用于机动车的蓄能设备和机动车的制作方法

本发明涉及一种用于机动车的蓄能设备，具有支承元件、多个固定在支承元件一侧的蓄能器和布置在支承元件另一侧的与蓄能器热耦合的调温设备.

背景技术：

蓄能设备具有多个用于给电驱动的机动车供电的蓄能器，由于其所提供的电流较高，蓄能设备通常要被主动调温，即被冷却。在外部调温时将调温设备设置在支承板的与蓄能器相对置的一侧上，相比于内部调温，外部调温是优选的，这是因为在故障情况下出现的调温流体由于空间分隔不会对蓄能器造成损坏。为在调温设备内部引导这种调温流体，已经公开了一些创造性方案：

由wo2013/139908a1公开了一种用于机动车的电池，其中冷却板具有半圆形的、单侧开口的用于冷却介质的管线，这些冷却板被直接固定在壳体壁上。但在此该壳体壁与冷却介质直接接触，冷却介质能够随时间通过腐蚀侵蚀壳体壁。

de102014203765a1公开了一种具有蓄能器模块和板状冷却元件的组件，其中蓄能器模块的接触侧与冷却元件的接触侧这样整面地、材料接合的、持久且形状稳定的粘合，使得蓄能器模块和冷却元件构成了一个结构单元。该冷却元件是具有冷却通道的冷却板，冷却流体能在其中流动。

此外，de102011104433a1公开了一种具有固持板和其上固定的电池单体模块的蓄能器模块，其中固持板的主体与电池单体模块导热连接，并且具有至少一个集成构造到主体中的流体通道。主体借助于导热的粘合剂与电池单体模块连接以用于在流体和电池单体模块之间交换热能。

但是两种上述的具有集成的冷却通道的冷却元件重量非常大，这在向机动车中集成方面是不期望的。

技术实现要素：

本发明的目的在于，给出一种相比之下得到改进的蓄能设备。

该目的根据本发明在开头所述类型的蓄能设备中如下实现：调温设备具有一个或多个调温区段，其中所述或各个调温区段/相应的调温区段是管道或软管，该管道或软管具有至少一个用于引导调温流体的流体引导通道。

本发明的构思是，利用管道或软管来形成由一个或多个单独的调温区段组成的、与蓄能器热耦合的调温设备，由此一方面将调温流体完全封装，另一方面舍弃具有内部通道的大质量的冷却板。由此，有利地避免了支承元件与调温流体接触并且同时实现了特别节省重量的调温设备。

管道或软管可以具有圆形的、椭圆形的或多角形的横截面。特别优选，在横截面观察，管道或软管具有两个平行的侧面，它们通过弯曲的壁相互连接。尤其是调温元件或各个调温区段/相应的调温元件被设计为扁管。此外，在横截面上看，管道或软管可以具有在其圆周上恒定的壁厚。在此，管道的固有稳定性出色。软管尤其能够可逆地弯曲。流体引导通道要理解为在管道或软管内部的相关联的空间，该空间能够被调温流体通流。

此外，所述或各个调温区段/相应的调温区段可以直接布置在支承元件背离蓄能器的一侧上，尤其是固定在其上。在此，单个的调温区段可以基本上直线地、即无弯曲地沿支承元件延伸。根据本发明的蓄能设备通常被设计用于给机动车的电驱动设备供电。尤其是可以为蓄能器提供至少60v、尤其至少150伏的输出电压。蓄能设备因此还可以被视作是高压电池。

在根据本发明的蓄能设备中优选的是，所述或各个调温区段/相应的调温区段布置在支承元件侧的槽中。由此，所述或各个调温区段/相应的调温区段的表面的较大部分都能够通过支承元件与蓄能器热耦合。尤其是槽如此深地安装到支承元件中，使得所述或各个调温区段/相应的调温区段与支承元件齐平地终结。

根据一种特别有利的实施方式，所述或相应的调温区段借助于粘结材料固定在支承元件上。由此能够避免借助于螺栓、连接板和类似物进行机械地复杂固定，且此外能够节约这类固定元件的额外重量。此外，在蓄能设备向机动车中的集成方面也获得了额外的布置优势/系列优势，因为粘合装置明显要比利用固定元件的连接实现得更节省空间。为实现这类粘合连接，仅需要提前清洁支承板或调温区段或各调温区段。在施加粘结材料之后可以于是在短时间引入压力和温度(例如2分钟，100℃)的情况下实现与支承元件的固定连接。

粘结材料可以包括实现粘合效应的基础材料和相比于基础材料具有更高导热能力的添加物。通过这种粘结材料可以放弃使用额外的填缝剂，例如导热胶，其通常要补平在热传导耦合中由于表面公差造成的空隙。基础材料例如基于环氧树脂或聚氨酯。该基础材料作为单组份或双组份粘合剂已经在车身制造中证实可靠。该填充材料因此构成了导热改良方案，其明显提高了粘结材料的导热能力。

此外优选，粘结材料在支承元件侧完全覆盖调温区段。由此能够实现在相应的调温区段与支承元件之间的尤其大面积的热耦合。这相应也改进了与蓄能器的间接热耦合。尤其是在所述或相应调温区段固定在槽中时，粘结材料能够完全覆盖槽。

此外，在根据本发明的蓄能设备中优选的是，所述或相应的调温区段在其内部具有多个平行的流体引导通道。调温流体可以因此无涡流地流过所述或相应的调温区段。尤其是在使用扁管作为调温区段时，因此可以通过在扁平面之间在调温区段上延伸的分隔壁实现多个平行的流体引导通道。

相宜的是，调温区段尤其沿调温流体流动方向彼此平行延伸。调温区段还可以彼此间隔地布置。此外，调温区段可以从支承元件一侧边缘延伸至相对置的另一侧边缘。

此外，在根据本发明的蓄能设备中优选的是，调温区段借助于包括入流管线和回流管线的管线对并联连接。通过这种流体机械方面的并联连接，每个调温区段都可以通过入流管线被输入未消耗的、即尚未加热或冷却的调温流体。优选所述入流管线和/或回流管线以在边缘侧延伸在支承元件上的方式布置。

在此特别优选的是，管线对具有多个相互接合的子管线对，相应至少一个调温区段以流体引导的方式固定在子管线对上。子管线对因此具有入流管线区段和回流管线区段，在这两个区段之间布置有一个调温区段或多个并联连接的调温区段。调温设备可以由多个彼此接合的子管线对构成，它们被设置为用于不同大小的调温设备结构的模块。相邻的子管线区段优选相互焊接。

替代于之前所述的并联连接，调温区段还可以通过多个连接管线串联被接通。调温流体在此情况下相继通流调温区段，从而实现沿支承元件的调温流体的蜿蜒式的流体路径。

此外，可以在根据本发明的蓄能设备中设置包围蓄能器的壳体，其中该支承元件被设计为壳体的壳体壁。因此，支承元件可以被理解为壳体的底板，其使得尤其是被壳体以流体密封方式包围的蓄能器与调温设备空间分离并且阻止调温流体进入壳体中。壳体优选由铝制成。由于蓄能器通过支承元件还能够与壳体热耦合，所以壳体通过其热容量对蓄能器的调温、尤其是冷却形成了额外的热缓冲。

最后，在根据本发明的蓄能设备中优选的是，设置有输送设备和控制设备，输送设备被设计用于沿调温元件输送调温流体，控制设备被设计用于根据至少一个描述蓄能设备热负荷的负荷信息激活输送设备。控制设备可以被设计成，在负荷信息到达阈值时才激活输送设备。负荷信息可以描述蓄能器和/或蓄能设备的温度和/或由蓄能设备提供的功率和/或能量额和/或被蓄能设备供给的机动车驱动设备自激活以来的时长。尤其是在壳体设置方面，可以首先使用壳体的热容量来对蓄能器调温，只在到达阈值时才激活输送设备以用于借助于调温流体调温。因此，可以减小输送设备功率消耗的运行。

此外，本发明涉及一种机动车，具有设置用于给至少一个机动车部件供电的根据本发明的蓄能设备。优选这些机动车部件是被设计用于完全和/或辅助性地驱动机动车的电驱动设备。

所有用于根据本发明的蓄能设备的实施例都可以类似转用于根据本发明的机动车，从而还能够以此实现之前所述优点。

附图说明

本发明的其它优点和细节由下面描述的实施例以及借助附图得出。附图是示意性图示并且示出：

图1示出具有根据本发明的蓄能设备的根据本发明的机动车的一实施例的原理图；

图2示出图1所示的蓄能设备的支承元件和调温设备的分解图；

图3示出图2中示出的调温设备的通过调温区段的横截面；和

图4示出在安装状态下的支承元件和调温设备。

具体实施方式

图1示出了机动车1的实施例的原理图，其具有驱动设备2，该驱动设备被用于完全或辅助驱动机动车1，并且通过蓄能设备3供电。

蓄能设备3具有例如基于锂离子的蓄能器模块形式的多个蓄能器4，这些蓄能器一起为驱动设备2提供例如200伏的电压。蓄能器4机械固定在支承元件5上并且与之热耦合。支承元件5构成了包围蓄能器4的铝质壳体6的基板。在支承元件5背离蓄能器4的一侧上设置有调温设备7，其根据需要利用调温流体冷却或加热在支承元件5上方的热力路径上的蓄能器4。

同时，蓄能设备3具有用于输送调温流体的输送设备8，其能够被例如控制器形式的控制设备9驱控。控制设备通过车辆总线10与驱动设备2的控制设备11且与其他未示出的车辆部件连接。

图2示出了在支承元件5以及调温设备7从支承元件5背离蓄能器4的那一侧看的分解示意图。

调温设备7具有11个平行地在支承元件5的横向方向上的平面中延伸的调温区段12，它们分别被设计为扁管。根据其它实施例，调温区段12也可以是以其它方式设计的管道或其它方式设计的软管，例如具有圆形、椭圆形或多角形的横截面。

此外，调温区段12利用入流管线13和回流管线14在流体力学方面并联连接。输送设备8例如通过未示出的软管管线向入口15中泵送调温流体，调温流体从该处沿入流管线13分布到整个调温区段12上，以便通过回流管线14到达出口16。在出口16的那侧，调温流体通过热交换器被输送至与输送设备8连接的调温流体罐，由此闭合调温流体循环。

调温设备7被模块式构造并且具有带有入口15和两个调温区段12的入口部段17、带有各自三个调温区段12的两个主部段18和包括出口16和两个调温区段12的出口部段19。入流管线13和回流管线14对于这些部段中的每个部段而言都被细分为一组子管线对，相应的调温区段12流体引导地固定在其上。每个子管线对都在接合位置20、21处插入彼此并且通过气体火焰焊接彼此固定。调温区段12同样被焊接到入流管线13和回流管线14的槽式的缺口上。调温设备7的大小可以通过加入或去除主部段18来增减，从而能够针对大量支承元件设计几何形状合适的调温设备7。

支承元件5在所示示例中具有11个槽22，调温区段12齐平地插入到槽中。调温区段12为固定在槽22中被粘结材料完全覆盖，粘结材料除了实现粘合作用的基础材料外(例如环氧树脂或聚氨酯)还包括相比于基础材料具有更高导热能力的添加物。粘结材料因此——类似于传统导热胶——填充了支承元件5和调温区段12之间的空隙并且同时起到机械固定作用。

图3示出了调温设备7的调温区段12的横截面。每个调温区段12都具有多个、例如28个流体引导通道23，它们通过垂直于扁平面24沿着相应的调温区段12延伸的分隔壁25彼此分开。在扁管和分隔壁25的壁厚为0.3mm时，流体引导通道23具有约2.04x2.68mm²的横截面。每个调温区段25都相应地宽约75mm。调温区段为了实现其精细结构被设计为铝挤压型材件。整体上，调温设备7具有约1.3x2.1m²的外部尺寸。入流管线13和回流管线14的直径分别为13mm。

图4示出了处于安装状态下的支承元件5和调温设备7。可以看出，调温区段12齐平地终结在图4中被覆盖的槽22中，其中，入流管线13和回流管线14在边缘侧在支承元件5上延伸。

调温设备7因此能够通过支承元件5与蓄能器4(见图1)热耦合，通过借助于控制设备9激活输送设备8进行调温，尤其在运行过程中进行冷却。通过蓄能器4与支承元件5的耦合以及因此还与整个壳体6的耦合，可以额外通过壳体自身的热容量缓冲在蓄能设备3运行时产生的热量。

因此，尤其在机动车1短途行驶时可以放弃激活输送设备8，因为首先能够利用壳体6的热容量导出热量。控制设备9相应地被设计用，当描述蓄能设备2的热负荷的负荷信息超出了至少一个规定阈值时，才激活输送设备8。负荷信息可以例如描述蓄能器4或蓄能设备3的温度、由蓄能设备3提供的功率、能量额、驱动设备2运行的时长或这些数值的组合。负荷信息在此可以借助于经由车辆总线10传递的数据求得。

根据机动车1的另一种实施例，调温区段12不是在流体力学方面并联连接，而是利用多个连接关系串联地接通。即，调温流体相继流过调温区段12。由此尤其能够实现调温设备7的蜿蜒式的结构。