JP2017520883A - 電気エネルギー貯蔵器のための冷却板 - Google Patents

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Abstract

本発明は、電気エネルギー貯蔵器のための冷却板であって、冷却板は、分離不能に互いに接合された少なくとも２つの金属薄板と、少なくとも１つのプラスチックカバーと、を有し、接合された金属薄板は、離型剤を用いて膨らまされた少なくとも１つの冷却チャネルを含む、上記冷却板に関する。
【選択図】図１ｃ

Description

本発明は、電気エネルギー貯蔵器のための冷却板に関する。
独国特許出願公開第１０２０１００２５６５６号明細書には、例えば、車両の電圧供給のためのモジュール式装置が開示されており、ここでは、電気化学的な蓄電池を冷却するために、ヒートシンクの形態による冷却板が使用される。このヒートシンクは、例えば圧延接合又は押出成形により製造され、その際には、流路が、レーザ又はフラットチューブにより導入される。ハウジングの底部には、冷却性能を悪化させないように絶縁層が設けられる。
公知の先行技術の短所は、電気化学的な蓄電池と冷却板との間の断熱材のみが利用されて、冷却板が、別体のカバーを有さないことである。
これに対して、独立請求項の特徴的な構成要素を備えた本発明に係るアプローチは、冷却板が、分離不能に互いに接合された少なくとも２つの金属薄板と、少なくとも１つのプラスチックカバーと、を有し、接合された金属薄板は、離型剤を用いて膨らまされた少なくとも１つの冷却チャネルを含み、これにより、より良好な機械的安定性が実現されるという利点を有する。
プラスチックカバーによって、追加的な密封、従って、より高い気密性が実現され、これにより有利に、従来技術に対して漏れの発生確率が低減される。
本発明の更なる別の有利な実施形態は、従属請求項の主題である。
金属薄板の材料として、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、及び／又は、金が利用され、これにより有利に、冷却板と例えば電気エネルギー貯蔵器との間の平坦な接触面、及び／又は、良好な熱電導性が実現される。
有利に、プラスチックカバーは電気的絶縁体であり、これにより、隣接する電気エネルギー貯蔵器に対する電気的絶縁が実現され、従って、例えば故障の場合に、電流がエネルギー貯蔵器から冷却板及び冷却システムへの冷却管路を介して流れず、感電によって人間に損傷が与えられない。
本発明に係る冷却板を製造する方法は、以下の工程を含む。
第１の処理工程では、離型剤が、第１の金属薄板の少なくとも１つの第１の領域に塗布され、これにより、例えば冷却構造が形成される。好適に、離型剤を塗布するための選択された方法によって、例えば印刷技術を用いて、精密な冷却チャネル構造が形成され、この冷却チャネル構造は、従来技術の管路に対して気密性が高く、及び／又は、当該冷却チャネル構造の簡単な変更又は調整が可能となる。
第２の処理工程では、第１の金属薄板の第２の領域と、少なくとも１つの第２の金属薄板と、の間に機械的に分離不能な接合が形成され、その際に、第１の領域は、離型剤によって、上記機械的に分離不能な接合から外されており、これにより有利に、例えばレーザによるチャネルの導入が行われない。
第３の処理工程では、少なくとも１つの冷却チャネルが、第１の領域を膨らますことにより形成され、従って、熱吸収のための冷却媒体が、冷却チャネルを通って流れることが可能となる。第１の領域の片側又は両側を膨らませる圧力及び／又は時間に従って、冷却チャネルのより大きな横断面が実現され、これにより、有利に圧力損失が低減され、及び／又は、同じ金属薄板の重量でより大きな接触面が実現される。
第４の処理工程では、プラスチックカバーが、上記接合された金属薄板の、機械的に分離不能な接合とは反対を向いた少なくとも１つの面で固定され、これにより、有利に、より良好な機械的安定性と、機械的に分離不能に接合された金属薄板の全ての側面でプラスチックカバーが固定された際の高い気密性と、が達成される。
少なくとも２つの金属薄板の間の機械的に分離不能な接合は、圧延接合（Ｒｏｌｌｂｏｎｄｉｎｇ）によって及び／又は接着（Ｖｅｒｋｌｅｂｅｎ）によって形成される。圧延接合方法の場合、金属薄板は高圧下で圧延されることにより接合される。他の実施形態において、金属薄板が様々な材料で構成され、圧延が、更なる別の金属薄板を用いて行われる。圧延接合によって、均一な、機械的に分離不能な接合が形成され、機械的な安定性が高められ、重量が低減される。なぜならば、より薄い金属薄板が利用されるからである。
