用于特別是機(jī)動(dòng)車輛的電池系統(tǒng)的冷卻裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于特別是機(jī)動(dòng)車輛的、電池系統(tǒng)(20)的冷卻裝置(1)，所述電池系統(tǒng)具有至少兩個(gè)電池單元，-具有能夠分別由冷卻劑流動(dòng)通過的至少第一和第二冷卻板(2)，所述冷卻板分別設(shè)置成用于與相應(yīng)的電池單元熱耦聯(lián)，-其中在所述第一和第二冷卻板(2)分別設(shè)置有第一流體入口(4a)和第二流體入口(3b)，所述第一流體入口借助于沿著伸展方向延伸的第一流體管道(3a)與第一流體出口(5a)流體地連接，所述第二流體入口借助于同樣沿著伸展方向延伸的第二流體管道(3b)與第二流體出口(5b)流體地連接，-其中所述冷卻裝置(1)的所有冷卻板(2)的所述流體入口(4a，4b)和所述流體出口(5a，5b)彼此連接，使得在至少一個(gè)冷卻板(2)中，沿確定的冷卻板(2)的伸展方向流動(dòng)通過所述第一流體管道(3a)的冷卻劑，反向于所述伸展方向流動(dòng)通過相同的冷卻板(2)的所述第二流體管道(3b)，或者反之亦然。
【專利說明】用于特別是機(jī)動(dòng)車輛的電池系統(tǒng)的冷卻裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于特別是機(jī)動(dòng)車輛的電池系統(tǒng)的冷卻裝置，以及帶有這種冷卻裝置的電池系統(tǒng)。本發(fā)明還涉及一種帶有這樣的電池系統(tǒng)的空調(diào)回路。本發(fā)明最后涉及一種帶有至少一個(gè)這樣的電池系統(tǒng)或一個(gè)這樣的空調(diào)回路的機(jī)動(dòng)車輛。

【背景技術(shù)】
[0002]在現(xiàn)代的混合動(dòng)力和電動(dòng)車中，鋰離子電池通常被用作為可再充電的能量存儲(chǔ)。關(guān)于使用壽命和最大的能量存儲(chǔ)量方面優(yōu)化的電池系統(tǒng)需要整個(gè)電池系統(tǒng)的各個(gè)小單元一其在下面稱為“電池單元”一具有相應(yīng)有效尺寸的冷卻系統(tǒng)，其能夠防止電池單元超出最大允許工作溫度的過熱。在這方面，從現(xiàn)有技術(shù)中已知，這樣的冷卻系統(tǒng)的集成，該系統(tǒng)——根據(jù)對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員已知的蒸發(fā)器原理——允許經(jīng)由在結(jié)構(gòu)上適當(dāng)?shù)貥?gòu)造的冷卻板在電池單元和流過冷卻管道的液體冷卻劑之間進(jìn)行的熱交換，其中，用于蒸發(fā)液體冷卻劑的所需的蒸發(fā)焓以熱的形式從電池單元中獲得?，F(xiàn)在為了使這樣的冷卻裝置保持盡可能低的制造成本，通常用幾個(gè)單獨(dú)的冷卻板來構(gòu)造它，其中整個(gè)電池系統(tǒng)的特定的電池單元與相應(yīng)冷卻板相關(guān)聯(lián)。這種模塊化方法允許電池系統(tǒng)以及用于冷卻電池系統(tǒng)所需的冷卻裝置的尺寸以及由此效率適應(yīng)最多樣的需求。因此，具有兩個(gè)電池單元和由此用于冷卻其所需的冷卻板的模塊化結(jié)構(gòu)的電池系統(tǒng)，足以安裝在小車上，然而為了在豪華轎車中使用，這樣尺寸的電池系統(tǒng)必須補(bǔ)充兩個(gè)包括另外的冷卻板的其他電池單元。
[0003]然而，已證明，在這種模塊化結(jié)構(gòu)的冷卻裝置中，難于實(shí)現(xiàn)在各個(gè)冷卻板中不論是相對(duì)彼此還是在單個(gè)冷卻板中一致的、即均勻的冷卻效果。因?yàn)槔鋮s劑的蒸發(fā)溫度依賴于在流體管道中的流體壓力，并且該壓力隨著在流過各冷卻板時(shí)的連續(xù)的壓力下降而下降，液體冷卻劑開始蒸發(fā)的溫度也發(fā)生變化。這反而導(dǎo)致在冷卻板內(nèi)的冷卻劑的溫度分布的不期望的不均勻性。這種效果已證明在一定程度上是有問題的，當(dāng)整個(gè)冷卻裝置作為控制回路的一部分運(yùn)行時(shí)，所述控制回路將在電池單元中所實(shí)際測(cè)量的實(shí)際溫度調(diào)節(jié)到預(yù)設(shè)的期望溫度。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]因此，本發(fā)明要解決的問題是:創(chuàng)建模塊化結(jié)構(gòu)的冷卻裝置，其特點(diǎn)在于在其所有冷卻板中流過的冷卻劑的溫度分布均勻。
[0005]這個(gè)問題通過獨(dú)立權(quán)利要求的主題解決。優(yōu)選實(shí)施例是從屬權(quán)利要求的主題。
[0006]因此，本發(fā)明的基本思想是，提供一種冷卻裝置，其具有至少兩個(gè)獨(dú)立的但彼此流體連接的冷卻板，其中，在所述第一和第二冷卻板分別設(shè)置有第一流體入口和第二流體入口，所述第一流體入口借助于第一流體管道與第一流體出口流體地連接，所述第二流體入口借助于第二流體管道與第一流體出口流體地連接。換句話說，在每個(gè)冷卻板中都存在兩個(gè)流體管道，它們彼此分離，分別具有單獨(dú)的入口和出口。兩個(gè)流體管道在這里沿著共同的伸展方向延伸。為了在不同的冷卻板中實(shí)現(xiàn)盡可能一致的溫度分布，根據(jù)本發(fā)明建議，將冷卻裝置的冷卻板的流體入口和流體出口彼此連接，使得在至少一個(gè)冷卻板中，沿著伸展方向流動(dòng)通過其第一流體管道的冷卻劑，反向于所述伸展方向流動(dòng)通過相同的冷卻板的所述第二流體管道，或者反之亦然。
[0007]以這種方式，很大程度上或者甚至完全防止，在流動(dòng)通過相同的冷卻板的兩個(gè)流體管道期間，在冷卻板中的冷卻劑的流體壓力沿流體管道的伸展方向減小或者增大，如果是如下這種情況，即冷卻劑在兩個(gè)流體管道中沿相同方向流動(dòng)一即在兩個(gè)流體管道中沿伸展方向或者在兩個(gè)流體管道中反向于伸展方向，因?yàn)檫@時(shí)液體冷卻劑開始沸騰的沸騰溫度同樣會(huì)沿縱向方向降低。這將導(dǎo)致在冷卻板內(nèi)由冷卻劑提供的沿伸展方向的冷卻效率的不期望的減少。因此，特別優(yōu)選地，上面說明的逆流原理應(yīng)用于所述冷卻裝置的所有冷卻板中。
[0008]與此相反，在這里說明的根據(jù)本發(fā)明的冷卻板的流體連接，允許每個(gè)冷卻板的雙向通流，即在所述第一或第二流體管道中沿縱向方向可能發(fā)展的壓力降再次通過相同的冷卻板的所述第二或第一流體管道來抵消。這導(dǎo)致了由冷卻劑提供的一致的冷卻效率并因此最終導(dǎo)致由冷卻劑產(chǎn)生的溫度分布，這證明與冷卻劑不是沿雙向流動(dòng)的方式通過兩個(gè)流體管道的冷卻板中情況相比明顯更加均勻。
[0009]根據(jù)一個(gè)優(yōu)選的變型實(shí)施例，建議設(shè)置兩個(gè)基本上彼此平行的冷卻板，例如沿著冷卻板的縱向方向，當(dāng)冷卻板例如在俯視圖方面具有大致為矩形的幾何形狀。在這種情況下，兩個(gè)流體管道可以彼此相鄰地分別基本上沿縱向方向從冷卻板的第一縱向方向端部延伸到第二縱向方向端部，并且直接彼此相鄰或彼此隔開一定距離。上述雙向的布置在這里例如能夠通過下面兩個(gè)結(jié)構(gòu)措施實(shí)現(xiàn):
[0010]a)第一流體入口和第二流體出口布置成關(guān)于所述冷卻板的橫向方向在所述第一端部的區(qū)域中彼此相鄰，
[0011]b)第一流體出口和第二流體入口布置成關(guān)于冷卻板的橫向方向在所述第二端部的區(qū)域中彼此相鄰。
[0012]具有三個(gè)電池單元的電池系統(tǒng)已證明在現(xiàn)代機(jī)動(dòng)車輛的發(fā)展特別受歡迎。因此，在這里提出的冷卻裝置的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，除了上述的第一和第二冷卻板之外，另外設(shè)有第三冷卻板，所述第三冷卻板具有如第一和第二冷卻板相同的特性，并且所述第三冷卻板由此以根據(jù)本發(fā)明的方式與其余兩個(gè)冷卻板流體地連接。很顯然，在有利的進(jìn)一步研發(fā)中，如果需要，還另外設(shè)置有冷卻板，以便冷卻存在的其他電池單元。
[0013]在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，至少兩個(gè)冷卻板的兩個(gè)流體管道可以彼此流體地連接，使得冷卻劑連續(xù)地流動(dòng)通過至少兩個(gè)不同的冷卻板的、優(yōu)選三個(gè)不同的冷卻板的流體管道。換句話說，冷卻劑流過相應(yīng)冷卻板，不直接連續(xù)地通過相同的冷卻板的第一和第二流體管道。以這種方式，能夠均勻化在冷卻裝置中由冷卻劑提供的冷卻效率。
[0014]在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，至少兩個(gè)冷卻板的所述流體管道可以彼此流體地連接，使得在至多一個(gè)、優(yōu)選在至多兩個(gè)，確定的冷卻板中，所述冷卻劑流動(dòng)通過所述第一流體管道，并隨后流動(dòng)通過相同的冷卻板的第二流體管道。這一措施也導(dǎo)致由所述冷卻裝置的冷卻板提供的冷卻效率有利地均勻化。
[0015]特別有利地，冷卻板的流體管道彼此串聯(lián)地流體連接，使得沒有流體分支設(shè)置在兩個(gè)流體地相鄰的冷卻板之間。這允許冷卻裝置的在結(jié)構(gòu)上特別的組合。
[0016]然而，對(duì)其替代的是，為了縮短冷卻劑的引導(dǎo)路徑，至少兩個(gè)冷卻板也可以彼此平行地流體地連接，使得用于將冷卻劑流分開或匯集的流體分支構(gòu)造在至少兩個(gè)流體地相鄰的冷卻板之間。
[0017]熱耦聯(lián)到各個(gè)冷卻板并用作熱源的電池單元的冷卻，以已知的方式通過合適的冷卻劑來進(jìn)行，所述冷卻劑能夠循環(huán)地流過各個(gè)冷卻板，典型地，作為冷卻回路的部分。因?yàn)樽畛醯囊后w冷卻劑在不同的電池單元的冷卻過程中吸收熱，并且在這樣做時(shí)，被至少部分地蒸發(fā)，必要的是在冷卻劑回路中也提供熱沉，冷卻劑可以再次將從電池單元吸收的熱量再次釋放給熱沉，使得它能夠在進(jìn)一步通流循環(huán)中再次吸收熱量。這種熱沉可以通過根據(jù)本發(fā)明的冷卻裝置的冷卻板到空調(diào)回路的流體耦聯(lián)來實(shí)現(xiàn)，比如作為標(biāo)準(zhǔn)安裝在現(xiàn)代汽車中，以便控制車輛內(nèi)部的溫度。
[0018]然而，一個(gè)實(shí)施例能夠以特別簡(jiǎn)單的方式在技術(shù)上實(shí)現(xiàn)，其中所述第一和第二流體管道分別構(gòu)造為安裝在所述冷卻板上的扁平管。這種扁平管典型地具有大的接觸面積——特別是在它們的管的橫截面方面，例如在它們的背離實(shí)際的冷卻板的上側(cè)的形狀，待被冷卻的電池單元能夠緊靠所述上側(cè)以便熱耦聯(lián)。
[0019]為了進(jìn)一步提高在冷卻板和電池單元之間的耦聯(lián)區(qū)域的尺寸，推薦的是，對(duì)于第一和/或第二流體管道，提供不僅單個(gè)扁平管，而是分別至少兩個(gè)，優(yōu)選地甚至三個(gè)扁平管，它們基本上沿所述冷卻板的縱向方向延伸并且彼此隔開一定距離或直接彼此鄰接地設(shè)置。以這種方式，一方面可以增加由至少兩個(gè)扁平管構(gòu)成的整個(gè)流體管道的流動(dòng)橫截面，并且因此增加通過相應(yīng)冷卻板的冷卻劑的通過量，而且另一方面也增加在流體管道和待被冷卻的電池單元之間的接觸面積。各個(gè)扁平管之間的流體分隔，進(jìn)一步導(dǎo)致流體管道的機(jī)械剛性的改進(jìn)，所述流體分隔例如可以幾個(gè)橫片的方式實(shí)現(xiàn)，使得待被冷卻的電池單元的電池小單元可以擱置在扁平管的上側(cè)，該小單元通常具有相對(duì)高的自身重量，而這不會(huì)導(dǎo)致扁平管的不期望的變形。
[0020]一個(gè)實(shí)施方案在制造技術(shù)方面能夠被特別簡(jiǎn)單地制造，其中，相應(yīng)的扁平管一體地形成在冷卻板上，即冷卻板和扁平管制成為一個(gè)單元。
[0021]如上所述，有利的是，為了通過冷卻裝置獲得盡可能高的冷卻效率，將相應(yīng)的電池單元以平坦的方式貼靠于扁平管。當(dāng)電池單元底側(cè)以平坦的方式緊靠于扁平管的上側(cè)時(shí)，這在特別有效的方面是成功的。
[0022]通過將兩個(gè)流體入口和/或兩個(gè)流體出口構(gòu)造為管接頭，能夠?qū)崿F(xiàn)用于冷卻裝置的各個(gè)冷卻板的特別緊湊的結(jié)構(gòu)形式，所述管接頭基本上垂直地從相應(yīng)冷卻板突出。然后，待被冷卻板冷卻的電池單元在俯視圖中相對(duì)于所述入口和出口在中央地設(shè)置在冷卻板上，由此與傳統(tǒng)的布置相比能夠顯著地節(jié)省安裝空間。換言之，典型地具有長方體幾何形狀的電池單元，以節(jié)省空間的方式放置在冷卻板上，使得——相對(duì)于冷卻板的俯視圖——冷卻板的流體入口或流體出口分別設(shè)置在電池單元的角部區(qū)域中。
