CN114041038A - 温度控制装置，特别是用于机动车辆的冷却装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于在操作期间易于释放热量的电气部件特别是用于电能存储模块的温度控制装置，特别是冷却装置，所述装置包括上板和下板，该下板与所述上板组装在一起以共同形成用于传热流体流通的多个导管，传热流体特别是制冷剂流体，特别是选自制冷剂流体R134a、R1234yf和R744的流体；在所述装置中，导管被分组为多组导管，一组中的导管在相邻导管之间以预定的“组内距离”彼此基本平行地延伸；流体沿相同方向流动的两组导管被流体沿相反方向流动的至少一组导管彼此分开，其中该装置包括连接器(550)。

Description

温度控制装置，特别是用于机动车辆的冷却装置

技术领域

本发明涉及特别用于在其操作期间能够释放热量的电气部件的温度控制装置，特别是冷却装置，特别是用于冷却机动车辆的至少一个电池或电池单元的装置。

背景技术

车辆电池特别是用于电动车辆或混合动力车辆的电池应尽可能保持在期望的温度，这就是为什么使用所谓的车辆电池冷却装置。这些冷却装置可以包括冷却板，冷却液通过该冷却板流通。冷却板尽可能没有间隙地安装在电池的外侧，以便散热或加热电池。冷却装置是已知的，其中冷却板由两个板部分构成，这两个板部分通常直接紧固至彼此。这里，第一板部分优选是平的，而第二板部分优选是具有弯曲凹陷的冲压或变形金属片。所述凹陷由固定到冲压板部分的平板部分封闭，从而形成制冷剂导管。专利EP2828922B1描述了这样一种装置。

还可以提及专利申请US2015144314，其描述了一种具有流体连接凸缘的电池冷却装置。

发明内容

本发明旨在改进这种类型的装置。

因此，本发明提出了一种用于在其操作期间能够释放热量的电气部件特别是用于电能存储模块的温度控制装置，特别是冷却装置，该装置包括上板和下板，该下板与上板组装在一起以共同形成用于传热流体的多个流通通道，特别是制冷剂流体，特别是选自以下制冷剂流体：R134a、R1234yf和R744的流体，在该装置中，通道被分组为多组通道，一组中的通道在相邻通道之间以被称为组内间隔的预定间隔彼此基本平行地延伸，具有相同流体流通方向的两组通道被具有相反流体流通方向的至少一组通道彼此分开，该装置包括组装在上板或下板上的连接器，并且设计成产生用于连接具有特别相同流通方向的两组通道的两个收集区特别是出口收集区的流体路径，这些收集区形成在两个下板和上板之间，该连接器包括外部流体入口孔口和外部流体出口孔口，这两个外部孔口中的一个与连接器的流体路径流体连通，而另一个外部孔口与中间通道组的流体收集区流体连通，该中间通道组位于通过连接器中的流体路径彼此连接的两组通道之间，该中间通道组的流通方向特别与其他两组的方向相反，如果合适的话，可以将一组或多组通道的数量减少到只有一个通道。

本发明特别使得能够使用流体入口/出口连接，以减少的包装和最少的部件数量从温度控制装置的回路的两个不相邻区移除流体或向其供应流体，该回路特别限定热交换器，并且分别向位于这两个相邻区之间的交换器回路区供应流体或从其移除流体。

例如，在包括上板、下板和两个板之间的流体通道的钎焊热交换器的情况下，本发明还允许流体经由连接导管从交换器的一个流体区转移到该交换器的另一个不相邻流体区。该导管可以是管状的，例如是椭圆形或圆形截面或者矩形或方形截面的管，该管设计成连接这两个不相邻区，流体将被供应到这两个区或从其移除。

本发明特别允许创建用于电池的板式冷却热交换器。该交换器优选形成制冷剂或液体回路的一部分。

本发明特别允许建立板式装置的回路，该回路旨在满足电池模块中和模块之间的温度均匀性的要求，其中需要使用流体入口/出口连接，从交换器回路的两个不相邻区移除流体或向其供应流体，以及分别向位于这两个不相邻区之间的区供应流体或从其移除流体。