離型剤が金属薄板に印刷され、これにより有利に精密な冷却チャネル構造が形成され、この冷却チャネルは、従来技術の管路に比べて高い気密性を有し、及び／又は、当該冷却チャネル構造の簡単な変更又は調整が可能である。離型剤として、例えば、グラファイト、オイル、蝋、シリコン、及び／又は、グリースが利用される。
第１の領域を膨らませるために、好適に圧縮空気が使用され、その際に、膨らませる時間及び／又は利用される圧力に従って、例えば、冷却チャネルの直径が変更される。このようにして、例えば、直径が異なる２つの異なる冷却チャネル構造が冷却板の内部に形成されうる。
プラスチックカバーは、クリップ（Ｃｌｉｐｓ）、超音波溶接、接着、及び／又は、ねじによって、接合された金属薄板の、機械的に分離不能な接合とは反対を向いた少なくとも１つの面で固定される。
保守目的の、例えば金属薄板及び／又はプラスチックカバーを交換するための、両面使用可能な（ｒｅｖｅｒｓｉｂｌｅ）機械的接合のために、プラスチックカバーは、クリップ又ねじを用いて固定される。有利に、このことは、機械的に分離不能に接合された金属薄板の縁端部で行われる。
冷却板を、例えば取扱いに対して防護すべき場合には、プラスチックカバーは、溶接、即ち例えば超音波溶接よって、及び／又は、接着によって、上記接合された金属薄板の縁端部で、及び／又は、上記接合された金属薄板の、機械的に分離不能な接合とは反対を向いた面で固定される。
有利に、本発明に係る冷却板は、電気エネルギー貯蔵器と機械的に接続されており、即ち例えば、バッテリセル、バッテリモジュール、及び／又は、スーパーキャパシタ（Ｓｕｐｅｒｃａｐ）と、例えばねじ、接着、クランプ（Ｋｌｅｍｍｅ）、クリップによって機械的に接続されており、少なくとも１つの冷却チャネルを通って、冷却媒体が冷却板を貫流する。
好適に、本発明に係る冷却板は、少なくとも１つの電気エネルギー貯蔵器、即ち、例えば、リチウムイオン電池、リチウム硫黄電池、リチウム空気電池を備えた車両で利用される。
本発明の冷却板を製造するための第１の処理工程を示す。 本発明の冷却板を製造するための第２の処理工程を示す。 第３の処理工程及び第４の処理工程が施された、本発明の一実施形態に係る冷却板の断面を示す。 本発明に係る冷却板の第１の可能な利用を示す。 本発明に係る冷却板の第２及び第３の可能な利用を示す。
全ての図面において、同一の符号は、同一の装置構成要素を示す、
図１ａは、第１の金属薄板１と、第２の金属薄板２と、を示し、ここでは、第１の金属薄板１の少なくとも１つの第１の領域３（１）には、離型剤が塗布されており、第１の金属薄板１の第２の領域３（２）には、離型剤が塗布されていない。この離型剤は、第１の処理工程において、例えば印刷技術を用いて第１の金属薄板１に塗布される。
図１ｂでは、第１の金属薄板１と第２の金属薄板とが機械的に分離不能に互いに接合されており、例えば、この接合は第２の処理工程において、圧延接合により形成される。
図１ｃは、製造された冷却板１０の、図１ｂに示される平面Ａ−Ａの断面図を示しており、ここでは、第３の処理工程において、第１の金属薄板１と第２の金属薄板２の機械的に分離不能な接合の内部に存在する第１の領域３（１）を膨らませることによって、少なくとも１つの冷却チャネル６が形成され、第４の処理工程において、機械的に分離不能な接合とは反対を向いた面に、プラスチックカバー４、５が固定される。
図２は、本発明に係る冷却板１０の第１の可能な利用を示し、冷却板１０は、空間的に、２つのエネルギー貯蔵器７（１）、７（２）の間に、即ち例えばバッテリセル又はバッテリモジュールの間に配置されている。機械的に分離不能な接合とは反対を向いた面に、プラスチックカバー４、５が固定されており、このプラスチックカバー４、５が、金属薄板１、２を包囲するプラスチックカバーを形成する。２つの冷却チャネル６（１）、６（２）によって、冷却板１０が冷却回路に接続される。
図３は、本発明に係る冷却板１０（２）の第２の利用を示し、冷却板１０（２）は、空間的に、電気エネルギー貯蔵器７（１）、７（２）、７（３）の上側に、例えばバッテリセルの接続端子間に配置されている。
図３では、本発明に係る冷却板１０（１）の第３の利用が示されており、冷却板１０（１）は、空間的に、電気エネルギー貯蔵器７（１）、７（２）、７（３）の下側に、例えばバッテリセルの底板として配置されている。
他の可能な利用においては、冷却板が、電気エネルギー貯蔵器７（１）、７（２）、７（３）のハウジングの中に配置される。電気絶縁性のプラスチック、及び、高い気密性に基づいて、本発明に基づく冷却板は、例えばバッテリセルハウジングの内部に配置されうる。

