电池冷却元件、电池模块单元和电池模块制造技术

本发明专利技术涉及一种电池冷却元件(100)，其具有用于至少局部地贴靠在电池单体(39)上和/或用于至少局部地贴靠在具有至少两个电池单体(39)的电池模块(30)上的外表面(10)、被所述外表面(10)至少局部围绕的用于容置冷却介质(12)的内腔(11)、与内腔(11)连接的冷却介质流入部(13)以及与内腔(11)连接的冷却介质流出部(14)，其中所述外表面(10)至少局部地由导热的柔性薄膜(28)形成，所述薄膜可因冷却介质(12)的流体压力而变形。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电池冷却元件、电池模块单元和电池模块
本专利技术涉及一种电池冷却元件，其可以布置在电池模块和/或电池模块单元中。本专利技术还涉及一种电池模块单元以及一种电池模块。
技术介绍
例如可以在机动车辆中使用的电池模块单元通常具有壳体，在该壳体中布置了一或多个电池模块或者两个或两个以上电池单体，这些电池单体可以组合形成电池模块。由于电池模块在运行期间产生热量，因此通常还在壳体中布置一或多个电池冷却元件，其作为热交换器从电池模块吸收热量并将其传送出壳体。电池冷却元件通常被设计成刚性的，因为它们通常被布置在壳体的底侧上并且因此还可以承担承载功能。为了确保充分的热传递，通常在电池冷却元件和电池模块之间施覆导热膏或导热薄膜。电池冷却元件因刚性设计而具有较高的重量。该重量必须由壳体承担，故壳体也由同样较重的刚性材料形成。因此，整个电池模块单元具有过高的重量。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提供一种电池冷却元件、一种电池模块单元以及一种电池模块，其特征在于有所减轻的重量。本专利技术用以达成上述目的的解决方案为独立权利要求的特征。本专利技术的优选构建方案和有利改进方案参阅从属权利要求。根据本专利技术的电池冷却元件具有用于至少局部地贴靠在电池单体上或贴靠在电池模块单元的具有至少两个电池单体的电池模块上的外表面、被所述外表面至少局部围绕的用于容置冷却介质的内腔、与所述内腔连接的冷却介质流入部、以及与所述内腔连接的冷却介质流出部，其中所述外表面至少局部地由导热的柔性薄膜形成，所述薄膜可因冷却介质的流体压力而变形。本专利技术现提出，电池冷却元件的外表面不再是刚性的，而是，电池冷却元件的用以至少局部地贴靠在待冷却电池模块上或待冷却电池单体上的外表面至少局部地具有柔性，且进而具有可变形性。其中，所述外表面至少局部地由导热的柔性薄膜形成。所述柔性薄膜可因设于电池冷却元件的内腔中的冷却介质(例如冷却流体，诸如水)而变形。薄膜可以形成在电池冷却元件的外表面的一个或两个纵向侧面上。此外，薄膜还可以形成在电池冷却元件的外表面的横向侧上。电池冷却元件的外表面优选特别是在外表面的纵向侧面上通过相应的薄膜形成，电池冷却元件借助该薄膜贴靠在待冷却的电池单体上和/或待冷却的电池模块上。冷却介质可以通过冷却介质流入部流入电池冷却元件的内腔，流过该内腔，并且通过冷却介质流出部重新从内腔流出。根据冷却介质在流过内腔时的流体压力，薄膜能够朝向待冷却的电池模块向外变形，特别是向外拱起，使得薄膜以及电池冷却元件的外表面抵靠至电池模块的外表面或电池单体的外表面，进而能够在电池冷却元件与电池模块或电池单体之间形成平面式接触。因此，通过调节冷却介质的流体压力，也能够调节从电池模块到电池冷却元件的热传递的有效性。另外，通过电池冷却元件的外表面的柔性构建方案能够补偿可能存在的公差。因为薄膜也由导热材料形成，所以不需要使用导热膏就可以在电池模块或电池单体与电池冷却元件之间实现良好的热传递。另外，与其他材料相比，薄膜的特点在于壁厚小，故薄膜具有较小的热阻。与传统的电池冷却元件相比，以这种方式设计的电池冷却元件由于外表面不再采用刚性构建方案而具有显著减小的重量。另外，电池冷却元件可以采用扁平结构，从而特别节省空间。至少局部表示，电池冷却元件的由薄膜柔性地形成的外表面无需在电池冷却元件的整个周边范围内延伸，这个特别形成的外表面也可以仅形成电池冷却元件的外周面的一个分区。在此情形下，薄膜优选也仅在电池冷却元件的外周面的分区的范围内延伸。然而，外表面以及形成外表面的薄膜也可以在电池冷却元件的整个外周面的范围内延伸。所述薄膜优选由多层复合体形成。通过由多层复合体形成的方案，能够提高薄膜的稳定性。根据薄膜的材料，其例如可以具有增强的拉伸强度和/或撕裂强度，从而即使在作用于薄膜的力较大的情况下也能够避免薄膜受损。