CN114079098A - 用于生产由冷却板和结构部件制成的复合件的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于生产具有冷却板(2)和可借助于冷却板(2)进行冷却的结构部件(3)的复合件(1)的方法(V)，该复合件(1)尤其用于机动车辆，该方法(V)包括以下步骤：a)提供冷却板(2)，其中，温度控制流体(T)，尤其是温度控制液体(F)能够流过冷却板(2)；b)提供结构部件(3)；c)借助于粘合剂(4)将冷却板(2)与结构部件(3)彼此基本上全表面粘接，该粘合剂(4)用于将冷却板(2)与结构部件(3)彼此固定和热耦合，且设置在存在于冷却板(2)与结构部件(3)之间的接合部(5)中。

Description

用于生产由冷却板和结构部件制成的复合件的方法
技术领域
本发明涉及一种用于生产由冷却板和结构部件制成的复合件的方法，还涉及一种借助于所述方法来生产的复合件。
背景技术
长期以来，机动车辆中的电动车辆电池借助可以流过温度控制流体的冷却板进行冷却。这里，车辆电池的电池壳体可以或旨在对车辆的整体结构刚度做出贡献，因此，电池壳体形成结构部件。这种类型的结构部件和这种类型的冷却板通常设置成包括结构部件和冷却板的复合件(composite)。在用于生产这种类型的复合件的生产方法中，冷却板和结构部件通常借助钎焊、焊接、粘接或铆接等彼此固定，并彼此热耦合，使得借助于流过冷却板的温度控制流体，可以从结构部件吸收热量并将热量从结构部件传输出去。
当借助于钎焊或焊接将冷却板和结构部件彼此接合时，在常规生产方法的情况下和/或在借助此类常规生产方法生产的复合件的情况下，被证明具有如下缺点：冷却板与结构部件之间的可靠接头只能够通过使用相同或至少相似的冷却板和结构部件的材料来实现。这极大地限制了可以使用的材料组合。此外，由于在焊接和/或钎焊期间引入的热量，冷却板和/或结构部件的材料通常在机械上变弱。此外，焊接和/或钎焊过程所需的热量导致了为生产结构部件与冷却板之间的接头而必须投入的能源成本增加。
当借助于粘接将冷却板和结构部件彼此接合时，缺点是不可能或难以确保所使用的粘合剂的量足够多但又不过量。简而言之，很难实现粘合剂的优化计量。此外，当使用常规生产方法时，其中复合件是借助粘接来生产的，可能出现粘合剂接合部中的空气夹杂或气穴，从而造成对粘接头强度的削弱以及对结构部件与冷却板之间所期望的热耦合的削弱。此外，结构部件与冷却板之间的粘接头必须耐热高达约120℃，并在约80℃下具有长期稳定性。此外，粘接头在有关其耐溶剂性方面有严格的要求，尤其是如果使用水-防冻液(water-Glysantin)混合物作为温度控制流体。
发明内容
因此，本发明的一个目的是(尤其是为了消除上述缺点)指明用于生产具有冷却板和结构部件的复合件的方法，以及用于借助这种方法生产的复合件的新方法。
因此，本发明的基本构思是，在用于生产具有冷却板和结构部件的复合件的方法中，为了将冷却板与结构部件彼此固定和热耦合，在冷却板与结构部件之间使用基本上全表面粘接。
有利地，粘接还允许利用原则上不可焊接和/或不可钎焊的冷却板和结构部件的材料组合生产复合件，从而允许在对所述材料进行选择时实现更大的自由度，并且在大多数情况下更廉价。全表面粘接还实现了冷却板与结构部件彼此间特别可靠的固定，同时在冷却板与结构部件之间实现了特别好的热耦合。
本发明的用于生产具有冷却板和可借助于冷却板进行冷却的结构部件的复合件的方法包括下文解释的步骤a)、b)和c)。这里，复合件优选适用于机动车辆和/或可以是机动车辆的一部分。这种类型的机动车辆可以是汽车或货车或用来运送货物或乘客的任何其他车辆。
