CN113748309A - 具有微结构化的流体通道的温度控制板，特别是用于机动车辆 - Google Patents

具有微结构化的流体通道的温度控制板，特别是用于机动车辆 Download PDF

Info

Publication number
CN113748309A
CN113748309A CN202080025182.1A CN202080025182A CN113748309A CN 113748309 A CN113748309 A CN 113748309A CN 202080025182 A CN202080025182 A CN 202080025182A CN 113748309 A CN113748309 A CN 113748309A
Authority
CN
China
Prior art keywords
fluid
channel
preparation
fluid channel
fluid container
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202080025182.1A
Other languages
English (en)
Inventor
C·普拉尚特
H·雷宾
F·瑟夫
B·高格勒
S·文策尔
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dena India Technology Center Pte Ltd
Reinz Dichtungs GmbH
Original Assignee
Dena India Technology Center Pte Ltd
Reinz Dichtungs GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dena India Technology Center Pte Ltd, Reinz Dichtungs GmbH filed Critical Dena India Technology Center Pte Ltd
Publication of CN113748309A publication Critical patent/CN113748309A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/655—Solid structures for heat exchange or heat conduction
    • H01M10/6556—Solid parts with flow channel passages or pipes for heat exchange
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F13/00—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing
    • F28F13/06—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by affecting the pattern of flow of the heat-exchange media
    • F28F13/12—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by affecting the pattern of flow of the heat-exchange media by creating turbulence, e.g. by stirring, by increasing the force of circulation
    • F28F13/125—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by affecting the pattern of flow of the heat-exchange media by creating turbulence, e.g. by stirring, by increasing the force of circulation by stirring
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F13/00—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing
    • F28F13/18—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by applying coatings, e.g. radiation-absorbing, radiation-reflecting; by surface treatment, e.g. polishing
    • F28F13/185—Heat-exchange surfaces provided with microstructures or with porous coatings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F3/00—Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
    • F28F3/02—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations
    • F28F3/04—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations the means being integral with the element
    • F28F3/048—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations the means being integral with the element in the form of ribs integral with the element or local variations in thickness of the element, e.g. grooves, microchannels
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F3/00—Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
    • F28F3/12—Elements constructed in the shape of a hollow panel, e.g. with channels
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61—Types of temperature control
    • H01M10/613—Cooling or keeping cold
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/62—Heating or cooling; Temperature control specially adapted for specific applications
    • H01M10/625—Vehicles
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/655—Solid structures for heat exchange or heat conduction
    • H01M10/6554—Rods or plates
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/218—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by the material
    • H01M50/22—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by the material of the casings or racks
    • H01M50/222—Inorganic material
    • H01M50/224—Metals
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/218—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by the material
    • H01M50/22—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by the material of the casings or racks
    • H01M50/227—Organic material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/218—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by the material
    • H01M50/22—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by the material of the casings or racks
    • H01M50/231—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by the material of the casings or racks having a layered structure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D1/00—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators
    • F28D1/02—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid
    • F28D1/03—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with plate-like or laminated conduits
    • F28D1/0308—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with plate-like or laminated conduits the conduits being formed by paired plates touching each other
    • F28D1/0325—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with plate-like or laminated conduits the conduits being formed by paired plates touching each other the plates having lateral openings therein for circulation of the heat-exchange medium from one conduit to another
    • F28D1/0333—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with plate-like or laminated conduits the conduits being formed by paired plates touching each other the plates having lateral openings therein for circulation of the heat-exchange medium from one conduit to another the plates having integrated connecting members
    • F28D1/0341—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with plate-like or laminated conduits the conduits being formed by paired plates touching each other the plates having lateral openings therein for circulation of the heat-exchange medium from one conduit to another the plates having integrated connecting members with U-flow or serpentine-flow inside the conduits
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D1/00—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators
    • F28D1/02—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid
    • F28D1/03—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with plate-like or laminated conduits
    • F28D1/0308—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with plate-like or laminated conduits the conduits being formed by paired plates touching each other
    • F28D1/035—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with plate-like or laminated conduits the conduits being formed by paired plates touching each other with U-flow or serpentine-flow inside the conduits
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2260/00—Heat exchangers or heat exchange elements having special size, e.g. microstructures
    • F28F2260/02—Heat exchangers or heat exchange elements having special size, e.g. microstructures having microchannels
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F3/00—Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
    • F28F3/02—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations
    • F28F3/04—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations the means being integral with the element
    • F28F3/042—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations the means being integral with the element in the form of local deformations of the element
    • F28F3/046—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations the means being integral with the element in the form of local deformations of the element the deformations being linear, e.g. corrugations
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Abstract

本发明涉及一种用于引导流体的板状流体容器，特别是用于控制电能的储存装置的温度或者用于控制电子控制或调节装置的温度，较佳地在机动车中，板状流体容器具有两个至少部分抵靠的层、用于流体流入到流体容器中的入口和用于流体从流体容器流出的出口，特别是流体的至少间歇性地连续的流入和流出，由此，在这些层之间，沿着至少存在于这些层中的一层中的至少一个凹部，存在有与该凹部相关联的、用于引导流体从入口到出口的至少一个流体通道。