另外，通过多层复合体能够更具针对性地调节薄膜的特定性能。例如，当由多层复合体形成薄膜时，能够改善薄膜的可焊接性。不同的材料可以在所述多层复合体中相互组合。例如，多层复合体可以具有塑料材料和金属材料，它们各自为膜层的形式。通过金属材料特别是能够改善薄膜的电磁兼容性(EMC)。电磁兼容性描述了一个元件不因意外的电气或电磁效应而干扰其他元件或被其他元件干扰的能力。多层复合体例如可如下形成：中间膜层由金属材料形成，以及，遮盖中间膜层的两个外层由塑料材料形成。例如可以将铝材或者铜材用作金属材料。例如可以通过汽化来施覆金属材料。所述塑料材料例如可以由聚乙烯，特别是经抗撕裂改性的聚乙烯，聚异丁烯，聚乙烯醇缩丁醛，乙烯乙酸乙烯酯，聚丙烯酸酯，聚亚甲基丙烯酸酯，聚氨酯，预拉伸聚丙烯，聚乙酸乙烯酯5，乙烯乙酸乙烯酯和/或基于氨基甲酸乙酯的热塑性弹性体构成。但是，多层复合体也可以由多个不同的塑料材料形成并且不具有任何金属材料。为了进一步增强电池冷却元件的稳定性，可以在电池冷却元件的内腔中设有支撑元件。所述支撑元件能够形成承载结构，其能够为电池冷却元件的外表面并进而为薄膜提供机械支撑。支撑元件可以用来吸收和传递压力负荷。支撑元件优选如下成型：其形成一或多个流动通道，冷却介质能够穿过所述流动通道在电池冷却元件的内腔中流过。所述流动通道可如下设计：从冷却介质流入部起至冷却介质流出部为止的冷却介质流径尽可能长，使得冷却介质能够吸收许多热量，进而能够将尽可能多的热量从电池模块运走。这样便能特别高效地将电池模块冷却。支撑元件例如可以呈支架状，以便支撑电池冷却元件的外表面。优选地，支撑元件由刚性材料、特别是刚性塑料材料形成。但支撑元件也可以由金属材料形成。例如，支撑元件可以具有曲折的构造。通过曲折形状能够改善在电池冷却元件的内腔中对冷却介质的导引，从而在流过内腔时特别高效地利用冷却介质的冷却能力。在采用曲折构造的情况下，支撑元件优选具有多个相继布置的呈U形的流动通道，其中所述流动通道优选相互平行地延伸。此外，支撑元件可以具有主腹板和至少两个与主腹板互成90°角度的副腹板。在这种构建方案中，也为冷却介质形成至少两个流动通道。根据副腹板的数量，也可以形成两个以上的流动通道，这些流动通道也彼此平行。支撑元件可以局部地或完全地采用弹性设计。通过支撑元件的弹性设计，即使薄膜向外拱起，支撑元件也能够密封地贴靠在薄膜上。在此情形下，支撑元件可密封地抵靠至薄膜的指向内腔的内侧。通过密封的抵靠，支撑元件能够形成溢流密封，其防止冷却介质穿过位于薄膜与支撑元件之间的间隙流动，进而防止冷却介质离开流动通道的原本的路径。此外，也可以不设置支撑元件，并且仅通过冷却介质的在流过电池冷却元件的内腔时的流体压力来确保薄膜的稳定性。例如薄膜可以以在电池冷却元件的内腔中形成曲折的流动通道的方式成型。为此，例如可以在薄膜的指向内腔的内侧上形成伸入内腔的壁部，该壁部与薄膜一体地形成，并因此由与薄膜相同的材料形成。壁部可以形成与薄膜的内侧互成直角的腹板。这些壁部可以在电池冷却元件的内腔中形成用于冷却介质的曲折的流动通道。电池冷却元件以及电池冷却元件的外表面优选是矩形的。但电池冷却元件的外表面也可以具有楔本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电池冷却元件(100)，具有/n外表面(10)，其用于至少局部地贴靠在电池单体(39)上和/或用于至少局部地贴靠在具有至少两个电池单体(39)的电池模块(30)上，/n被所述外表面(10)至少局部地围绕的用于容置冷却介质(12)的内腔(11)，以及/n与所述内腔(11)连接的冷却介质流入部(13)和与所述内腔(11)连接的冷却介质流出部(14)，/n其中所述外表面(10)至少局部地由导热的柔性薄膜(28)形成，所述薄膜可因冷却介质(12)的流体压力而变形。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180831 DE 102018214829.5;20181127 DE 102018129901.一种电池冷却元件(100)，具有
外表面(10)，其用于至少局部地贴靠在电池单体(39)上和/或用于至少局部地贴靠在具有至少两个电池单体(39)的电池模块(30)上，
被所述外表面(10)至少局部地围绕的用于容置冷却介质(12)的内腔(11)，以及
与所述内腔(11)连接的冷却介质流入部(13)和与所述内腔(11)连接的冷却介质流出部(14)，
其中所述外表面(10)至少局部地由导热的柔性薄膜(28)形成，所述薄膜可因冷却介质(12)的流体压力而变形。


2.根据权利要求1所述的电池冷却元件(100)，
其特征在于，所述薄膜(28)由多层复合体形成。


3.根据权利要求2所述的电池冷却元件(100)，
其特征在于，所述多层复合体具有塑料材料和金属材料。


4.根据权利要求3所述的电池冷却元件(100)，
其特征在于，所述塑料材料由聚乙烯，聚异丁烯，聚乙烯醇缩丁醛，乙烯乙酸乙烯酯，聚丙烯酸酯，聚亚甲基丙烯酸酯，聚氨酯，预拉伸聚丙烯，聚乙酸乙烯酯5，乙烯乙酸乙烯酯和/或基于氨基甲酸乙酯的热塑性弹性体构成。


5.根据权利要求1至4中任一项所述的电池冷却元件(100)，
其特征在于，在所述内腔(11)中布置有支撑元件(15)。


6.根据权利要求5所述的电池冷却元件(100)，
其特征在于，所述支撑元件(15)具有曲折的构造。


7.根据权利要求5所述的电池冷却元件(100)，
其特征在于，所述支撑元件(15)具有主腹板(16)和至少两个与所述主腹板(15)互成90°角度的副腹板(16)。


8.根据权利要求5至7中任一项所述的电池冷却元件(100)，
其特征在于，所述支撑元件(15)至少局部地采用弹性设计。


9.根据权利要求1至4中任一项所述的电池冷却元件(100)，
其特征在于，所述薄膜(28)以一定方式成型，使得薄膜(28)在所述内腔(11)中形成曲折的流动通道(19)。


10.根据权利要求1至9中任一项所述的电池冷却元件(100)，
其特征在于，所述外表面(10)形成楔形。


11.根据权利要求1至10中任一项所述的电池冷却元件(100)，
其特征在于，所述冷却介质流入部(13)具有流入接管(20)，且所述冷却介质流出部(14)具有流出接管(21)，其中所述流入接管(20)和所述流出接管(21)与所述形成外表面(10)的薄膜焊接。


12.一种电池模块单元(200)，具有
具有顶侧(32)和底侧(33)的壳体(31)，
至少一个电池冷却元件(100)，以及
至少两个电池单体(39)和/或至少一个具有至少两个电池单体(39)的电池模块(30)，
其中所述电池冷却元件(100)是根据权利要求1至11中任一项形成。


13.根据权利要求12所述的电池模块单元(200)，
其特征在于，在所述壳体(31)中设有至少两个电池冷却元件(100)，其以垂直于壳体(31)的底侧(33)的方式布置。


14.根据权利要求12或13所述的电池模块单元(200)，
其特征在于，设有夹紧元件(34)，所述至少两个电池单体(39)和/或所述至少一个电池模块(30)借助所述夹紧元件在平行于所述底侧(33)的水平方向上被夹紧式保持。


15.根据权利要求14所述的电池模块单元(200)，
其特征在于，所述夹紧元件(34)是框架形的，并且将所述至少两个电池单体(39)和/或所述至少一个电池模块(30)环扣。


16.根据权利要求14或15所述的电池模块单元(200)，
其特征在于，所述夹紧元件(34)的两个相对的横向侧(37，38)相对垂直延伸的Z轴以>0°的角度α倾斜布置。


17.根据权利要求16所述的电池模块单元(200)，
其特征在于，在所述夹紧元件(34)的横向侧(37，38)与所述至少一个电池模块中的一个电池模块(30)和/或与所述至少两个电池单体中的一个电池单体(39)之间分别设有电池冷却元件(100)，其具有呈楔形的外表面(10)。


18.根据权利要求12至17中任一项所述的电池模块单元(200)，
其特征在于，所述至少一个电池冷却元件(100)中的至少一个相对所述壳体(31)的底部(33)水平地布置。


19.根据权利要求12至18中任一项所...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔治·恩基尔奇，菲利克斯·哈斯，莫里茨·利佩尔海德，
申请(专利权)人：考特克斯·特克斯罗恩有限公司及两合公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE