温度调节装置的制作方法

1.本发明涉及一种温度调节装置，该温度调节装置具有组装成模块的各个单独的电池单池(batteriezelle)，所述电池单池布置在由温度调节流体在主流动方向上流动通过的流动通道内。


背景技术：

2.由现有技术已知用于不同构造方式的电池模块的温度调节装置，在温度调节装置中，各个单独的电池单池布置在流动通道内(de102015013377a1)。在此，温度调节流体在主流动方向上从第一流体接头组向第二流体接头组地流动通过该流动通道。然而不利的是，尤其在柱形电池单池的情况下，流动通道中的电池单池之间形成了不同的流动速度，因此阻碍了电池单池和温度调节流体之间的均匀的热交换。当电池单池特别紧密地封装时，这个问题会更加严重，因为由此即使小的死体积也足以使得电池单池的高效绕流变为不可能，并且因此在温度调节流体量较小的同时使得高度动态的温度调控变为不可能。然而，正是在功率峰值时，无论是在充电时还是在放电时，在低的温度范围中运行电池单池并且在电池模块内只允许低的温差对于电池单池的长的使用寿命是重要的。


技术实现要素：

3.因此，本发明要解决的技术问题在于，在电池单池的封装密度保持不变的情况下尽管温度调节流体量较小也改进温度调节装置的温度调控。
4.本发明通过以下方式解决所提出的技术问题，即针对组中的每个电池单池分别设置有与电池单池的外周区段相间隔的导流面，该导流面分别具有(或者说具有各一个)基本上平行于外周区段的进入区段和排出区段，并且在进入区段与排出区段之间布置有相对于所述进入区段和排出区段以及外周区段凹入(zur
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ckversetzt，或者说回缩)的扩散器区段。本发明基于以下认识：在现有技术中已知的电池单池的绕流中，只出现局部的和短期的冷却效果，而不能在温度调节流体和电池单池之间进行完全的热交换。因此，根据本发明，通过电池单池外周被均匀地且更长地绕流，在与电池单池相间隔的导流面和电池单池的至少一个外周区段之间形成用于温度调节流体的导引通道，其中，扩散器区段确保针对温度调节流体不会产生滞流点并且使得沿通道的压力损失最小化。另一方面，导流面在适当布置的情况下减少了流动通道中的死体积，使得更加动态的温度调控成为可能。在一种特别优选的实施方式中，电池单池外周在此直接被温度调节流体迎流。这意味着，电池单池外周如同导流面一样与温度调节流体直接接触。
5.流体模拟已经得出，如果外周区段和扩散器区段之间的距离比外周区段和进入区段或排出区段之间的距离大5％至30％，则可以实现特别高效的冷却。尤其是如果外周区段和扩散器区段之间的距离比外周区段和进入区段或排出区段之间的距离大5％至15％，则可以实现滞流点和与滞流点伴随出现的压力损失的充分降低。此外已经表明，流动通道内部的距离比例也可以彼此不同。因此建议，外周区段和扩散器区段之间的距离与外周区段
和进入区段或排出区段之间的距离之比在流动通道的边缘区域中大于在流动通道的中心区域中。尤其是在使用柱形电池单池时，外周区段和扩散器区段之间的距离可以在1.25mm和2.25mm的范围内，优选为1.75mm，而外周区段和进入区段或排出区段之间的距离可以在1mm至2mm的范围内，优选为1.6mm。
6.为了以尽可能简单的结构设计措施不只确保流体流的分配而且也确保电池单池被均匀地迎流，建议彼此邻接的电池单池的导流面形成分流器。这意味着，分流器占据彼此邻接的电池单池之间的、除了在导流面和电池单池之间形成的导引通道之外的间隙，从而可以减少原本会存在的死体积。因此，正是在柱形电池单池的情况下，当各个单独的电池单池以最紧密的圆形封装的形式布置时，产生具有近似星形的带有三个射线形结构的横截面的分流器。
7.在试验中已经表明，可以通过以下方式改进流动通道的排气性能，即分流器组形成另外的导流面，所述另外的导流面基本上平行于流动通道的内壁地延伸。在此，作为对已经描述的分流器作用的补充，在开始时存在于流动通道中的空气量被减少并且在排气时被更高效地导出。如果所述另外的导流面与内壁之间的距离大于其余导流面的进入区段或排出区段与相应的邻接的电池单池的外周区段之间的距离，则可以进一步改进排气。
8.为了能够将冷却流体在整个流动通道横截面上以均匀的流动速度引入导引通道中，建议所述流动通道在两个沿主流动方向彼此相对置的边缘区段上分别具有至少两个流体接头，其中，至少一个电池单池布置在边缘区段的至少两个流体接头之间。通过多个流体接头的这种布置，不只可以减少横向于主流动方向的速度差异，由此能够更好地实现所有电池单池的均匀的热交换，而且也可以立即使用垂直于温度调节流体的流入方向的局部较高的流动速度来冷却支承在边缘区段的至少两个流体接头之间的电池单池。在此，电池单池布置在至少两个流体接头之间应理解为，电池单池的在主流动方向上延伸的横截面至少区段式地在主流动方向上位于流体接头的高度上。在温度调节装置的一种特别优选的实施方式中，流体接头的流入方向垂直于主流动方向地在例如柱形电池单池的纵向方向上延伸。
9.通过在流体接头和与该流体接头邻接的两个电池单元之间设置导流元件并且该导流元件具有朝向流体接头凸出地成型的导流面，可以尤其在与流体接头直接邻接的区域中实现温度调节流体的更均匀的分布。导流面在此形成流动阻力，该流动阻力限制流入导流元件之后的区域中的温度调节流体量。如果如上所述，两个流体接头邻接在电池单池上，那么建议，在每个流体接头与电池单池之间设置根据本发明的导流元件，使得通过两个流体接头流入的温度调节流体的体积可以关于只通过一个流体接头迎流的电池单池被减少。
10.为了在流入区域中避免湍流，流体接头可以具有卵形的、优选椭圆形的、在主流动方向上扁平的横截面。由此，不只最佳地使用了温度调节装置的不可用于电池单池的可用空间，而且还避免了在主流动方向上沿流体接头的压力下降。
附图说明
11.在附图中示例性地示出发明的技术方案。在附图中
12.图1示出根据本发明的温度调节装置的俯视图，
13.图2示出所述根据本发明的温度调节装置的侧视图并且
14.图3以更大的比例尺示出图1的细节图。
具体实施方式
15.根据本发明的温度调节装置具有用于在流动通道3中容纳电池单池2的开口1。该流动通道3具有两个进入侧的流体接头4和两个排出侧的流体接头5，在进入侧的流体接头和排出侧的流体接头之间形成主流动方向6。分流器7布置在流动通道3中，在一种优选的实施方式中，所述分流器在流动通道3内横向于主流动方向6地从开口1向关于流动通道3相对置的开口1延伸。
16.如尤其可以从图3看出的那样，至少一组分流器7具有导流面8，所述导流面基本上平行于电池单池2的外周区段9地延伸。这些导流面8具有进入区段10和排出区段11，所述进入区段和排出区段都布置在相对于外周区段9的相同距离、即标准距离处。在进入区段10和排出区段11之间存在扩散器区段12，该扩散器区段相对于外周区段9的距离比该外周区段9相对于进入区段10或排出区段11的距离大5％至30％。
17.在流动通道3的边缘区域中存在另外的分流器13，所述另外的分流器形成基本上平行于流动通道3的内壁14延伸的另外的导流面15并且确保流动通道2的排气性能以及边缘区域中的经优化的流动条件。
18.如在图3中所示，所述另外的导流面15也可以具有进入区段10、排出区段11和位于它们之间并且相对于内壁14凹入的扩散器区段12。
19.在相对置的边缘区段处的流体接头4、5通过其布置确保了当温度调节流体进入流动通道3时的更均匀的流动特性。所述流体接头4、5的横截面设计为卵形并且在主流动方向6上扁平地设计。因此，一方面最佳地利用了可供使用的空间，并且另一方面将流入区域和流出区域中的湍流最小化。为了也确保在紧接在流体接头4、5之后的区域中就已经形成均匀的流动特性，设置导流元件16，所述导流元件分别具有朝向流体接头4、5凸出地成型的导流面17作为流动阻力并且所述导流元件用作分流器。