Description

具有微结构化的流体通道的温度控制板，特别是用于机动 车辆
技术领域
本发明涉及一种用于引导流体的板状流体容器，特别是用于控制电能的储存装置的温度或者用于控制电子控制或调节装置的温度，较佳地在机动车中，具有两个至少部分抵靠的层、用于流体流入到流体容器中的入口和用于流体从流体容器流出的出口，特别是流体的至少间歇性连续的流入和流出，由此，在这些层之间沿着存在于这些层中的一层中的至少一个凹部，存在有与该凹部相关联的、用于引导流体从入口到出口的至少一个流体通道。
背景技术
原则上，已知由金属以及塑料制造用于冷却但也可以用于加热并且由此通常用于控制与盖板相邻的部件的温度的冷却板。为此目的，例如，两块金属板，其中至少一块具有呈用于形成流体通道的一个或多个凹部的形式的通道结构，这样的两块金属板可以焊接或者钎焊在一起以形成冷却器板。因此，两个板或层之间的腔体由通道结构的拓扑结构产生，通道结构设计成呈在一块或两块板中的一个或多个凹部的形式，流体可以经过该腔体被引导例如以用于冷却。这样的冷却或温度控制板通常也可以被称为用于控制温度的板状流体容器。例如，DE 10 2017 202 552 A1公开了这样一种冷却器板，其也可以被称为用于控制温度的板状流体容器。由此，该流体通道可以与一个或多个凹部相关联。
发明内容
本发明基于的目的是改进已知的冷却板和/或加热板的温度控制能力，即，已知的用于控制温度的板状流体容器的温度控制能力，特别是以针对性的方式来实现期望的温度控制能力分布，例如，以避免不希望的温度分布不平均，或者以修改流体通道中的流动阻力。
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。
一个方面涉及一种用于控制温度的板状流体容器，即，用于加热和/或冷却，特别是用于控制电能储存装置或者诸如电子控制和/或调节装置等耗电设备的温度。较佳地，储存装置或耗电设备是机动车辆，例如具有电动驱动马达的机动车辆的一部分。
在本文中，“板状”理解为流体容器以具有指定的长度和宽度在主延伸平面内延伸，并且流体容器的垂直于主延伸平面的厚度比长度和/或宽度小数倍，例如至少是十分之一或五十分之一。这样的用于控制温度的板状流体容器也可以被称为温度控制板和/或冷却板和/或加热板。
由此，该流体容器具有在一些区域中抵靠的至少两个相邻的层，例如金属层，但也可能是塑料层或者至少一个金属层和一个塑料层的结合，以及用于使流体流入到流体容器中的入口和用于使流体从流体容器中流出的出口。由此，在这些层之间，沿着至少一个凹部，因此，一个或多个凹部存在于至少一个层中，因此在一个层或两个层中，存在与凹部相关联的至少一个流体通道以引导流体沿流动方向从入口到出口。由此，该流体通道可以具有与一个或多个凹部相关联的一个或多个流体通道部段。可选地，引导方向可以是相反的，并且出口可以用作入口。
由此，该流体通道至少在一些区域中，因此在一些区域中(分区域地)或完全地，特别是还在彼此分离的多个区域或流体通道部段中，在预定使用期间与流体接触的内壁上具有突出到流体通道中的多个微结构。
许多温度控制板具有面向被控制温度的主体的表面和背离所述主体的表面。
微结构可以存在于面向被控制温度的主体的内壁和背离被控制温度的主体的内壁两者上。所述微结构对应地布置或安装为具有脚部区域头部区域，脚部区域在相应分配的层中，头部区域自由地存在于(立在)通道中，经由微结构的一个或多个侧翼穿入到相应的脚部区域中。因此，微结构可以边缘式布置，并且头部区域自由地立在内壁上的通道中。由此，微结构可以借助于形成方法和/或施加(添加)方法和/或烧蚀方法来生产；在全部三种情况下，借助形成方法形成的头部区域或者通过施加方法施加的头部区域或者借助于烧蚀方法暴露的头部区域随后突出到流体通道中。
将微结构用到流体通道中，这具有以针对性的方法提高温度控制板的效率的效果。由此，微结构一方面被用在相应的流体通道部段中，从而以针对性的方法影响从流体到冷却器板的边界层。由此，流体和冷却板之间的摩擦可以以针对性的方法减少。该摩擦力可以减少至多10％，这是通过使流体通道或流体通道部段的主流(动)与流体通道的内壁的层流边界层之间发生的相互作用较少而实现的。通道部段中由于流体通道的拓扑结构的缘故会产生湍流，微结构也可以以针对性的方式用于这样的通道部段中，以减少或隔开所述湍流。经由微结构，也可以在流体通道部段中局部地影响流动，使得调节流体与内壁之间的能量交换，从而使温度控制能力在其他地方可用，因此，例如在热峰值处，即所谓的热点处高效地使用较冷的主要流动。
另一方面，微结构可以例如如所谓的湍流部一样用于局部地激发涡流。在这种情况下，微结构导致跨越流体通道的更大的压力损失，并且导致更大的热传递。
微结构例如在流体通道的分支处也可以设计成用于引导流动的引导结构。在此，可以借助于微结构来设计压力损失的增加或减少。此外，如上所述，微结构，如所谓的波纹部或表面肋，可以以针对性的方法平缓或避免涡流，较佳地跨域流体通道具有相同或更少的压力损失。
由此，微结构可以相应的采取不同的形状或相对于彼此的不同的布置，因此就可以局部地考虑不同的流动特性并且因此例如冷却板的冷却能力可以适合于要冷却的元件的发热量分布。
总的来说，描述的流体容器因此为温度控制板的产品系列提供了重要的附加值，因为可能改善热传递，例如，在其他恒定的边界条件下例如一致的拓扑结构下的改善的冷却效果。这又为在相同的安装空间中有更高的能量密度的方向打开了更大的设计空间，例如用于新的电力电子装置(功率电子器件)或使用新一代的能量储存装置，或者允许从现有的电池单体的更高的能量提取。可以以针对性的方法避免意外的不平均的温度分布，例如所谓的热点。特别是当冷却用于电能的储存装置，所谓的电池冷却板时，这为被冷却的电池提供了增加的安全性和寿命。此外，泵功率可以通过使阻力最小化来减少。这使得整个系统，并且因此使得例如具有电驱动或混合动力驱动的更大范围的机动车能够更高效地运行。
在一个有利的实施例中，规定：微结构至少部分地，因此微结构中的一些或全部微结构，形成为表面肋，表面肋的主要延伸部基本上沿着流体经过流体通道的流动方向延伸。因此，表面肋或波纹部可以沿流动方向行进。这样的优点是流动阻力在微结构的区域中减少，并且因此影响了热传递。
表面翅片的优点是，在其中存在表面肋的流体通道部段中，涡流的形成和由此产生的压力损失会减少。此外，在所述区域中，从液体到环境或从环境到液体的热传递，特别是从或到被温度控制的部件的热传递受影响，增加了液体容器对要冷却的部件的适应能力，即，灵活性。
由此可以规定：表面肋至少部分地在流体通道上延伸，特别是在流体通道的无分支部段的大部分上延伸。这样的优点是以针对性的方法减小了对应部段中的流动阻力。
在另一有利的实施例中，规定：微结构至少在一些部段中形成为成组的表面肋，表面肋至少基本上平行于流体经过流体通道的流动方向延伸。这种表面肋也可以称为平行波纹部。这样的优点是流动阻力在流体通道的较大的区域中减少。
在另一有利的实施例中，规定：至少在一些部段中(分部段地)，因此至少在流体通道的流体通道部段中的微结构，在垂直于流体经过流体通道的流动方向的剖面中观察，相应地设置成至少基本上，因此基本上地或正好地，垂直于内壁并且在内壁处。“基本上”在此可以理解为意味着“除了指定的偏离以外”。由此，指定的偏离可以是例如±10°、±5°或±1°。这样的优点是在层的平坦状态下，即，当该层还不具有用于流体通道的凹部时，可以以简单的方式和低的材料成本将微结构引入到层中，并且由此引入到通道壁中，仅在此之后通道形式才能形成在层上。
在替代的实施例中，在此规定：至少在流体经过垂直于通道的剖面的流动方向上、分部段地观察，微结构至少具有基本平行，即，基本或完全地平行的侧翼。在此，对应的偏离又可以是±10°、±5°或±1°。这样的优点是在这种情况下，在完成的流体通道中，避免了无法脱模的底切部，并且因此可以首先在各层中形成凹部，随后例如通过激光形成微结构。
上文提及两个部段考虑了具有基本矩形或至少间歇性的基本矩形的剖面的微结构。然而，除了这些之外，微结构的其他剖面形状也是可能的，诸如至少部分地在波浪线上或者在具有三角形轮廓或梯形轮廓的部段上延伸的结构，在这种三角形轮廓或矩形轮廓中，壁分别倾斜延伸。
特别有利的是这样的微结构，特别是具有基本矩形或至少间歇性基本矩形剖面形状的微结构，其中微结构的平行于流体通道周围表面来确定的宽度大于微结构的正交于流体通道周围表面来确定的高度。
虽然矩形、梯形或三角形的形状在流体力学方面是有利的，但因为突入到流体中的表面特别小，圆角矩形、圆角梯形或圆角三角形的形状在制造方面是有利的。
表面肋或表面肋中的至少一些的高度可以小于500μm，较佳地小于250μm。因此，可以指定表面肋或波纹部的最大高度。表面肋或表面肋中的至少一些的高度也可以为至少至少5μm，较佳地至少10μm，较佳地至少20μm。因此，可以指定表面肋或波纹部的最小高度。提及的尺寸已证明对减少流体通道中的流动阻力特别有利。
在另一有利的实施例中，规定：在基本上平行于流体经过流体通道的流动方向延伸的一组表面肋内，在相应的表面肋的脚部区域和/或头部区域中的两个最靠近的表面肋之间的距离至少与两个最靠近的表面肋中的较小的表面肋高度一样大，并且至多为两个最靠近的表面肋中的较大表面肋的高度的十倍。这种设计也已证明对减少流体通道中的流动阻力特别有利。
在一个有利的实施例中，规定：至少一组表面肋至少分部段地(至少在一些部段中)沿着流体经过流体通道的流动方向布置，该至少一组表面肋在所述部段中存在于通道周长的至少20％上，较佳地是通道周长的40％上。已发现这一比例足以显著降低流体通道中的流动阻力。
微结构的高度在此可以理解为最大高度，例如，如果微结构的两个侧翼由于微结构在流体通道的内壁上的倾斜布置的缘故而具有不同的长度。高度也可以理解为微结构距在微结构的脚部处流体通道的内壁上的切线的最大距离。在此提及的尺寸已被证明是特别有利的，因为它们特别适合于减少涡流形成。
在另一有利的实施例中，规定：至少在一些部段中，表面肋在流体通道的一个边缘区域中，较佳地在两个边缘区域中具有比被布置在这些边缘区域之间的流体通道的中心区域中更小的高度。由此，边缘区域和中心区域可以布置在与流体通道相关联的凹部中。由此，在平行于流体容器的主延伸平面的平面中，沿着流体经过流体通道的局部流动方向来确定边缘区域和中心区域。
在投影至平行于流体容器的主延伸平面的平面上的投影中，上述的具有最大流动速度的流体核心因此可以被投影到中心区域上，而流体通道的各区域则被投影在其中发生较低流动速度的(一个或多个)边缘区域上。替代地，各微结构也可以具有相同的高度和/或相同的厚度，这涉及到制造方面的优点。
在另一有利的实施例中，规定：微结构至少部分地，即微结构中的一些或全部的微结构，形成为湍流部，湍流部在它们的沿流体经过通道的流动方向下游的端部上，具有用于流体流动(即用于流体流)的(流动)撕裂边缘。这样的优点是：在微结构的区域中促进了涡流形成，并且由此增加了热传递。
可以规定：各微结构至少部分形成为离散的、因此独立的流动干扰元件，这些流动干扰元件从它们的最大宽度的区域开始，沿流体经过通道的流动方向，平行于该流动方比起逆着该流动方向具有更小的延伸范围。这种设计的结果是，在各微结构的区域中促进了涡流形成，并且因此增加了热传递。
也可以规定：多个湍流部布置成沿流体经过通道的流动方向彼此相继，其中，沿流动方向观察，彼此相继布置的湍流部可以布置成是偏离的。因此，湍流部在它们最大宽度的区域中相对于通道的侧边缘的可以具有相同或不同的距离。
这样的优点是进一步增加涡流形成。
在另一有利的实施例中，规定：流体通道沿流体的流动方向在至少一个流体通道部段中具有曲率，其中，在曲率的区域中布置有至少一个，较佳地多个形成为引导结构的微结构。这样的优点是流体通道内的流动可以更精确地指定，特别是可以以针对性的方法将流体引导到具有提高的的温度控制要求的区域。这又改善了热传递的设计选项。
在另一有利的实施例中，规定：流体通道沿流体的流动方向在至少一个流体通道部段中具有分支，和/或多个流体通道部段沿流体的流动方向合并以形成流体通道部段，其中，至少一个，较佳地多个引导结构布置在相应的流体通道部段的分支和/或合并的区域中。这样的优点是：可以以针对性的方法将流动引导进入或引导出流体通道部段，并且因此可以以针对性的方法产生具有更多和更少热传递的容器区域。
特别是，可以规定：相应的引导结构不遵循相关的流体通道部段的曲率和/或分支和/或合并的方向。
在一个有利的实施例中，规定：湍流部和/或引导结构中的全部或至少一部分的高度为在湍流部或引导结构的相应的位置处的通道高度的至少1/10，较佳地为在湍流部或引导结构的相应的位置处的通道高度的至少1/5或至少1/3或至少1/2。
由此，可以确保湍流部和/或引导结构充分突出到流体的(核心)流动中，从而在特别明显的程度上实现所提及的效果。
在另一有利的实施例中，规定：微结构部分地形成为表面肋和/或部分地形成为湍流部和/或部分地形成为引导结构。由此，流动状况并且因此的热传递可以设计得特别灵活，并且不受流体通道的走向的影响。这样的优点是流动特性可以特别好地适应于相应的要求。
在另一有利的实施例中，规定：湍流部仅在流体通道上的一些部段中(分部段地)延伸，它们具体地布置在流体通道沿流动方向在具有表面肋的区域部段之前和/或之后的区域部段中。因此，如果微结构部分地形成为表面肋而部分地形成为湍流部，那么较佳地规定：湍流部仅在流体通道上的一部段中延伸，并且特别是布置在流体通道沿流动方向在具有表面肋的部段之前和/或之后的部段中。
因此，在流动中的X点处可以坐置有湍流部，替代地，在流动中的X点处可以坐置有垂直于流动方向成行布置的多个湍流部，并且在它/它们后面指定距离处可以坐置有一个或多个表面肋。借助于(一个或多个)湍流部，于是在X点处以针对性的方式产生湍流，从而能够有局部地特别大的热传递，例如以针对性的方式来冷却热点。此后不久(不远)，所产生的涡流通过表面肋平缓，并且因此使摩擦损失最小化，并因此使需要的总能量最小化。由此，与具有湍流部的部段相比，其中只存在基本直线的或略带波纹的表面肋的部段可以有意地在更长的部段上使用，以使到该处或从该处的来自流体的热传递最小化，并且因此实现低能量损失和压力损失。借助于湍流部，还可以以针对性的方法产生反涡流来补偿涡流，例如通过流体通道的拓扑结构，诸如流体通道的分支来产生。由此，平缓涡流所需的能量约为涡流所包含能量的20％。
在另一有利的实施例中，规定：温度控制板的至少两层中的至少一层是金属层或塑料层，并且微结构至少部分地，因此部分地或完全地，形成在、特别是凸压或者以滚轧方式被引入在至少一个金属层或塑料层中。这具有的优点是：特别有成本效益且制造快速。
在另一有利的实施例中，规定：至少一个层是金属层，并且微结构至少部分地，因此部分地或完全地，以烧蚀的方式，特别是借助于激光或蚀刻而以烧蚀的方式引入到至少一个金属层中。突出到流体通道中的、烧蚀之后剩余的金属层的悬伸部随后形成相应的微结构。这样的优点是：微结构可以制造得特别精确并且小。
在另一有利的实施例中，规定：至少一个层是塑料层，并且微结构在该层初始形成期间、特别是在该层注塑模制期间被至少部分地引入。这样的优点是：生产特别容易、便宜和快速。
在另一有利的实施例中，规定：至少一个层是金属层或塑料层，并且微结构至少部分地，因此是全部的微结构或微结构中仅一部分被施加，特别是借助于光刻和/或3D打印、和/或借助于施加的且激光熔融的粉末、和/或借助于等离子来施加。
温度控制板可以本身形成为两层，即使它是由连续的金属板层制成的，其中，金属板层的两个部段折叠在彼此上。
可以规定：表面肋至少在流体通道上的一些部段中(分部段地)延伸，特别是在流体通道的无分支部段的长度的大部分上延伸，例如长度的50％以上，长度的70％以上或90％以上延伸，无分支部段也可以称为流体通道部段。由此，表面肋也可以是中断的表面肋，因此其中存在表面肋的区域在流体通道的无分支部段的长度的大部分上延伸。这样的优点是在相应的流体通道部段中实现减少的摩擦。
也可以规定：借助于至少基本上彼此平行但与流动方向斜向地延伸的多个引导结构来实现“线状”布置，其随后致使流体流在对应的部段中旋转，并且因此促进了流体与流体容器的内壁、并且因此是要被温度控制的部件之间的热传递。
