[发明专利]冷却装置及过程

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于能量存储单元、特别是机动车的能量存储单元的冷却装置，还涉及相应的生产过程。

背景技术

下面将主要结合车辆中的车辆电池或电池模块来描述本发明。然而，应当理解，本发明可以用于通过导热材料进行连接并且可以进行拆卸的电气和/或电子组件必须被冷却的任何应用中。

目前已知的(高压)电池系统通常需要拆卸各个电池模块进行维修。这样做的前提条件是可以在不损坏模块本身或相邻组件的情况下移除这些模块。

使用所谓的间隙填料或间隙垫来平衡电池模块和冷却系统或导热部件之间的现有公差。它们平整了不规则处，从而确保电池模块的层流热连接。

间隙垫是保持自身形状的可插入的垫。间隙垫可具有粘合性也可以无粘合性。然而，该材料的主要缺点是必须将其压缩到某个最小尺寸以确保完全补偿公差。这则需要很大的力，支撑表面(例如基板或冷却部)不容易吸收这个很大的力，或者如果这样做也只会程度不足。间隙垫的另一个缺点是尽管被压缩，它们仍比间隙填料更厚；这在耐热方面显然变得不利。

所谓的间隙填料是凝胶状或糊状材料，其被施加并且通过在压缩时漫延开而确保与模块大面积连接。这样做的优点是这些力比使用间隙垫的情况要小得多。然而，间隙填料的缺点在于使组分粘附或至少产生组分之间的内聚力，从而妨碍或甚至阻止其被移除。

公开说明书DE 10 2013 207 534描述了在电池单元与冷却板之间使用导电粘合剂和间隙填料，由此确保了大面积的粘合和稳定的连接。与间隙填料不同，这里的导电粘合剂不形成电绝缘。有意识地利用稳定、难以释放的连接提供的效果。

在EP 2 511 922 A1中描述了用于存储电能的具有冷却元件的存储单元。电绝缘导热聚酰亚胺膜被布置为能量存储单元与冷却元件之间的绝缘层，并且在两侧涂覆有粘合剂。通过这种方式将整个结构保持在一起，并以有利的方式确保高的机械强度。

DE 10 2014 203 765 A1公开了一种由能量存储模块和冷却元件组成的组件的生产方法。具有良好导热性能的粘合剂材料的导热层被插入在组件的接触侧面之间，以将待粘合在一起的组件牢固地彼此附接。如果导热层设计成仅在一侧有粘性，则向另一侧施加导热粘合剂以确保连接层的双面粘合作用。

发明内容

因此，本发明的目的是在冷却装置和能量存储单元之间产生良好的热传递，其中仅需要轻微的力来安装，并且能量存储单元可以更容易地与冷却装置分离。

该目的是通过独立权利要求的主题实现的。

因此，冷却装置具有用于冷却能量存储单元的冷却板。为此，能量存储单元与冷却板热接触。当能量存储单元设置在冷却板上时，在冷却板和能量存储单元之间设置导热箔和导热填料层。

这里引入的解决方案采用间隙填料作为用于热连接的导热填料层，其具有已经提出的优点，即在压缩时的漫延确保了能量存储单元在大面积上连接到冷却板，并且与间隙垫相比，作用在能量存储和冷却板模块上的力较小。通过使用额外的导热箔，可以避免或减少粘合效果和/或粘附力。

能量存储单元例如可具有或本身是能量存储电池、铅蓄电池、镍金属氢化物电池、镍镉电池、锌空气电池、锂空气电池、镍锌电池、锂离子电池、燃料电池或双层电容器。

填料层被理解为导热的糊状物、间隙填料或浇铸材料。填料层设计成至少部分地填充能量存储单元与冷却装置之间的区域。以这种方式容易地补偿不平整度，从而改善相关能量存储单元与作为载体元件的冷却板之间的热接触。填料层还使能量存储单元在冷却板上形成坚固、低振动的安装。

导热箔具有良好的导热性能。因此，导热箔从其一侧或一个表面到其相对侧或相对的表面产生有效的热传递。这通过选择导热箔的材料和厚度来实现。导热箔可以具有光滑的非粘合表面。通过这种方式，可以以有利的方式实现能量存储单元从冷却装置的可移除性。

导热箔可以被指定为第一热联接元件或第一中间层，并且填料层可以被指定为第二热联接元件或第二中间层。

作为中间层的导热箔和填料层经由冷却板产生或改善能量存储单元与冷却装置的热连接。填料层和导热箔用于改善从能量存储单元向冷却装置的冷却板的散热。填料层使得可以在冷却板和能量存储单元之间避免形成隔热的空气间隙。以这种方式，可以显着提高散热。填料层可具有轻微粘合性。在特殊实施例中，填料层非常强地粘附以便在去除期间实现限定的状态可能是有利的。在这种情况下，在拆卸过程中，填料层和导热箔保持在与填料层相邻的模块上；部件的分离发生在导热箔的上侧，即背离填料层的一侧。此外，填料层可以用于补偿冷却板与能量存储单元之间的公差。