专利名称：用于蓄能器的热连接的设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于蓄能器和/或冷却板的热连接的设备，一种用于多块冷却翅片与一个冷却板的热连接的设备，一种蓄能器设备以及一种用于流体的热连接的设备。
背景技术：
高效的蓄能器，诸如锂离子或NiMH蓄电池或超级电容(Super-Caps)，被应用于现代的混合电动汽车(HEV)或电动汽车(EV)中。在快速充电和放电的过程中，由于电阻，使电池内部和外部产生发热。超过50°C的温度会导致蓄能器的永久性损坏。为了确保蓄能器的功能，必须使电池有效地冷却。对此，蓄能器经由冷却翅片与冷却板形成热接触。根据现有技术，将冷却翅片平面式地从一面或两面安装在电池外表面上。然后，使冷却翅片与冷却板相接触。在此，与冷却板的接触面积通常等于由冷却翅片的厚度和长度形成的面积。在所有的构造中，这样的过渡面都是热量的瓶颈。通过冷却翅片与冷却板的单面连接，首先在电池的高度上形成温度差。该温度差由电池废热和冷却翅片厚度、或者由冷却翅片和冷却板之间的过渡表面的大小来确定。厚的冷却翅片可以使温度差减小。首先，在电池高度较大、具有较多废热的情况下，必须使冷却翅片非常厚，从而能够保持住电池中允许的温度差。厚的冷却翅片会造成冷却设备的重量和体积的能量密度变低。为了避免在电池高度上的温度差，可以在电池之间安装有导引流体的冷却翅片。由此可以几乎避免电池中出现温度差。对于有流体流经的冷却翅片，在重量和体积的能量密度方面也具有缺点，这是因为，生产可能性和整个构造中所允许的压力损耗使得冷却翅片的厚度和冷却剂通道不能实现任意的小尺寸。此外，还存在连接处的泄露以及冷却液的均勻分布的问题。因为每块翅片都必须被供应冷却液，所以具有至少一个连接处的每块翅片都必须进行密封。图Ila示出了现有技术的蓄能器设备，其中，在电池和冷却翅片之间具有均勻的热传递。该蓄能器设备具有电池102、具有均勻接触电阻的电绝缘的导热薄膜104a、可以形成为导热的冷却翅片的冷却结构104b以及具有冷却功能的基板，例如通过在基板内部设置通道实现冷却功能。电池高度用附图标记108来表示。另外还示出了冷却翅片的基点 110，该基点实现了通过粘合力的导热连接或其它形式的导热连接。图1 示出了现有技术的蓄能器设备，其中，在冷却翅片和冷却板之间具有均勻的热传递。该蓄能器设备具有第一电池501、第二电池502和第三电池503，以及具有冷却功能的冷却板106，例如通过在冷却板内部设置通道实现冷却功能。例如，在冷却板106和各个电池的冷却结构之间设有具有均勻接触电阻的电绝缘的导热薄膜50 。另外例如还示出了基点 110a、“效率最高点(Bestpunkt) ” 510a 以及“效率最低点(Schlechtpunkt) ” 510b。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于蓄能器和/或冷却板的热连接的改良设备，一种用于多块冷却翅片与一个冷却板的热连接的改良设备，一种改良的蓄能器设备以及一种用于流体的热连接的改良设备。上述目的通过具有下述特征的用于蓄能器和/或冷却板的热连接的设备、用于多块冷却翅片或多个蓄能器与一个冷却板的热连接的设备、蓄能器设备以及用于流体的热连接的设备来实现。本发明的核心在于，对具有可变热传递的电池冷却元件的使用。根据本发明，提供一种由冷却元件组成的装置，该冷却元件例如为冷却翅片以及一个或多个导热薄膜，该装置具有在冷却翅片高度上的可改变的热传递。由此，可以使电池表面上的最大温度差保持尽可能小。此外，根据相同原理，在冷却板和组装在其上的冷却元件之间提供可改变的热传递，该冷却元件例如为冷却翅片，从而使多个电池之间的温度差保持尽可能小。以上述方式实现了组成电池组的电池的均勻冷却或受热，并由此使电池内的温度差保持尽可能小。所有电池均勻冷却，也就是所有电池处于相同的温度水平，这对于电池组的优化运行非常重要。电池的温度水平还影响使用寿命和性能。同样重要的是，电池内的温度差在此通过冷却能够保持尽可能小。这方面可以通过本发明的技术方案来确保实现。本发明的优势在于，既不使用较厚的冷却翅片，也不在电池之间使用流体，就可以在电池表面上实现适宜的温度以及实现最大温度差的最小化。本发明提供了一种用于蓄能器和/或冷却板的热连接的设备，其具有以下特征 包括接触元件，所述接触元件具有用于提供热连接的热传递表面，其中，所述接触元件具有第一区域和至少一个第二区域，所述第一区域具有第一导热性能，所述第二区域具有第二导热性能；并且其中，所述第一区域和所述至少一个第二区域相对于所述热传递表面彼此相邻设置。热连接可以是与蓄能器或冷却板的物理连接。该蓄能器可以是电池组或原电池， 例如锂离子或NiMH蓄电池、或超级电容、或双层电容器。冷却板可以形成为适合与蓄能电池结合。冷却板可以具有用于冷却介质的内部通道。通过热连接可以趋向并实现温度差的平衡。对此，接触元件可以经由热传递表面与对应的蓄能器的接触面、或者与对应的冷却板的接触面形成连接。因此可以经由热传递表面实现接触元件与蓄能器之间、或接触元件与冷却板之间的温度差的平衡。温度差的平衡可以通过在第一或第二区域中接触元件的不同的导热性能来控制。 由此，具有较好的导热性能的第一区域的温度差的平衡比具有相对较差的导热性能的第二区域的温度差的平衡进行得快。根据本发明，具有较好的导热性能的区域优选设置在接触元件的这样的位置上，即，在该位置上实现温度差的更快的平衡。由于第一区域和至少一个第二区域相对于热传递表面彼此相邻设置，所以蓄能器或冷却板能够与两个区域直接接触。第一导热性能和第二导热性能能够由第一区域和至少一个第二区域的不同的接触电阻来体现。在此，较高的接触电阻可以表现为较差的导热性能，而较低的接触电阻表现为较好的导热性能。通过不同的接触电阻能够确定各个适宜的导热性能。例如，可以使第一区域的第一材料具有第一接触电阻，至少一个第二区域的第二材料具有第二接触电阻。接触电阻可以取决于所使用材料的种类、又取决于所使用材料的性能。特别地，材料的接触电阻可以取决于实际接触点的量。那么，使用颗粒度较大材料比使用颗粒度较小的材料可实现更小的接触电阻。而且还可以使第一区域和至少一个第二区域的不同的接触电阻通过作用在第一区域和至少一个第二区域上的不同的承压力来确定。在此，较大的承压力实现较小的接触电阻，而较小的承压力实现较大的接触电阻。可替换或可补充地，可以使第一导热性能和第二导热性能由第一区域和至少一个第二区域的不同的接触面来体现。在此，各个区域上的接触面的面积大小对于各个区域的导热性能的好坏起决定性作用。由此，较大的接触面比较小的接触面能够实现更好的导热性能。根据一个实施方案，可以使不同的接触面通过接触元件上的凹槽来确定。适宜的凹槽例如可以通过在一维或多维模板中的镂空部或冲压部来实现。可替换或可补充地，可以使不同的接触面通过冷却板上的适宜的凹槽来确定。根据本发明的一个实施方案，可以使第一导热性能和第二导热性能由第一区域和至少一个第二区域的不同的横截面来体现。在此，较大的材料横截面可以表现为较好的导热性能，而较小的材料横截面可以表现为较差的导热性能。接触元件可以是薄膜和/或冷却翅片。薄膜可以是电绝缘的导热薄膜，该导热薄膜具有分级式的不同的接触电阻。由该薄膜实现的电绝缘可以为电池提供短路保护。可以设置冷却翅片，从而例如将由蓄能器接收的热量进一步传递到冷却板上。冷却翅片可以额外用作能量电池的机械保持件。本发明设置结构的优点在于，提供了多种可行的变化方案用于实现可改变的热传递，这是因为，对应的改变既可以在薄膜上、还可以在冷却翅片上以及结合使用在这两种元件上。这样的设置结构因此能够适用于不同的需求和使用条件。在本发明的范围内，还可以使用单独薄膜，使用单独冷却翅片，或例如每个蓄能器使用两块冷却翅片，或者其它的结合方案。本发明还提供一种用于多块冷却翅片与一个冷却板的热连接的设备，其具有以下特征包括接触元件，所述接触元件具有用于提供热连接的热传递表面，其中，所述接触元件具有第一区域和至少一个第二区域，所述第一区域具有第一导热性能，所述第二区域具有第二导热性能；并且其中，所述第一区域和所述至少一个第二区域相对于所述热传递表面彼此相邻设置；并且其中，所述第一区域适合于第一冷却翅片的热连接，而所述至少一个第二区域适合于第二冷却翅片的热连接。经由多块冷却翅片可以使多个蓄能器与一个冷却板热连接。在此，用于热连接的第一区域和至少一个第二区域可以彼此相邻设置或相互间隔设置。换句话说，接触元件可以形成为连续元件，或由多个单独的零件组装而成。此外，本发明提供一种蓄能器设备，其具有以下特征包括至少一个蓄能器；冷却板；以及至少一个前述任意的用于热连接的设备，该热连接设备设置在至少一个蓄能器和冷却板之间。
接下来，结合附图对本发明的优选实施例进行详细说明。图中示出
图Ia为本发明一个实施例的用于蓄能器的热连接的设备的示意图；图2至4为本发明其它实施例的用于蓄能器的热连接的设备的示意图；图fe为本发明一个实施例的用于冷却板的热连接的设备的示意图；图6至10为本发明其它实施例的用于冷却板的热连接的设备的示意图；图Ila为现有技术的用于蓄能器的热连接的设备的示意图；图12a为现有技术的用于冷却板的热连接的设备的示意图；以及图13至21为本发明其它实施例的用于流体的热连接的设备的示意图。
具体实施例方式在以下对本发明优选实施例的说明中，对于在不同附图中示出的、功能类似的元件采用相同或相近的附图标记，其中，对于这些部件省去重复说明。在电池和冷却翅片之间进行热传递的过程中，由于冷却翅片在电池外表面上形成平面式的在高度上均勻的热连接，热流流经整个电池高度，直到冷却翅片基点(电池基点) 处的热沉(Warmesenke)上。当然，由于冷却翅片的高度，并且根据冷却翅片的厚度，冷却翅片中形成有显著的温度差。相对应地，在电池高度上的温度差也很大，该电池高度上的温度差用Δ Tl来表示。根据本发明，在电池和冷却翅片之间实现了变化的热传递。对此，根据冷却翅片高度和冷却翅片温度，热传递局部地在电池表面和冷却翅片之间的对应的位置上发生改变。 以这种方式可以如所希望的那样实现在电池表面上更低的温度差。而且，还由此实现了在两方面之间的最佳选择，即，一方面在电池表面上的最大允许的温度差ΔΤ1，和另一方面在电池表面上的最高温度与冷却翅片支脚的最低温度之间的尽可能小的温度差ΔΤ2。热流Q由以下公式表示Q = kXAX ΔΤ其中，在电池表面和冷却翅片之间A 接触面k:接触电阻Δ T 产生的温度差如以下附图所示，特别对于一种电池可以采用不同的方式来实现变化的热传递。图Ia示出了本发明一个实施例的蓄能器设备，该蓄能器设备具有用于蓄能器热连接的设备。根据该实施例，通过具有不同接触电阻的材料而在电池和冷却翅片之间实现变化的热传递。该蓄能器设备具有蓄能器102、接触元件以及冷却板106，根据该实施例，接触元件包括薄膜10 和冷却翅片104b。蓄能器102、薄膜10 和冷却翅片104b相互平行设置，其中，薄膜10 设置在蓄能器102和冷却翅片104b之间。冷却板106与冷却翅片104b呈直角设置。蓄能器102在其高度或电池高度上贴靠薄膜104a，该蓄能器或电池高度的方向用箭头108来表示。薄膜10 以其背对蓄能器102的一侧贴靠在冷却翅片104b上。冷却翅片104b通过其面向冷却板106的表面而与冷却板106连接，该表面用基点110来表示。根据该实施例，蓄能器102和薄膜10 与冷却板106保持间隔开。
蓄能器102的表面上的温度差用Δ Tl来表示。Δ Τ2表示蓄能器102的表面上的最高温度和基点110上的最低温度之间的温度差。ΔΤ3Χ表示蓄能器102的表面和冷却翅片104b的相对表面之间的不同的温度差。在此，最高温度差ΔΤ3χ可以位于基点110附近。蓄能器102可以是电池。薄膜可以是电绝缘的导热薄膜104a，该导热薄膜具有可变的接触电阻。导热薄膜10 的可变接触电阻可以由此获得，S卩，如图1所示，导热薄膜 10 被分为多个具有不同的特定接触电阻的区域。冷却翅片可以是一个冷却结构，特别是一块导热的冷却翅片104b。冷却翅片104b的基点110通过粘合力与冷却板106连接，或利用另一个导热连接件与冷却板连接。冷却板106可以形成为具有冷却功能的基盘，例如通过内设通道来实现冷却功能。在图Ia所示的实施例中，通过具有不同接触电阻的材料、也就是通过k值的变化， 在电池和冷却翅片之间实现可变的或变化的热传递。根据该实施例，具有不同导热性的材料、例如基于不同塑料(PVC、PA或POM)的材料，或者由具有分级式的不同的接触电阻的导热薄膜制成的条带的材料，被设置在冷却翅片和电池之间，使得在“效率最低点，，处提供最好的导热性能或最小的接触电阻。根据该实施例，效率最低点对应于冷却翅片和/或电池的最高点。除了第一导热薄膜以外，在朝着冷却翅片基点(“效率最高点”)的方向上还分级地设有至少一个第二导热薄膜，该第二导热薄膜的导热性能弱于第一导热薄膜，或者，该第二导热薄膜的接触电阻大于第一导热薄膜的接触电阻。以这种方式可以使电池表面上的温度差ΔΤ1减小。可替换的技术方案在于采用一个这样的导热薄膜，该导热薄膜的接触电阻在尺寸上具有适宜的分级或剖面。这一点例如可以通过不同的容积效率来实现，也就是指通过材料性能在尺寸上的变化来实现。区域的数量以及各个区域的高度和宽度可以根据所需要的最大温度差、和导出以及导入的热流多少而适宜地进行改变。图2示出了本发明一个实施例的蓄能器设备，该蓄能器设备具有用于蓄能器热连接的设备。根据该实施例，通过承压力变化而在电池和冷却翅片之间实现变化的热传递。图2中所示的蓄能器设备相当于图Ia的蓄能器设备，其区别在于，热传递不是通过在导热薄膜10 中的不同材料来实现，而是通过可变化的承压力来实现。因此，这里的薄膜可以形成为具有均勻的接触电阻的电绝缘的导热薄膜。在图2中，蓄能器102和冷却翅片10 之间的变化的承压力用多个箭头来表示，为了清楚起见，仅将其中的两个箭头用附图标记230来示出。根据该实施例，可改变的热传递通过“k”值的改变来实现。此外，接触电阻“k”是一个承压力的函数。高的承压力实现接触电阻的减小。根据该实施例，由于在“效率最低点”上引入最高承压力，因此通过在冷却翅片高度上的由冷却翅片到电池的承压力的改变而适宜地影响到热传递。在朝着冷却翅片的“基点”(效率最高点)方向上分级采用至少一个其他的、优选较小的承压力，由此使接触电阻增大。以这种方式，可以使电池表面上的温度差Δ Tl减小。图3示出了本发明一个实施例中的蓄能器设备，该蓄能器设备具有用于蓄能器热连接的设备。根据该实施例，通过在冷却翅片上的不同大小的接触面而在电池和冷却翅片之间实现变化的热传递。图3中所示的蓄能器设备相当于图2的蓄能器设备，其区别在于，热传递不是通过在导热薄膜10 上的可变化的承压力来实现，而是通过冷却翅片104b相对于导热薄膜10 的不同大小的接触面来实现。导热薄膜10 可具有均勻的接触电阻。与图2的实施例的区别在于，这里的冷却结构形成为导热的具有镂空部、冲压部或类似结构的冷却翅片 104b，如在图3中虚线所示。通过由虚线表示的不同大小的孔，示意性示出了冷却翅片104b 表面上的不同大小的接触面。在图3所示的实施例中，可改变的热传递通过“A”值的改变来实现，A表示接触面。 根据该实施例，在电池和冷却翅片之间设置不同大小的接触面使得在效率最低点上提供尽可能大的接触面。在朝着冷却翅片的“基点”(效率最高点)的方向上分级采用至少一个其他的、优选较小的接触面，由此使热传递局部变差。以这种方式，可以使电池表面上的温度差ΔΤ1减小。例如，冷却翅片上的接触面在高度上通过在一维或多维模板中的镂空部和/ 或冲压部而有目的地进行改变，其中，模板例如为带状模板和/或孔状模板。图4示出了本发明一个实施例的蓄能器设备，该蓄能器设备具有用于蓄能器热连接的设备。根据该实施例，通过在导热薄膜上的不同大小的接触面而在电池和冷却翅片之间实现变化的热传递。图4中所示的蓄能器设备相当于图3的蓄能器设备，其区别在于，热传递在此通过导热薄膜10 相对于冷却翅片104b和/或相对于蓄能器设备102的不同大小的接触面来实现。由此，与图Ia和2类似，冷却翅片104b可再次形成为不具有冲压部或类似冷却结构的冷却翅片。然而与图3的区别在于，在图4的实施例中，电绝缘的导热薄膜10 具有均勻的接触电阻以及可变化的接触面。例如，对导热薄膜10 进行冲孔。在图4中，冲孔由在薄膜10 的示图中的不同大小的断裂部来表示。在图4的实施例中，可改变的热传递再次通过“A”值的改变来实现。与图3类似地实现可改变的热传递，这里的区别在于，用导热薄膜上的接触面的改变来代替冷却翅片上的接触面的改变，例如通过适宜的冲孔来实现。与本发明的图Ia至4所示的技术方案相类似，还可以在一块或多块冷却翅片与冷却板之间建立可变化的热传递。在接下来的附图中，分别示出了多块冷却翅片与对应的蓄能器装置组装在一起的示意图。冷却翅片可以根据位置需要直接设置在蓄能器之间。冷却板通常理解为导引冷却介质的构件，在该构件上安装有用于散热的冷却翅片。如以下附图所示，至冷却板的可变化的热传递可以不同的方式来实现。图如示出了本发明一个实施例的蓄能器设备，该蓄能器设备具有用于冷却板热连接的设备。根据该实施例，通过具有不同接触电阻的材料而在冷却翅片和冷却板之间实现变化的热传递。这种技术方案对应于图Ia所述的技术方案。蓄能器设备具有第一蓄能器装置501、第二蓄能器装置502和第三蓄能器装置 503，以及冷却板106。如图Ia所示，蓄能器装置501、502、503分别具有形成为电池的蓄能器、薄膜和冷却翅片。为了清楚起见，蓄能器、薄膜和冷却翅片在此以及在以下附图中不再用附图标记来表示。冷却翅片或者可以直接与冷却板106连接，或者可以经由中间薄膜 504a与冷却板连接。根据该实施例，蓄能器装置501、502、503的冷却翅片分别经由中间薄膜50 与冷却板106连接。中间薄膜50 可以连续地设置于冷却板106的表面上，或者如图fe所示，中间薄膜由各个单独的薄膜区段构成，这些薄膜区段分别设置在各个冷却翅片和冷却板106的表面之间。为了形成不同的接触电阻，可以使各个薄膜区段具有不同的材料。
中间薄膜50 还可以形成为具有可变化的接触电阻的电绝缘的导热薄膜。根据该实施例，冷却翅片的面向冷却板106的表面分别称作是冷却翅片的基点110a。此外，在图fe中还示出了效率最高点510a以及效率最低点510b。效率最高点510a对应于第一装置501，而效率最低点510b对应于第三装置503。冷却板106可以形成为具有冷却功能的冷却板，例如通过内设通道来实现冷却功能。蓄能器的表面上的温度差用Δ Tl来表示。Δ Τ2表示各个蓄能器的表面上最高温度和冷却翅片的各个基点IlOa上的最低温度之间的温度差。ΔΤ4表示冷却翅片之间、和相关地第一装置501和第三装置503的电池之间的温度差。ΔΤ51、ΔΤ52、ΔΤ53分别表示在各个单独的薄膜区段上的各自的温度差。各自的温度差ΔΤ51、ΔΤ52、ΔΤ53还可以受到各个单独的薄膜区段的不同材料的影响。根据图fe所示的实施例，冷却翅片和冷却板之间的可变化的热传递可以通过“k” 值的改变来实现。为此，具有良好导热性的材料、例如具有分级式的不同的接触电阻的导热薄膜的条带被设置在冷却板和冷却翅片之间，使得在效率最低点处提供最好的导热性能或最小的接触电阻。在冷却情况下，效率最低点可以是冷却板的最热区域，而相反地，在加热情况下，效率最低点可以是“加热盘”的最冷区域。在朝着效率最高点的方向上分级采用至少一个第二导热薄膜，该第二导热薄膜的导热性能弱于第一导热薄膜，或者，该第二导热薄膜的接触电阻大于第一导热薄膜的接触电阻，其中，效率最高点在冷却情况下是冷却板的最冷区域，而在加热情况下是“加热盘”的最热区域。以这种方式可以使冷却翅片之间、和相关地整个电池组的电池之间的温度差减小。可替换的技术方案在于采用一个这样的导热薄膜，该导热薄膜的接触电阻在尺寸上具有适宜的分级或剖面，例如通过不同的容积效率来实现，也就是指通过在一个薄膜内的材料性能变化来实现。图6示出了本发明一个实施例的蓄能器设备，该蓄能器设备具有用于冷却板热连接的设备。