根据方法的第一步骤a)，提供冷却板，其中，温度控制流体能够流过该冷却板。温度控制流体优选是温度控制液体。此外，方法包括第二步骤b)，根据该步骤，提供结构部件。此外，方法包括第三步骤c)，根据该步骤，借助于粘合剂将冷却板与结构部件彼此基本上全表面粘接。这里，在步骤c)中，用于将冷却板与结构部件彼此固定和热耦合的粘合剂设置在存在于冷却板与结构部件之间的接合部中。因此，有利的是，由不同材料制成的冷却板与结构部件可以彼此可靠地接合。此外，其允许进行全表面粘接，该全表面粘接避免了在使用常规方法时，由于粘合剂中的空气夹杂或气穴而可能存在的缺陷，从而允许实现冷却板与结构部件彼此间特别可靠的固定，以及冷却板与结构部件之间特别有效的热耦合。除此之外，本发明的方法值得注意之处在于生产复合件时的能源成本特别低。其还可以将引入到冷却板和/或结构部件的材料中的热量保持在较低水平。
根据本方法的一个优选的进一步改进，在进行第三步骤c)之前，将层厚度为5至500μm、优选为10至100μm的粘合剂施加到冷却板和/或结构部件的界定接合部的接合区域。因此，有利的是，首先可以确保利用粘合剂完全润湿接合区域，这是全表面粘接的要求，其次可以避免使用不必要的大量粘合剂，大量粘合剂会造成增加成本的浪费。此外，较小的层厚度确保了结构部件与冷却板之间特别好的热耦合。
在本方法的一个有利的进一步改进中，使用基于环氧树脂或基于聚氨酯或基于硅酮的粘合剂。有利地，这种类型的粘合剂被证明是特别廉价的。
本方法的另一个优选的进一步改进规定：结构部件的材料和冷却板的材料具有基本相同的热膨胀系数，尤其是当使用基于环氧树脂的粘合剂时。因此，可以有效避免或至少减少复合件的粘合剂接合部中的热致机械应力，因为其确保了在温度变化的情况下，冷却板和结构部件基本上仅膨胀或收缩相同的程度。
在本方法的另一个有利的进一步改进中，使用基于聚烯烃的粘合剂。该聚烯烃基优选包括聚乙烯、聚丙烯或聚丁烯或这些材料中至少两种材料的组合。有利地，这种类型的粘合剂可以提供弹性粘接头，使得冷却板与结构部件的不同热膨胀可以得到更好的补偿而不会使粘接头失效。
根据本方法的另一个优选的进一步改进，结构部件的材料和冷却板的材料具有不同或相同的热膨胀系数，尤其是当使用基于聚烯烃的粘合剂和/或热熔粘合剂时。因此，可以利用不同的材料实现结构部件和冷却板，这可以降低复合件的材料成本，并增加设计自由度。
根据本方法的另一个有利的进一步改进，将粘合剂以膜的形式引入到接合部中。因此，可以特别精确地施加粘合剂，同时不需要通常要进行密集维护且购买昂贵的计量设备，例如泵、阀或喷嘴。
在本方法的另一个优选的进一步改进中，在将膜插入结构部件与冷却板的界定接合部的接合区域之间之前，将膜切割成预定尺寸。这种预先将膜切割成预定尺寸优选地通过将膜切割成使其面积与接缝区域相匹配的尺寸来实现。这允许更精确地对粘合剂进行计量。
根据本方法的另一个有利的进一步改进，在进行步骤c)之前，利用粘合剂对至少一个界定接合部的接合区域进行全表面涂覆。因此，有利的是，可以特别可靠地避免粘合剂接合部中可能的缺陷。
本方法的另一个优选的进一步改进规定：结构部件包括或者是电池单元，或用于电池的电池壳体，或电力电子器件，或用于电力电子器件的电力电子器件壳体。在这种类型的结构部件中，可以很好地充分利用本方法的上述优点。
在本方法的另一个有利的进一步改进中，冷却板包括至少一个带有通道的金属板，该带有通道的金属板具有用于引导温度控制流体的至少一个流体通道。这里，流体通道构造为所述带有通道的金属板中的槽状凹陷。因此，尤其可以特别容易地实现温度控制流体流过冷却板的可能性。
根据本方法的另一个优选的进一步改进，沿朝向接合部的方向，至少一个流体通道允许流体流动，或借助冷却板的金属盖板进行密封。这改善了对温度控制流体通过冷却板的引导。
在本方法的另一个优选的进一步改进中，在根据第三步骤c)进行粘接之前，在生产冷却板时，沿背离接合部的方向，将冷却板的金属盖板与冷却板的带有通道的金属板材料配合(coherently)地接合。这里，优选将金属盖板与带有通道的金属板彼此钎焊或焊接或粘接。这种类型的冷却板被证明是特别机械稳定的，这对包括冷却板的复合件具有有利影响。