Claims (10)

  1. 電気エネルギー貯蔵器のための冷却板であって、
    前記冷却板は、分離不能に互いに接合された少なくとも２つの金属薄板と、少なくとも１つのプラスチックカバーと、を有し、前記接合された金属薄板は、離型剤を用いて膨らまされた少なくとも１つの冷却チャネルを含む、冷却板。
  2. 前記金属薄板の材料として、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、及び／又は、金が利用されることを特徴とする、請求項１に記載の電気エネルギー貯蔵器のための冷却板。
  3. 前記プラスチックカバーは、電気的絶縁体であることを特徴とする、請求項１〜２のいずれか１項に記載の電気エネルギー貯蔵器のための冷却板。
  4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の冷却板を製造する方法であって、
    前記方法は、以下の工程、即ち、
    ‐第１の金属薄板の少なくとも１つの第１の領域に離型剤を塗布する工程と、
    ‐前記第１の金属薄板の第２の領域と、少なくとも１つの第２の金属薄板と、の間に機械的に分離不能な接合を形成する工程と、
    ‐前記第１の領域を膨らますことにより少なくとも１つの冷却チャネルを形成する工程と、
    ‐前記接合された金属薄板の、前記機械的に分離不能な接合とは反対を向いた少なくとも１つの面で、プラスチックカバーを固定する工程と、
    を含む、冷却板を製造する方法。
  5. 前記機械的に分離不能な接合は、圧延接合によって形成されることを特徴とする、請求項４に記載の、冷却板を製造する方法。
  6. 前記離型剤は、前記金属薄板に印刷されることを特徴とする、請求項４又は５に記載の、冷却板を製造する方法。
  7. 前記第１の領域を膨らませるために、圧縮空気が使用されることを特徴とする、請求項４〜６のいずれか１項に記載の、冷却板を製造する方法。
  8. 前記プラスチックカバーは、クリップ、超音波溶接、接着、及び／又は、ねじによって、前記接合された金属薄板の、前記機械的に分離不能な接合とは反対を向いた前記少なくとも１つの面で固定されることを特徴とする、請求項４〜７のいずれか１項に記載の、冷却板を製造する方法。
  9. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の少なくとも１つの冷却板を備える電気エネルギー貯蔵器であって、前記冷却板は、前記電気エネルギー貯蔵器と機械的に接続され、冷却回路の冷却媒体が、前記冷却板の少なくとも１つの冷却チャネルを貫流することを特徴とする、電気エネルギー貯蔵器。
  10. 少なくとも１つのエネルギー貯蔵器を備えた車両のための、請求項１〜３のいずれか1項に記載の冷却板の利用。
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