在另一有利的实施例中，规定：微结构至少部分地形成为湍流部，其主要延伸部横向于流体经过通道的流动方向延伸和/或其沿主要延伸方向的方向的长度至多为垂直于主要延伸方向的宽度的两倍，特别是至多为1.5倍。如果湍流部具有主要延伸方向，那么该主要延伸方向可以至少基本上垂直于流动方向，也就是说，例如，有±10°、±25°或±40°的偏离。这样的优点是：可以以针对性的方法促进涡流并因此促进在流体与被温度控制的部件之间的热传递。
在另一有利的实施例中，规定：凹部被凸压到层中，并且凹部的至少一个成型半径，特别是全部成型半径适应于层的材料，使得形成引起的，特别是凸压半径引起的，成型层的局部变薄程度小于15％，特别地小于10％或小于8％或小于5％，特别较佳地小于4％。凹部的成型半径可以在垂直于流体经过流体通道的流动方向的局部剖面中观察地指定。这样的优点是：微结构可以以烧蚀的方式从该层中形成，并且成型层的整体变薄程度保持不严重。此外，借助于改变侧翼的角度，也可以减少摩擦。
在另一有利的实施例中，规定：与流体通道相关联的凹部，在垂直于流体经过流体通道的流动方向的剖面中观察，在流体通道的内壁或侧部上具有第一凸形边缘区域，该第一凸形边缘区域在穿过或不穿过直的连接区域的情况下过渡到第一凹形中心区域中，其中，该凹形中心区域又或是直接过渡到第二凸形边缘区域中，或是过渡到直的中心区域，中心区域又过渡到另一个凹形中心区域中，该另一个凹形中心区域又在穿过或不穿过另一直的连接区域的情况下过渡到第二凸形边缘区域中。
在此，所述的微结构，特别是湍流部或引导结构，具有这样的优点：即使在层之间的结合处中有非常大的成型半径的情况下也可以避免湍流，并且因此实现整体有利的流体动力学。
上文所提及的表面的微结构也可用在燃料电池单体(电芯)或燃料电池单体堆叠中的分离器板的冷却剂通道。特别地，产生湍流的湍流部与减少湍流的表面肋的串联连接也可以使得该处有局部改善的冷却。
在说明书中在上文提及的特征和特征组合以及在下文的附图说明中和/或在附图中单独示出特征和特征组合在不脱离本发明范围的情况下，不仅可以在分别指定的组合中使用，也可以在其他组合中使用。因此，在图中没有明确示出或解释的、但是通过所描述的实施例的单独特征组合产生和浮现的本发明的实施例也应视为被包含且公开。实施例和特征的组合也应视为是公开的，因此它们不具有原始表达的独立权利要求的全部特征。此外，超出和/或不同于权利要求书中所述的特征组合的实施例和特征组合，特别是上述实施例，也应视为公开。
附图说明
下面借助于示意图示出本发明的示范性实施例。示出的是：
图1的部分的图1A、1B和1C是示例性的板状流体容器的侧视图、平面图和剖视图，在部分的图1A中，电池单体布置在该板状流体容器上；
图2的部分的图2A、2B、2C和2D分别是垂直于板状流体容器的主延伸平面和垂直于经过流体通道的流动方向的局部剖视图，视图分别具有强侧翼锥度和小成型半径以及减少的侧翼锥度和大成型半径，以及直间隔件；
图3是布置在根据有技术的板状流体容器上的电池组的电池单体中的示例性热量分布；
图4以概略视图(部分图4A)和详细视图(4B)示出流体通道中的微结构的一示例性示例；
图5的部分的图5A至5F分别示出各种形式和布置的不同微结构，并且部分的图5G中为详细表示；以及
图6以板状流体容器的一层的平面图中示出分支流体通道的示例性走向；以及
图7示出另一个板状流体容器的一层的局部剖面，以及示出相对流体阻力与微结构之间的距离的关系的图线。
由此，相同的或功能相同的元件设有给相同的附图标记。
表面翅片、湍流部和引导结构的比例、特别是详细表示是不同的。
具体实施方式
图1在部分的图1A中示出了流体容器1的侧视图，即当前示出了具有第一上部层2和第二下部层3的电池温度控制板1。在所示的示例中，下部层3在其面向第一层2的一侧上具有至少一个凹部8(部分视图1C)，凹部明确了流体通道4的走向。具有电池单体104的电池组103布置在上部层2上。由此，电池组103和温度控制板1呈热传递接触。温度控制流体经由布置在温度控制板1的一端处的入口窝槽101从供应管线引入到温度控制板1的流体通道4中。流体通道4在部分视图1B所示的示例中分支为两个通道部段4a和4b，当前，通道部段4a和4b分别以流体方式将入口101联接至出口102。经由入口101引入到流体通道4中的流体的流动方向5在此分别由箭头表示。在部分视图1C中，第一层2和具有凹部8的第二层3以剖面图示来示出。
在图2A中，剖切过这些层中的一个层，当前为第二层3的局部剖面示出为垂直于流动方向。由此，层3是金属板层，其中还没有引入微结构。层3的实际走向可以从带阴影的剖面看出。层3仍在工具中，在该处整个成型已经发生了。线61、62表示工具63、64的轮廓线的走向。由此，金属板轮廓并非连续地抵靠工具，而是通过部分抵靠结合对材料的拉伸来形成该形状。
由此，原始板金属厚度t1和变形区域中的板金属厚度t2之间的差异导致材料变薄。材料的变薄在成型半径r1的区域中程度特别大。由此，变薄程度(t1-t2)/t1当前为约10％。在流体通道4的内侧或内壁7处，凹部8具有第一凸形边缘区域9，当前，其过渡到第一凹形中心区域10中而不是穿过直的连接区域。当前，凹形中心区域10以其一部分穿入(过渡)到平直中心区域11中。在此的完整的流体通道4(不考虑第一层2)通过所示剖面的镜像对称的连续而产生，由此，直的中心区域11随后过渡到另一凹形中心区域中，该另一凹形中心区域以其一部分过渡到第二凸形边缘区域中。
在图2B中，模拟情况由明显较大的成型(塑形)半径r1、r2表示。由此，在第3层中实现的变薄程度(t1-t2)/t1小得多，当前小于3％。
在图2C中，工具63、64在形成之后已经再次部分地打开。在此，与图2B相比，成型半径r1、r2再次是较小的，但是当前在凸形边缘区域9和凹形中心区域10之间有直的中间区域11'。在层3中实现的变薄程度(t1-t2)/t1与图2B的变薄程度相当，因此小于3％。
在图2A至2C的示例中，层3的板金属仅具有轻微的变薄，因此在随后或同时的借助于烧蚀方法或形成成方法引入微结构期间，板金属不会发生过载，并且微结构化的流体通道例如相对于没有微结构化的流体通道而言在密封性和耐久性方面没有任何缺点。
相反，图2D表示具有板金属层3的常规工具，其中流体通道的形成导致金属板层3显著得多的变薄。在此的变薄程度(t1-t2)/t1约为40％，因此，这种基本形式仅仅是有条件地适合于形成微结构或甚至烧蚀材料以生产微结构。
在图3中示出了布置在根据现有技术的板状流体容器上的电池组103的电池单体104的示例性热量分布。最高热量在A区中表示，最低热量在B区中表示。由此，最高热量和最低热量之间的梯度以等温线L的形式在投影中标识。电池组中的热量分布是非常不均匀的，并且可以达到最高15K的差异，并且对应地在相关联的液体容器中可以达到最高10K的差异。然而，已经示出的是，在电池组中从5K的差异开始就已经发生了各种老化效应，由此电池组的性能下降。
在图4A和5A至5F中，相应的流体通道部段4a、4b分别在对应的微结构12、12'、12”、12”'的平面图中示出，流体通道部段4a、4b也可以在整个流体通道4上延伸。由此，相应的层3可以相应地仍然是直的，即，关于凹部8未变形，即，具有微结构但仍然不具有凹部8；或已经具有凹部8和微结构12，其中，在图中，微结构12'在流体容器1的主延伸平面上的投影被分别表示。
图4A示出了设计成表面肋12'、平行于流动方向5、以距离d等距布置的直的微结构12。由此，微结构12当前沿x方向在示出的部段4a、4b的整个长度上连续地延伸。
在图4B中，左边表示的是剖切过示例性流体通道4的一半的剖面，右边表示的是剖过微结构化的层3的放大的剖面。在左边，表示图4B的层2、3的实线的长度对应于流体通道4的通道周长的一半。在图4B中，在右边，微结构12、12'表示为具有三角形的剖面形状。微结构12、12'的距离d在此和在其他示例中都可以通过相应的微结构12的头部区域的距离来给定。在所示的示例中，距离d由突出到流体通道4中的表面肋12'的峰(之间)的距离给定。然而，该距离d也可以用相应的微结构12的侧翼在半高处的距离来给定，否则，如果在不是在此呈现的脚部区域中，相邻的表面肋12'之间没有发生直接过渡，则在脚部区域中给定。在所示的示例中，高度h垂直于距离d，并且由微结构12的头部区域中的一点与微结构12的脚部区域中的一点的最大(垂直于距离d)距离给定。
取决于其内壁7的凹部8的曲率，在其他布置中可能会与直角有小的偏离。
在图5A中，设计成表面肋12'的微结构也在引导通道部段4a、4b的整个长度上连续地延伸，但以不同的距离d1、d2间隔开，其中距离d1、d2在相应表面肋12'的侧翼13、13'之间测量。在所示的示例中，表面肋12'具有矩形的剖面，与图4A的示例不同。此外，在所示的示例中，面对波纹状的表面肋，这些肋以平行于流动方向5的波浪线在流体通道部段4a、4b上延伸。
在图5B中，设计成表面肋12'的相应微结构12不在引导通道部段4a、4b的整个长度上延伸，而是在每种情况下仅其各自的主要延伸方向平行于流动方向5，在部分(局部)区域Xo、Xo'上延伸。由此，相应的部分区域Xo、Xo'占据了一小部分，当前大约是所示的引导通道部段4a、4b的五分之一。由此，多个、当前是五个或六个微结构12在每个部分区域Xo、Xo'中平行于流动方向布置成一行。由此，布置在与垂直于流动方向5的部分区域Xo邻接的相应的部分区域Xo'中的微结构12布置成与部分区域Xo的先前的微结构12偏离。由此，部分区域Xo、Xo'也可以如图所示沿流动方向重叠，例如在具有的表面积少于它们各自表面积的10％或少于5％的区域中重叠。沿流动方向，部分区域Xo、Xo'可以在流体通道的部段上交替地连续，在此象征性地勾画。在层3的平面图中，微结构12当前具有相同的轮廓或基本形状，这也与上文所示的示例中的情况相同。在图5B所示的表面肋12'中，这是椭圆的轮廓。由此，当前垂直于流动方向5的距离d在侧翼13、13'之间、更准确地说在脚部区域处再次测量，即，针对垂直于流动方向5的区域Xo、Xo'的表面肋12'再次测量。
在图5C中，中断的微结构12也沿流动方向5表示，然而，中断的微结构当前设计为湍流部12”。对应地，当前还设有椭圆轮廓的微结构12布置成在其主要延伸方向上横向于流动方向5。局部区域Xt、Xt'沿流动方向定位成彼此之后，在相应的局部区域Xt、Xt'中，在此也是如图5B中的情况一样，示出为在此在部分区域Xt中，布置了两个微结构12，在部分区域Xt'中布置了一个微结构12，较佳地布置成平行于它们的主要延伸方向。由此，部分区域Xt、Xt'的微结构当前布置成以增加的距离d*横向于流动方向5。增加的距离d*对应于横向于流动方向相对于彼此最接近的部分区域Xt、Xt'的湍流部12"的距离d的两倍加上微结构12横向于流动方向5的延伸量。
在图5D中，形成为表面肋12'的多个微结构12布置成在部分区域Xo中彼此相邻，其相应的主要延伸方向平行于流动方向5。这些当前又具有椭圆的基本形状。本示例中，在部分区域Xo之间的部分区域X2中，没有微结构12存在。
在图5E中，形成为引导结构12'"的多个微结构12布置成在部分区域X1中彼此相邻，其相应的主要延伸方向平行于流动方向5。当前，这些结构具有椭圆的基本形状，其中所述的引导结构12”'没有在它们的整个长度上示出。
在本例中，部分区域Xl之后跟随的是另一个部分区域X1，其中没有设置微结构12。在与部分区域X1邻接的另一个部分区域Xt中，湍流部12"布置成用于使流体涡旋。湍流部12”布置成彼此之间相距d1。由此，湍流部12”布置成沿流动方向5观察为横向地与引导结构12”'偏离，因此引导结构12”'将流体直接引导到湍流部12”。由此，湍流部12"当前具有三角形的底(表)面，具有与流动方向5相反的峰和底面，在其上借助于定向成垂直于流动方向5的撕裂边缘来引起流动的撕裂。由此，紧邻部分区域Xt形成强化的涡流并且形成因此增加的热传递，例如增加的冷却。
在本例中，部分区域Xt又邻接部分区域X2，在其中没有微结构12存在。区域Xo邻接沿流动方向位于下游的区域X2，在区域Xo中，微结构12又被设计成表面肋12'，其捕获或减少有意形成在湍流部或三角形微结构12”上的湍流。由此，最靠近的表面肋12'(之间)的距离d2比区域Xt中最靠近的湍流部12"(之间)的距离d1小得多。
在图5F中表示了设计成湍流部12"的微结构12的另一示例性布置可能性。湍流部12"由此布置成横向于流动方向5的多个行，其中，该多个行可以具有不同数量的湍流部12"，例如七个、六个、五个或三个湍流部12"。对应地，一行的湍流部12"可以仅部分地延伸，但是也可以完全跨流体通道4的宽度来延伸。所述多个行可以沿流动方向5布置为距不同的距离，以促进湍流，并且因此以针对性的方法促进在所期望的位置处的热传递。
所示的湍流部12”由于它们的轮廓的缘故而特别适合于产生湍流。当前，轮廓由等腰三角形和梯形作为基体形成，梯形的两条平行侧中较长的那条连接到三角形的底边。三角形的顶端定向成与流动方向5相反，且梯形形成针对流动的撕裂边缘。湍流部12”的轮廓当前也相对于流动方向5对称地形成。
图5G表示沿图5F中的线A-A剖过湍流部12"的剖面。在此可以看出，湍流部12”的上游部分(平面图中的等腰三角形)的高度沿流动方向增加并且不断行进(延续)到向下游的端部。随后，下游的端部以90°垂直地下降。图4A和5A至5F中所示的示例性实施例也可以理解为重复出现型式的多个部段。因此，微结构12的所示的型式可以在x方向和/或y方向上任意地重复和延伸。
图6示出了板状流体容器的层3的平面图中的示例性分支的流体通道4的平面图。由此，相应的引导结构12”'当前布置在流体通道4中、分支14和/或分支15的位置处。引导结构12”'的作用是定量控制在分支14或分支15的位置处进入到流体通道4的不同分支中的流量。在本示例中，在引导结构12”'的分支14处选择了S形轮廓，在分支15处为挡板方式的直的轮廓。
以类似于图4B的方式，图7在其下部以局部剖面公开了具有层3，其中有根据本发明的流体容器的微结构12、12′。微结构12、12′具有矩形剖面形状。微结构12、12′之间的距离d在此和在其他示例中可以由微结构12的一个重复单元的宽度来限定。在所示的示例中，这对应于距离d，其由表面肋12的相邻的尖端/突出部或末端部段的中心之间的距离来限定。然而，距离d也可以通过相邻的微结构12的对应的侧翼在它们的半高处的距离来确定，或者，如果相邻的表面肋12′之间没有直接的过渡，则以在脚部区域处的距离来确定。在该示例中，两个限定都得出相同的距离d的值，因为微结构12、12′的侧翼彼此平行地延伸。在该示例中，高度h垂直于距离d，并且由微结构12的头部区域中的任意一点与微结构12的脚部区域中的任意一个点或紧靠微结构12的点之间的最大距离(在垂直于距离d的方向上)限定。取决于凹部8或其内壁的曲率(参见例如图1A至2C)，在其他布置中可能会与直角有小的偏离。
在图7的上部部分图中，相对于任意基线(表示为"0％"的线)，相较于光滑流体通道，距离d(横坐标，以mm计)对具有矩形剖面形状的微结构12、12′的流体通道中的阻碍/流动阻力的减少(纵坐标，以％计)的影响以％绘出曲线。在保持其他尺寸不变的情况下，即在微结构12、12′相同的高度h和宽度b的情况下，对于具有矩形剖面形状的微结构12、12′的流动阻力的减少示出为具有菱形数据点的直线，并且指定为"基本设计"。该曲线示出，对于具有预定形状的微结构12、12′，相邻的微结构12、12′之间存在最佳距离d最佳，在该距离上，阻碍(阻力)减少得最多。
为了比较，还测量了6种不同剖面形状的微结构，但是只测量了单个值。已经证实(没有在图7中示出)这些命名为“选项1”到“选项6”的设计展示出了与基本设计的具有矩形截面形状的微结构12、12′相似的、相对流动阻力对于距离d的依赖性。
因此，图7表明存在增加相对流动阻力的参数集，例如距离d。这就是为什么参数集，即形状和/或高度h和/或宽度b和/或距离d，应当较佳地独立于流体的粘度和质量流量来选择，并且通过这样而独立于流体和/或压力和/或温度和/或密度和/或流体通道剖面和/或流动速度来选择。

Claims (23)

1.一种用于引导流体的板状流体容器(1)，特别是用于控制电能的储存装置(103)的温度或者用于控制电子控制和/或调节装置的温度，较佳地在机动车辆中，所述板状流体容器(1)具有：
-两个层(2、3)，所述两个层至少分区域地彼此抵靠；
-入口(101)，所述入口用于使流体进入到所述流体容器(1)中；以及
-出口(102)，所述出口用于使所述流体从所述流体容器(1)排出，至少一个流体通道(4)与凹部(8)相关联，用于引导流体从所述入口(101)到所述出口(102)，所述至少一个流体通道沿着存在于所述层(2、3)中的至少一个层中的至少一个凹部(8)存在于所述层(2、3)之间，
其特征在于，
所述流体通道(4)在内壁(7)上具有突出到所述流体通道(4)中的多个微结构(12)。
2.根据权利要求1所述的流体容器(1)，
其特征在于，
所述微结构(12)至少部分形成为表面肋(12')，所述表面肋在其主要延伸方向上基本上沿所述流体经过所述流体通道(4)的流动方向(5)延伸。
3.根据先前一权利要求所述的流体容器(1)，
其特征在于，
所述表面肋(12')至少部分地在所述流体通道(4)上延伸，特别是在所述流体通道(4)的无分支部段(4a、4b)的大部分上延伸。
4.根据先前两个权利要求中的一个权利要求所述的流体容器(1)，
其特征在于，
至少分部段地，所述微结构(12)形成为多组的表面肋(12')，所述表面肋至少基本平行于所述流体经过所述流体通道(4)的流动方向(5)行进。
5.根据先前三个权利要求中的一个权利要求所述的流体容器(1)，
其特征在于，
所述表面肋或所述表面肋(12')中的至少一些的高度(h)小于500μm，较佳地小于250μm。
6.根据先前四个权利要求中的一个权利要求所述的流体容器(1)，
其特征在于，
所述表面肋(12')或所述表面肋(12')中的至少一些的高度(h)为至少5μm，较佳地至少10μm，较佳地至少20μm。
7.根据先前五个权利要求中的一个权利要求所述的流体容器(1)，
其特征在于，
在基本平行于所述流体经过所述流体通道(4)的流动方向(5)延伸的一组表面肋(12’)中，两个最靠近的所述表面肋之间的距离至少与两个最靠近的所述表面肋中的较低的表面肋的高度(h)一样大，并且至多为两个最靠近的所述表面肋中的较高的表面肋的高度(h)的10倍。
8.根据先前六个权利要求中的一个权利要求所述的流体容器(1)，
其特征在于，
至少一组所述表面肋(12')布置成至少在一些部段中沿着所述流体经过所述流体通道(4)的流动方向(5)，因此所述至少一组表面肋在所述部段中存在于通道周长的至少20％上，较佳地是所述通道周长的40％上。
9.根据先前权利要求中的一个权利要求所述的流体容器(1)，
其特征在于，
所述微结构(12)至少部分地形成为湍流部(12”)，所述湍流部在其沿所述流体经过所述通道的流动方向(5)的下游端部上具有用于所述流体的流动的撕裂边缘。
10.根据前一权利要求所述的流体容器(1)，
其特征在于，
至少在一些部段中，所述微结构(12)形成为离散的流动干扰元件，所述流动干扰元件从所述流动干扰元件的最大宽度的区域开始，沿所述流体经过所述通道的流动方向(5)，平行于所述流动方向比起逆流动方向的延伸量小。
11.根据前两个权利要求中的一个权利要求所述的流体容器(1)，
其特征在于，
多个湍流部(12”)沿着所述流体经过所述通道的流动方向(5)相继布置，其中沿所述流动方向(5)观察，相继布置的所述湍流部(12”)布置成从彼此偏离。
12.根据先前权利要求中的一个权利要求所述的流体容器(1)，
其特征在于，
所述流体通道沿所述流体的流动方向(5)、在至少一个流体通道部段中具有曲率，其中，在具有所述曲率的区域中布置有至少一个，较佳地多个、形成为引导结构(12”')的所述微结构(12)。
13.根据先前权利要求中的一个权利要求所述的流体容器(1)，
其特征在于，
所述流体通道沿所述流体的流动方向(5)在至少一个流体通道部段中具有分支，或者多个流体通道部段沿所述流体的流动方向(5)合并成一个流体通道部段，其中，至少一个，较佳地多个所述引导结构布置在所述流体通道部段(12”')的分支和/或合并的区域中。
14.根据前两个权利要求中的一个权利要求所述的流体容器(1)，
其特征在于，
相应的所述引导结构(12”')不遵循所述曲率和/或相应的所述流体通道部段的分支和/或合并的方向。
15.根据先前六个权利要求中的一个权利要求所述的流体容器(1)，
其特征在于，
所述湍流部(12”)和/或引导结构(12”')中的全部或至少一部分的高度(h)为在所述湍流部的相应位置处的所述通道的高度的至少1/10，较佳地至少1/5，较佳地至少1/3。
16.根据先前权利要求中的一个权利要求所述的流体容器(1)，
其特征在于，
所述微结构(12)部分地形成为根据权利要求2至8中的一项所述的表面肋(12')，和/或部分地形成为根据权利要求9至11和15中的一项所述的湍流部(12”)，和/或部分地形成为根据权利要求12至15中的一项所述的引导结构(12”')。
17.根据前一权利要求所述的流体容器(1)，
其特征在于，
所述湍流部(12”)仅在所述流体通道(4)上分部段地延伸，特别是被布置在所述流体通道(4)沿所述流动方向(5)在具有所述表面肋(12')的区域部段(Xo)之前和/或之后的区域部段(Xt)中。
18.根据先前权利要求中的一个权利要求所述的流体容器(1)，
其特征在于，
至少一个所述层(2、3)是金属层(2、3)或塑料层(2、3)，并且
所述微结构(12)至少部分地形成在，特别是凸压或滚轧在至少一个金属层(2、3)或至少一个塑料层(2、3)中。
19.根据先前权利要求中的一个权利要求所述的流体容器(1)，
其特征在于，
所述至少一个层(2、3)是金属层(2、3)，并且所述微结构(12)在至少一个金属层(2、3)中至少部分地烧蚀，特别是借助于激光或蚀刻的方式烧蚀。
20.根据先前权利要求中的一个权利要求所述的流体容器(1)，
其特征在于，
至少一个所述层(2、3)是塑料层(2、3)，并且所述微结构(12)在所述层(2、3)的初始形成期间，特别是在所述层(2、3)的注塑模制期间被至少部分地引入。
21.根据先前权利要求中的一个权利要求所述的流体容器(1)，
其特征在于，
至少一个所述层(2、3)是金属层(2、3)或塑料层(2、3)，并且所述微结构(12)被至少部分地施加，特别是借助于光刻或由激光施加的粉末、或借助于3D打印、或通过等离子来施加。
22.根据先前权利要求中的一个权利要求所述的流体容器(1)，
其特征在于，
所述凹部(8)成型到所述层(2、3)中，并且所述凹部(8)的至少一个成型半径(r1、r2)，特别是全部的所述成型半径(r1、r2)适应于所述层(2、3)的材料，使得成型的所述层(2、3)的变薄程度(a)小于15％，特别地小于10％，特别地小于8％，较佳地小于5％，特别较佳地小于4％。
23.根据先前权利要求中的一个权利要求所述的流体容器(1)，
其特征在于，
与所述流体通道(4)相关联的所述凹部(8)在垂直于所述流体经过所述流体通道(4)的流动方向(5)的剖面中，在所述流体通道(4)的内壁(7)上具有第一凸形边缘区域(9)，所述第一凸形边缘区域(9)在穿过或不穿过直的中间区域(11')的情况下过渡到第一凹形中心区域(10)中，所述凹形中心区域(10)又或是直接过渡到第二凸形边缘区域中，或是过渡到直的中心区域(11)中，又直接过渡到另一凹形中心区域中，在穿过或不穿过直的中间区域(11')的情况下，该另一凹形中心区域又过渡到所述第二凸形边缘区域中。
CN202080025182.1A 2019-03-25 2020-03-19 具有微结构化的流体通道的温度控制板，特别是用于机动车辆 Pending CN113748309A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE202019101687.6U DE202019101687U1 (de) 2019-03-25 2019-03-25 Temperierplatte mit einem mikrostrukturierten Flüssigkeitskanal, insbesondere für Kraftfahrzeuge
DE202019101687.6 2019-03-25
PCT/EP2020/057606 WO2020193362A1 (en) 2019-03-25 2020-03-19 Temperature control plate having a microstructured fluid channel, in particular for motor vehicles

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113748309A true CN113748309A (zh) 2021-12-03

Family

ID=70008467

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202080025182.1A Pending CN113748309A (zh) 2019-03-25 2020-03-19 具有微结构化的流体通道的温度控制板，特别是用于机动车辆

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20220173455A1 (zh)
CN (1) CN113748309A (zh)
DE (2) DE202019101687U1 (zh)
WO (1) WO2020193362A1 (zh)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11101509B2 (en) 2019-10-02 2021-08-24 GM Global Technology Operations LLC Battery cooling plate with distributed coolant flow
DE102020110922A1 (de) * 2020-04-22 2021-01-07 Audi Aktiengesellschaft Kühlvorrichtung zum Kühlen wenigstens eines Energiespeichers eines Kraftfahrzeugs, Energiespeicheranordnung für ein Kraftfahrzeug, Kraftfahrzeug, Verfahren zur Herstellung einer Kühlvorrichtung
DE102020126036A1 (de) 2020-10-05 2022-04-07 Torqeedo Gmbh Wandelement zum Aufbau eines Gehäuses
FR3115867B1 (fr) * 2020-11-04 2022-12-30 Valeo Systemes Thermiques Dispositif de régulation thermique, notamment de refroidissement pour véhicule automobile
FR3115866B1 (fr) * 2020-11-04 2023-02-10 Valeo Systemes Thermiques Dispositif de régulation thermique, notamment de refroidissement pour véhicule automobile
RU2755608C1 (ru) * 2020-12-18 2021-09-17 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Новосибирский национальный исследовательский государственный университет" (Новосибирский государственный университет, НГУ) Способ охлаждения электронного оборудования
FR3128986B1 (fr) * 2021-11-08 2023-10-27 Valeo Systemes Thermiques Dispositif de regulation thermique, notamment de refroidissement
FR3128985B1 (fr) * 2021-11-08 2023-10-27 Valeo Systemes Thermiques Dispositif de régulation thermique, notamment de refroidissement
EP4311995A1 (en) * 2022-07-25 2024-01-31 Valeo Systemes Thermiques Thermal control device, especially for cooling an electrical component