此外，本发明涉及一种尤其用于机动车辆的复合件，该复合件包括能够流过温度控制流体的冷却板。优选的是，温度控制流体是温度控制液体。此外，复合件包括可借助于冷却板进行冷却的结构部件。这里，复合件是借助于本发明的上述方法生产的。因此，针对本发明的方法阐述的上述优点也适用于借助该方法生产的本发明的复合件。
本发明的其他重要特征和优点通过从属权利要求、附图以及参照附图的相关附图描述提供。
不言而喻，在不超出本发明范围的情况下，上述特征和下文将解释的特征不仅可以在所述相应组合中使用，还可以在其他组合中使用，或者单独使用。
附图说明
在附图中示出了本发明的优选的实施示例，并且在下文的描述中对其进行了更详细说明，其中，相同的附图标记表示相同或相似或功能相同的部件。
附图示出如下：
图1以截面图示出了借助于本发明的方法生产的本发明的复合件的示例，
图2示例性地示出了用于生产复合件的本发明的方法的流程图。
具体实施方式
图1以截面大致图示出了本发明的复合件1的示例。作为示例，复合件1可以适用于机动车辆。复合件1包括冷却板2，温度控制流体T能够流过该冷却板2。在所示示例中，温度控制流体T是温度控制液体F。此外，复合件1包括结构部件3，该结构部件3可以借助于被引导通过冷却板2的温度控制流体T进行冷却。冷却板2包括至少一个带有通道的金属板7(在所示示例中，恰好是一个带有通道的金属板7)，其设置有用于引导温度控制流体T通过冷却板2的至少一个流体通道8。这里，作为示例，流体通道8构造为带有通道的金属板7中的槽状凹陷9。
此外，在图1的示例中，冷却板2包括金属盖板10，借助于该金属盖板将流体通道8密封，以防止朝向接合部5的方向上的流体流动。然而，在图中未示出的备选方案中，也可以省略这种类型的金属盖板10。这里，复合件1是借助于本发明的方法V生产的，下面将对该方法进行更详细的说明。
图2示例性地示出了用于生产如在图1中示例性示出的复合件1的本发明的方法V的流程图。因此，方法V包括三个步骤a)至c)。根据第一步骤a)，提供冷却板2，温度控制流体T能够流过该冷却板，作为示例，该温度控制流体T是温度控制液体F。方法V的第二步骤b)规定：提供所需复合件1的结构部件3。第三步骤c)，借助于粘合剂4实现冷却板2与结构部件3彼此基本上全表面粘接。为了将冷却板2与结构部件3彼此固定和热耦合，这里，将粘合剂4设置在存在于冷却板2与结构部件3之间的接合部5中。
这里，在方法V的一个变型方案中，在进行步骤c)之前，将层厚度d为5至500μm的粘合剂4施加到冷却板2的界定接合部5的接合区域6。在接合区域6上施加粘合剂4，该接合区域6可以存在于冷却板2上，备选地或附加地，该接合区域6也存在于结构部件3上。作为示例，使用例如基于环氧树脂、聚氨酯或硅酮的交联粘合剂4。在这种情况下，结构部件3的材料和冷却板2的材料可以具有基本相同的热膨胀系数。
在方法V的一个备选变型方案中，使用基于聚烯烃的粘合剂4。聚烯烃基可以包括聚乙烯、聚丙烯或聚丁烯，或它们的组合。作为示例，粘合剂4是热熔粘合剂。在这种情况下，结构部件3的材料和冷却板2的材料可以具有不同或相同的热膨胀系数。粘合剂4例如以膜的形式引入到接合部5中。作为示例，在将膜插入结构部件3和冷却板2的界定接合部5的接合区域6之间之前，将膜切割成预定尺寸。这意味着在将膜插入到接合部5中之前，可以将该膜切割成预定尺寸以与接合区域6相匹配。可以将膜层压(laminated)在相应的接合区域6上。在根据第三步骤c)进行粘接期间，可以在粘合剂4或膜已经熔化之后，或在粘合剂4或膜熔化期间，将冷却板2与结构部件3一起挤压，例如以0.1至0.7N/mm2进行挤压。
根据方法V，作为示例，在进行第三步骤c)之前，有利的是，利用粘合剂4对至少一个界定接合部5的接合区域6进行全表面涂覆。作为示例，结构部件3包括电池单元或用于电池的电池壳体，或电力电子器件或用于电力电子器件的电力电子器件壳体，或者是电池单元，或用于电池的电池壳体，或电力电子器件，或用于电力电子器件的电力电子器件壳体。
例如，在根据第三步骤c)进行粘接之前，在生产冷却板2时，沿背离接合部5的方向，将冷却板2的金属盖板10与冷却板2的带有通道的金属板7材料配合地接合。可以将金属盖板10和带有通道的金属板7彼此钎焊或焊接或粘接。

Claims (15)

1.一种用于生产具有冷却板(2)和可借助于所述冷却板(2)进行冷却的结构部件(3)的复合件(1)的方法(V)，所述复合件(1)尤其用于机动车辆，所述方法(V)包括以下步骤：
a)提供所述冷却板(2)，其中，温度控制流体(T)，尤其是温度控制液体(F)能够流过所述冷却板(2)，
b)提供所述结构部件(3)，
c)借助于粘合剂(4)将所述冷却板(2)与所述结构部件(3)彼此基本上全表面粘接，所述粘合剂(4)用于将所述冷却板(2)与所述结构部件(3)彼此固定和热耦合，且设置在存在于所述冷却板(2)与所述结构部件(3)之间的接合部(5)中。
2.根据权利要求1所述的方法(V)，其特征在于，
在进行步骤c)之前，将层厚度(d)为5至500微米、优选为10至100微米的所述粘合剂(4)施加到所述冷却板(2)和/或所述结构部件(3)的界定所述接合部(5)的接合区域(6)。
3.根据权利要求1或2所述的方法(V)，其特征在于，
使用基于环氧树脂或基于聚氨酯或基于硅酮的交联粘合剂(4)。
4.根据权利要求3所述的方法(V)，其特征在于，
所述结构部件(3)的材料和所述冷却板(2)的材料具有基本相同的热膨胀系数。
5.根据权利要求1或2所述的方法(V)，其特征在于，
使用基于聚烯烃的粘合剂(4)，所述聚烯烃优选包括聚乙烯和/或聚丙烯和/或聚丁烯。
6.根据权利要求1、2和5中任一项所述的方法(V)，其特征在于，
所述粘合剂(4)是热熔粘合剂。
7.根据权利要求5或6所述的方法(V)，其特征在于，
-所述结构部件(3)的材料和所述冷却板(2)的材料具有不同的热膨胀系数；或者
-所述结构部件(3)的材料和所述冷却板(2)的材料具有相同的热膨胀系数。
8.根据权利要求3至7中任一项所述的方法(V)，其特征在于，
将所述粘合剂(4)以膜的形式引入到所述接合部(5)中。
9.根据权利要求8所述的方法(V)，其特征在于，
在将所述膜插入所述结构部件(3)和所述冷却板(2)的界定所述接合部(5)的接合区域(6)之间之前，将所述膜切割成预定尺寸。
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法(V)，其特征在于，
在进行步骤c)之前，利用所述粘合剂(4)对至少一个界定所述接合部(5)的接合区域(6)进行全表面涂覆。
11.根据前述权利要求中任一项所述的方法(V)，其特征在于，
所述结构部件(3)包括或者是电池单元，或用于电池的电池壳体，或电力电子器件，或用于电力电子器件的电力电子器件壳体。
12.根据前述权利要求中任一项所述的方法(V)，其特征在于，
所述冷却板(2)包括至少一个带有通道的金属板(7)，所述带有通道的金属板(7)具有用于引导所述温度控制流体(T)的至少一个流体通道(8)，其中，所述流体通道(8)构造为所述带有通道的金属板(7)中的槽状凹陷(9)。
13.根据权利要求12所述的方法(V)，其特征在于，
沿朝向所述接合部(5)的方向，所述至少一个流体通道(8)允许流体流动或借助于所述冷却板(2)的金属盖板(10)密封。
14.根据权利要求13所述的方法(V)，其特征在于，
在根据步骤c)进行粘接之前，在生产所述冷却板(2)时，沿背离所述接合部(5)的方向，将所述冷却板(2)的金属盖板(10)与所述冷却板(2)的带有通道的金属板(7)材料配合地接合，尤其是钎焊或焊接或粘接。
15.一种复合件(1)，尤其用于机动车辆，包括：
-冷却板(2)，其中，温度控制流体(T)，尤其是温度控制液体(F)能够流过所述冷却板(2)，
-结构部件(3)，其中，所述结构部件(3)可借助于所述冷却板(2)进行冷却，
-其中，所述复合件(1)是借助于根据前述权利要求中任一项所述的方法(V)来生产的。
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