[0023]上面介紹的冷卻裝置適合于特定程度地冷卻機(jī)動(dòng)車輛的模塊化電池系統(tǒng)。因此，本發(fā)明還涉及一種具有集成的冷卻功能的電池系統(tǒng)，其包括至少第一和第二電池單元，其中單獨(dú)的組件被連接。根據(jù)機(jī)動(dòng)車輛的能量需求，其內(nèi)部安裝了電池系統(tǒng)，這可以通過其他電池單元進(jìn)行補(bǔ)充，以便使整個(gè)電池系統(tǒng)的最大能量存儲(chǔ)量匹配于安裝在相應(yīng)的車輛類型中的電子消耗器的數(shù)量和性能要求。通過根據(jù)本發(fā)明的冷卻裝置實(shí)現(xiàn)在電池系統(tǒng)中的集成的冷卻功能，其具有上面討論的一個(gè)或多個(gè)特征。為此，每個(gè)電池單元熱耦聯(lián)于與之相關(guān)聯(lián)的冷卻板。
[0024]在這里一個(gè)實(shí)施方案已證明是特別緊湊的結(jié)構(gòu)，其中蓋板與冷卻裝置的每個(gè)冷卻板相關(guān)聯(lián)，使得電池單元以夾層的方式設(shè)置在所述冷卻板和蓋板之間。這例如允許蓋板、電池單元和冷卻板的幾個(gè)結(jié)構(gòu)單元設(shè)置成沿堆疊方向彼此堆疊，并且以這種方式允許它們能夠以特別節(jié)省空間的方式安裝在機(jī)動(dòng)車輛的發(fā)動(dòng)機(jī)艙中。
[0025]在一個(gè)從制造技術(shù)的角度來看是優(yōu)選的實(shí)施例中，推薦的是用鋁或塑料的板材來生產(chǎn)蓋板。這兩種材料都在商業(yè)上能夠大量地獲得，并且還能夠特別經(jīng)濟(jì)地進(jìn)行處理，使得對(duì)于本領(lǐng)域的相關(guān)人員來說在制造蓋板方面存在多種實(shí)現(xiàn)的形式。
[0026]本發(fā)明還涉及一種用于機(jī)動(dòng)車輛的空調(diào)回路，如其作為標(biāo)準(zhǔn)安裝在現(xiàn)代機(jī)動(dòng)車輛中，以便控制車輛內(nèi)部的溫度。這樣的空調(diào)回路具有:壓縮機(jī)，用于壓縮冷卻劑；和冷凝器，其設(shè)置在壓縮機(jī)的下游，用于冷卻已壓縮的冷卻劑。在壓縮機(jī)的上游，又設(shè)有蒸發(fā)器，其設(shè)置有蒸發(fā)器入口和蒸發(fā)器出口。前述的電池設(shè)置為空調(diào)系統(tǒng)的部分，其中所述電池系統(tǒng)的冷卻裝置與空調(diào)回路的蒸發(fā)器入口和蒸發(fā)器出口流體連通。
[0027]最后，本發(fā)明涉及一種機(jī)動(dòng)車輛，其具有至少一個(gè)帶有上述特征的一個(gè)或多個(gè)的電池系統(tǒng)或者具有前述的空調(diào)系統(tǒng)。
[0028]從從屬權(quán)利要求中，從附圖中和從基于附圖的相關(guān)的【專利附圖】

【附圖說明】中得到本發(fā)明其他的重要特征和優(yōu)點(diǎn)。
[0029]但是應(yīng)當(dāng)理解的是，在不脫離本發(fā)明的上下文的情況下，上述的特征和將在下文中解釋的特征能夠不僅用于各自所述的組合，而且用于其他的組合中或單獨(dú)使用。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0030]本發(fā)明的優(yōu)選的示例性實(shí)施例在附圖中示出并且在以下的說明中更詳細(xì)地解釋，其中相同的標(biāo)記表示相同的或相似的，或具有相同功能的組件。
[0031]在附圖中，示意性地
[0032]圖1示出根據(jù)本發(fā)明的冷卻裝置的冷卻板的立體圖；
[0033]圖2a_2e示出根據(jù)本發(fā)明的不同冷卻裝置的線路圖，不同冷卻裝置分別具有三個(gè)冷卻板，所述冷卻板以不同的方式彼此流體地連接；
[0034]圖3示出空調(diào)回路的線路圖，所述空調(diào)回路具有包括三個(gè)冷卻板的冷卻裝置。 具體實(shí)施形式
[0035]圖1示出根據(jù)本發(fā)明的冷卻裝置I的冷卻板2的一個(gè)例子，所述冷卻裝置裝備有至少兩個(gè)這樣的冷卻板2。冷卻板2設(shè)置用于通過與電池單元熱耦聯(lián)來冷卻電池單元，其在圖1中沒有示出。為此，冷卻板2具有第一和第二流體管道3a，3b，合適的冷卻劑能夠流動(dòng)通過所述流體管道。
[0036]第一流體入口 4a現(xiàn)在設(shè)置在冷卻板2上，所述第一流體入口借助于第一流體管道3a與第一流體出口 5a流體地連接。同樣地，在冷卻板2中設(shè)置有第二流體入口 4b，所述第二流體入口借助于所述第二流體管道3b與第二流體出口 5b流體地連接。兩個(gè)流體管道3a，3b分別大致沿著冷卻板2的縱向方向L延伸，即彼此相鄰地從第一縱向方向端部6向冷卻板2的第二縱向方向端部7延伸。
[0037]除了從圖1的視圖之外，還應(yīng)該理解，在所述第一端部6的區(qū)域中，第一流體入口4a和第二流體出口 5b關(guān)于冷卻板2的橫向方向Q彼此相鄰地布置。這同樣適用于第一流體出口 5a和第二流體入口 4b，在所述第二端部7的區(qū)域中，所述第一流體出口和第二流體入口關(guān)于所述橫向方向Q彼此相鄰地布置。兩個(gè)流體入口 4a，4b和兩個(gè)流體出口 5a，5b流體地彼此連接，使得沿所述冷卻板2的縱向方向L流過通過第一流體管路3a的冷卻劑反向于縱向方向L流動(dòng)通過第二流體管道3b，或者反之亦然。前者的情況如圖1中所示由兩個(gè)箭頭8示意地示出，由8指定和表示冷卻劑的流動(dòng)方向。兩個(gè)流體入口 4a，4b和兩個(gè)流體出口 5a，5b在此構(gòu)成為管線的形式，其基本上是垂直地從該冷卻板2突出。
[0038]在圖1的示例情形中，兩個(gè)流體管道3a，3b包括三個(gè)扁平管9a，9b，它們一體地形成在實(shí)際的冷卻板2上，即冷卻板2和扁平管9a，9b制成為一件。當(dāng)然，對(duì)于本領(lǐng)域中技術(shù)經(jīng)驗(yàn)豐富的技術(shù)人員來說，在冷卻板上要設(shè)置的扁平管9a，9b的數(shù)量方面，存在不同于在這里所示的例子的大量的變型可能。替代地或者附加地，同樣能夠考慮到的是，在制造冷卻板2的時(shí)候不在其上一體地形成所述的扁平管9a，％，而是首先分開地制造它們，然后在另外的制造步驟中將它們以形狀配合的方式固定，例如借助于焊接連接。
[0039]扁平管9a，9b關(guān)于冷卻板的豎直方向H具有一高度(未在圖1中示出)，所述豎直方向垂直于縱向方向和橫向方向L, Q,所述高度相應(yīng)于扁平管9a, 9b沿橫向方向Q延伸的寬度B的一小部分，例如至多五分之一，優(yōu)選至多十分之一。以這種方式，當(dāng)電池單元的底側(cè)例如抵靠在扁平管9a，9b的上側(cè)上時(shí)，在扁平管9a，9b和待被冷卻的電池單元(圖1中未示出，參見圖2a_2e)之間，實(shí)現(xiàn)大的接觸面積。
[0040]在圖2a至2e中，現(xiàn)在以線路圖的方式分別示出具有三個(gè)冷卻板2a，2b，2c的冷卻裝置I的不同例子，它們分別具有第一和第二流體管道3a，3b。電池單元12a，12b，12c設(shè)置在冷卻板2a，2b，2c上，所述電池單元熱耦聯(lián)于冷卻板2a，2b，2c的流體管道3a，3b。
[0041]下面，不失一般性地，冷卻板2a設(shè)計(jì)為第一冷卻板，其流體直接地與空調(diào)回路20連接，在沒有其他設(shè)置在中間的冷卻板的情況下。
[0042]所有的將在下面詳細(xì)解釋的例子的共同之處在于，冷卻裝置I的所有冷卻板2a，2b，2c的流體入口 4a，4b和流體出口 5a，5b互相連接，使得在至少一個(gè)冷卻板2a，2b，2c的情況下一除了圖2d的例子，即使在相應(yīng)的冷卻裝置I的所有的冷卻板2a，2b，2v中，沿著冷卻板2a，2b，2c的伸展方向(因此在圖2a_2e的示例情形下沿著縱向方向L)流動(dòng)通過第一流體管道3a的冷卻劑反向于伸展方向流動(dòng)通過相同的冷卻板2a，2b，2c的第二流體管道3b。這在圖2a至2e中以類似于圖1的方式通過箭頭8示出。各個(gè)冷卻板2a，2b，2c彼此地流體連接借助于合適的連接管道11實(shí)現(xiàn)，所述連接管道例如構(gòu)造成連接管的形式并且所述連接管道將不同的冷卻板2a，2b，2c的各個(gè)連接管道3a，3b以相對(duì)于環(huán)境流體密封的方式彼此連接。
[0043]此外，冷卻板2a，2b，2c借助于流體管道10流體地連接于機(jī)動(dòng)車輛的空調(diào)回路20，所述流體管道在制造技術(shù)方面同樣地構(gòu)造為連接管的形式，所述空調(diào)回路提供用于冷卻或者氣化冷卻劑所必須的熱沉。所述空調(diào)回路20在圖2a至2e中僅大略地示意性地示出，但在下面借助于圖3更詳細(xì)的說明，圖3以線路圖的方式示出空調(diào)回路。冷卻裝置I適合于用于具有至少兩個(gè)電池單元12a，12b，12c的模塊電池系統(tǒng)的冷卻的特別擴(kuò)展，其中如在圖2a至2e中示意性地示出的，涉及單獨(dú)的組件。根據(jù)待安裝有電池系統(tǒng)的機(jī)動(dòng)車輛的能量需求，電池系統(tǒng)能夠通過其他的電池單元補(bǔ)充，以便以這種方式使得所述整個(gè)電池系統(tǒng)的最大能量?jī)?chǔ)存量匹配于安裝在相應(yīng)機(jī)動(dòng)車輛中的電子消耗器的數(shù)量和效率需求。在根據(jù)本發(fā)明的電池系統(tǒng)中，通過冷卻裝置I實(shí)現(xiàn)集成的冷卻功能。為此，每個(gè)電池單元12a，12b，12c分別與冷卻裝置I的與之相關(guān)聯(lián)的冷卻板2a，2b，2c熱耦聯(lián)。
[0044]在圖2a至2e的示意圖中沒有示出的例如由鋁或塑料制成的蓋板，能夠與每個(gè)冷卻板2a，2b，2c關(guān)聯(lián)，使得相應(yīng)的電池單元12a，12b，12c以夾層的方式設(shè)置在冷卻板2a，2b，2c與蓋板之間。
[0045]在圖2a的例子中，第二和第三冷卻板2b和2c彼此平行地流體連接,并且這兩個(gè)冷卻板2b，2c 一起流體地串聯(lián)地連接于第一冷卻板2a。冷卻劑首先流動(dòng)通過第一冷卻板2a的第一流體管道3a，并且隨后在第一冷卻板2a的下游的流體分支25處分布于第二或第三冷卻板2b, 2c的兩個(gè)第一流體管道3a。在流動(dòng)通過第二或第三冷卻板2b, 2c的第一流體管道3a之后，冷卻劑被直接引導(dǎo)進(jìn)入相同的冷卻板2b或2c的第二流體管道3b中。在從第二或第三冷卻板2b，2c的第二流體管道3b中流出后，冷卻劑經(jīng)由在這兩個(gè)冷卻板2b，2c的下游的另一個(gè)流體分支26再一次被引導(dǎo)到一起。冷卻劑隨后流動(dòng)通過第一冷卻板2a的第二流體管道3b。借助于上述所述的流體連接，確保制冷劑流動(dòng)通過第一冷卻板2a，在流動(dòng)通過其第一流體管道3a時(shí)處于最高壓力水平，以及在流動(dòng)通過第二流體管道3b時(shí)處于最低壓力水平。因此，在第一冷卻板的兩個(gè)流體管道3a，3b中的冷卻劑的壓力差與兩個(gè)冷卻板2a，2b相比是最大的。與此相反，在第二冷卻板2b中的冷卻劑相對(duì)于第三冷卻板2c的壓力差是相同的。由此，這與在各個(gè)冷卻板2a_2c中的逆流原理一起導(dǎo)致冷卻裝置I的均勻的冷卻效果。
[0046]在圖2b的例子中，三個(gè)冷卻板2a，2b，2c的流體管道3a，3b彼此流體地連接，使得冷卻劑連續(xù)地流動(dòng)通過第一，第二和第三冷卻板2a，2b，2c的第一流體管道3a，然后連續(xù)地通過第三、第二、第一冷卻板2c，2b，2a的第二流體管道3b——即以相反的順序。借助于沒有流體分支的串聯(lián)與本發(fā)明實(shí)質(zhì)的逆流原理的組合，確保冷卻劑流動(dòng)通過第一冷卻板2a，在流動(dòng)通過其第一流體管道3a時(shí)處于最高壓力水平以及在流動(dòng)通過其第二流體管道3b時(shí)處于最低壓力水平。因此，在第一冷卻板的兩個(gè)流體管道3a，3b中的冷卻劑的壓力差與兩個(gè)冷卻板2b，2c相比是最大的。與此相反，冷卻劑在第三冷卻板2c中的壓力差——相對(duì)地觀察——與在第一和第二冷卻板的壓力差相比是最小的。這也能夠?qū)е绿貏e均勻的冷卻效果，該效果通過冷卻裝置I提供。省去流體分支25，26能夠簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)并且因此降低冷卻裝置I的制造成本。
[0047]圖2c的例子示出了圖2a的例子的變型，其中兩個(gè)第一冷卻板2a，2b借助于流體分支25，26彼此平行地流體連接，使得冷卻劑或者流動(dòng)通過第一冷卻板2a的第一流體管道3a或者第二冷卻板2b的第一流體管道3a，并因此通過第一冷卻板2a或第二冷卻板2b的第二流體管道3b，并且強(qiáng)制流過第三冷卻板的兩個(gè)流體管道3a，3b。使用總共四個(gè)流體分支25，26，由于與之流體地平行連接，特別導(dǎo)致在流動(dòng)通過冷卻板2a至2c時(shí)用于冷卻劑的特別短的引導(dǎo)路徑。
[0048]圖2d的實(shí)施例與圖2a至2c中的實(shí)施例不同之處在于，在第一冷卻板2a中冷卻劑沿相同的方向流動(dòng)通過兩個(gè)流體管道3a，3b，為此其在第一冷卻板2a的上游的流體分支25中被分配于兩個(gè)流體管道3a，3b。在流動(dòng)通過三個(gè)冷卻板2a-2c之后，分布在流體分支25中的冷卻劑借助于在第三冷卻板2c下游的流體分支26再次被引導(dǎo)到一起。
[0049]圖2e示出三個(gè)冷卻板2a_2c另一個(gè)有利的彼此流體連接。流體分支25已經(jīng)設(shè)置在第一冷卻板2a的上游，該流體分支將冷卻劑分布于第一或第二冷卻板2a，2b。在第一冷卻板2a中，兩個(gè)流體管道3a，3b以逆流的原理被連續(xù)地流動(dòng)通過。這同樣適用于第二冷卻板2b。流動(dòng)通過第一冷卻板2a的冷卻劑被引導(dǎo)到第三冷卻板2c的第一流體管道3a中，流動(dòng)通過第二冷卻板2b的冷卻劑通過第三冷卻板的第二流體管道3b。在第三冷卻板3c的下游，兩個(gè)分流在流體分支26中重新匯合。
[0050]圖3示出了用于機(jī)動(dòng)車輛的空調(diào)回路20的線路圖視圖，如經(jīng)常在現(xiàn)代機(jī)動(dòng)車輛中使用的用于控制車輛內(nèi)部的溫度?？照{(diào)回路20包括用于壓縮冷卻劑的壓縮機(jī)21，和設(shè)置在壓縮機(jī)21下游的冷凝器22，用于冷卻或液化已壓縮的冷卻劑。在壓縮機(jī)21的上游又設(shè)置有蒸發(fā)器23，所述蒸發(fā)器設(shè)置有蒸發(fā)器入口 24a和蒸發(fā)器出口 24b。為了控制車輛內(nèi)部(未示出)的溫度，蒸發(fā)器23熱耦聯(lián)于車輛內(nèi)部。先前所述的電池系統(tǒng)設(shè)置為空調(diào)回路20的部分，其中電池系統(tǒng)的冷卻裝置I與蒸發(fā)器入口 24a和蒸發(fā)器出口 24b流體地連通。
【權(quán)利要求】
1.一種用于特別是機(jī)動(dòng)車輛的電池系統(tǒng)(20)的冷卻裝置(I)，所述電池系統(tǒng)具有至少兩個(gè)電池單元(12a，12b，12c)， -具有能夠分別由冷卻劑流動(dòng)通過的至少第一和第二冷卻板(2，2a，2b，2c)，所述冷卻板分別設(shè)置成用于與相應(yīng)的電池單元(12a，12b，12c)熱耦聯(lián)， -其中在所述第一和第二冷卻板(2，2a，2b，2c)分別設(shè)置有第一流體入口(4a)和第二流體入口(3b)，所述第一流體入口借助于沿著伸展方向延伸的第一流體管道(3a)與第一流體出口(5a)流體地連接，所述第二流體入口(3b)借助于同樣沿著伸展方向延伸的第二流體管道(3b)與第二流體出口(5b)流體地連接， -其中所述冷卻裝置⑴的所有冷卻板(2，2a，2b，2c)的所述流體入口(4a，4b)和所述流體出口(5a，5b)彼此連接，使得在至少一個(gè)冷卻板⑵中，優(yōu)選在所有的冷卻板⑵中，沿相應(yīng)的冷卻板(2，2a，2b，2c)的伸展方向流動(dòng)通過所述第一流體管道(3a)的冷卻劑，反向于所述伸展方向流動(dòng)通過相同的冷卻板(2，2a，2b，2c)的所述第二流體管道(3b)，或者反之亦然。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷卻裝置，其特征在于， 設(shè)置有第三冷卻板(2，2c)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的冷卻裝置，其特征在于， 至少兩個(gè)冷卻板(2a，2b，2c)的流體管道(3a，3b)彼此流體地連接，使得所述冷卻劑連續(xù)地流動(dòng)通過至少兩個(gè)不同的冷卻板(2a, 2b, 2c)的、優(yōu)選至少三個(gè)不同的冷卻板(2a, 2b,2c)的所述流體管道(3a，3b)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的冷卻裝置，其特征在于， 至少兩個(gè)冷卻板(2a，2b，2c)的流體管道(3a，3b)彼此流體地連接，使得在至多一個(gè)、優(yōu)選在至多兩個(gè)，確定的冷卻板(2a，2b，2c)中，所述冷卻劑流動(dòng)通過所述第一流體管道(3a)，并隨后直接流動(dòng)通過相同的冷卻板(3c)的第二流體管道(3b)。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的冷卻裝置，其特征在于， 所述冷卻板(2a，2b，2c)的所述流體管道(3a，3b)彼此串聯(lián)地流體連接，使得沒有流體分支設(shè)置在兩個(gè)流體地相鄰的冷卻板(2a_2c)之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的冷卻裝置，其特征在于， 至少兩個(gè)冷卻板(2a，2b，2c)彼此平行地流體地連接，使得流體分支(25，26)構(gòu)造在至少兩個(gè)流體地相鄰的冷卻板(2a，2b，2c)之間以便將冷卻劑流分開或匯集。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的冷卻裝置，其特征在于， 所述第一和第二流體管道(3a，3b)分別包括至少一個(gè)安裝在所述冷卻板(2，2a，2b，2c)上的扁平管(9a，9b)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的冷卻裝置，其特征在于， 相應(yīng)的扁平管(9a，9b) —體地形成在所述冷卻板(2，2a，2b，2c)上。
9.具有集成的冷卻功能的電池系統(tǒng)， -具有至少第一和第二電池單元(12a，12b，12c)， -具有根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的冷卻裝置(I)， -其中，每個(gè)電池單元(12a，12b)分別和與之相關(guān)聯(lián)的冷卻板(2a，2b，2c)熱耦聯(lián)。
10.根據(jù)權(quán)利要求11所述的電池系統(tǒng)，其特征在于， 蓋板與每個(gè)冷卻板(2，2a，2b，2c)相關(guān)聯(lián)，使得相應(yīng)的電池單元(12a，12b，12c)以夾層的方式設(shè)置在所述冷卻板(2a, 2b, 2c)和蓋板之間。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電池系統(tǒng)，其特征在于， 所述蓋板包括鋁制的或塑料制成的板材。
12.—種用于機(jī)動(dòng)車輛的空調(diào)回路(20)， -具有壓縮機(jī)(21)，用于壓縮冷卻劑， -具有冷凝器(22)，其布置在所述壓縮機(jī)(21)的下游，用于冷卻已壓縮的冷卻劑，-具有蒸發(fā)器(23)，其設(shè)置在所述壓縮機(jī)(21)的上游，其包括蒸發(fā)器入口(24a)和蒸發(fā)器出口(24b)， -具有根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的電池系統(tǒng)， -其中，所述冷卻裝置(I)與所述蒸發(fā)器入口(24a)和蒸發(fā)器出口(24b)流體地連通。
13.—種機(jī)動(dòng)車輛，具有至少一個(gè)根據(jù)權(quán)利要求9至11中任一項(xiàng)所述的電池系統(tǒng)或具有根據(jù)權(quán)利要求12所述的空調(diào)回路(20)。
【文檔編號(hào)】H01M10/663GK104466296SQ201410490679
【公開日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年9月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月24日
【發(fā)明者】馬蒂亞斯·甘茨, 阿列克桑德·帕夫洛夫, 貝恩德·沙費(fèi)爾 申請(qǐng)人:馬勒貝洱有限兩合公司