根据该实施例，通过承压力变化而在冷却翅片和冷却板之间实现变化的热传递。图6中所示的蓄能器设备相当于图fe的蓄能器设备，其区别在于，热传递不是通过在中间薄膜50 中的不同材料来实现，而是通过可变化的承压力来实现。因此，这里的薄膜50 可以形成为具有均勻的接触电阻的电绝缘的导热薄膜。在图6中，可变化的承压力用多个箭头来表示，箭头用附图标记630来示出。根据该实施例，可改变的热传递通过“k”值的改变来实现。此外，接触电阻“k”是一个承压力的函数。由于在效率最低点上引入最高承压力，因此通过改变冷却翅片到冷却板的承压力可以适宜地影响到热传递。在冷却情况下，效率最低点对应于冷却板的最热位置，而相反地，在加热情况下，效率最低点对应于“加热盘”的最冷区域。在冷却翅片的朝着效率最高点的方向上分级采用至少一个其他的、优选较小的承压力，由此使接触电阻ΔΤ5χ 增大。冷却板以这种方式，可以使冷却翅片之间、和相关地电池之间的温度差ΔΤ4减小。图7示出了本发明一个实施例的蓄能器设备，该蓄能器设备具有用于冷却板热连接的设备。根据该实施例，通过在冷却翅片上的不同大小的接触面而在冷却翅片和冷却板之间实现变化的热传递。图7中所示的蓄能器设备与图fe的蓄能器设备相当，其区别在于，热传递不是通过在中间薄膜50 上的不同材料来实现，而是通过在冷却板106上的不同大小的接触面来实现。与图fe所示的实施例相反，这里的薄膜可以形成为具有均勻的接触电阻的电绝缘的
10导热薄膜。在图7中，具有冷却通道的冷却板106相对于冷却翅片而具有可变化的接触面。 如图7所示，可以这样实现可变化的接触面，即，冷却板106的相对于各个冷却翅片所设置的区域设有不同大小的凹槽740。通过这些凹槽740来确定相对于中间薄膜50 、以及由此相对于各个冷却翅片的各个接触面的大小。根据图7所示的实施例，冷却翅片和冷却板之间的可改变的热传递通过“A”值的改变来实现。对此，在电池和冷却翅片之间设置不同大小的接触面，从而在效率最低点上提供尽可能大的接触面，其中，效率最低点在冷却情况下对应于冷却板的最热位置，或者在加热情况下对应于“加热盘”的最冷区域。在冷却板的朝着效率最高点的方向上分级采用至少一个其他的、优选较小的接触面，由此使热传递局部变差，其中，效率最高点在冷却情况下对应于冷却板的最冷位置，反之在加热情况下对应于“加热盘”的最热区域。以这种方式， 可以使冷却翅片之间、和相关地电池之间的温度差ΔΤ4减小。例如可以在冷却板上通过在一维或多维模板中的镂空部、冲孔、冲压部等等而有目的地改变接触面，其中，模板例如为带状模板和/或孔状模板。图8示出了本发明一个实施例的蓄能器设备，该蓄能器设备具有用于冷却板热连接的设备。根据该实施例，通过在导热薄膜上的不同大小的接触面而在冷却翅片和冷却板之间实现变化的热传递。图8中所示的蓄能器设备相当于图7的蓄能器设备，其区别在于，热传递在此通过中间薄膜50 相对于冷却翅片和冷却板106的不同大小的接触面来实现。冷却板106在此可以与图如和6类似同样形成为具有冷却通道的冷却板。与图7的区别在于，在图8的实施例中，中间薄膜50 形成为具有均勻的接触电阻和可变化的接触面的电绝缘的导热薄膜。例如对导热薄膜50 进行冲孔。在图8中，冲孔由在各个单独的薄膜区段的示图中的不同大小的断裂部840来表示。在图8所示的实施例中，以和图7所述的类似方式在冷却翅片和冷却板之间建立可改变的热传递，而区别在于，这里的改变是通过导热薄膜或中间薄膜上的接触面来形成的，例如通过对薄膜的适宜的冲孔来实现。图9示出了本发明一个实施例的蓄能器设备，该蓄能器设备具有用于冷却板热连接的设备。根据该实施例，通过在冷却翅片上的不同大小的接触面而在冷却翅片和冷却板之间实现变化的热传递。图9中所示的蓄能器设备相当于图7的蓄能器设备，其区别在于，热传递在此通过各个冷却翅片相对于中间薄膜50 的不同大小的接触面来实现，其中，冷却板106在此与图fe、6和8类似同样形成为具有冷却通道的冷却板。与图7的区别在于，在图9的实施例中，冷却翅片形成为具有可变化的接触面的冷却翅片，例如通过在冷却翅片的邻接中间薄膜50 的侧面上设置不同大小的凹槽940。各个凹槽940的大小确定各个冷却翅片相对于中间薄膜504a、以及由此相对于冷却板106的接触面的大小。在图9所示的实施例中，以和图7所述的类似方式在冷却翅片和冷却板之间建立可改变的热传递，而区别在于，这里的改变是通过冷却翅片上的接触面来形成的，例如采用适宜的冲模、冲孔、变形处理、冲压等来实现。图10示出了本发明一个实施例的蓄能器设备，该蓄能器设备具有用于冷却板热连接的设备。根据该实施例，通过在冷却翅片上设置不同大小的材料横截面而在冷却翅片和冷却板之间实现变化的热传递。图10中所示的蓄能器设备相当于图如的蓄能器设备，其区别在于，热传递不是通过在中间薄膜50 上的不同材料来实现，而是通过在冷却板上的不同大小的材料横截面来实现。与图fe所示的实施例相反，这里的薄膜可以形成为具有均勻的接触电阻的电绝缘的导热薄膜。在图10中，冷却翅片形成为具有可变化的导热横截面1040的冷却翅片，也就是说，对于不同的导热性能，冷却翅片设有相应的不同的导热横截面1040。在图10所示的实施例中，以和图7所述的类似方式在冷却翅片和冷却板之间建立可改变的热传递，而区别在于，这里的由冷却翅片到冷却板的热传递的改变是通过在冷却翅片中的导热横截面的减小来形成的，例如通过使冷却翅片厚度分级减小来实现。在效率最低点上具有最大冷却翅片厚度。在朝着效率最高点的方向上采用分级的至少一个较小的冷却翅片厚度。可替换地，在基点附近设置凹口，这些凹口使冷却翅片的横截面适宜地减小。图IOb示出了本发明蓄能器设备的另一个实施例。根据该实施例，各个蓄能器 501,502和503经由中间薄膜50 与冷却板106连接。可替换地，还可以使各个蓄能器
501、502和503直接与冷却板106连接。在该另一个实施例中，蓄能器的连接可以通过类似图5a、图6、图7和图8的冷却翅片在冷却板106上的连接方式来实现。为了使电池内部的温度差、以及整个电池装置内部的温度差以所期待的方式减小，可以分别选择适宜的实施例。在此，各个实施例仅示例性地选择，而且可以相互结合利用。而且，所述的元件、元件的设置以及数量也是示例性地选择，并且可以根据不同的条件而进行适宜地调整。图13示出了这样的蓄能器设备，该蓄能器设备具有用于使流体和冷却板106热连接的设备，该热连接设备实现了流体和冷却板之间的均勻的热传递。还示出了电池501、
502、503，这些电池分别各设置在一块冷却翅片上。冷却翅片的基点1301例如可以经由一个导热薄膜1303与冷却板106连接，该导热薄膜是电绝缘的并且具有均勻的接触电阻。冷却板106具有例如通过内设通道1305而实现的冷却功能，在通道中可以有流体流通。而且还示出了冷却板106和冷却通道1305的效率最高点1307和效率最低点1309。用于导引流体的冷却通道1305具有热传递表面，用以实现流体和冷却板106的热连接。热传递表面可以指的是冷却通道1305的外表面。在此，冷却通道1305具有第一区域和至少一个第二区域，该第一区域具有第一导热性能，至少一个第二区域具有第二导热性能。第一区域和至少一个第二区域相对于热传递表面彼此相邻设置。根据该实施例，第一区域和至少一个第二区域具有相同的导热性能，从而实现流体和冷却板106之间均勻的热传递。结合以下附图，根据本发明相同的原理提供了冷却板106和冷却流体之间的可改变的热传递，从而使多个电池501、502、503之间的温度差保持尽可能小。以适宜的方式可以在加热板和加热流体之间实现可变化的热传递。在本发明的技术方案中，在传热或传冷的流体和被流体流经的构件之间、根据在这些位置上的温度来局部改变热传递。以这种方式可以根据需要实现冷却板表面上的较小的温度差。公知地，热流Q由以下公式表示
Q = α XAX Δ T其中，在电池表面和冷却翅片之间A 接触面α 热传递系数Δ T 产生的温度差可改变的热传递可以以不同的方式来实现。与本发明的图1至12所示的技术方案类似，可以将这些方式应用在传热或传冷的流体和被流体流经的构件之间的热传递，该构件通常称为“冷却板”，在构件上安装有用于散热的冷却翅片或电池。图14示出了这样的蓄能器设备，该蓄能器设备具有用于使流体和冷却板106热连接的设备，该热连接设备实现了流体和冷却板之间可变化的热传递。可变化的热传递可以通过不同的α值、例如不同的流速来实现。与图13所示的实施例的区别在于，该实施例中的通道在各个区域上具有不同的通道横截面1410。横截面从较大的横截面1410Α1到较小的横截面1410Α3逐渐变小。由此， 第一热传递性能和第二热传递性能可以通过冷却通道1305的第一区域和至少一个第二区域的不同的通道横截面而体现出来。根据该实施例，可变化的热传递例如可以通过“ α ”值的改变来实现。此外，热传递系数“α ”还是流速的函数(层流/湍流等)。在此，建议例如通过选择通道横截面而适宜地影响流速，由此在“效率最低点” 1309处提供最佳的热传递系数。在朝着“效率最高点” 1307的方向上分级采用至少一个第二的、比第一热传递系数差的热传递系数，其中，效率最高点例如在冷却情况下对应于冷却板106的最冷区域(反之，在加热情况下对应于“加热盘”的最热区域)。以这种方式可以使冷却板106表面上的温度差减小，并由此使整个电池组的电池501、502、503之间的温度差减小。图15示出了这样的蓄能器设备，该蓄能器设备具有用于流体和冷却板106热连接的设备，该热连接设备实现了流体和冷却板之间可变化的热传递。可变化的热传递可以通过不同的α值、例如不同的通道形状来实现。与图14所示的实施例的区别在于，该实施例中的通道在各个区域上具有不同的通道形状1510。此外，热传递系数“ α ”还取决于通道的几何形状。根据该实施例，通过改变通道的几何形状适宜地影响热传递，例如通过改变流动横截面的高度/边长比。图16示出了这样的蓄能器设备，该蓄能器设备具有用于流体和冷却板106热连接的设备，该热连接设备实现了流体和冷却板之间可变化的热传递。可变化的热传递可以通过不同的α值、例如不同的侧壁粗糙度来实现。与图13所示的实施例的区别在于，该实施例中的通道1305在各个区域上具有不同的侧壁粗糙度。在此，侧壁粗糙度朝着效率最低点1309的方向增大。由此，第一热传递性能和第二热传递性能可以通过冷却通道1305在第一区域和至少一个第二区域上的内壁的不同的表面结构而体现出来。此外，热传递系数“ α ”还取决于通道侧壁粗糙度或流动阻力。根据该实施例，在此，建议通过改变通道侧壁粗糙度或其它的流动阻力、诸如通过设置障碍、横截面跳跃、回转等而适宜地影响热传递。
图17示出了这样的蓄能器设备，该蓄能器设备具有用于流体和冷却板106热连接的设备，该热连接设备实现了流体和冷却板表面之间可变化的热传递。可变化的热传递可以通过不同大小的导热层厚度、例如不同的通道深度来实现。与图13所示的实施例的区别在于，该实施例中的通道1305在各个区域上具有不同的到导热薄膜1303的间距。在此，该间距逐级地朝着效率最低点1309的方向减小。由此，第一热传递性能和第二热传递性能可以通过第一区域和至少一个第二区域到热传递表面的不同的间距而体现出来。因此，可变化的热传递例如可以通过改变“A”值来实现。在此，建议在流体和冷却板之间采用不同大小的热传递表面和导热长度，例如由图18所示，采用不同的通道几何形状，较窄或较宽的流体通道的间距；由图17所示，流体通道到表面的较近或较远的位置； 由图19所示，采用助肋；湍流板、湍流线等。由此，在效率最低点1309(例如在冷却情况下的冷却板的最热区域；反之，在加热情况下的“加热板”的最冷区域)处，在流体和冷却翅片之间提供尽可能大的热传递表面。朝着冷却板“效率最高点”(在冷却情况下的冷却板的最冷区域；反之，在加热情况下的“加热板”的最热区域)方向上分级采用至少一个其他的、优选较小的热传递表面，由此使热传递局部变差。图18示出了这样的蓄能器设备，该蓄能器设备具有用于流体和冷却板106热连接的设备，该热连接设备实现了流体和冷却板之间可变化的热传递。可变化的热传递可以通过不同大小的热传递表面、例如不同的通道间距来实现。与图17所示的实施例的区别在于，该实施例中的通道1305在各个区域上具有不同的通道结构1801。在此，通道1305的各个弯曲部的部分区段之间的间距朝着效率最低点 1309的方向减小。由此，第一热传递性能和第二热传递性能可以通过冷却管道在第一区域和至少一个第二区域的分段部分的不同间距而体现出来。图19示出了这样的蓄能器设备，该蓄能器设备具有用于流体和冷却板106热连接的设备，该热连接设备实现了流体和冷却板之间可变化的热传递。可变化的热传递可以通过不同大小的热传递表面、例如在管道中设置助肋来实现。与图18所示的实施例的区别在于，该实施例中的通道1305在各个单独的区域上具有不同的通道横截面1901。由此，第一热传递性能和第二热传递性能可以通过在第一区域和至少一个第二区域的、不同大小的、设置在冷却通道内部的热传递表面而体现出来。图20示出了这样的蓄能器设备，该蓄能器设备具有用于流体和冷却板106热连接的设备，该热连接设备实现了流体和冷却板表面之间可变化的热传递。可变化的热传递可以通过不同大小的热传递表面、例如通过凹槽来实现。与图19所示的实施例的区别在于，该实施例中，冷却板106在层1303和通道1305 之间的冷却板区域上设有凹槽2001。凹槽2001在各个区域上具有不同大小的尺寸。冷却板106例如可以由多层构成，并且具有例如通过内设通道1305而实现的冷却功能。凹槽 2001可以设置在冷却板106的其中一层上。由此，在冷却通道1305和热传递表面的第一区域与冷却通道1305和热传递表面的至少一个第二区域之间，第一热传递性能和第二热传递性能可以通过不同大小的凹槽2001而体现出来。图21示出了这样的蓄能器设备，该蓄能器设备具有用于流体和冷却板106热连接的设备，该热连接设备实现了流体和冷却板之间可变化的热传递。可变化的热传递可以通过流体和冷却板106之间的不同的Δ T值来实现。与图13所示的实施例的区别在于，该实施例中的通道1305在各个区域上输送不同的流体。在此，效率最高点1307可以表示流体的回流，而效率最低点1309表示流体的流入。由此，第一热传递性能和第二热传递性能可以通过在第一区域和至少一个第二区域上的流体的不同温度而体现出来。因此，可变化的热传递例如可以改变“ ΔΤ”值来实现。通过流体和冷却板106之间的热交换来改变流体流经冷却板106时的平均温度，并由此改变流体和冷却板106之间所产生的温度差ΔΤ。由此，建议适宜地选择流体的路径，例如，通过选择适宜的通道结构以及通道设置，从而在效率最低点1309(例如在冷却情况下的冷却板的最热区域)处提供尽可能冷的流体(例如流入)。在朝着冷却板106的“效率最高点” 1307 (在冷却情况下的冷却板的最冷区域)方向上分级地设置已加热的流体(例如回流)。代替内部设有通道(例如由层板组装而成)的冷却板106，可以考虑类似地在一个冷却板106上焊接或粘接有通道，该通道例如为管，诸如扁管，其中，热传递以相同的方式局部调节。在图14至21所示的实施例中，还具有这样的优势能够以所期待的方式减小电池之间的温度差。
1权利要求
1.一种用于蓄能器(10 和/或冷却板(106)的热连接的设备，其特征在于包括接触元件(104a、104b ；50 )，所述接触元件具有用于提供热连接的热传递表面，其中，所述接触元件具有第一区域和至少一个第二区域，所述第一区域具有第一导热性能， 所述第二区域具有第二导热性能；并且其中，所述第一区域和所述至少一个第二区域相对于所述热传递表面彼此相邻设置。
2.一种用于多块冷却翅片与一个冷却板(106)、或多个蓄能器(102)与一个冷却板 (106)的热连接的设备，其特征在于包括接触元件(104b ；50 )，所述接触元件具有用于提供热连接的热传递表面，其中， 所述接触元件具有第一区域和至少一个第二区域，所述第一区域具有第一导热性能，所述第二区域具有第二导热性能；并且其中，所述第一区域和所述至少一个第二区域相对于所述热传递表面彼此相邻设置；并且其中，所述第一区域适合于第一冷却翅片或第一蓄能器的热连接，而所述至少一个第二区域适合于第二冷却翅片或第二蓄能器的热连接。
3.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述第一导热性能和所述第二导热性能由所述第一区域和所述至少一个第二区域的不同的接触电阻来体现。
4.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，所述第一区域的第一材料具有第一接触电阻，所述至少一个第二区域的第二材料具有第二接触电阻。
5.根据权利要求3或4所述的设备，其特征在于，所述第一区域和所述至少一个第二区域的不同的接触电阻通过作用在所述第一区域和所述至少一个第二区域上的不同的承压力(230 ；630)来确定。
6.根据前述任意一项权利要求所述的设备，其特征在于，所述第一导热性能和所述第二导热性能由所述第一区域和所述至少一个第二区域的不同的接触面来体现。
7.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述不同的接触面通过所述接触元件 (104a、104b ；504a)上的凹槽(840 ；940)来确定。
8.根据权利要求6或7所述的设备，其特征在于，所述不同的接触面通过所述冷却板 (106)上的凹槽(740)来确定。
9.根据前述任意一项权利要求所述的设备，其特征在于，所述第一导热性能和所述第二导热性能由所述第一区域和所述至少一个第二区域的不同的横截面(1040)来体现。
10.根据前述任意一项权利要求所述的设备，其特征在于，所述接触元件是薄膜 (104a ；504a)和 / 或冷却翅片(104b)。
11.一种蓄能器设备，其特征在于，包括至少一个蓄能器(102)；冷却板(106)；以及至少一个根据前述任意一项权利要求的用于热连接的设备(104a、104b ；50 )，该热连接设备设置在所述至少一个蓄能器和冷却板之间。
12.根据权利要求11所述的蓄能器设备，其特征在于，所述储能器具有根据权利要求 13至15的任意一项的用于使流体和冷却板(106)热连接的设备。
13.一种用于流体与冷却板(106)热连接的设备，其特征在于包括用于导引流体的冷却通道(1305)，所述冷却通道具有用于提供热连接的热传递表面，其中，所述冷却通道具有第一区域和至少一个第二区域，所述第一区域具有第一导热性能，所述第二区域具有第二导热性能；并且其中，所述第一区域和所述至少一个第二区域相对于所述热传递表面彼此相邻设置。
14.根据权利要求13所述的用于流体与冷却板(106)热连接的设备，其特征在于，所述第一导热性能和所述第二导热性能由所述第一区域和所述至少一个第二区域的不同的通道横截面来体现。
15.根据权利要求13或14所述的用于流体与冷却板(106)热连接的设备，其特征在于，所述第一导热性能和所述第二导热性能由所述第一区域和所述至少一个第二区域中的冷却通道的内壁的不同表面结构来体现，或者由所述第一区域和所述至少一个第二区域中的在冷却通道和冷却板的表面之间的不同的热传递性能O001)来体现。
全文摘要
本发明特别涉及一种用于蓄能器(102)与冷却板(106)、和/或蓄能器(102)与接触元件(104a、104b；504a)的热连接的设备，以及一种用于冷却板(106)与接触元件(104a、104b；504a)、和/或冷却板(106)与流体的热连接的设备。本发明的用于热连接的设备分别具有第一区域和至少一个第二区域，该第一区域具有第一导热性能，该至少一个第二区域具有第二导热性能；其中，第一区域和至少一个第二区域相对于热传递表面彼此相邻设置。
文档编号H01M10/50GK102438850SQ201080015981
公开日2012年5月2日 申请日期2010年3月25日 优先权日2009年3月30日
发明者托拜厄斯·伊泽迈尔, 斯忒芬·赫希, 阿希姆·威贝尔特, 马可-托玛斯·艾西尔 申请人:贝洱两合公司