尤其用于機(jī)動車輛的蓄電池組的冷卻設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種冷卻設(shè)備，尤其用于機(jī)動車輛的蓄電池組。本發(fā)明還涉及一種具有這種冷卻設(shè)備的蓄電池組布置以及具有至少一個這種蓄電池組布置的機(jī)動車輛。
【背景技術(shù)】
[0002]在現(xiàn)代混合動力和機(jī)動車輛中，鋰離子蓄電池組通常用作可充電的能量存儲裝置。蓄電池組在壽命和最大能量存儲容量方面是優(yōu)化的，要求用于各個蓄電池組電池的相應(yīng)高效的冷卻系統(tǒng)，這能夠防止蓄電池組被加熱得超出最大操作溫度。
[0003]在此背景下，冷卻系統(tǒng)是現(xiàn)有技術(shù)公知的，冷卻系統(tǒng)允許蓄電池組和冷卻板之間通過兩個冷卻板進(jìn)行熱交換，兩個冷卻板以半殼的方式構(gòu)造，處于彼此緊固狀態(tài)，形成了用于冷卻劑的冷卻劑導(dǎo)管，其中，液體冷卻劑蒸發(fā)所需的蒸發(fā)焓以熱的形式從蓄電池組中被抽出。如果使用的是僅單個相位的冷卻劑，即僅以液體形式存在，被使用，那么所述熱交換能夠由熱電元件輔助，熱電元件例如呈所謂的珀爾帖元件的形式，布置于待冷卻的蓄電池組和冷卻板之間的限定位置處。
[0004]在此背景下，EP1271085A2關(guān)注了一種依靠冷卻劑來冷卻車輛蓄電池組的冷卻設(shè)備。所述冷卻設(shè)備包括多個統(tǒng)一構(gòu)造的冷卻元件，它們能夠被冷卻劑流過并且能夠與待冷卻的蓄電池組鄰接接觸，這些冷卻元件具有第一冷卻元件側(cè)和位于其反面的第二冷卻元件側(cè)。冷卻元件側(cè)具有連接開口，連接開口形成了用于冷卻劑的入口或者單獨(dú)的出口，并且以連通方式與冷卻元件的內(nèi)部連接。
[0005]GB2063450描述了一種呈板熱交換器形式的類似的冷卻設(shè)備，其中多個冷卻板沿著堆疊方向彼此堆疊。為了改善熱交換，各個冷卻板中能夠設(shè)置凹陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供用于冷卻設(shè)備的改進(jìn)實(shí)施例，依靠該冷卻設(shè)備，尤其是能夠?qū)崿F(xiàn)對待冷卻的蓄電池組(單個或者多個)的特別均質(zhì)的冷卻。
[0007]該問題通過獨(dú)立權(quán)利要求的主題解決的。優(yōu)選實(shí)施例是從屬權(quán)利要求的主題。
[0008]相應(yīng)地，本發(fā)明的基本思路是在由兩個冷卻板形成的流體導(dǎo)管中設(shè)置多個湍流生成元件，湍流生成元件局部地生成湍流，即流經(jīng)流體導(dǎo)管的冷卻劑中的湍流流動。依靠這種湍流生成元件，冷卻設(shè)備的傳熱系數(shù)能夠在湍流生成元件的區(qū)域中局部地增加，因而實(shí)現(xiàn)了從待冷卻的蓄電池組至冷卻劑的提高的熱流量。
[0009]當(dāng)冷卻劑在流經(jīng)冷卻板時由于從蓄電池組所吸的熱而經(jīng)歷溫度的增加時，這反過來又導(dǎo)致由于冷卻劑和蓄電池組之間降低的溫度差使得從蓄電池組流向冷卻劑的熱流量的減少，根據(jù)本發(fā)明提出的是，沿著冷卻劑流過流體導(dǎo)管的通流方向的方式布置湍流生成元件。以該方式，能夠沿著通流方向均衡冷卻劑和待冷卻的蓄電池組之間的溫度差，使得作為結(jié)果，從蓄電池組至冷卻劑的熱流量能夠保持恒定。最終，這導(dǎo)致改善了蓄電池組的冷卻性能，因為冷卻是尤其均質(zhì)的。
[0010]因此，根據(jù)本發(fā)明的冷卻設(shè)備包括第一冷卻板和以牢固地粘合方式緊固至第一冷卻板的第二冷卻板。此處，第二冷卻板具有凹陷，使得處于彼此緊固狀態(tài)的兩個冷卻板在所述凹陷的區(qū)域中形成用于冷卻劑的至少一個流體導(dǎo)管。在第一冷卻板的背向第二冷卻板的第一側(cè)布置至少一個熱電元件，熱電元件例如呈珀爾帖元件的方式被安置，輔助從蓄電池組至冷卻設(shè)備的熱傳輸。但是，正如已經(jīng)解釋過的，設(shè)置在第二冷卻板的面向第一冷卻板的第一側(cè)上的多個湍流生成元件對本發(fā)明來說是至關(guān)重要的。
[0011]特別優(yōu)選地，湍流生成元件能夠分段構(gòu)造相對于它們的元件密度和/或它們的數(shù)量和/或它們的直徑，使得至少在一些段中、尤其在整個第一冷卻板上，熱流量d/dt Q至少在第一冷卻板和流經(jīng)流體導(dǎo)管的冷卻劑之間是基本恒定的。此處，熱流量d/dt Q根據(jù)公式d/dtQ = α*ΛΤ限定，其中，α是傳熱系數(shù)，Δ T是冷卻劑和第一冷卻板之間的溫度差。此處，“元件密度”意思是每單元面積中的湍流生成元件的數(shù)量。
[0012]在優(yōu)選實(shí)施例中，在冷卻設(shè)備中不是僅安裝一個單個熱電元件。相反，可能性本身提供至少兩個、優(yōu)選多個熱電元件，熱電元件是本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的方式，能夠通過供給電流來顯著改善待冷卻的蓄電池組和冷卻劑之間的熱交換。
[0013]關(guān)于本發(fā)明必要的湍流生成元件的結(jié)構(gòu)配置，對本領(lǐng)域相關(guān)技術(shù)人員來說有多種開發(fā)的選擇。這樣的實(shí)施例可以被考慮為特別優(yōu)選的，其中湍流生成元件分別構(gòu)造為結(jié)點(diǎn)狀凸起，尤其以截錐的方式，從第二冷卻板朝向第一冷卻板突出。實(shí)驗研宄和計算機(jī)模擬表明，這種凸起在特定程度上促進(jìn)了冷卻劑中的湍流期望形成為渦流點(diǎn)。此外，這種凸起的制造相對簡單，例如通過合適的沖壓工具的深拉器件，這引起生產(chǎn)整個冷卻設(shè)備的成本優(yōu)勢。
[0014]在有利的進(jìn)一步發(fā)展中，結(jié)點(diǎn)狀凸起分別抵靠第一冷卻板。以該方式，承載待冷卻的蓄電池組的第一冷卻板能夠倚靠第二冷卻板的結(jié)點(diǎn)狀凸起，由此能夠在很大程度上改善整個冷卻設(shè)備的結(jié)構(gòu)完整性。當(dāng)結(jié)點(diǎn)狀凸起以牢固地粘合方式(例如依靠焊料連接)緊固至第一冷卻板時，能夠?qū)崿F(xiàn)第一和第二冷卻板的尤其高剛度的布置。當(dāng)蓄電池組電池(安裝在第二冷卻板的一側(cè)，用于由第一冷卻板進(jìn)行冷卻)能夠具有相當(dāng)大的自重時，因此第一冷卻板能夠在凸起的區(qū)域中不僅倚靠第二冷卻板，而且在該區(qū)域額外地剛性固定至第二冷卻板，這明顯增加了整個冷卻設(shè)備的結(jié)構(gòu)完整性。
[0015]特別方便地，流體導(dǎo)管能夠沿著平行于冷卻板的縱向側(cè)延伸的縱向方向延伸，使得相對于冷卻劑流體導(dǎo)管的通流方向基本由所述縱向方向限定?？商鎿Q地，冷卻設(shè)備可以，但是，還被這樣構(gòu)造使得流體導(dǎo)管沿著延伸平行于冷卻板的橫向側(cè)延伸的橫向方向延伸，使得通流方向基本由該橫向方向建立。
[0016]在進(jìn)一步優(yōu)選實(shí)施例中，湍流生成元件的元件密度沿著通流方向增加。在這種情況下計算機(jī)模擬顯示出，隨著元件密度增加，在冷卻劑流中發(fā)生的湍流效果的強(qiáng)度明顯增加。因此，在通流方向上流體導(dǎo)管的通流為使得冷卻劑首先流過具有較小元件密度的冷卻器件的區(qū)域的情況下，因為傳熱系數(shù)隨著元件密度的增加而增加，所以蓄電池組和流經(jīng)流體導(dǎo)管時冷卻劑之間的溫度差的減小通過增加的湍流流動而補(bǔ)償。結(jié)果，蓄電池組和冷卻劑或者冷卻板之間的熱流量密度能夠保持基本或者甚至完全恒定。
[0017]如果在第二冷卻板的頂視圖上構(gòu)造為結(jié)點(diǎn)狀凸起的湍流生成元件的相應(yīng)直徑沿著冷卻設(shè)備的通流方向減小，也可以實(shí)現(xiàn)與上述相同的效果。在凸起具有呈截錐方式的幾何形狀的情況下，使得其直徑從第二冷卻板朝向第一冷卻板變窄，例如直徑能夠為通過對其上側(cè)和下側(cè)區(qū)域中的凸起的直徑進(jìn)行算術(shù)平均來計算。
[0018]在此處提出的冷卻設(shè)備包括多個熱電元件(即具有至少兩個這種元件)的情況下，出于成本原因，在另一優(yōu)選實(shí)施例中推薦的是，不是將熱電元件設(shè)置在冷卻板的第一側(cè)的所有區(qū)域，而是將它們的設(shè)置限定在各個區(qū)域或者相應(yīng)段。針對這種考慮，有利的進(jìn)一步發(fā)展例被證明是特別有利的，其中至少第一板段沿著冷卻設(shè)備的通流方向設(shè)置，在第一板段中在第一冷卻板的第一側(cè)上布置至少一個熱電元件。此外，另一方面，設(shè)置至少一個另外的第二板段，在第二板段中，熱電元件未布置在第一冷卻板的所述第一側(cè)上。
[0019]特別優(yōu)選地，至少兩個第一板段和至少兩個段板段能夠沿著第一冷卻板的縱向側(cè)沿冷卻設(shè)備的通流方向交替地設(shè)置。在該情況下，冷卻劑將因此接連地以及交替地流過至少兩個第一板段和至少兩個第二板段。
[0020]特別優(yōu)選地，湍流生成元件在冷卻設(shè)備中設(shè)置在至少第一板段中，用于在冷卻劑流場的分段中生成湍流的區(qū)域。以該方式，冷卻設(shè)備的傳熱系數(shù)能夠在熱電元件的區(qū)域中增加，在該區(qū)域，熱在特別明顯的程度上從蓄電池組傳遞至冷卻劑，使得此處同樣增加了從蓄電池組至冷卻劑的熱流量密度。
[0021]但是，如果湍流生成元件沿著通流方向僅設(shè)置在第一板段中而不設(shè)置在第二板段中，那么能夠?qū)崿F(xiàn)特別低的生產(chǎn)成本，在第二板段中，不存在用于增加蓄電池組和冷卻板之間的熱交換的熱電元件。
[0022]此處，如果在第二冷卻板的頂視圖上湍流生成元件以網(wǎng)格狀方式布置于其上，那么能夠在流經(jīng)流體導(dǎo)管的冷卻劑中實(shí)現(xiàn)特別明顯的湍流效果。湍流生成元件的這種網(wǎng)格狀布置，如果這些元件構(gòu)造為已提到的凸起的形式的話，還可輔助已經(jīng)提到的第一冷卻板在第二冷卻板上的穩(wěn)定支撐。
[0023]但是，在先前解釋的湍流生成元件僅分段設(shè)置在板段上的實(shí)施例的可替換變型中，湍流生成元件