用于交通运输工具的蓄电池壳体的调温设备的制作方法

在电机驱动的交通运输工具、例如轿车、陆地运输车辆等交通运输工具上将蓄电池模块用作储能器。这类蓄电池模块典型地由许多单个的蓄电池组成。这些蓄电池是所谓的高压蓄电池。对安置这类用于运行这种交通运输工具需要的蓄电池模块提出了一定的要求。重要的是，一个或多个蓄电池模块在其蓄电池壳体中被保护以防止外部的影响。此外，需要将一个或多个蓄电池模块相对湿气的侵入密封地安置在蓄电池壳体中，以防止在蓄电池壳体内产生冷凝水。侵入蓄电池壳体的蓄电池腔的湿气可能导致短路和由此引发的蓄电池模块着火。

具有较高能量密度和功率密度的蓄电池模块用作电气的储能器。在充电过程中并且即使在放电过程中，蓄电池模块也会升温。迅速的充电或放电过程中的升温是有问题的。快速充电过程目前以达到150kw的功率实施。充电过程将来甚至会以高达300kw的功率实施。在这样的快速充电过程中大约10％可能是热功率。因此，电动车的蓄电池壳体在许多情况下都配备有主动的冷却设备，以便防止蓄电池模块的过度升温。由于典型地作为锂离子电池或锂聚合物电池使用的蓄电池模块在较低的温度下能释放的电流明显小于在较高的温度下释放的电流，因此将蓄电池模块保持在确定的温度窗口内。超出确定的温度导致这种蓄电池模块的一个或多个电池的寿命明显降低。因此，将一个或多个蓄电池模块纳入主动的温度管理中，通过主动的温度管理在有威胁的过度的升温的情况下冷却蓄电池模块并且在存在过低温度的情况下加热蓄电池模块。对于这类蓄电池模块的温度管理而言冷却很重要，因为过度的升温会导致寿命减小直至损坏蓄电池模块。

为了冷却容纳在蓄电池壳体中的蓄电池模块使用调温设备，这类调温设备例如由专利文献de102013021670a1已知。已知的设计为散热器或者说冷却体的调温设备具备入口侧的冷却剂蓄集器和出口侧的冷却剂蓄集器。两个冷却剂蓄集器彼此间隔并且通过冷却剂通道彼此连接。冷却通道的指向蓄电池模块的上侧构成热交换器面，待冷却的蓄电池模块贴靠在该热交换器面上。两个冷却剂蓄集器彼此间隔，从而能够将多个蓄电池模块并排排列地分别布置在冷却剂蓄集器上。现有技术中的热交换面为了容纳蓄电池模块通过不对称的波浪形状产生结构。每列蓄电池模块都布置在已知的散热器的冷却室中。从该构思来看，由该文献已知的散热器是横档散热器。

此外由专利文献us20070026301a1已知一种蓄电池模块，该蓄电池模块由许多蓄电池组成。在此，许多蓄电池与容纳这些蓄电池的壳体共同构成蓄电池模块。此外，在该专利文献中公开的蓄电池模块包括冷却剂通道，该冷却剂通道被蓄电池模块内的分配器分成多个冷却剂通道。

除了按照横档散热器的原理构造的调温设备以外也使用这样的调温设备，在这种调温设备中，回形弯曲地布置在面板的面的上方。

除了提到的温度管理，也希望将容纳在蓄电池壳体中的蓄电池模块尽可能保持在相同的温度，以便使安装在这种蓄电池壳体中的蓄电池模块均匀地老化。

此外还要求蓄电池模块温度管理设备尽可能结构小地设计。

从所讨论的现有技术出发，本发明所要解决的技术问题在于，改进前述类型的调温设备，从而通过该调温设备不仅改善冷却效率，而且该调温设备同样能够实现更均匀地调节通过调温设备待调温的蓄电池模块的温度。

所述技术问题按照本发明通过前述的这种调温设备解决，其中，所述调温设备具有至少一个第一调温剂蓄集器和至少一个第二调温剂蓄集器，其中，所述调温设备的每个调温格在中间不连接有另外的调温格的至少一个调温剂通道的情况下通过其至少一个调温剂通道与至少一个第一调温剂蓄集器和至少一个第二调温剂蓄集器连接，从而在第一调温剂蓄集器设计为入流蓄集器时，输入的调温剂经由多个、用作回流蓄集器的第二调温剂蓄集器被输出，和/或在第一调温剂蓄集器设计为回流蓄集器时，通过用作入流蓄集器的第二调温剂蓄集器输入的调温剂经由第一调温剂蓄集器被输出。

在这种调温设备中，第一调温剂蓄集器配有双列或多列横档散热器的至少两个第二调温剂蓄集器。在调温面积相同的情况下，通过该措施调温格可以较小地设计。由此主要在冷却时实现蓄电池模块的更高效的冷却，因为调温剂通过调温格的至少一个调温剂通道在其输入侧与其出口侧之间需要经过的路段可以被设计得更短并且典型地更短地设计。以此方式，在调温面积与已知的调温设备中相同的情况下，如果设置一个第一冷却剂蓄集器和两个第二冷却剂蓄集器，则由此提供的冷却室的数量加倍。尽管在前述实施例中冷却室加倍，但配备有这种调温设备的蓄电池壳体的可利用容积与传统的蓄电池壳体相比增大。这是不可忽视的。

在第一设计方案中规定，第一调温剂蓄集器是输入管路。在该输入管路上连接有两列调温格的沿不同方向分岔出的调温剂通道。调温格按横档样式在入口侧与第一调温剂蓄集器连接。在出口侧，第一列调温剂通道横档与两个第二调温剂蓄集器之一连接，同时另一列横档的调温剂通道与另一个第二调温剂蓄集器连接。以此方式实现例如经由中央的调温剂蓄集器输送冷却剂，从而两列横档的调温格的调温剂通道在入口侧加载有相同温度的调温剂。就这点而言，在该设计方案中将冷却剂量优选相同地分配到两列横档的调温剂通道，同时通过每个出口侧的调温剂蓄集器分别仅需要排除一半冷却剂量。因此，在该构思中，没有被布置在上游的调温格预热的冷却剂被输入调温格，后接的调温剂室的冷却功率会由于冷却剂被预热而相对与此有关的前接的调温剂室降低。

在另一设计方案中规定，经由至少两个第二调温剂蓄集器实现调温剂输入，并且经由中央的调温剂蓄集器实现回流。在这种设计方案中也得出如先前关于第一设计方案所描述的相同优点。该设计方案和前述设计方案的结合设计方案也是可行的。

如同在传统的横档散热器中常见的那样，为了确保引入调温剂通道的体积流量相同，调温格的与中央的第一冷却剂蓄集器连接的调温剂通道的接口横截面设计为沿输入方向变大。

这样的调温设备可以例如与蓄电池壳体的底部的下侧或上侧导热地连接。也完全可以将这种调温设备集成在蓄电池壳体中，更确切地说是通过该调温设备构成蓄电池壳体的底部，各个调温格中的蓄电池模块贴靠在所述底部上。

这种调温设备可以例如通过两个面板部件的组装构造，其中，通常如果第一部件是金属件，则在第一部件中例如通过冲压过程构造通道。敞开的通道由第二部件遮盖。两个部件彼此流体密封地连接。因此，设在第一部件中的通道由第二部件封闭。按照一种设计方案，第二部件的与通道封闭侧相对置的表面形成热交换器面。在这种设计方案中，调温设备的至少提供热交换器面的那个部件由导热良好的材料、例如金属制造。

以下根据实施例结合附图描述本发明。在附图中：

图1示出按照第一实施例的设置用于交通运输工具的蓄电池壳体的调温板中的液压路径(wegsamkeit)的简化图，

图2示出按照另一实施例的设置用于交通运输工具的蓄电池壳体的调温板中的液压路径的简化图，

图3示出按照另一设计方案的热交换器部件的简化的横剖面图，

图4示出电机驱动的交通运输工具的蓄电池壳体的立体视图，其具有按照图1中所示实施例的调温板，

图5示出图3的罩盖取下的蓄电池壳体，

图6示出图4和图5的蓄电池壳体的仰视图，和

图7示出剖切图4的蓄电池壳体得到的横剖面图，

图8以与已知的蓄电池壳体对照的方式示出剖切按照另一设计方案的蓄电池壳体的局部横剖面图。

图1简化示出设计为调温板1的用于电机驱动的交通运输工具的蓄电池壳体的调温设备，该蓄电池壳体的其余部分未详细示出。调温板1在所示实施例中构成用于在图1中未详细示出的蓄电池壳体的热交换器部件，下方的底板遮盖物已被取下，以便可以看清。由蓄电池壳体11提供的用于蓄电池模块2的面通过调温板1分成多个调温格。在所示实施例中，在每个调温格中都容纳有蓄电池模块2。蓄电池模块2分别在调温格中布置在调温板1的在图1中不可见的上侧上。为了使蓄电池模块2在调温板1上的定位可见，布置在蓄电池模块2与调温板1之间的底板未示出。

调温板1的液压路径包括用作入流蓄集器的第一调温剂蓄集器3。该入流蓄集器3相对该调温板的基面在中央顺着调温板的纵向延伸。在调温板1的长边上存在两个第二调温剂蓄集器4、4.1，它们分别表示回流蓄集器。入流蓄集器3的横截面积是每个回流蓄集器4、4.1的横截面积的两倍。在入流蓄集器3与每个回流蓄集器4、4.1之间，在每个容纳蓄电池模块2的调温格中布置有两个热交换器部件6，热交换器部件6分别具有两个调温剂通道5。热交换器部件6的指向蓄电池模块2的面分别构成热交换器面。该热交换器面与在图1中未示出的底板的下侧导热地连接。该底板同时用于热量分配，由此在冷却的情况下，改善了从每个蓄电池模块2向在蓄电池模块2冷却时用作吸热体的热交换器部件6的散热。热交换器部件6按横档样式布置在入流蓄集器3与相应的回流蓄集器4或4.1之间。热交换器部件6具备至少一个、在所示实施例中两个相对彼此平行延伸的调温剂通道5。调温剂通道5在入口侧与入流蓄集器3连接并且在出口侧与相应的回流蓄集器4或4.1连接。入流蓄集器3、调温剂通道5以及回流蓄集器4、4.1的通流方向在图1中由箭头标注。在图1中示范性地使调温格tz可识别。调温格tz表示调温板1的为了调节蓄电池模块2的温度而与这样的蓄电池模块2导热连接的那个区域。当然，代替在图中所示的蓄电池模块2，也可以在每个调温格tz中布置多个更小的蓄电池模块。位于蓄集器3、4、4.1上的输入和回流接口在图中未示出，调温板1通过这些输入和回流接口与调温剂回路的其余构件连接。热交换器部件6由导热良好的材料、例如铝合金例如通过挤压工艺制造。

在图1的调温板1中，经由入流蓄集器3输送的调温剂量被同样地分配到热交换器部件6的在图中向右和向左从入流蓄集器3分出的多个调温剂通道5上。由此，具有相同温度的调温剂被输送至每个对蓄电池模块进行冷却的热交换器部件6。因此，由该调温板1调节温度的蓄电池壳体内的所有蓄电池模块2被均匀地调温，因为没有调温格tz被施加以如下这种调温剂，该调温剂的温度由于调温板1的其它调温格tz的调温而受到影响。这尤其适用于对蓄电池模块2的冷却，因为这点对蓄电池模块2的寿命更重要。

对这种调温板1的实验表明，在冷却时，由于将具有相同温度的调温剂输入所有调温格，因此有效的冷却功率不仅相对所述类型的已知调温板明显改善，而且也以较小的冷却功率(较小的、需要的输送速度和/或较小的冷却剂量)实现。

从直径看较小的回流蓄集器4、4.1允许将其以节省结构空间的方式安置在蓄电池壳体的结构中，从而以此方式能够相对传统的调温板节省结构空间。所有位于蓄电池壳体中的蓄电池模块的前述均匀的冷却不仅在改善的冷却功率方面而且在蓄电池模块2的一样长的老化和寿命方面引人注意。

图2示出另一调温板7，该调温板7以热交换器部件的一列横档与调温板1相比加宽。在该调温板7中，在图1的调温板1中描述的构思得以实现，在该构思中，输送的调温剂量被分配到两个回流蓄集器上。在图2的实施例中，与此有关的入流蓄集器用附图标记8标注。经由入流蓄集器8输送的调温剂在流过各个调温格的热交换器部件后经由回流蓄集器9、9.1被排出，如同关于图1的调温板1的实施例已阐述的那样。调温板7的回流蓄集器9.1具有可通流的与入流蓄集器8相当的横剖面积。这点在该实施例中是需要的，因为图2中右侧的第三列横档与第二入流蓄集器10连接并且从第二入流蓄集器10接收到输送的调温剂。用于输送的调温剂量的回流管路构成回流蓄集器9.1，因此，该回流蓄集器9.1承担经由入流蓄集器10输送的调温剂的回流和经由入流蓄集器8输送的调温剂的一半的回流。

在图3中示出另外的热交换器部件6.1的横剖面图，该热交换器部件6.1可以代替图1和图2的实施例中的热交换器部件6被使用。该热交换器部件6.1是铝质挤压型材，其具有许多调温剂通道5.1。这些调温剂通道5.1全部沿同一方向通流调温剂。

图4示出按照一个实施例的蓄电池壳体11。该蓄电池壳体11包括框架12，框架12由多个空腔型材13组成，这些空腔型材通过角件14彼此连接。蓄电池壳体11的容纳蓄电池模块的蓄电池腔在上侧由罩盖15封闭。

图5示出罩盖被取下的蓄电池壳体11并且可以看清蓄电池壳体11的蓄电池腔。在该蓄电池壳体11中容纳有总共12个蓄电池模块16。每个蓄电池模块16都由多个联合的单个单电池构成。蓄电池模块16相对彼此间隔布置并且分别位于调温格中。两列蓄电池16由纵梁17彼此间隔。此外，横梁分担这两列蓄电池模块。

在蓄电池壳体11中集成有调温板，如同前面关于图1所描述的那样。

图6的蓄电池壳体的仰视图示出中央的入流蓄集器18和两个回流蓄集器19、19.1，它们通过相应的热交换器部件20彼此连接。为了简化起见，设置在热交换器部件20中的调温剂通道在图6中未示出。

因此，液压路径和尤其蓄集器18、19、19.1由于内置而被框架12保护以防止外部损害，为此它们具有相应的铸造部或冲压部(此外参见图7)。同样可以设计为，这种调温板的蓄集器容纳在空腔型材内或这些型材的凹部(此处为冲压部)中。用于容纳蓄集器的凹部在这类型材中优选构造在角部。

图7的剖面图示出该实施例的调温板21的带有其入流蓄集器18、回流蓄集器19、19.1和将入流蓄集器18与分别一个回流蓄集器19、19.1连接的热交换器部件20的构造。热交换器部件20的热交换器面与在蓄电池壳体11的蓄电池腔的整个底面上延伸的底板22的下侧导热地连接。在所示实施例中，底板22是钢板。调温板21的热交换器面与底板22的连接以良好的热传递或热传导的方式实现，如同其本身已知的那样。

此外，图7的横剖面图还示出，由于回流蓄集器19、19.1与入流蓄集器18相比具有更小的直径，因此，蓄电池壳体11的总高度相对于以下这种调温板可以设计得更小，在这种调温板中回流蓄集器具有与入流蓄集器相同的直径。

图8示出以局部横剖面图示出的蓄电池壳体11.1(右侧)的备选的设计方案，该蓄电池壳体的顺着纵向延伸的空腔型材13.1在边缘区域中具有向内设置的冲压部。该冲压部是用于在该附图中示出的回流蓄集器19.2的结构空间。将传统蓄电池壳体(左侧)的局部与该蓄电池壳体11.1对照，传统蓄电池壳体的回流蓄集器具有与入流蓄集器相同的横截面积并且因此设计为明显大于本发明的实施例的回流蓄集器19.2。提供用于回流蓄集器19.2的安装空间的冲压部23的相应更小的、需要的设计尺寸与已知的冲压部相比更小。这使得空腔型材13.1的刚度更高并且允许构造出调温格中用于可取出的蓄电池模块2.1的更大的容积。在所示实施例中，由此获得的附加的蓄电池容积比现有技术中的对照蓄电池壳体中增大大约10％。反之也可以利用更小的结构高度，以便在蓄电池功率相同的情况下能够将蓄电池壳体设计得更小并且因此重量更轻。

在附图中所示实施例中，蓄集器沿相应的蓄电池壳体的纵向延伸方向延伸。在这些实施例中，横向延伸比纵向延伸更短。在已介绍的实施例中已选择这种布置方式，因为在这种情况下从各自的入流蓄集器朝向回流蓄集器通过热交换器部件的流动路段较短。尽管如此，本发明也可以以如下设计方案实现，即，在具有矩形基面的蓄电池壳体中，蓄集器沿横向定向并且热交换器部件沿纵向延伸方向定向。

本发明结合实施例描述。在不脱离有效的权利要求的范围的情况下，为本领域技术人员产生许多另外的、能够实现本发明的设计方案。因此，本发明例如也可以通过如下方式实现，即，在实施例中用作第一调温剂蓄集器的入流蓄集器由空腔的管件提供，其中，这种蓄集器的每个腔室对热交换器部件列的多个热交换器部件加载。也可以通过多个单管提供这样的蓄集器。此外可以规定，热交换器部件列与附图中所示不同地相对彼此成角度地布置，而在附图中热交换器部件列布置在一个平面内。这样的设计可以实现例如蓄电池模块向两个调温格散热的设计方案。此外，调温设备的一个或多个热交换器面可以在上侧与蓄电池模块连接以便调节蓄电池模块的温度。当待调节的蓄电池模块在两侧、如同在附图中所示的那样在蓄电池模块的下侧并且附加地在其上侧调温时产生特别有效的温度调节。

如同上述那样的调温设备同样可以集成在蓄电池壳体中，从而待调温的蓄电池模块直接贴靠在调温设备的热交换器面或热交换器面区域上。

附图标记列表

1调温板

2、2.1蓄电池模块

3第一调温剂蓄集器/入流蓄集器

4、4.1第二调温剂蓄集器/回流蓄集器

5、5.1调温剂通道

6、6.1热交换器部件

7调温板

8入流蓄集器

9、9.1回流蓄集器

10入流蓄集器

11、11.1蓄电池壳体

12框架

13、13.1空腔轮廓

14角件

15罩盖

16蓄电池模块

17纵梁

18入流蓄集器

19、19.1、19.2回流蓄集器

20热交换器部件

21调温板

22底板

23冲压部

tz调温格