
图3：根据第一实施例的板状流体容器的平面图；
图4：在部分图示4A中示出根据第二实施例的板状流体容器的平面图，而在部分图示4B和图4C中示出根据第二实施例的板状流体容器的详细视图；
图5：根据第三实施例的板状流体容器的平面图；
图6：根据第四实施例的板状流体容器的平面图；
图7：根据第五实施例的板状流体容器的平面图；以及
图8：在部分图示8A-8C中示出根据本发明的板状流体容器的示例性通道范围。
具体实施方式
图1在部分图示1A中示出了流体容器1的侧视图，即电池温度控制板1的侧视图，其具有第一上层2和第二下层3，上层2构造成平坦层，下层3具有(在此不可见)至少一个凹陷，该凹陷可在其面向第一层2的一侧上限定流体通道的范围。由电池单体104构成的电池组103布置在上层2上。电池组103和温度控制板1定位成导热地接触。温度控制流体经由布置在温度控制板1的一端处的入口嘴101从供给管线导入到温度控制板1的流体通道系统中。在流过温度控制板1中的流体通道系统的流体通道之后，该温度控制流体经由同样布置在温度控制板1的该一端处的出口嘴102从温度控制板1排放。这里的贯通流动在大多数工作状态下持续发生。
图2示出了现有技术的板状流体容器的平面图，更准确地说是板状流体容器的第二层的平面图。在板状流体容器1的背向观察者的一侧上布置入口101和出口102的区域在此由虚线圆圈表示。流体通道系统4中的箭头5表示在温度控制期间对应的流体从入口101流到出口102的相应的局部(即截面)贯通流动方向。在所示的示例中，流体在温度控制期间首先从入口101流入到第一区域6中，然后在流体以改变的温度经过出口102离开流体通道系统4和板状流体容器1之前第一区域6流入到第二区域7中。因此，第一区域6可以被称为设置在上游的区域，第二区域7可以被称为设置在下游的区域。
第一区域6中存在彼此平行地延伸的多个通道部段8a到8e。第二区域7中也对应地存在彼此平行地延伸的多个第二通道部段9a至9e。然而，在本例中，第二区域7的第一通道部段8a到8e之间的第一间隔d1和第二通道部段9a到9e之间的第二间隔d2相同。因此，第一区域6和第二区域7中的相邻电池单体将采用不同温度，即，在温度控制期间使用现有技术的所述流体容器将达到非均匀的温度控制性能。
现在图3中示出了根据第一实施例的板状流体容器的平面图。流体容器1在此中仅部分地示出。因此，未示出入口101和出口102；然而，对应的箭头指向其中布置入口101和出口102的大致区域。在本例中，入口101和出口102以与图2中所示的实施例类似的方式以示例性方式附接在流体容器1的板上，上述板背向着观察者并且可以设计成平滑板。
彼此平行延伸的多个第一通道部段8a到8e，在本例中总共五个，在此再次布置在设置于上游的第一区域6中。它们在此各自以第一间隔d1彼此间隔布置。在与第一区域相比被设置在下游的第二区域7中，流体通道系统4同样具有多个第二通道部段9a到9d，在本例中为四个，它们彼此平行地延伸并且以第二间隔d2彼此布置。在本例中，相应的间距d1、d2在垂直于相应的通道部段的贯通流动方向的情况下测量。在此，第一间距d1大于第二间距d2。还可以规定，存在多个不同的第一间距d1和多个不同的间距d2。在这种情况下，第一间距d1大于至少一个第二间距d2，优选地大于所有第二间距d2。除了被设置在上游的第一区域6和被设置在下游的第二区域7之外，在此的流体通道系统4具有布置在这两个区域之间并且连接两个区域6、7的反向区域67。在本实施例中，存在一个这样的反向区域67，其具有靠近彼此的多个流体流动路径并且改变它们的方向。
在所示的示例中，流体通道系统4将从入口101开始的划分为两个第一通道部段8a、8b，该第一通道部段8a、8b沿正y方向以间隔d1平行延伸。在本例中，两个通道部段8a和8b随后再次划分为进一步的第一通道部段8c和8d，或划分为第一通道部段8e和进一步的通道部段17。此处的这些通道部段同样沿正y方向平行延伸，其中第一通道部段8c到8f具有第一间距d1。第一区域6的不同的第一通道部段8d和8e以及进一步的通道部段17合并成反向区域67的混合反向通道部段76b，这样就发生方向的改变，并且合并(同时分支)到第二区域7的第二通道部段9a至9c中。在本例中，第一通道部段8c经由反向部段76a合并到第二通道部段9d中，而不与在此的进一步的通道部段结合。因此，反向区域67的反向通道部段76a可以被称为非混合反向通道部段76a。在此第二通道部段9a到9d在示例中沿负y方向延伸，并且朝向出口102结合，使得在此可以找到彼此接近的入口101和出口102。
在反向区域67中指示流动方向的箭头5以与被设置在上游的第一区域6中的对应箭头5成大约或基本上90°的角度延伸。在被设置在下游的第二区域7中指示流动方向的箭头5以与反向区域67中的对应箭头5成大约90°的角度等同地延伸。经由反向区域67从被设置在上游的第一区域6过渡到被设置在下游的第二区域7，该过渡因此使温度控制流体的流动方向成180°的改变。在本例中，多于一个通道部段在反向区域67中延伸。在本示例中，非混合反向通道部段76a和混合反向通道部段76b在反向区域67中彼此靠近地延伸，并且实际上很大部分地(即它们长度的50％以上)平行于彼此并且直接相邻于彼此，即不存在另外的流动路径在两者之间延伸。在此，流动方向的方向改变发生在彼此靠近的多个流动路径中。换句话说，在所示示例中，包括非混合反向通道部段76a的流动路径在三个侧边围绕着包括混合反向通道部段76b的流动路径。因此，它被布置在最后命名的流动路径与流体容器的边沿部之间。在此，第二通道部段9a到9d沿y方向测量的流体容器1长度的大约80％上延伸。两个第一通道部段8a和8b沿y方向在流体容器的长度的10％上延伸，而进一步的通道部段8c至8e和17沿y方向在流体容器1长度的40％上延伸。流体流动方向的改变只发生在示例中被示出为在被设置在上游的第一区域6、在第一通道部段8a、8b分支进入到进一步的第一通道部段8c至8e和17中的区域，其中最大的方向变化发生在第一通道部段8b和17之间。然而，该方向变化为65°，在此小于75°。在第二通道部段9a到9d中，方向没有发生变化。因此，温度控制流体仅经历两次大于75°的方向变化，即在反向区域67的区域中的两次90°的变化。由于方向变化被限制为最小的缘故，只会产生很小的温度控制流体压降。
在温度控制操作中，例如在冷却操作中，相对冷的流体现在被供给到入口101中，但是由于少数第一通道部段8a和8b以及与它们相邻的第一通道部段8c到8e彼此以相对大的间隔d1布置(与贯通流动方向相反并且流体被供给到作为入口的出口102中的情况相比)，并且将立即在以相对较小的间距d2布置的第二段9a到9d上分配，因此产生了相当小的冷却效果。
由于通道在区域6中并且特别是在通道8a和8b的区域中的占据的较小面积，以及由于与之相关联的较小贯通流截面，因此流体流动速度在这些区域中比在区域7中快。因此，与图2的区域6中的布置相比，区域6中的流体可以占据更少的热能，因此只有适度的温度升高。因此，在从区域6过渡到区域7(在此为反向区域67)时，要被温度控制的相邻电池单体和流体容器之间的温差高于现有技术的类似组件中的温差。因此，可以在区域7中进行更有效的温度控制，使得第一区域6和第二区域7中的热传递总体上均匀化，即比先前已知的流体通道地形中更均匀地发生。
图4A中示出了根据第二实施例的板状流体容器的平面图。流体容器1在此再次仅部分地示出。本实施例在此主要设计成图3中所示的实施例。两个通道部段76继而产生反向区域67，即混合和非混合反向通道部段76a、76b。
然而，在此，焊缝10至16被另外绘制以示出用于两个层2、3的连接技术。在本例中，焊缝16是直接位于流体容器边沿部的、用于总体密封的外周焊缝。该示例中的焊缝10将第一通道部段8c和8b相关于彼此密封，并且将第二通道部段9c和9c相关于彼此密封。焊缝10在此区域性地(即在其中焊缝10密封第一通道部段8c和8c的区域中)设计成环形双焊缝。在此的双焊缝是这样的焊缝，其显示为截面(例如垂直于通道部段8c的通道壁)中的两个焊缝。相反，在第二通道部段9c和9d的区域中，焊缝10在此密封为附加到焊缝10的环形区域的单个焊缝延伸部。焊缝11同样设计为环形双焊缝，但在本例中没有单独的焊缝延伸部。在所示的示例中，它将通道部段8a、8b、8d和8e彼此密封。焊缝12在此是单个焊缝，并且在本例中，相关于布置成以较小间距(例如第二间距d2)远离第一通道部段8e的另一通道部段17来密封第一通道部段8e。以与焊缝12类似的方式，焊缝14和15在该示例中还将布置成以较小间距(即间距d2)离开彼此的通道部段密封。
图4B示出了图4A的截面A-A的立体剖视图。一方面，此处示出了简单焊缝12，其将第一通道部段8e与另一通道部段17之间的第二层3焊接到第一层2，并且因此将两个通道部段彼此密封。双焊缝11同样示出为成其两个焊缝11a和11b的形式，将第一通道部段8d与第一通道部段8e之间的第二层3焊接到第一层2。在此使用双焊缝防止第二层3在两个第一通道部段8d和8e之间的区域中的高压载荷下变形，并且因此能够特别可靠和持久的耐压，即使相比于另一通道部段17和第一通道部段8e之间的间距d2(已经由简单焊缝12可靠且持久地建立)，第一通道部段8d和8e的间距增大。
在图4C中示出了另一细节视图，其示出了图4A中区域B中所示的简单焊缝12的一端的设计选项，其可以自然地应用于每一个另外的简单焊缝。在这方面，焊缝12在其一端被构造成圆形形状12’，如在本例中的具有向内设置的弯曲焊缝端的圆形，该弯曲焊缝端部作为松动端朝向圆形的中心延伸。
图5中示出了根据另外的第三实施例的板状流体容器的平面图。在本例中，入口101和出口102现在此处位于面向观察者的一侧上，即在第二层3中。在本例中，流体通道系统4在此被分成多个流体通道部分系统4’和4”，在此为两个。两个部段通道系统4’和4”在此分别将入口101与出口102流体地联接。此外，流体通道部分系统4’和4”两者均具有第一区域6、6’、反向区域67、67’和被设置在与第一区域6、6’相比处在下游的第二区域7、7’。相应的流体通道部分系统4’、4”在此具有在两个第一区域6、6’中的第一通道部段8a到8d或8a’到8d’，其以多个第一间隔d1(此处是不同的)彼此相邻并且平行地延伸。在第二区域7、7’中，两个流体通道部分系统4’、4"各自具有第二通道部段9a到9d或9a’至9d’，其对应于所述实施例，以一个或多个第二间隔d2彼此相邻并且平行地延伸。在该示例中，所示的不同间距d1总是大于间距d2。
在此，每个流体通道部分系统4’、4”存在实际上一个分别具有彼此相邻的多个流体流动路径并且改变它们方向的反向区域67、67’。本文的两个反向区域67、67’一起构成板状流体容器1的17.5％的面积，即大大小于该面积的1/3。由此确保蓄能器装置的温度控制尽可能均匀。
在本例中，第二层3在以下区域中具有通路开口18，即，在彼此最接近的两个通道部段8a’和8b’之间的两个焊缝之间的区域中，以及在彼此最接近的两个通道部段8a和8b之间的两个焊缝之间的区域中，以及在彼此最接近的两个通道部段8b/b’和9d/d’之间的两个焊缝之间的区域中，以及在彼此最接近的两个通道部段8a/e和8b/c之间的两个焊缝之间的区域中，以及在彼此最接近的两个通道部段8c和17或者8c’和17’之间的两个焊缝之间的区域中。
图6表示另一个实施例，其中流体通道系统4的被设置在上游的第一区域6比被设置在下游的第二区域7占据更小的基部面积，即便如此，两者沿y方向仍具有相同的范围。入口101和出口102继而仅由箭头指示，因为它们被形成在板状流体容器的背向观察者的表面上。
图6的实施例与上述的不同之处还在于，其在反向部段67中具有多个通道部段76a、76a’、76a”，其中每一个使第一区域的被设置在上游的实际上一个第一通道部段8a、8a’、8a”连接到第二区域7的被设置在下游的实际上一个第二通道部段9a、9a’、9a”，并且因此可以被认为是非混合反向通道部段76a、76a’、76a”。在本例中，它们在x-y平面的三个侧边封围反向区域67的实际上一个通道部段76b，三个侧边中，来自多个第一通道部段8b、8b、8b”、8c到8d(并非其中所有都具有它们自己的附图标记)的反向区域67流体的平均流动方向发生反向，并且向前(onward)传导到多个第二通道部段9b、9b、9b”、9c至9d(并非其中所有都具有它们自己的附图标记)中。不同的第一通道部段8b、8b’、8b”、8c至8d的流体在此处混合，并且被分支(分流)到不同的第二通道部段9b、9b’、9b”、9c至9d；因此，在此可以将通道部段76b视为混合反向通道部段。
在本例中，因此，三个非混合反向通道部段76a、76a’、76a”和混合反向通道部段76b在反向区域67中彼此靠近地延伸，并且实际上也平行于彼此并且直接相邻于彼此，即不存在另外的通道部段或者其它流动路径在它们之间延伸。在多个流动路径中，本文的(平均)流动方向的方向改变在该多个流动路径中(即，在分别设置成最靠近彼此的部段中)彼此相邻地发生。
本示例中，在反转区域67中指示局部贯通流动方向的箭头5与被设置在上游的第一区域6中的对应箭头5成大约或基本上90°的角度延伸。在被设置在下游的第二区域7中指示局部贯通流动方向的箭头5以与反转区域67中的对应箭头5成大约90°的角度等同地延伸。
为图6清楚起见，在图6中仅以的示范性方式显示了少数焊缝。例如，由通道部段8a、76a和9a构成的流动路径通过双缝11b与由通道部段8a’、76a’和9a’构成的流动路径分离，双缝11b在本例中接近环状，并且总体上具有近似C形的范围。在这方面，该示例中的双缝11b被示出为，相比于下游(在此为在通道部段76a和76a’以及9a和9a之间)，在上游(在此为在通道部段8a和8a之间)的各个焊缝之间具有更大的间距。由通道部段8a’、76a’和9a’构成的流动路径经由另外的焊缝与由通道部段8a”、76a”、9a”构成的流动路径分离。示例中的该焊缝由双缝11a组成，其端部在上游(在此是在通道部段8a’和8a”之间)合并，并且在下游(在此是在通道部段76a’和76a”之间)不中断，并且进一步在通道部段9a’和9”之间作为简单接缝12a。
焊缝11c在此将通道部段8d和9d并且因此将第一区域6与第二区域7分离，该焊缝11c在本例中被设计成双缝，其自由端被引导至板状流体容器1的外边缘部，并且在紧邻外边缘部处终接，但是在连接流体容器的两层的焊缝的外侧，并且围绕外边缘部的外周闭合。
还根据多个短焊缝示出，设置在其中两个层彼此重叠的通道部段之间的较短区域可以借助于诸如简单接缝12b、12b’的简单接缝或者借助于诸如双缝11d的双缝来彼此连接。在后一种情况下，被设置在上游的焊缝的端部在所示的示例中合并，而被设置在下游的端部则彼此分开。
在前面描述的示例性实施例中，第一通道部段8a到8e和第二通道部段9a至9b都是反平行地延伸，即，平行于相反定向的贯通流动方向。然而，还可以设想入口101和出口102的相对布置的对应改变，使第一通道部段8a到8e和第二通道部段9a至9s沿相同定向平行地延伸，使得各通道部段中的贯通流动方向也沿相同方向(例如，沿正或负y方向)延伸。为此，第二区域7可以“翻转”，布置成沿正y方向在第一区域6上方。对于另外的第二区域7’和另外的第一区域6’，也可以执行类似程序，随后，例如，第二区域必须布置成沿负y方向在第一区域下方。自然对应类似地，相应的出口也需要重新定位成使得在该描述的示例性变型中，第一区域和第二区域6、7布置成沿y方向在入口101和出口102之间。
图7中示出了对应的另外的实施例，其中，各自为最靠近的邻近部的第一通道部段8a、8b、8c之间的两个层通过两个焊缝(即双焊缝11)彼此焊接，而第二通道部段9a至9f通过简单焊缝12连接。本文的双焊缝11a设计为环形闭合焊缝，因此终止于岛部。相反，双焊缝11b仅形成为U形形状。两条焊缝焊线的组合在截面上呈双焊缝，并且完整和不完整的圆形终端在此仅为示例性的；只有绝缘部段或者只有打开的双焊缝可以同等地出现在通道部段之间。第一通道部段和第二通道部段的贯通流动方向还是呈平行的(即，不是反平行的)，并且入口101和出口102布置在板状流体容器的相对设置的宽度侧边。在入口101和出口102之间，第一通道部段和第二通道部段的长度沿板状流体容器的长度在彼此后方延伸。这里的温度控制流体不会经历任何一次超过75°的方向变化，因此在此仅发生非常小的压力损失。
图8以三个部分图示的图8A-图8C示出了根据本发明的流体容器的通道部段的平面视图的示范性细节，上述通道部段可以是被设置在上游的第一区域的通道部段8、反向区域67的通道部段76，以及被设置在下游的第二区域的通道部段9，或者这样的通道部段的一部分，并且通常以K或Ka、Kb、Kc标记。通道部段的基线在此分别用F标记；由D标记的线示意性地界定其中通道具有恒定最大高度的区域。
虽然部分图示的图8A的通道部段Ka以直线延伸，并且在通道拱部的两条基线F之间具有恒定宽度b，但是部分图示的图8B的通道部段Kb以波形延伸，但同样地有恒定宽度b。相反，部分图示的图8C的通道部段Kc不断地改变其宽度b，其中基线F同样地描述为波形线，然而，它们具有彼此镜像对称性。
所有三个部分图示的图8A-图C中的长虚线M表示各自通道部段的中心线。在部分图示的图8B和图8C中，点划线(chain dotted line)在中心线M两侧呈间隔b/2地延伸；因此，它们表示通道部段的平均基线FM，而短虚线表示通道基部的最大挠曲，并且连接最大挠度的对应点。对于如部分图示的图8B和图8C中所示的通道范围，通道可以被认为是在本发明的意义上平行地延伸，其中适用b≤B≤1.5b。B可以被图示为由流体容器上的通道部段K占据的矩形区域的宽度，其是有效宽度B，而b可以被图示为相应的通道部段K的局部实际宽度b。沿基线的焊接连接在此可以分别遵循基线，可以形成直线(即平行于中心线M)或波形形状(即与中心线M具有规则变化的间距)，其可以是恒定的或自变化的，或具有所示变型的混合形式。

Claims (16)

1.一种用于针对优选地机动车中的电能蓄能器装置(103)或耗电设备的温度控制的板状流体容器(1)，所述板状流体容器(1)包括
-两个层(2、3)，所述层(2、3)至少在一定区域中彼此抵靠；
-入口(101)，所述入口(101)用于将流体注入到所述流体容器(1)中；
-出口(102)，所述出口(102)用于从所述流体容器(1)排出流体；以及
-流体通道系统(4)，所述流体通道系统(4)布置在所述层(2、3)之间，将所述入口(101)连接到所述出口(102)，并且构造成在温度控制期间供流体流过其中，
其特征在于，
所述流体通道系统(4)的在被设置在上游的第一区域(6、6’)中彼此平行延伸的至少两个第一通道部段(8a-8e、8a’-8e’)的间距(d1)比所述流体通道系统(4)的在被设置在下游的第二区域(7、7’)中彼此平行延伸的至少两个第二通道部段(9a-9e、9a’-9d’)大。
2.根据权利要求1所述的流体容器(1)，
其特征在于，
所述第一通道部段(8a-8e、8a’-8e’)平行于所述第二通道部段(9a-9e、9a’-9d’)延伸，并且所述第一通道部段(8a-8e、8a’-8e’)中的流动方向平行于或相反地平行于所述第二通道部段(9a-9e、9a’-9d’)中的流动方向延伸。
3.根据前述权利要求中的一项所述的流体容器(1)，
其特征在于，
所述流体通道系统(4)的通道部段(8a-8e、8a’-8e’、9a-9e、9a’-9d’)彼此平行延伸，所述通道部段各自以直线在流体容器(1)长度或宽度的至少50％，优选至少70％，特别优选至少85％上延伸。
4.根据前述权利要求中的一项所述的流体容器(1)，
其特征在于，
所述第一通道部段和所述第二通道部段(8a-8e、8a’-8e’、9a-9e、9a’-9d’)中的通道宽度在流体容器(1)的主要延伸部分的平面中看起来基本相同。
5.根据前述权利要求中的一项所述的流体容器(1)，
其特征在于，
第一通道部段(8a-8e、8a’-8e’)彼此之间的间距(d1)大于通道宽度的一半，和/或第二通道部段(9a-9e、9a’-9d’)彼此之间的间距(d2)小于通道宽度的一半。
根据前述权利要求中的一项所述的流体容器(1)，
其特征在于，
反向区域(67、67’)布置在被设置在上游的所述第一区域(6、6’)和被设置在下游的所述第二区域(7、7’)之间，所述反向区域将相应的所述第一通道部段(8a-8e、8a’-8e’)中的至少一个与相应的所述第二通道部段(9a-9e、9a’-9d’)中的至少一个流体地联接，并且紧跟在所述第一通道部段(8a-8e、8a’-8e’)下游的至少一个另外的通道部段(76a、76b、76a’、76b’)的大部分与所述第一通道部段(8a-8e、8a’-8e’)以80°到100°之间的角度延伸，并且紧邻在所述第二通道部段(9a-9e、9a’-9d’)上游的所述至少一个另外的通道部段(76a、76b、76a’、76b’)的大部分与所述第二通道部段(9a-9e、9a’-9d’)以80°到100°之间的角度延伸。
6.根据前述权利要求所述的流体容器(1)，
其特征在于，
所述反向区域具有彼此独立地将至少一个相应的第一通道部段(8a-8e、8a’-8e’)与至少一个相应的第二通道部段(9a-9e、9a’-9d’)流体联接的至少两个另外的通道部段(76a、76b、76a’、76b’)。
7.根据前述权利要求中的一项所述的流体容器(1)，
其特征在于，
所述反向区域(67、67’)具有将实际上一个所述第一通道部段(8d、8d’)与实际上一个第二通道部段(9a、9a’)流体联接的至少一个另外的通道部段(76a、76a’)，和/或将多个不同的第一通道部段(8c、8e、8c’、8e’)与至少一个第二通道部段(9b、9c、9d、9b’、9c’、9d’)或多个第二通道部段(9b、9c、9d、9b’、9c’、9d’)流体联接的至少一个另外的通道部段(76b、76b’)。
8.根据前述权利要求中的一项所述的流体容器(1)，
其特征在于，
彼此平行延伸的所述第一通道部段(8a-8e、8a’-8e’)和/或彼此平行延伸的所述第二通道部段(9a-9e、9a’-9d’)被构造成引导平行流动的流体的一部分流体流，特别是彼此平行延伸的所述第一通道部段(8a-8e、8a’-8e’)和/或彼此平行延伸的所述第二通道部段(9a-9e、9a’-9d’)各自为最靠近的邻近部。
9.根据前述权利要求中的一项所述的流体容器(1)，
其特征在于，
各自为最靠近的邻近部的所述第一通道部段(8a-8e、8a’-8e’)之间的两个所述层(2、3)通过两个焊缝(11a、11b)彼此焊接，并且特别是各自为最靠近的邻近部的所述第二通道部段(9a-9e、9a’-9d’)之间的两个所述层(2、3)仅通过一个焊缝(10、14、15)彼此焊接。
10.根据权利要求1-7中的一项所述的流体容器(1)，
其特征在于，
各自为最靠近的邻近部的所有第一通道部段和所述第二通道部段(8a-8e、8a’-8e’、9a-9e、9a’-9d’)之间的两个层(2、3)通过两个焊缝(11a、11b)彼此焊接。
11.根据前述权利要求中的一项所述的流体容器(1)，
其特征在于，
朝向另一个所述第一通道部段(8a-8e、8a’-8e’)定向或者直接邻近与所述流体容器(1)的外边缘的至少一个所述第一通道部段(8a-8e、8a’-8e’)的通道侧壁比朝向所述第二通道部段(9a-9e、9a’-9d’)的通道侧壁定向的第二通道部段(9a-9e、9a’-9d’)的通道侧壁陡峭，特别是比各自朝向所述第二通道部段(9a-9e、9a’-9d’)的通道侧壁定向的所有第二通道部段(9a-9e、9a’-9d’)的通道侧壁陡峭。
12.根据前述权利要求中的一项所述的流体容器(1)，
其特征在于，
两个所述层中的第一层(2)是平坦层，而两个所述层中的第二层(3)在其面向所述第一层(2)的一侧具有至少一个凹陷，所述至少一个凹陷预先限定所述流体通道系统(4)的路径。
13.根据权利要求12所述的流体容器(1)，
其特征在于，
所述第一层(2)比所述第二层(3)硬和/或厚。
14.根据权利要求9和12或权利要求9和13所述的流体容器(1)，
其特征在于，
所述第二层(3)在各自为最靠近的邻近部的所述两个通道部段(8a-8e、8a’-8e’、9a-9e、9a’-9d’)之间的两个焊缝(11a、11b)之间的区域中具有至少一个通路开口(18)。
15.根据前述权利要求中的一项所述的流体容器(1)，
其特征在于，
处在被设置在上游并且特别可以是所述第一区域(6、6’)的区域中的通道部段的通道直径比被设置在下游且特别可以是所述第二区域(7、7’)的区域中的通道直径小。
16.一种电能蓄能器装置(103)，所述电能蓄能器装置(103)具有根据前述权利要求中的一项的流体容器(1)，或者具有带有根据前述权利要求中的一项的流体容器(1)的耗电设备。
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