冷却板及其制造方法技术

本工业知识产权涉及一种用于制造冷却板(2a、2b)的方法、涉及这种冷却板(2a、2b)以及涉及一种电池系统和电动车辆。根据用于制造冷却板(2a、2b)的方法，至少两个平坦金属部段(2a、2b)通过激光束焊接相互连接。

Cooling plate and its manufacturing method

This industrial intellectual property right relates to a method for manufacturing cooling plates (2a, 2b), to such cooling plates (2a, 2b), to a battery system and an electric vehicle. According to the method for manufacturing cooling plates (2a, 2b), at least two flat metal segments (2a, 2b) are connected to each other by laser beam welding.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】冷却板及其制造方法本专利技术涉及用于电动车辆的冷却板、涉及电池系统、电动车辆以及用于制造冷却板的方法。原则上，已知由金属制造冷却板。为此，特别是包括通道结构的两个板状金属部段可以彼此钎焊以形成冷却板。通过两个金属部段之间的通道结构的形貌产生了一个空腔，液体可被引导通过该空腔用于冷却电动车辆。钎焊的冷却板可能会受到焊剂或焊料的污染。另外，钎焊过程、特别是其中将焊料施加到整个表面上的那些钎焊过程通常是不经济的。例如通过TIG焊接将板状的金属部段焊接在一起，由于高热量输入以及因而发生的金属部段产生变形而不是替代方案，因为如此变形的冷却板不再提供光滑的支承表面，由此包括这种扭曲的冷却板的冷却系统的效率大大降低。而且，焊缝比期望的宽。此外，至少在TIG焊接的情况下，实现自动化非常复杂，并且与非常长的周期时间相关联，因此，除了技术上的缺陷外，经济上的不利因素也促成了寻找替代方法的需要。因此，本专利技术的目的主要是产生一种冷却板，该冷却板可以快速、容易和成本有效地制造，并且可以在高度自动化的过程中以几何形状精确的方式无扭曲地进行制造。该目的这样来实现，即通过根据相应的独立权利要求的冷却板的制造方法、冷却板本身以及的电池系统和电动车辆。由于金属部段的结合是借助于激光束焊接进行的以形成冷却板，因此不再必需附加的材料来将金属部段彼此结合。另外，不会发生来自焊剂、焊料或粘合剂的污染，并且这些附加的材料也不会阻塞通道结构之间产生的空腔(或通道)。此外，激光焊接确保了焊接接头的高强度。但是，特别是在周缘区域，局部使用焊料(即“激光钎焊”)可以有助于封闭潜在的残留间隙。该方法可以实现高度自动化，不必需要求诸如用焊料涂覆的额外操作，并且可以相应地缩短处理时间。激光束焊接的一个具体优点是可以轻松计量能量输入，并且可以实施最小的热量输入和非常精细的焊缝。根据一个实施例，焊接在一起的至少两个金属部段至少局部地具有断续的接缝，从而减少焊接期间的热量输入。这种断续的焊缝线允许输入到金属部段中的热量尽可能低，从而可以将由热引起的扭曲限制在可容忍的程度。在从属权利要求中描述了改进。根据该方法的一种改进，借助于纤维激光、YAG激光、CO2激光或二极管激光进行激光焊接。在该过程中有利的是，各个激光束的强度是可变的。根据一种改进，激光束焊接在激光束焊接装置中进行，该装置包括用于将待焊接的金属部段固定在一起的夹紧固定件和用于发射一个或多个激光束的光束头。可选择地，夹紧固定件和/或光束头可以被可移动地引导，使得夹紧固定件和光束头可以相对于彼此移位。例如，这可以通过轴引导的笛卡尔系统进行，其通常也可以自动控制。根据光束头的一种改进，光束头包括用于光束引导的可移动的镜子系统，其中，可以根据镜子的移动来激活待焊接在一起的金属部段的不同区域。以这种方式，(由于镜子的低惯性)，可以实现极快的焊接，并且可以容易地以每分钟4至30m的速度在金属部段上形成焊缝。同样，自由行进速度最高可达300m/min，这实现了高度可变的焊接顺序。根据夹紧固定件的一种改进，金属部段以形状配合(形状锁定)的方式局部地被包围和/或接合。例如，可以将销与板组合，从而避免在平面中的移位，板提供了对此垂直方向上的限制。以这种方式，很大程度上避免了金属部段由于热而翘曲，并且加强肋可以构造为用于加强形状配合的夹紧固定件。此外，形状配合的包围实现了用于散热的大的接触表面，并且夹紧固定件的朝向金属部段定向的表面可以由导热特别好的材料制成，诸如铜或铝，以增强散热。为了散热，也可以对装置进行冷却。根据夹紧固定件的一种改进，在激光焊接期间，板状金属部段的各部段无间隙地布置在彼此之上。通过将板状金属部段的基本上平坦的部段无间隙地放置在彼此之上，实现了激光束不仅加热，并且在某些情况下甚至熔化/燃烧位于最靠近光束头的金属部段，而没有用位于更远离光束头的部分形成的接头。此外，夹紧固定件可包括用于将保护气体引导至待焊接区域的单元。以这种方式，停止可能触发的氧化反应和/或实现金属部段的冷却。保护气体可以在放置在彼此之上的金属部段的位于更靠近束头或远离束头金属的表面上被引导。通过如下方式实现对金属部段的可变形性的特别良好的限制，即，夹紧固定件在朝向光束头的顶侧(上侧)上包括用于引导激光束通过到位于顶部的金属部段上的辐射切口。这使得能够接近(接触)焊接点，同时允许紧邻该位置进行散热。此外，有利的是，夹紧固定件在背离光束头的底侧上包括焊接切口，以防止金属部段被原地焊接到夹紧固定件的工具上。根据该方法的改进，在金属部段的边缘区域中进行通过焊接的基本上周缘的结合，从而在基本上平坦的金属部段之间形成液密的空腔。这优选地是连续接缝，并且特别是在两个接缝的对接接头的情况下可以提供重叠的焊接(这例如在将大表面积的金属部段重新夹紧在夹紧固定件中时可能是必需的)。为了形成冷却剂回路，金属部段之间的空腔可以包括用于供应和/或去除冷却剂的一个或多个开口。为此目的，在第一实施例中，连接件可以从至少一个金属部段突出，即，特别是从金属部段的平坦表面突出，其中，连接件由金属部段一体地形成。连接件可以通过如下方式形成，即，通过冲压或通过其它方式切割(例如也可以通过激光切割)的贯通开口，以及通过对贯通开口的边缘进行浮凸和/或深冲压来形成。可以类似地产生用于独立的连接件的接纳开口。前述接纳开口允许接纳独立的连接件。该连接件优选地包括盘形或凸缘形的端部件，并且然后特别是通过盘形或凸缘形的端部件而在围绕贯通开口的区域中、特别是在与接纳开口邻接的区域中被焊接到金属部段上。在第二实施例中，这样的接纳开口或这样的连接件可以不在金属部段的平坦表面中围绕贯通开口中的形成，而是在冷却板的边缘区域中形成。最终在完成的冷却板上位于彼此之上的、待焊接在一起的两个金属部段的两个边缘部段在该过程中变形，从而在完成的冷却板中弯曲远离彼此。特别优选的是，弯曲部段和相邻部段突出超过相应金属部段的邻抵边缘，或者相邻部段邻接切口、例如槽形或楔形凹口。在两个金属部段已经叠置在彼此之上之后，位于弯曲远离彼此的边缘部段中的位于彼此之上的相邻部段至少分部段地(部分地)彼此结合，并且特别是焊接在一起。焊接接头可以包括仅两个金属部段，或者可以将被引入接纳开口中的连接件直接包括在焊接过程中。在这种情况下，可以省去盘形或凸缘形的端部件，并且可以直接通过接纳开口和连接件的相互邻接的壁进行焊接。特别有利的是，板部段在与空腔邻接的区域中具有基本上无间隙的结合点。这些可以基本上作为液体回路中的“岛部”提供。这些岛部可以具有细长的形状，但是替代地也可以是圆形、卵形或矩形的。在一种改进中，可以在某些区域中省略岛部，从而可以在这种“湖”中进行液体的混合。相对的金属部段的相互结合的区域分别通过焊缝结合。这些焊缝可以具有不同的形状。例如，包括彼此相邻的焊接点的线性布置是可能的(点焊)。但是，也可以提供缝合焊(呈连续布置但彼此相距一定距离的线性部段的形式)。当意图将特别低的热量输入到金属部段中时，点焊和缝合焊特别有利。此外，在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于制造用于电动车辆、特别是用于冷却电动车辆的电池的冷却板(1、1a-1d、1a'-1d')的方法，其特征在于，至少两个板状金属部段(2a、2b、2c)彼此结合，形成所述冷却板(1、1a-1d、1a'-1d')，所述金属部段(2a、2b、2c)的结合通过激光束焊接进行。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170216 DE 102017202552.21.一种用于制造用于电动车辆、特别是用于冷却电动车辆的电池的冷却板(1、1a-1d、1a'-1d')的方法，其特征在于，至少两个板状金属部段(2a、2b、2c)彼此结合，形成所述冷却板(1、1a-1d、1a'-1d')，所述金属部段(2a、2b、2c)的结合通过激光束焊接进行。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，借助于纤维激光、YAG激光、CO2激光和/或二极管激光来进行激光焊接，其中在各情况下在待结合的部段之间添加或不添加焊料。


3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述激光束焊接在激光束焊接装置中进行，所述装置包括用于将待焊接在一起的所述金属部段(2a、2b、2c)固定的夹紧固定件(50)和用于发射一个或多个激光束的光束头。


4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述夹紧固定件(50)和/或所述光束头被可移动地引导，
和/或
其特征在于，所述光束头包括用于光束引导的能移动的镜子系统，其中，能根据镜子的移动来激活待焊接在一起的所述金属部段(2a、2b、2c)的不同区域，
和/或
其特征在于，所述夹紧固定件(50)以形状配合的方式局部地包围所述金属部段(2a、2b、2c)，
和/或
其特征在于，所述夹紧固定件(50)设计成使得板状的所述金属部段(2a、2b、2c)在激光焊接期间部分地无间隙地设置在彼此之上，和/或
其特征在于，所述夹紧固定件(50)包括用于将保护气体引导至待焊接的区域的单元，
和/或
其特征在于，所述夹紧固定件(50)在面向所述光束头的顶侧(54)上包括用于引导激光束贯通到所述金属部段(2a)上的辐射切口(56)，
和/或
所述夹紧固定件(50)在背离所述光束头的底侧(52)上包括焊接切口，以防止金属部段(2b)被就地焊接。


5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在所述金属部段(2a、2b、2c)的边缘区域中的焊接基本上周缘地进行，以便在所述金属部段(2a、2b、2c)之间形成液密空腔(3)。


6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在所述液密空腔(3)内的相对的金属部段(2a、2b)被焊接在一起以形成“岛部”(18)。


7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，为了结合的目的，在重叠的待结合的所述金属部段(2a、2b、2c)的情况下引入重叠焊，和/或当待结合的所述金属部段(2a、2b、2c)的边缘彼此齐平时引入端面焊，和/或当要将所述金属部段(2a、2b、2c)在不齐平的边缘处焊接在一起时引入角焊。


8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述空腔(3)包括用于供应和/或去除冷却剂的至少一个流体开口(19)。


9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在未焊接状态下，所述金属部段(2a、2b、2c)的厚度为0.2至1.5mm。


10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述金属部段(2a、2b、2c)的材料是铝、铝合金、铜、铜合金、金属化塑料或不锈钢，并且特别是3xxx族或5xxx族的铝合金。


11.根据权利要求5至10中任一项所述的方法，其特征在于，板部段(2a、2b、2c)在所述空腔(3)的区域中至少局部地通过以下方式焊接在一起，即，点焊(10)、缝合焊(5)、多重密封焊(12、13、14、15)、圆形或卵形密封焊(16)或波形焊(6)，或相互重叠的单道焊(9)。


12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，通过相对的、侧向错开的接缝部段，并且特别是环形接缝部段(4a)来加强接缝端部，所述接缝部段优选地连接到所述接缝端部。


13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述金属部段(2a、2b、2c)中的至少一个借助于浮凸、深冲压和/或另一种形成方法而变形，构成至少一个通道(29a、29b)。


14.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述金属部段中的至少一个金属部段包括一体的凸片(30)和/或腹板或螺栓(21)，所述凸片(30)用于放置待冷却的电池(17)和/或用于电位均衡，所述腹板或螺栓(21)用于形状配合地接纳所述电池(17)，和/或用于将所述冷却板(1、1a-1d、1a'-1d')和/或所述电池(17)附连至车辆的框架。


15.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，待结合的所述金属部段(2a、2b、2c)在组成和形状方面不同，特别地，这些金属部段能具有不同的厚度和/或包括不同的合金和/或不同的浮凸。


16.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，连接件(22')和/或接纳开口(20)由所述金属部段(2a、2b、2c)中的至少一个金属部段一体地形成。


17.根据前述权利要求所述的方法，其特征在于，至少一个所述连接件(22')和/或接纳开口(20)...

【专利技术属性】
技术研发人员：G·恩赛尔德，K·霍赫，R·布莱尔施，G·埃格洛夫，
申请(专利权)人：莱茵兹密封垫有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE