尤其用于机动车辆的蓄电池组的冷却设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种冷却设备，尤其用于机动车辆的蓄电池组。本发明还涉及一种具有这种冷却设备的蓄电池组布置以及具有至少一个这种蓄电池组布置的机动车辆。
【背景技术】
[0002]在现代混合动力和机动车辆中，锂离子蓄电池组通常用作可充电的能量存储装置。蓄电池组在寿命和最大能量存储容量方面是优化的，要求用于各个蓄电池组电池的相应高效的冷却系统，这能够防止蓄电池组被加热得超出最大操作温度。
[0003]在此背景下，冷却系统是现有技术公知的，冷却系统允许蓄电池组和冷却板之间通过两个冷却板进行热交换，两个冷却板以半壳的方式构造，处于彼此紧固状态，形成了用于冷却剂的冷却剂导管，其中，液体冷却剂蒸发所需的蒸发焓以热的形式从蓄电池组中被抽出。如果使用的是仅单个相位的冷却剂，即仅以液体形式存在，被使用，那么所述热交换能够由热电元件辅助，热电元件例如呈所谓的珀尔帖元件的形式，布置于待冷却的蓄电池组和冷却板之间的限定位置处。
[0004]在此背景下，EP1271085A2关注了一种依靠冷却剂来冷却车辆蓄电池组的冷却设备。所述冷却设备包括多个统一构造的冷却元件，它们能够被冷却剂流过并且能够与待冷却的蓄电池组邻接接触，这些冷却元件具有第一冷却元件侧和位于其反面的第二冷却元件侧。冷却元件侧具有连接开口，连接开口形成了用于冷却剂的入口或者单独的出口，并且以连通方式与冷却元件的内部连接。
[0005]GB2063450描述了一种呈板热交换器形式的类似的冷却设备，其中多个冷却板沿着堆叠方向彼此堆叠。为了改善热交换，各个冷却板中能够设置凹陷。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是提供用于冷却设备的改进实施例，依靠该冷却设备，尤其是能够实现对待冷却的蓄电池组(单个或者多个)的特别均质的冷却。
[0007]该问题通过独立权利要求的主题解决的。优选实施例是从属权利要求的主题。
[0008]相应地，本发明的基本思路是在由两个冷却板形成的流体导管中设置多个湍流生成元件，湍流生成元件局部地生成湍流，即流经流体导管的冷却剂中的湍流流动。依靠这种湍流生成元件，冷却设备的传热系数能够在湍流生成元件的区域中局部地增加，因而实现了从待冷却的蓄电池组至冷却剂的提高的热流量。
[0009]当冷却剂在流经冷却板时由于从蓄电池组所吸的热而经历温度的增加时，这反过来又导致由于冷却剂和蓄电池组之间降低的温度差使得从蓄电池组流向冷却剂的热流量的减少，根据本发明提出的是，沿着冷却剂流过流体导管的通流方向的方式布置湍流生成元件。以该方式，能够沿着通流方向均衡冷却剂和待冷却的蓄电池组之间的温度差，使得作为结果，从蓄电池组至冷却剂的热流量能够保持恒定。最终，这导致改善了蓄电池组的冷却性能，因为冷却是尤其均质的。
[0010]因此，根据本发明的冷却设备包括第一冷却板和以牢固地粘合方式紧固至第一冷却板的第二冷却板。此处，第二冷却板具有凹陷，使得处于彼此紧固状态的两个冷却板在所述凹陷的区域中形成用于冷却剂的至少一个流体导管。在第一冷却板的背向第二冷却板的第一侧布置至少一个热电元件，热电元件例如呈珀尔帖元件的方式被安置，辅助从蓄电池组至冷却设备的热传输。但是，正如已经解释过的，设置在第二冷却板的面向第一冷却板的第一侧上的多个湍流生成元件对本发明来说是至关重要的。
[0011]特别优选地，湍流生成元件能够分段构造相对于它们的元件密度和/或它们的数量和/或它们的直径，使得至少在一些段中、尤其在整个第一冷却板上，热流量d/dt Q至少在第一冷却板和流经流体导管的冷却剂之间是基本恒定的。此处，热流量d/dt Q根据公式d/dtQ = α*ΛΤ限定，其中，α是传热系数，Δ T是冷却剂和第一冷却板之间的温度差。此处，“元件密度”意思是每单元面积中的湍流生成元件的数量。
[0012]在优选实施例中，在冷却设备中不是仅安装一个单个热电元件。相反，可能性本身提供至少两个、优选多个热电元件，热电元件是本领域技术人员公知的方式，能够通过供给电流来显著改善待冷却的蓄电池组和冷却剂之间的热交换。
[0013]关于本发明必要的湍流生成元件的结构配置，对本领域相关技术人员来说有多种开发的选择。这样的实施例可以被考虑为特别优选的，其中湍流生成元件分别构造为结点状凸起，尤其以截锥的方式，从第二冷却板朝向第一冷却板突出。实验研宄和计算机模拟表明，这种凸起在特定程度上促进了冷却剂中的湍流期望形成为涡流点。此外，这种凸起的制造相对简单，例如通过合适的冲压工具的深拉器件，这引起生产整个冷却设备的成本优势。
[0014]在有利的进一步发展中，结点状凸起分别抵靠第一冷却板。以该方式，承载待冷却的蓄电池组的第一冷却板能够倚靠第二冷却板的结点状凸起，由此能够在很大程度上改善整个冷却设备的结构完整性。当结点状凸起以牢固地粘合方式(例如依靠焊料连接)紧固至第一冷却板时，能够实现第一和第二冷却板的尤其高刚度的布置。当蓄电池组电池(安装在第二冷却板的一侧，用于由第一冷却板进行冷却)能够具有相当大的自重时，因此第一冷却板能够在凸起的区域中不仅倚靠第二冷却板，而且在该区域额外地刚性固定至第二冷却板，这明显增加了整个冷却设备的结构完整性。
[0015]特别方便地，流体导管能够沿着平行于冷却板的纵向侧延伸的纵向方向延伸，使得相对于冷却剂流体导管的通流方向基本由所述纵向方向限定。可替换地，冷却设备可以，但是，还被这样构造使得流体导管沿着延伸平行于冷却板的横向侧延伸的横向方向延伸，使得通流方向基本由该横向方向建立。
[0016]在进一步优选实施例中，湍流生成元件的元件密度沿着通流方向增加。在这种情况下计算机模拟显示出，随着元件密度增加，在冷却剂流中发生的湍流效果的强度明显增加。因此，在通流方向上流体导管的通流为使得冷却剂首先流过具有较小元件密度的冷却器件的区域的情况下，因为传热系数随着元件密度的增加而增加，所以蓄电池组和流经流体导管时冷却剂之间的温度差的减小通过增加的湍流流动而补偿。结果，蓄电池组和冷却剂或者冷却板之间的热流量密度能够保持基本或者甚至完全恒定。
[0017]如果在第二冷却板的顶视图上构造为结点状凸起的湍流生成元件的相应直径沿着冷却设备的通流方向减小，也可以实现与上述相同的效果。在凸起具有呈截锥方式的几何形状的情况下，使得其直径从第二冷却板朝向第一冷却板变窄，例如直径能够为通过对其上侧和下侧区域中的凸起的直径进行算术平均来计算。
[0018]在此处提出的冷却设备包括多个热电元件(即具有至少两个这种元件)的情况下，出于成本原因，在另一优选实施例中推荐的是，不是将热电元件设置在冷却板的第一侧的所有区域，而是将它们的设置限定在各个区域或者相应段。针对这种考虑，有利的进一步发展例被证明是特别有利的，其中至少第一板段沿着冷却设备的通流方向设置，在第一板段中在第一冷却板的第一侧上布置至少一个热电元件。此外，另一方面，设置至少一个另外的第二板段，在第二板段中，热电元件未布置在第一冷却板的所述第一侧上。
[0019]特别优选地，至少两个第一板段和至少两个段板段能够沿着第一冷却板的纵向侧沿冷却设备的通流方向交替地设置。在该情况下，冷却剂将因此接连地以及交替地流过至少两个第一板段和至少两个第二板段。
[0020]特别优选地，湍流生成元件在冷却设备中设置在至少第一板段中，用于在冷却剂流场的分段中生成湍流的区域。以该方式，冷却设备的传热系数能够在热电元件的区域中增加，在该区域，热在特别明显的程度上从蓄电池组传递至冷却剂，使得此处同样增加了从蓄电池组至冷却剂的热流量密度。
[0021]但是，如果湍流生成元件沿着通流方向仅设置在第一板段中而不设置在第二板段中，那么能够实现特别低的生产成本，在第二板段中，不存在用于增加蓄电池组和冷却板之间的热交换的热电元件。
[0022]此处，如果在第二冷却板的顶视图上湍流生成元件以网格状方式布置于其上，那么能够在流经流体导管的冷却剂中实现特别明显的湍流效果。湍流生成元件的这种网格状布置，如果这些元件构造为已提到的凸起的形式的话，还可辅助已经提到的第一冷却板在第二冷却板上的稳定支撑。
[0023]但是，在先前解释的湍流生成元件仅分段设置在板段上的实施例的可替换变型中，湍流生成元件