热交换装置和电池组的制作方法

1.本实用新型涉及电池模块的热调节领域，特别是用于其中全部或部分通过电驱动提供推进的机动车辆。
2.更具体地，本实用新型涉及用于这种电池模块的热调节装置的结构和设计。


背景技术：

3.在电动和混合动力车辆领域中，电池通常由多个单电池形成，单电池形成设置在保护壳体中的一个或多个模块，从而形成所谓的电池组。
4.车辆行驶时，电池模块可能会经历温度变化，这在某些情况下可能会损坏甚至毁坏它们。
5.因此，模块的热调节对于保持它们的良好状态并确保车辆的可靠性、范围和性能水平至关重要。
6.因此，使用旨在调节模块温度的装置来优化模块的操作。
7.放置成与至少一个电池模块热接触的这种热调节装置具有从中流过的热传递流体并确保加热和/或冷却模块的功能。
8.因此，热传递流体可以吸收每个模块发出的热量以冷却后者，或者根据需要，如果模块的温度对于其太低而不能正常工作，则可以向其提供热量。
9.出现的问题是，在电池工作时，它们会发热，因此有损坏的危险。
10.因此，电池的热调节非常重要。
11.具体地，电池的温度需要保持在20
°
和40
°
之间，以确保车辆的可靠性、范围和性能水平，同时优化电池的使用寿命。
12.通过诸如水或乙二醇水之类的热传递流体来确保对电池温度特别是对其冷却的这种调节，热传递流体流过位于电池组的壳体内部的回路管线并且连接具有温度调节板的类型的一个或多个热调节装置，使其与电模块接触，以便通过热传导来调节其温度。
13.这些热调节装置通常由钎焊在一起的两个金属板构成。这些板被冲压以形成凹陷的压痕。
14.因此，每个板具有由侧向周壁和底部以及与底部相对的开口界定的腔。该板包括与开口邻接的平坦外围边缘。
15.在将板钎焊在一起之后，板界定管道，热传递流体可通过该管道从流体入口流到流体出口。
16.在板式热交换器领域中，众所周知的做法是使用位于管道中的障碍物，以使通过的热传递流体均匀化。
17.更具体地，从图1a和1b中所示的现有技术中已知的一种解决方案包括制造两个板9a、9b，每个板具有多个柱91，用于破坏流体的流动，以优化热交换。
18.在图1b中将注意到，柱91从底壁延伸并在板9a、9b已经接合在一起之后彼此面对。
19.这些柱91既可以界定用于热传递流体的流动回路，又可以确保热调节装置的机械
完整性。
20.表述“机械完整性”应理解为是指装置在板接合在一起时施加的载荷下抵抗变形的能力以及抵抗在装置运行期间由热传递流体的压力应力引起的变形和破裂的能力。
21.由于在将板接合在一起之后板9a、9b的柱91彼此面对并且相互接触，因此应注意，柱的高度h2等于板的高度h1(如图1b所示)。
22.换句话说，支承柱的顶部与板的开放表面的平面齐平。
23.板的高度h1应理解为在两个板9a、9b已接合之后在板的底壁的内部面 92与板的边缘或它们的接合平面93之间的距离。
24.在板的底壁的内部面92和柱91的顶部911之间测量柱的高度h2，在这种情况下，柱91的顶部911位于与接合平面93相同的平面中。
25.因此，在这种情况下，在两个板的底壁之间测量的用于热传递流体的流动通道的高度h3等于板的高度h1的两倍，这等于柱的高度h2的两倍。
26.如果板在其钎焊期间未对准，则柱不再彼此完美面对，因此柱的钎焊在一起变弱并且装置的机械完整性降低。
27.此外，由于板是通过冲压制造的，所以柱的高度h2可以变化。
28.因此，同一块板的柱可能在高度h2(扩展)方面具有尺寸偏差。
29.因此，将两个柱设置成彼此面对导致尺寸偏差的累积，从而增加了当将板接合在一起时两个面对的柱不接触的风险，并且不利地影响了板的外部面的平坦度。
30.因此，该现有技术解决方案不是完全令人满意的，因为板的不良钎焊在一起的风险相对较高，如果装置的机械完整性变弱，则会引起装置泄漏和故障的风险。
31.此外，在一个特定实施方式中，这种类型的热调节装置设置并且粘合地结合在两个电池模块之间。
32.在这种情况下，装置的热交换表面需要表现出最佳的平坦度。
33.然而，在现有技术装置中采用的柱的设置、尺寸以及大数量增加了热交换表面不平坦的风险以及在热调节装置和电池模块之间存在气泡的风险，而同时后者被粘合地结合到装置上。
34.这些气泡会损害热调节装置和设置成与其热接触的模块之间的热交换。
35.因此，现有技术装置对电池模块的温度调节不是最佳的。


技术实现要素：

36.本实用新型的目的是解决现有技术的这些问题，并提出了一种用于调节至少一个电池模块的热交换装置，其包括固定在一起的第一和第二导热板，以形成从流体入口到流体出口的用于热传递流体的内部流动管道，第一和第二板中的每个的内部面具有伸入所述管道的多个柱和在所述柱之间延伸的平坦表面。
37.根据本实用新型，所述板中的一个的柱的顶部抵靠着所述板中的另一个的内部面的平坦表面。
38.因此，本实用新型提出了一种由两个相邻的板构成的热交换装置，每个板具有在管道内延伸并抵靠着相对的板的内部面的平坦表面的多个柱，平坦表面在该相对的板的柱之间延伸。
39.该方法与现有技术的不同之处在于，当将板固定在一起时，其中一个板的柱不以面对另一个板的柱的方式设置。
40.根据本实用新型的方法，第一板的柱相对于第二板的柱偏移，并且不抵靠着第二板的所述柱。
41.具体地，第一板的柱以面对第二板的底壁的平坦部分的方式设置，反之亦然。
42.因此，将板固定在一起更容易且更有效。
43.这是因为本实用新型使得可以消除或至少减少由于柱的相互未对准或由于在板的制造过程中观察到的柱高度的尺寸偏差(扩展)而导致板的固定不良的风险。
44.因此，装置的机械完整性得以优化。
45.此外，与现有技术相比，可以减少柱的数量、形状和尺寸，从而可以提高板的热交换壁的平坦度。
46.因此，优化了热交换装置和与其热接触的电池模块之间的热交换。
47.根据本实用新型的另一特定方面，柱分布在第一板和第二板的内部面上，使得它们以交错的方式设置在所述管道内。
48.因此，每个板具有在每个板的宽度和长度上不同地分布的多个柱，使得当将板固定在一起时它们以交错的方式设置。
49.柱的错开设置既可以优化装置的机械完整性，因为支承点有规律地分布在整个装置上，也可以优化热传递流体在流动通道内的分布，从而限制热传递流体在装置中流动时的压降并且改善与模块的热交换。
50.这种特殊构造还可以减少柱的数量和尺寸，从而提高板的壁的平坦度。
51.根据本实用新型的另一特定方面，第一和第二板通过钎焊固定。
52.这种廉价的固定技术使得可以确保本实用新型的装置具有高的抵抗可能由于在装置的操作过程中产生的高压应力而发生的爆裂和变形的能力。
53.根据本实用新型的又一特定方面，所述板中的每个都具有外围边缘，所述板在它们的相应边缘处和在一个板的柱的顶部与另一个板的内部面的平坦表面之间的接触区域处钎焊在一起。
54.板的钎焊在一起是在两个平坦表面之间进行的，无论是在板的相应边缘之间，还是在一个板的柱的顶部与另一个板的内部面的平坦表面之间。
55.因此，消除了由于柱的相互未对准而导致的板的钎焊不良的风险。
56.因此，装置的机械完整性得以优化。
57.根据本实用新型的一个特定方面，柱具有平坦顶部，第一板的每个柱的平坦顶部与第二板的内部面的平坦表面接触，反之亦然。
58.因此，板的钎焊在一起更容易且更有效，因为其是在两个平坦表面之间实施的，即一个板的柱的平坦顶部和另一个板的底壁的平坦内部表面。
59.根据本实用新型的另一个特定方面，所述柱的高度等于在所述板的相应内部面之间延伸的用于热传递流体的所述流动管道的高度。
60.根据本实用新型的一个特定方面，所述管道和所述柱通过冲压板而形成。
61.根据本实用新型的另一特定方面，所述板是相同的。
62.在将板固定在一起之前，所需要做的就是将第二板相对于第一板翻转，以使底壁
的内部面彼此面对。
63.更特别地，当通过冲压制造板时，在用于制造第一板的冲压机中使用的模具也可以用于制造第二板。
64.因此，最小化了工具更换并且因此优化了板的制造成本。
65.根据本实用新型的另一特定方面，所述柱的高度等于所述板的高度的两倍。
66.本实用新型还提出了一种电池组，其包括用于调节至少一个电池模块的至少一个如上所述的热交换装置。
67.根据本实用新型的一个特定方面，所述电池组包括至少两个电池模块，所述电池模块通过结合固定到所述装置并且设置在所述装置的任一侧上。
附图说明
68.通过阅读以下通过简单的非限制性说明性示例给出的本实用新型的一个特定实施例的详细说明，并且根据附图，本实用新型的其他特征和优点将变得更加明显，其中：
69.‑
图1a是现有技术的热调节装置的局部视图；
70.‑
图1b示出了在图1a中的装置的横向平面a
‑
a上的横截面图；
71.‑
图2是根据本实用新型的热调节装置的透视图；
72.‑
图3是图2中的热调节装置的分解图；
73.‑
图4是图2中的热调节装置的细节图；
74.‑
图5是图4中的热调节装置的横向平面b
‑
b上的局部横截面图；以及
75.‑
图6是根据本实用新型的热调节装置的分解横截面图。
具体实施方式
76.本实用新型的热交换装置由两个相邻的板构成，旨在于放置为与至少一个电池模块热接触，该电池模块的温度需要在电池组内进行调节。
77.在一个实施方式示例中，这种热交换装置在说明书的其余部分中称为热调节装置，其设计为设置在至少两个电池模块之间并通过结合固定到后者。
78.在该实施方式中，这种装置被称为“双面的”，因为每个板与至少一个电池模块热接触。
79.在另一实施方式中，装置热调节仅设置在装置的一侧上的一个或多个电池模块。
80.该热调节装置包括两个板，它们接合在一起并且每个都具有旨在与至少一个电池模块热接触的外部面。
81.每个板在其内部面或底壁(即朝向内部空间定向以使流体流过的面或与外部面相对的面)上包括具有相同形状和尺寸的多个柱。
82.在将板固定在一起之后，它们界定用于热传递流体的内部流动回路，确保装置机械完整性的柱伸入其中。
83.与现有技术相反，当将板固定在一起时，第一板的柱不以面对第二板的柱的方式设置。
84.具体地，根据本实用新型，第一板的柱相对于第二板的柱偏移并且与第二板的内部面接触，反之亦然。
85.因此，第一板的柱以与第二板的内部面的平坦部分面对并接触的方式设置，反之亦然。
86.因此，通过钎焊将板固定在一起更容易且更有效。
87.这是因为本实用新型可以消除或至少减少由于板的未对准或在板的制造过程中通常观察到的柱高度的尺寸偏差(扩展)而导致钎焊不良的风险。
88.装置的机械完整性也得到优化。
89.此外，与现有技术相比，可以减少柱的数量和尺寸，这既可以改善板的热交换表面的平坦度，又可以减少在装置的热交换表面和电池模块之间存在气泡的风险，而后者粘合地结合到装置。
90.因此，优化了热调节装置和与其热接触的电池模块之间的热交换。
91.图2和3示出了根据本实用新型一个实施例的热调节装置1。
92.热调节装置1包括两个凹陷的导热板，即第一板11a和第二板11b。
93.第一板11a和第二板11b优选地通过冲压制造并且由导热材料制成。
94.更特别地，出于重量、热性能和易于组装的原因，第一冲压板11a和第二冲压板11b由铝制成。
95.第一板11a和第二板11b各自包括通过底壁112链接在一起的侧向边缘 110，该侧向边缘相对于底壁112以倾斜的方式延伸。
96.侧向边缘110由平行于底壁112延伸的外围边缘114延伸。
97.底壁112具有朝向热调节装置1的外部定向的外部热交换面111a和朝向热调节装置1的内部定向的内部表面或用于热传递流体的流动表面111b。
98.根据一个特定实施方式，每个板11a、11b的外部面111a旨在与至少一个电池模块(未示出)热接触。
99.优选地，电池模块粘合地结合到热调节装置1的外部面111a。
100.板11a、11b通过钎焊以密封的方式结合在一起，以形成内部管道116，热传递流体在其内流动，在这种情况下是冷却流体。
101.换句话说，第一板11a和第二板11b的内部面111b以彼此面对的方式设置，并且界定用于热调节装置1中的热传递流体的内部流动管道116(在图 5中可见)。
102.第一板11a和第二板11b中的每个包括从内部面111b突出的多个柱或突起113。
103.换句话说，第一板11a的柱113从第一板11a的内部面111b朝向相对的第二板11b基本垂直地延伸，反之亦然。
104.优选地，柱113具有平坦顶部，以使得板11a、11b的钎焊在一起更容易且更有效。
105.柱113分布在每个板的长度和宽度上，并且彼此间隔开。
106.此外，第一板11a在其边缘110之一(位于图2和3的左侧的侧向边缘) 上包括两个半圆形形状117，其与第二板11b的相应半圆形形状117一起限定开口，该开口使得用于热传递流体的入口连接器12a和出口连接器12b能够被热调节装置1接收并固定至其。
107.图4部分地示出了在第一板11a已经在外围边缘114和柱113的顶部固定到第二板11b(在该图中不可见)之后的本实用新型的热调节装置1。
108.应当注意，第一板11a的柱113(用实线绘制)相对于第二板11b的柱 113(用虚线绘制)偏移，因为它们彼此不面对。
109.在当前情况下，柱113以大致交错的构造设置在热调节装置1中。
110.图5是图4中的热调节装置1的横向平面b
‑
b上的横截面图，示出了在第一板11a和第二板11b固定在一起之后热调节装置1内的柱113的构造。
111.第一板11a和第二板11b接合在一起，使得它们的相应边缘114彼此面对并且接触。
112.如上所述，第一板11a的柱113不面对第二板11b的柱113。
113.更具体地，第一板11a的柱113的平坦顶部与第二板11b的内部面111b 接触，特别是与第二板11b的内部面111b的平坦表面115接触，该平坦表面115在柱113之间延伸。
114.类似地，第二板11b的柱113的平坦顶部与第一板11a的内部面111b 的平坦表面115接触。
115.为此，柱113的高度h5(在相应板的内部面111b的平坦表面115与柱 113的顶部之间测量)大于板的高度h4(在板的内部面111b的平坦表面115 与其边缘114之间测量)，如图5所示。
116.换句话说，柱113的高度h5等于用于热传递流体的流动管道116的高度h6(在板11a、11b的底壁112的内部面111b之间测量)。
117.在该示例中，板11a和11b基本相同，因此具有相同的高度h4。
118.此外，柱113的高度h5等于用于热传递流体的流动管道116的高度h6，在此对应于板11a、11b的高度h4的两倍。
119.如果热调节装置1包括具有与第二板11b不同的高度h4的第一板11a，则柱113的高度h5将等于用于热传递流体的流动通道116的高度h6(但不等于板11a、11b的高度h4的两倍)。
120.第一板11a和第二板11b在边缘114处以及在柱113的顶部与板11a、 11b的内部面111b的平坦表面115之间的接触点或平面(称为接触区域)处钎焊在一起。
121.由于每个板的柱113的顶部钎焊到相对板的平坦表面(在这种情况下为平坦表面115)，因此简化并优化了第一板11a和第二板11b的钎焊。
122.第一板11a的柱113相对于第二板11b的柱113偏移的这种构造使得可以消除在板11a、11b相对彼此未对准的情况下的钎焊不良的风险。
123.根据本实用新型的方法，由于一个板的柱113与另一个板的内部面的平坦表面接触，而不是如现有技术那样与另一个柱接触，所以板11a、11b在钎焊期间的任何未对准不会在板11a、11b的固定在一起中引起缺陷。
124.因此，钎焊的质量和热调节装置1的机械完整性得以优化。
125.此外，由于在本实用新型的方法中不再以彼此面对的方式设置柱113，所以不再像现有技术那样在两个面对的柱的高度方面积累任何尺寸偏差。
126.这限制了板的不良钎焊在一起的风险。
127.应当注意，根据本实用新型，柱的尺寸小于现有技术的柱，因为不再需要柱在其顶部具有较大的表面积，以确保当板接合在一起时柱彼此对准。
128.因此，板的外部热交换面111a的平坦度被优化。
129.此外，位于柱113处的外部面111a中的凹部具有较小的尺寸，因此在将电池模块粘合地结合到热调节装置1时需要填充较少的粘合剂。
130.减少了将电池模块固定至热调节装置1所需的粘合剂的量，因此降低了制造成本。
131.此外，柱的较小尺寸使得可以最小化在电池模块与热调节装置1之间的粘合剂结合过程中存在气泡的风险。
132.因此，优化了热调节装置1和粘合地结合至其的电池模块之间的热交换。
133.图6是根据本实用新型的热调节装置1的分解横截面图，示出了第一板 11a和第二板11b在彼此固定在一起之前以彼此面对的方式设置。
134.应当注意，板11a和11b严格相同，第二板11b相对于第一板11a回转 (旋转180
°
)，使得底壁112的内部面111b彼此面对。
135.在第二板11b回转之后，用于容纳每个板11a、11b的入口连接器12a 和出口连接器12b的半圆形形状117彼此面对。
136.有利地，在用于制造第一板11a的冲压机中使用的模具也可以用于制造第二板11b。
137.因此，工具更换被最小化并且板11a、11b的制造成本因此得以优化。
138.如上所述，板11a、11b通过钎焊固定在一起。
139.因此，板11a、11b可具有包层，这使得将板接合和钎焊在一起更容易。
140.在不以其他方式脱离本实用新型的一般原理的情况下，也可以采用其他固定技术，比如粘合结合。
141.通过粘合结合的固定不限于特定类型的粘合剂(环氧树脂、硅树脂、聚氨酯、一种成分、两种成分)或特定的固化过程，比如在环境温度或预定温度下。
142.此外，板优选地通过冲压过程获得，这种过程简单且廉价。
143.应当注意，在附图的示例中，柱113是通过底壁112的变形而形成的。
144.换句话说，一件式板的冲压允许如上所述的底壁变形和柱的形成。
145.然而，在不脱离本实用新型的一般原理的情况下，可以采用其他过程，比如液压成形、电磁成形或3d打印来制造板。
146.构成热调节装置1的板11a、11b的厚度小于1.5mm。
147.优选地，板的厚度在0.5和1mm之间。
148.板的厚度以及柱的数量和尺寸设计成优化热调节装置1的热性能和机械完整性。
149.因此，选择这些参数以便同时：
150.‑
优化热传递(限制热传递流体中的压降)；
151.‑
使装置的热交换表面的平坦度最大化；以及
152.‑
确保爆裂强度并限制由装置运行期间的压力应力引起的塑性变形。
153.应当注意的是，板的内部面还可以具有附加壁，其构造成界定用于热传递流体的特定流动回路。
154.因此，热调节装置1可以具有用于热传递流体的u形或i形流动回路。
155.当然，在不脱离本实用新型的一般原理的情况下，可以采用其他类型的流体流动回路。
156.在本实用新型的一个变型中，边缘114可以具有特定形状(未示出)，其使得可以在将板固定在一起之后改善热调节装置1的密封。
157.例如，第一板11a的边缘114可具有密封唇(未示出)，其旨在与第二板11b的边缘114上的相应形状的密封唇配合。
158.上述柱113具有大致圆锥形形状，其顶部已被截去以具有平坦表面。
159.当然，在不脱离本实用新型的一般原理的情况下，可以采用其他柱形状。
160.也可以设想柱在板上的其他设置。