通过在两个内部孔口之间提供流体路径，该路径充当两个区之间的流体连接桥，本发明允许仅使用一个连接器或凸缘，而不是两个单独的凸缘。

根据本发明的一方面，连接器包括连接器的流体路径通向的两个内部孔口，该路径还与外部孔口之一连通，这些内部孔口分别与板中的两个孔相对定位，这些孔优选通向相关的收集区，并且连接器包括第三内部孔口，其经由连接器中的通道与另一外部孔口连通，该通道特别是圆柱形的，该第三内部孔口优选地与板中的孔相对放置，该孔通向中间通道组的收集区。在本发明的一个示例中，连接器因此总共包括五个孔口。

根据本发明的一方面，内部孔口在连接器的同一面上，该面与板接触，并且外部孔口特别是在连接器的相对面上，特别是使得允许外部导管(一个供应流体，另一个移除流体)连接到这些外部孔口。

根据本发明的一方面，流体路径包括垂直于通向第三内部孔口的通道的主要部分，该部分和该通道彼此分开。

根据本发明的一方面，流体路径由在连接器的主体上制成的狭槽形成，并且由以密封方式固定到主体的盖封闭，该盖特别是细长形状。

根据本发明的一方面，盖包括设计成至少部分容纳在狭槽中的板，该盖例如焊接到主体。

根据本发明的一方面，盖包括突出部，特别是矩形突出部，其容纳在与突出部互补的形状的切口中。

优选地，盖包括两个固定凸耳，其设计成特别地抵靠主体的两个侧面，并且这些凸耳特别地被压接到主体上。

根据本发明的一方面，连接器的主体特别是由铝制成，特别是通过挤压和机械加工，并且盖优选由铝制成。

根据本发明的一方面，上板具有三个孔，其中两个孔与具有相同流通方向的通道组相关，并且在这两个孔之间具有中间孔，该中间孔与具有相反方向的流体通道组相关，这三个孔特别是对齐的。

本发明的另一主题是一种系统，该系统包括能够在其操作期间释放热量的电气部件，特别是用于电能存储模块，以及上述冷却装置，该冷却装置设计成冷却该部件，该部件或电池与冷却装置的上板热接触。

此外，为了能够对整个系统进行热平衡，有必要增加或减少系统的某些交换器的某些流体通道横截面，以便相应地作用于流速，从而实现热平衡。

关于如上所述的连接器，并且在由两个或更多个相同版本的交换器构成的系统的情况下，经常需要修改连接器上的流体通路孔口的直径。在类似系统上串联进行的连接桥的凸形凸缘的修改无法专门调整连接器的每个入口孔口。为此，要么必须修改交换器上板上的孔口的通路横截面，要么必须修改板上的凹形连接器的孔口。在这两种情况下，都需要区分相同版本的交换器，这需要区分这些交换器，并将正确的交换器放置在系统中的正确位置。

本发明还旨在解决上述问题。

因此，本发明的主题是一种流体连接桥的凸缘，该凸缘配置为与用于在其操作期间能够释放热量的电气部件特别是用于电能存储模块的温度控制装置特别是冷却装置的连接器组装在一起，该凸缘包括流体入口和流体出口，两者都配置为各自连接到相应的外部导管或管道，该凸缘设计成通过将来自凸缘的流体入口的制冷剂流体流分成至少两个流体流来将该制冷剂流体流分配到凸缘的至少两个分配孔口，分配孔口配置为将制冷剂流体分别分配到温度控制装置上的连接器的两个入口孔口。

本发明特别能够避免产生在系统中不同位置使用的相同版本的交换器的不同参考。本发明特别提出在连接桥的凸形凸缘上经由流体路径产生旁路功能。

连接桥在系统中已经是特定的。在温度控制装置或交换器上具有称为较高连接器的凹形凸缘，有三种方式，特别是钎焊到交换器。为了平衡系统，通路横截面的校准可以在该新凸缘上的孔口处进行，而不需要修改交换器的凹形凸缘的孔口。本发明特别使得可以在不改变与交换器相关的凹形凸缘的情况下修改连接桥的凸缘的孔口，这避免了区分参考，并且避免了客户必须将它们放置在系统中于系统中的适当位置。

根据本发明的一方面，凸缘包括与凸缘的流体入口连通的流体路径，该流体入口特别由凸缘中的孔口形成，该流体路径配置成将来自该流体入口的制冷剂流体分配到两个分配孔口。

根据本发明的一方面，连接桥的该凸缘包括流体收集孔口，其配置为收集来自温度控制装置的连接器的制冷剂流体，该收集孔口经由凸缘中的通道与凸缘的流体出口连通，该通道特别是圆柱形的，该收集孔口设计为与温度控制装置的连接器的流体出口孔口相对放置。

根据本发明的一方面，凸缘上的流体分配和收集孔口形成在凸缘的同一面上，该面与温度控制装置的连接器的面相对，并且该面特别与凸缘的流体入口和出口形成的面相对。

根据本发明的一方面，凸缘上的流体分配和收集孔口分别包括喷嘴，特别是大致圆锥形的喷嘴，喷嘴分别构造成与温度控制装置的连接器上的两个入口孔口中的一个以及出口孔口配合。

根据本发明的一方面，凸缘中的流体路径包括垂直于通向收集孔口的通道的主要部分，该部分和该通道彼此分开。

根据本发明的一方面，流体路径由在凸缘的主体上制成的狭槽形成，并且由以密封方式固定到主体的盖封闭，该盖特别是细长形状。主体例如通过挤压和机械加工形成以形成孔口。

特别地，例如通过感应、激光、摩擦、加热叶片等将盖钎焊到主体上。盖包括设计成至少部分容纳在狭槽中的板，该盖例如焊接到主体上。

盖可以压接在凸缘或主体上，并且围绕盖的周边装配有密封件。

根据本发明的一方面，盖包括突出部，特别是矩形突出部，其容纳在与突出部互补的形状的切口中。

根据本发明的一方面，盖包括两个固定凸耳，其设计成特别支承在主体的两个侧面上。

根据本发明的一方面，凸缘的主体特别是由铝制成，特别是通过挤压和机械加工，并且盖特别是由铝制成。

本发明的另一主题是一种连接桥，其包括如上所述的凸缘，以及连接到凸缘的入口和出口的两个管道，特别是另一凸缘设置在管道的另一端。

本发明还涉及一种组件，其包括如上所述的连接桥和温度控制装置，该温度控制装置具有与连接桥的凸缘组装在一起的连接器。

附图说明

通过阅读下面的描述和附图，本发明的其它特征和优点将变得更加清楚，下面的描述是通过说明性和非限制性的示例给出的，其中：

-图1示意性且部分地示出了根据本发明的一个示例的装置，

-图2以不同的视图示意性且部分地示出了图1的装置，

-图3示意性且部分地示出了根据本发明的另一示例的装置，

-图4以不同的视图示意性且部分地示出了图3的装置，

-图5示意性且部分地示出了根据本发明的一个示例的装置的连接器，

-图6以不同的视图示意性且部分地示出了图5的连接器，

-图7示意性且部分地示出了根据本发明的另一示例的连接器，

-图8以不同的视图示意性且部分地示出了图7的连接器，

-图9示意性且部分地示出了根据本发明的一个示例的连接桥，

-图10示意性且部分地示出了交换器和根据图9的连接桥。

具体实施方式

图1和图2描绘了系统1，该系统1包括一组待冷却的电池单元2，例如排成两行或更多行，以及设计成冷却电池单元2的冷却装置10，电池单元2与冷却装置10的上板热接触，如下所述。

温度控制装置10包括上板11、下板12，其与上板11组装在一起从而一起形成用于传热流体的多个流通通道13，特别是制冷剂流体，特别是选自以下制冷剂流体的流体：R134a、R1234yf或R744。通道13被分组为通道组14，一组中的通道以相邻通道之间的预定间隔(称为组内间隔15)基本彼此平行延伸，组内间隔严格小于两组相邻通道之间的间隔(称为组间间隔16)。每个通道13的横截面在1mm²和9mm²之间。通道13都具有相同的横截面并且是直线的。通道13基本在板的整个长度上延伸。通道组14并排布置并且具有相同的长度。在所考虑的示例中，同一组通道的不同通道13之间的组内间隔15是恒定的。在所考虑的示例中，不同组通道之间的组间间隔16是恒定的。冷却装置包括转向室20，其设计成将离开通道组14之一的流体引向另一组通道之一。该组的所有通道13都通向该转向室。转向室20由上板11和下板12形成，例如由铝制成。下板12包括冲压区21，其设计成参与转向室20的形成。冲压区21用另一板11封闭以形成转向室20，板11是平的。转向室20在板的一侧23上延伸。该装置具有四组14通道。专用于制冷剂流体在一个方向上流通的通道组的数量等于专用于流体在相反方向上流通的通道组的数量。具有相同流体流通方向的两组14通道通向转向室。这两组通道在一半的板上是相邻的。转向室20与设计成接收离开转向室的制冷剂流体的另外两组14通道流体连接。这两组通道在另一半的板上是相邻的。因此，四组通道连接到公共转向室20。到达转向室20的两组14入口通道布置在转向室的一个分支25上，离开转向室的两组出口通道布置在转向室的另一个分支26上。流体的流通方向由箭头指示。转向室20的这些分支25和26基本是直线的，并且垂直于通道。弯管28设计成连接转向室的两个分支25和26。冷却装置包括用于制冷剂流体进入通道的入口区30，该入口区形成在两个板11和12之间。该流体入口区30设计成供应通向转向室20的所有流体流通通道13，即流体流向转向室的通道。该入口区30为通道组14所共有。冷却装置包括用于离开通道的制冷剂流体的出口区31，该出口区域形成在两个板11和12之间。该流体出口区31设计成引导流体离开源自转向室的所有流体流通通道13。该出口区31是两组通道所共有的。入口区30和出口区31分别邻近入口孔口32和出口孔口33。入口孔口32和出口孔口33连接到管道连接器块6。下板2包括圆形横截面区，特别是冲压区，以与上板形成通道13。入口区30和出口区31包括下板12的冲压区。优选地，传热流体可以从名称为R134a、R1234yf或R744的制冷剂流体中选择。所用的传热流体可替代地是乙二醇水，对乙二醇含量没有限制(0％至100％)。电池单元包括例如用于混合动力车辆的多个锂离子(Li离子)电池。在另一实施例中，多个电池单元是用于电池供电的电动车辆中的Li离子电池。转向室20和/或入口区30和/或出口区31在适当的情况下包括增强元件，以增强这些区中的机械强度，这些区可能具有更大的横截面。

图3和图4示出了本发明的另一实施例，即用于电能存储模块的温度控制装置50，在这种情况下是冷却装置，该装置包括上板511和下板512，下板512与上板511组装在一起，从而一起形成用于传热流体的多个流通通道513，在该装置中，通道被分成通道组14，一组中的通道以相邻通道之间的预定间隔基本彼此平行延伸，具有相同流体流通方向的两组14通道被具有相反流体流通方向的两组614相邻通道彼此分开。

转向室620设置在通道13的一端，以经由180°转向弯头将通道组14之一连接到相邻的通道组614。

装置50包括组装在上板511上的连接器550，如图4、图5以及图6所示。

该连接器550设计成产生用于连接具有箭头所示的相同流通方向的两组14通道的两个出口收集区557的流体路径551，这些收集区557形成在两个下板512和上板511之间，该连接器550包括外部流体入口孔口558和外部流体出口孔口559，外部出口孔口559与连接器的流体路径551流体连通，另一外部孔口558与中间通道组614的流体收集区571流体连通，中间通道组614位于通过连接器50中的流体路径551相互连接的两组14通道之间。

连接器50具有连接器的流体路径551通向的两个内部孔口572，该路径也与外部孔口559连通，这些内部孔口572分别与板511中的两个孔574相对放置，这些孔通向相关的收集区557，并且连接器550具有第三内部孔口578，其经由连接器中的圆柱形直通道579与另一外部孔口558连通，该第三内部孔口558与板511中的孔580相对放置，该孔通向中间通道组的收集区571。在本发明的一个示例中，连接器550因此总共包括五个孔口，即558、559、两个572以及578。

内部孔口572和578在连接器的同一面583上，该面与板接触，外部孔口558和559在连接器的相对面584上，从而允许外部导管586和587(一个586供应流体，另一个587移除流体)连接到这些外部孔口。这些导管固定到公共凸缘588上，并且连接到流体回路。

流体路径551包括垂直于通向第三内部孔口578的通道579的主要部分590，该直部分590和该通道579彼此分开。

流体路径551由切入连接器的主体591中的狭槽590形成，并且由以密封方式固定到主体的盖592封闭，该盖592具有基本对应于狭槽590的开口的细长形状。

盖592包括板593，其设计成至少部分容纳在狭槽590中，该盖592例如焊接到主体591。

盖592包括矩形突出部595，其容纳在形状与突出部互补的切口596中。

作为变型，如图7和图8所示，盖592包括两个侧向固定凸耳599，其设计成抵靠主体的两个侧面601。盖592通过在区602处压接侧向凸耳599而保持在主体上。

连接器的主体591特别是由铝制成，特别是通过挤压和机械加工，并且盖592由铝制成。

上板511具有三个孔574和580，其中两个孔与具有相同流通方向的通道组相关，并且在这两个孔之间具有中间孔，该中间孔与具有相反方向的流体通道组相关，这三个孔特别是对齐的。这些孔例如位于板511的窄区域606上。

在图9和图10中示出了流体连接桥801的凸缘800，该凸缘800配置成与用于电能存储模块的冷却温度控制装置10的连接器802组装在一起，该凸缘800包括流体入口803和流体出口804，两者都配置成各自连接到相应的外部导管805和806或管道，该凸缘800设计成通过将来自凸缘的流体入口803的制冷剂流体流分成至少两个流体流来将该制冷剂流体流分配到凸缘的至少两个分配孔口808和809，分配孔口808和809配置成将制冷剂流体分别分配到温度控制装置10上的连接器802的两个入口孔口810和811。

连接桥在系统中已经是特定的。在温度控制装置或交换器上具有称为较高连接器的凹形凸缘，有三种方式，特别是钎焊到交换器上。为了平衡系统，通路横截面的校准可以在新凸缘的孔口处进行，而不需要修改交换器的凹形凸缘的孔口。本发明特别使得可以在不改变与交换器相关的凹形凸缘的情况下修改连接桥的凸缘的孔口，这避免区分参考，并且避免客户必须将它们放置在系统中于系统中的适当位置。

凸缘800包括与凸缘的流体入口803连通的流体路径814，该流体入口由凸缘中的孔口形成，该流体路径配置成将来自该流体入口的制冷剂流体分配到两个分配孔口808和809。

连接桥的该凸缘800具有流体收集孔口815，其构造成收集来自温度控制装置的连接器802的制冷剂流体，该收集孔口815经由凸缘中的通道817与凸缘800的流体出口804连通，该通道为圆柱形，该收集孔口815设计成与温度控制装置的连接器802的流体出口孔口818相对放置。

凸缘800上的流体分配孔口808和809以及收集孔口815形成在凸缘的同一面819上，该面与温度控制装置的连接器的面820相对，并且该面819特别与凸缘的流体入口803和出口804形成在其上的面821相对。

凸缘800上的流体分配孔口808和809以及收集孔口815每个包括喷嘴825，特别是大致圆锥形的喷嘴，喷嘴配置成分别与温度控制装置10的连接器上的两个入口孔口810和811中的一个以及输出孔口818配合。

凸缘800中的流体路径814包括垂直于通向收集孔口815的通道817的主要部分829，该部分和该通道彼此分开。

流体路径814由在凸缘的主体832上制成的狭槽831形成，并且由以密封方式固定到主体832的盖833封闭，该盖是细长形状的。主体832例如通过挤压和机械加工形成以形成孔口。

特别地，盖833例如通过感应、激光、摩擦、加热叶片等钎焊到主体832上。盖833包括设计成至少部分容纳在狭槽中的板，该盖例如焊接到主体。

根据本发明的一方面，盖833包括突出部835，特别是矩形突出部，其容纳在与突出部形状互补的切口836中。

根据本发明的一方面，凸缘的主体特别是由铝制成，特别是通过挤压和机械加工，并且盖特别是由铝制成。

连接桥801包括凸缘800和连接到凸缘的入口和出口的两个管道805和806，另一凸缘840设置在管道805和806的另一端。

连接器802具有连接器的流体路径814通向的两个内部孔口572，该路径进一步与入口孔口810和811连通，这些内部孔口分别与板511中的两个孔574相对放置，这些孔通向相关的收集区557，并且连接器802具有第三内部孔口578，其经由连接器中的圆柱形直通道与出口孔口818连通，该第三内部孔口与板511中的孔580相对放置，该孔通向中间通道组的收集区571。在本发明的该示例中，连接器802因此包括总共六个流体孔口。

凸缘800本身具有如上所述的五个流体孔口。

Claims (9)

1.一种流体连接桥(801)的凸缘(800)，该凸缘配置为与用于在其操作期间能够释放热量的电气部件的温度控制装置(10)的连接器组装在一起，所述电气部件特别是电能存储模块，所述温度控制装置特别是冷却装置，该凸缘包括流体入口和流体出口，两者都配置为各自连接到相应的外部导管(805；806)或管道，该凸缘设计成通过将来自所述凸缘的流体入口的制冷剂流体流分成至少两个流体流来将该制冷剂流体流分配到所述凸缘的至少两个分配孔口，分配孔口(808、809)配置为将制冷剂流体分别分配到所述温度控制装置上的连接器的两个入口孔口。

2.如权利要求1所述的凸缘，其特征在于，所述凸缘(800)包括与所述凸缘的流体入口连通的流体路径(814)，该流体入口特别由所述凸缘中的孔口形成，该流体路径配置为将来自该流体入口的制冷剂流体分配到所述两个分配孔口。

3.如权利要求2所述的凸缘，其特征在于，所述连接桥的该凸缘包括流体收集孔口(815)，所述流体收集孔口配置为收集来自所述温度控制装置的连接器的制冷剂流体，该收集孔口经由所述凸缘中的通道(817)与所述凸缘的流体出口(804)连通，该通道特别是圆柱形的，该收集孔口设计为与所述温度控制装置的连接器的流体出口孔口相对放置。

4.如权利要求3所述的凸缘，其特征在于，其在凸缘上的流体分配孔口(808、809)和收集孔口(815)形成在凸缘的同一面(819)上，该面与所述温度控制装置的连接器的面相对，并且该面特别地与其上形成有凸缘的流体入口和出口的面相对。

5.如权利要求2至4中任一项所述的装置，其特征在于，所述凸缘中的流体路径(814)包括垂直于通向所述收集孔口的通道的主要部分，该部分和该通道彼此分开。

6.如权利要求2至5中任一项所述的凸缘，其特征在于，所述流体路径由在所述凸缘的主体上制成的狭槽形成，并且由以密封方式固定到所述主体的盖(833)封闭，该盖特别是细长形状。

7.如前一权利要求所述的凸缘，其特征在于，所述盖包括设计成至少部分容纳在所述狭槽中的板，该盖例如焊接到所述主体。

8.一种连接桥，包括如前述权利要求中任一项所述的凸缘(800)，以及连接到所述凸缘的入口和出口的两个管道，特别地，另一凸缘设置在所述管道的另一端。

9.一种组件，包括如权利要求8所述的连接桥(801)，以及具有与连接桥的凸缘组装在一起的连接器的温度控制装置。

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