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20010016985A1 (en) * 1998-06-18 2001-08-30 Minnesota Mining And Manufacturing Company Microchanneled active fluid heat exchanger method
US20060108097A1 (en) * 2004-11-24 2006-05-25 Hodes Marc S Techniques for microchannel cooling
US20070034356A1 (en) * 2002-11-01 2007-02-15 Cooligy, Inc. Cooling systems incorporating heat exchangers and thermoelectric layers
US20100304257A1 (en) * 2009-05-26 2010-12-02 Searete Llc, A Limited Liability Corporation Of The State Of Delaware System and method of operating an electrical energy storage device or an electrochemical energy generation device using microchannels and high thermal conductivity materials
DE102013219539A1 (de) * 2012-09-28 2014-04-03 Behr Gmbh & Co. Kg Wärmeübertrager
US20160036104A1 (en) * 2014-07-31 2016-02-04 Dana Canada Corporation Battery cell heat exchanger with graded heat transfer surface
FR3060725A1 (fr) * 2016-12-15 2018-06-22 Valeo Systemes Thermiques Echangeur de chaleur a plaques, dispositif de stockage d’energie et leur procede de fabrication

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6431695B1 (en) * 1998-06-18 2002-08-13 3M Innovative Properties Company Microstructure liquid dispenser
DE202005013835U1 (de) * 2005-09-01 2005-11-10 Syntics Gmbh Vorrichtung zum schnellen Aufheizen, Abkühlen, Verdampfen oder Kondensieren von Fluiden
JP2009063228A (ja) * 2007-09-06 2009-03-26 Showa Denko Kk 扁平状伝熱管
DE112012001293T5 (de) * 2011-03-18 2014-01-09 Dana Canada Corporation Batteriezellenkühler
DE102013206581A1 (de) * 2013-04-12 2014-10-16 Behr Gmbh & Co. Kg Wärmeübertragerbauteil
US9941557B2 (en) * 2015-02-24 2018-04-10 GM Global Technology Operations LLC Battery system cooling systems and methods
WO2016191881A1 (en) * 2015-06-04 2016-12-08 Dana Canada Corporation Heat exchanger with regional flow distribution for uniform cooling of battery cells
CN108474630A (zh) * 2015-10-29 2018-08-31 株式会社Uacj 铝制挤出扁平多孔管和换热器
ES2738774T3 (es) * 2017-01-19 2020-01-27 Alfa Laval Corp Ab Placa de intercambio de calor e intercambiador de calor
DE102017202552A1 (de) 2017-02-16 2018-08-16 Reinz-Dichtungs-Gmbh Kühlerplatte und Verfahren zu deren Herstellung
US10823511B2 (en) * 2017-06-26 2020-11-03 Raytheon Technologies Corporation Manufacturing a heat exchanger using a material buildup process
US10481652B2 (en) * 2017-12-01 2019-11-19 Uatc, Llc Modular vehicle computing system cooling systems
US20190310030A1 (en) * 2018-04-05 2019-10-10 United Technologies Corporation Heat augmentation features in a cast heat exchanger
US20210242516A1 (en) * 2018-06-08 2021-08-05 Dana Canada Corporation Utilization of dead channel to improve temperature uniformity on thermal interface material
CN210242511U (zh) * 2018-07-26 2020-04-03 达纳加拿大公司 具有平行流动特征以增强热传导的热交换器

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20010016985A1 (en) * 1998-06-18 2001-08-30 Minnesota Mining And Manufacturing Company Microchanneled active fluid heat exchanger method
US20070034356A1 (en) * 2002-11-01 2007-02-15 Cooligy, Inc. Cooling systems incorporating heat exchangers and thermoelectric layers
US20060108097A1 (en) * 2004-11-24 2006-05-25 Hodes Marc S Techniques for microchannel cooling
US20100304257A1 (en) * 2009-05-26 2010-12-02 Searete Llc, A Limited Liability Corporation Of The State Of Delaware System and method of operating an electrical energy storage device or an electrochemical energy generation device using microchannels and high thermal conductivity materials
DE102013219539A1 (de) * 2012-09-28 2014-04-03 Behr Gmbh & Co. Kg Wärmeübertrager
US20160036104A1 (en) * 2014-07-31 2016-02-04 Dana Canada Corporation Battery cell heat exchanger with graded heat transfer surface
FR3060725A1 (fr) * 2016-12-15 2018-06-22 Valeo Systemes Thermiques Echangeur de chaleur a plaques, dispositif de stockage d’energie et leur procede de fabrication

Also Published As

Publication number Publication date
DE202019101687U1 (de) 2020-06-26
WO2020193362A1 (en) 2020-10-01
US20220173455A1 (en) 2022-06-02
DE112020001433T5 (de) 2021-12-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN113748309A (zh) 具有微结构化的流体通道的温度控制板，特别是用于机动车辆
US6892806B2 (en) Heat exchanger for motor vehicles
JP4683111B2 (ja) 排気熱交換装置
CN113169391A (zh) 板状流体容器和电池温度控制组件
KR101579141B1 (ko) 채널 시스템
EP2254399A2 (en) Water-cooling type cooler and inverter having the same
KR20100087377A (ko) 냉각 핀 및 냉각 핀의 제조 방법
JP5539352B2 (ja) チャンネルシステム
KR20060134864A (ko) 열 교환 요소 및 열 교환 요소로 제조된 열 교환기
US20100012303A1 (en) Hollow plate heat exchangers
US20050081379A1 (en) Heat exchangers comprising winglet tubes, winglet tubes and method for producing same
JP2008544207A (ja) 熱交換器
CN109029014B (zh) 传热器和用于制造传热器的方法
CN110637363B (zh) 散热器和用于生产该散热器的方法
AU2011214491A1 (en) Product for fluidic applications, method for the production thereof, and use of such a product
CN107314699B (zh) 一种用于换热器的高性能换热片及其换热器
KR101569366B1 (ko) 직교류형 냉각탑 충전재
CN110998207B (zh) 热交换器
CN106662406A (zh) 热交换器
CN216558476U (zh) 一种换热器翅片及高效换热系统
CN216435987U (zh) 一种换热板与电池装置
CN110030862B (zh) 热管理系统及方法
US20190285361A1 (en) Corrugated fin composite for a heat exchanger
EP2580552A1 (en) A heat exchanger
CN220290898U (zh) 液冷板和电池包

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination