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CN110718724A - 冷却装置、电池温度控制系统以及车辆 - Google Patents

冷却装置、电池温度控制系统以及车辆 Download PDF

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Abstract

本公开提供冷却装置、电池温度控制系统以及车辆，其中冷却装置被减薄并且改善了快速冷却。冷却装置(20)包括第一平面状构件(30)和第二平面状构件(40)。在第一平面状构件的第二表面(32)与第二平面状构件的第三表面(41)之间，设置有被构造为允许冷却剂流动的冷却剂通道(70)和被构造为允许制冷剂流动的制冷剂通道(80)。第一冷却剂通道(71)、第一制冷剂通道(81)、第二冷却剂通道(72)和第二制冷剂通道(82)相邻并交替布置。冷却剂通道和制冷剂通道被沿着平行于第二表面的预定方向延伸的第一壁部(61)、第二壁部(62)和第三壁部(62)分开。冷却装置被构造为冷却与第一平面状构件的第一表面(31)接触的电池模块(10)。

Description

冷却装置、电池温度控制系统以及车辆
技术领域
本公开涉及冷却装置、电池温度控制系统以及车辆。
背景技术
混合动力车辆和电动车辆配备有向作为驱动源的马达供给电能的车载电池。日本特开2010-50000号公报公开了一种混合式热交换器，其同时供给制冷剂和冷却剂两者以抑制车载电池的温度上升。
发明内容
在抑制车载电池的温度上升的冷却装置等中，需要薄型化、快速冷却性的改善、温度均匀性的改善等。
本公开提供了一种冷却装置，其包括：第一平面状构件，其包括第一表面和与所述第一表面相反的第二表面；第二平面状构件，其包括与所述第二表面相对的第三表面和与所述第三表面相反的第四表面；第一冷却剂通道，其设置在所述第二表面与所述第三表面之间，并且所述第一冷却剂通道被构造为允许冷却剂流动；第一制冷剂通道，其设置于所述第二表面与所述第三表面之间，所述第一制冷剂通道与所述第一冷却剂通道相邻，并且所述第一制冷剂通道被构造为允许制冷剂流动；第二冷却剂通道，其设置于所述第二表面与所述第三表面之间，所述第二冷却剂通道与所述第一制冷剂通道相邻，并且所述第二冷却剂通道被构造为允许冷却剂流动；第二制冷剂通道，其设置于所述第二表面与所述第三表面之间，所述第二制冷剂通道与所述第二冷却剂通道相邻，并且所述第二制冷剂通道被构造为允许制冷剂流动；第一壁部，其连接所述第二表面和所述第三表面，并且所述第一壁部分开所述第一冷却剂通道与所述第一制冷剂通道；第二壁部，其连接所述第二表面和所述第三表面，并且所述第二壁部分开所述第一制冷剂通道与所述第二冷却剂通道；以及第三壁部，其连接所述第二表面和所述第三表面，并且所述第三壁部分开所述第二冷却剂通道与所述第二制冷剂通道，其中，所述第一壁部、所述第二壁部和所述第三壁部沿着平行于所述第二表面的预定方向延伸，并且至少沿着所述第一表面配置的多个二次电池单元能够被冷却。
本发明提供了一种电池温度控制系统，其包括：所述冷却装置；以及多个二次电池单元，其沿着所述冷却装置的第一表面配置。
本发明提供了一种车辆，其包括：所述冷却装置；车轮，其被构造成沿着行驶方向转动；以及车室，其中，所述冷却装置的第一平面状构件和第二平面状构件沿着所述车室的地板表面布置，并且所述冷却装置的第一壁部、第二壁部和第三壁部沿着所述行驶方向配置。
本发明提供了一种车辆，其包括：所述冷却装置；车轮，其被构造成沿着行驶方向转动；以及车室，其中，所述冷却装置的第一平面状构件和第二平面状构件沿着所述车室的地板表面布置，并且所述冷却装置的第一壁部、第二壁部和第三壁部沿着垂直于所述行驶方向的方向配置。
根据本公开，能够交替地配置制冷剂通道和冷却剂通道。因此，能够通过循环已经与制冷剂进行了热交换的冷却剂来维持温度均匀性，并且能够通过使冷却装置薄型化来改善二次电池单元的可安装性，此外，能够通过组合使用制冷剂与车载电池之间的直接热交换改善快速冷却。可安装性的改善引起车载电池组的体积能量密度的改善，快速冷却的改善引起可允许充放电的电流值的改善。
附图说明
图1是示出本公开的电池温度控制系统的示例的正面立体图；
图2A至图2D示出了基于图1的冷却装置的第一实施方式，其中图2A是正面立体图，图2B是沿着图2A的线A-A截取的截面图，图2C是沿着图2A的线B-B截取的简化截面图，图2D是沿着图2A的线C-C截取的简化截面图；
图3A和图3B是示出基于图1的冷却剂和制冷剂的流的第一实施例的示例的示意图，其中图3A是冷却剂的流，图3B是制冷剂的流；
图4A和图4B示出了冷却剂通道和制冷剂通道的示例，其中图4A是电池温度控制系统的立体图，图4B是沿着图4A的线A-A截取的截面图；
图5A至图5C跟在图4A和图4B之后并且是沿着图4A的线A-A截取的截面图，其中图5A示出了角度定义，图5B示出了距离定义，图5C示出了面积定义；
图6是沿着图4A的线A-A截取的截面图，示出了冷却装置的第二实施方式；
图7A至图7D示出了冷却装置的第三实施方式，其中图7A是第三平面状构件的正面立体图，图7B是沿着图7A的线A-A截取的截面图，图7C是沿着图7A的线B-B截取的截面图，图7D是沿着图7A的线C-C截取的截面图；
图8是示出本公开的电池温度控制系统的示例的框图；
图9A至图9D示出了图3A和图3B中的冷却剂和制冷剂的流的第二实施例的示例，其中图9A是说明流的正面立体图，图9B是流的示意图，图9C是沿着图9A的线A-A截取的简化截面图，图9D是沿着图9A的线B-B截取的简化截面图；
图10A至图10D示出了图3A和图3B中的冷却剂和制冷剂的流的第三实施例的示例，其中图10A是说明流的正面立体图，图10B是流的示意图，图10C是沿着图10A的线A-A截取的简化截面图，图10D是沿着图10A的线B-B截取的简化截面图；
图11A至图11C示出了冷却装置的第四实施方式，其中图11A是正面立体图，图11B是沿着图11A的线A-A截取的简化截面图，图11C是沿着图11A的线B-B截取的简化截面图；
图12A和图12B示出了第四实施方式的组装的示例，其中图12A是罐的组装的示意图，图12B是与罐结合的示意图；
图13A和图13B示出了冷却装置的第五实施方式，其中图13A是正面立体图，图13B是分解立体图；
图14A和图14B示出了根据第五实施方式的冷却剂通道和制冷剂通道，其中图14A是局部立体图，图14B是图14A的部分A的放大图；
图15A至图15C示出了根据第五实施方式的冷却剂通道和制冷剂通道，其中图15A是冷却装置的正面立体图，图15B是沿着图15A的线A-A截取的截面立体图，图15C是沿着图15A的线B-B截取的截面立体图；
图16A至图16C示出了第五实施方式的冷却装置被应用到电池温度控制系统，其中图16A是正面立体图，图16B是沿着图16A的线A-A截取的截面图，图16C是沿着图16A的线B-B截取的截面图；
图17A至图17E示出了冷却装置的第六实施方式，其中图17A是冷却装置的正面立体图，图17B是沿着图17A的线A-A截取的制冷剂通道的简化截面图，图17C是沿着图17A的线B-B截取的制冷剂通道的简化截面图，图17D是沿着图17A的线C-C截取的冷却剂通道的简化截面图，图17E是沿着图17A的线D-D截取的冷却剂通道的简化截面图；
图18A和图18B示出了冷却装置的第七实施方式，其中图18A是沿着图16A的线A-A截取的简化截面图，图18B是沿着图16A的线B-B截取的简化截面图；以及
图19A和图19B是用于说明本公开的冷却装置安装于车辆的状态的示意图，其中图19A是车辆的侧视图，图19B是车辆的后视图。
具体实施方式
以下，将适当参照附图详细说明具体公开了根据本公开的冷却装置、电池温度控制系统以及车辆的实施方式(以下称为“本实施方式”)。然而，可以省略超出必要程度的更详细的说明。例如，可以省略对已知事项的详细说明或基本相同构造的重复说明。这是为了避免在以下说明中的不必要的重复并且有利于被本领域技术人员理解。提供附图和以下说明以便能够使本领域技术人员完全理解本公开并且不旨在限定所要求保护的主题。
以下，将参照附图详细说明用于执行本公开的优选实施方式。
图1是示出本公开的电池温度控制系统的示例的正面立体图。图2A至图2D基于图1，其中图2A是正面立体图，图2B是沿着图2A的线A-A截取的截面图，图2C是沿着图2A的线B-B截取的简化截面图，图2D是沿着图2A的线C-C截取的简化截面图。简化截面图是截面线被简化为实线的视图。将基于图1至图2D详细说明本公开的电池温度控制系统。本公开的电池温度控制系统还能够被视作车载电池组。
电池温度控制系统1包括多个电池模块10以及用于冷却所放置的多个电池模块10的冷却装置20。电池模块10的内部包括多个二次电池单元11。二次电池单元11可以具有如图1所示的长方体形状或者圆柱形状(未示出)。
二次电池单元11是例如如下的电池单元：其储存用作混合动力车辆或电动车辆中的行驶马达的驱动源的电能并且是需要诸如冷却的温度控制的部件。各电池模块10均具有在前后方向上比在左右方向上长的盒形状。在本实施方式中，多个电池模块10沿前后方向和左右方向配置于冷却装置20。电池模块10通过使如上所述地排列的多个二次电池单元11容纳在如图所示的具有盒形状的预定壳体中而形成。另外，电池模块10可以不具有预定壳体，电池模块10可以是仅绑定多个二次电池单元11的电池模块。被称作电池模块10的单元不是必需的，冷却装置20可以简单地冷却多个二次电池单元11中的每一个。
冷却装置20是用于冷却二次电池单元11的装置并且可以被称为冷却板。冷却装置20的高度比前后方向和左右方向上的长度短，并且本实施方式的冷却装置20具有低高度的板形状。平面视图不限制本实施方式的形状，可以是在前后方向上比在左右方向上短的盒形状、正方形形状或圆筒形状。
这里，将正交坐标系引入附图。在附图中，当纸面被竖直设定时，从左上到右下对角绘制的线被定义为x轴(附图是立体图，因此为对角线)。从左下到右上对角绘制的线被定义为y轴，并且竖直绘制的线被定义为z轴。由x轴和z轴虚拟限定的平面为第一虚拟平面S1，由z轴和y轴虚拟限定的平面为第二虚拟平面S2。第一虚拟平面S1和第二虚拟平面S2彼此垂直。设定x轴、y轴和z轴的方式不限于该实施方式的方式。
冷却装置20包括与电池模块10的壳体接触的第一平面状构件30、被布置为与第一平面状构件30相反的第二平面状构件40以及布置于第一平面状构件30与第二平面状构件40之间的第三平面状构件50。设置在电池模块10内的多个二次电池单元11沿着第一平面状构件30布置。那些二次电池单元11的热量能够经由电池模块10的壳体等传递到冷却装置20的第一平面状构件30。此外，当电池模块10不具有壳体时，二次电池单元11的热量能够在不通过壳体的情况下传递到冷却装置20的第一平面状构件30。
第一平面状构件30和第二平面状构件40被形成为平坦形状。第三平面状构件50包括具有平坦表面的第一平坦部51、具有面向第一平坦部51的平坦表面的第二平坦部52以及通过连接第一平坦部51和第二平坦部52而具有倾斜表面的壁部60。第一平坦部51、壁部60、第二平坦部52以及壁部60连续配置，并且第三平面状构件50具有重复配置的截面波浪形状。
第一平面状构件30包括与多个电池模块10接触的第一表面31以及与第一表面31相反的第二表面32，第二平面状构件40包括第三表面41和与第三表面41相反的第四表面42。第二表面32和第三表面41彼此面对。
在本实施方式中，第一平坦部51与第一平面状构件30的第二表面32结合，第二平坦部52与第二平面状构件40的第三表面41结合，并且电池模块10置于第一平面状构件30的上部。
冷却装置20的第一平面状构件30和第二平面状构件40彼此间隔开，并且在第一平面状构件30与第二平面状构件40之间，沿着y轴交替配置有用于冷却剂流动的多个冷却剂通道70和用于制冷剂流动的多个制冷剂通道80。冷却剂通道70由第一平坦部51、连在第一平坦部51两侧的一对壁部60以及第二平面状构件40形成，制冷剂通道80由第一平面状构件30、一对壁部60以及与壁部60连续的第二平坦部52形成。
冷却剂通道70可以由第一平面状构件30、一对壁部60以及与壁部60连续的第二平坦部52形成，并且制冷剂通道80可以由第一平坦部51、连在第一平坦部51两侧的壁部60以及第二平面状构件40形成。此外，期望的是，冷却剂通道70被形成为大于制冷剂通道80。图1至图5C示出了冷却装置20的第一实施方式。
在冷却装置20的两侧表面上，设置有与冷却剂通道70连通的从侧表面突出的冷却剂管21以及与冷却剂管21相邻并且与制冷剂通道80连通的制冷剂管22。在本实施方式中，冷却剂管21和制冷剂管22沿着z轴上下配置，并且冷却剂管21配置于制冷剂管22下方。制冷剂的示例为氢氟烃(HFC)，冷却剂的示例为含有乙二醇的防冻剂。
冷却剂管21和制冷剂管22与沿着y轴布置于冷却装置20的两侧的第一罐23和第二罐24连通，并且冷却剂通道70和制冷剂通道80与第一罐23和第二罐24连通。在本实施方式中，冷却剂管21和制冷剂管22以及第一罐23和第二罐24沿着y轴布置于冷却装置20的两侧，并且冷却剂通道70和制冷剂通道80沿着y轴交替配置。
在冷却剂管21中，第一冷却剂管21a设置于第一罐23，并且第二冷却剂管21b设置于第二罐24。在制冷剂管22中，第一制冷剂管22a设置于第一罐23，并且第二制冷剂管22b设置于第二罐24。第一罐23和第二罐24被分为用于冷却剂的部分和用于制冷剂的部分，并且具有第一上罐23a、第一下罐23b、第二上罐24a以及第二下罐24b。
在本实施方式中，第一上罐23a和第二上罐24a是用于制冷剂的部分，第一下罐23b和第二下罐24b是用于冷却剂的部分。上罐23a和24a通过升起第一平面状构件30的侧部形成，下罐23b和24b通过第二平面状构件40和第三平面状构件50的竖立壁形成(参照图2C和图2D)。
虽然在图2C和图2D中说明了第一罐23的截面，但是同样的构造适用于第二罐24。然而，流动方向相反。
图3A和图3B是示出冷却剂和制冷剂的流的示例的示意图，其中图3A示出了冷却剂的流，图3B示出了制冷剂的流。将基于图3A和图3B说明冷却剂和制冷剂的基本流。该基本流作为流的第一实施例。在以下附图中，冷却剂的流由黑色箭头F1表示，制冷剂的流由白色箭头F2表示。
冷却剂从第一冷却剂管21a流动到第一下罐23b并通过沿着x轴配置的多个冷却剂通道70流动到第二下罐24b，然后冷却剂通过第二冷却剂管21b流出冷却装置20。制冷剂从第二制冷剂管22b流动到第二上罐24a并通过沿着x轴配置的多个制冷剂通道80流动到第一上罐23a，然后制冷剂通过第一制冷剂管22a流出冷却装置20。在第一实施方式中，说明了冷却剂和制冷剂在相反方向上流动。但是，冷却剂和制冷剂可以在相同方向上流动。而且，冷却剂和制冷剂的整体流动可以相反。
冷却剂通道70和制冷剂通道80的交替配置确保了制冷剂和冷却剂之间的热交换。此外，因为热交换经由倾斜壁部60进行，所以制冷剂与冷却剂之间的接触面积增加，因而能够实现有效热交换。并且，该交替配置能够保持冷却装置20的高度低，这使得能够紧凑化。因此，有利于二次电池单元11的放置。
图4A和图4B示出了冷却剂通道70和制冷剂通道80的示例，其中图4A是电池温度控制系统的立体图，图4B是图4A的截面图。图5A至图5C是沿着图4A的线A-A截取的截面图，其中图5A示出了角度定义，图5B示出了距离定义，图5C示出了面积定义。将基于图4A至图5C详细说明冷却剂和制冷剂的作用，其中沿着冷却装置20的y轴定义通道、壁部、方向、角度、位置、距离以及面积。
设置于第二表面32与第三表面41之间的多个冷却剂通道70中的一个冷却剂通道被定义为第一冷却剂通道71。设置于第二表面32与第三表面41之间并且与第一冷却剂通道71相邻的制冷剂通道80被定义为第一制冷剂通道81。类似地，与第一制冷剂通道81相邻的冷却剂通道70被定义为第二冷却剂通道72，与第二冷却剂通道72相邻的制冷剂通道80被定义为第二制冷剂通道82。
连接到第二表面32和第三表面41并且分离第一冷却剂通道71和第一制冷剂通道81的壁部60被定义为第一壁部61。类似地，连接到第二表面32和第三表面41并且分离第一制冷剂通道81和第二冷却剂通道72的壁部60被定义为第二壁部62，连接到第二表面32和第三表面41并且分离第二冷却剂通道72和第二制冷剂通道82的壁部60被定义为第三壁部63。
布置在电池模块10内且布置于第一平面状构件30的第一表面31的二次电池单元11由制冷剂和冷却剂冷却。特别地，制冷剂负责冷却功能。然而，通过制冷剂与冷却剂之间经由构成冷却剂通道70和制冷剂通道80的壁部60的热交换，制冷剂的冷却功能不集中于特定区域，由制冷剂引起的不均匀温度分布能够通过冷却剂二维地均衡。也就是，第一壁部61、第二壁部62以及第三壁部63沿着与第二表面32平行的预定方向(在本实施方式中为x轴)延伸，并且在这些壁部之间流动的制冷剂和冷却剂能够至少冷却与第一表面31接触的电池模块10。
并且，第一平面状构件30、第一壁部61、第二壁部62以及第三壁部63具有预定导热率或更大导热率。相同的构造适用于第二平面状构件40和第三平面状构件50。
优选的是，导热值为100W/m·K以上。
第一平面状构件30、第一壁部61、第二壁部62以及第三壁部63由铝合金制成。相同的构造适用于第二平面状构件40和第三平面状构件50。
并且，第一平面状构件30、第一壁部61、第二壁部62、第三壁部63、第二平面状构件40以及第三平面状构件50不限于铝合金并且可以由铜合金、不锈钢、钛等制成。
将通过上述定义说明冷却剂和制冷剂的流。在第一实施例的流中，制冷剂在第一制冷剂通道81中流动的方向与冷却剂在第二冷却剂通道72中流动的方向相反。冷却剂和制冷剂的流动方向相反，而冷却剂的流动方向相同且制冷剂的流动方向相同。也就是说，冷却剂在第一冷却剂通道71中流动的方向与冷却剂在第二冷却剂通道72中流动的方向相同，并且制冷剂在第一制冷剂通道81中流动的方向与制冷剂在第二制冷剂通道82中流动的方向相同。结果，由冷却剂泵轻微加热的冷却剂与低温侧的制冷剂交换热并且被充分冷却，因此冷却剂能够在从电池带走热量并且继续被制冷剂冷却的同时流动。
另外，制冷剂在第一制冷剂通道81中流动的方向可以与冷却剂在第二冷却剂通道72中流动的方向相同。由此，能够维持制冷剂和冷却剂之间的热交换。
如图5A所示，壁部60相对于第二表面32和第三表面41倾斜。然而，壁部60以预定角度相对于第一虚拟平面S1在预定定向上倾斜。第一壁部61的该预定定向被定义为第一定向T1，该预定角度被定义为第一角度θ1。与第一壁部61的定向相反的第二壁部62的定向被定义为第二定向T2，并且预定角度被定义为第二角度θ2。第三壁部63的定向和角度与第一壁部61的第一定向T1和第一角度θ1相同。
期望的是，第一角度θ1被设定为在40度到60度的范围内。此外，期望的是，第二角度θ2被设定为在40度到60度的范围内。结果，制冷剂与冷却剂之间的接触面积增加，并且制冷剂与冷却剂之间的热交换得到促进，因而能够维持冷却装置20的温度均匀性。因此，能够通过使冷却装置20薄型化来改善电池模块10(或二次电池单元11)的可安装性。
在图5B中，与第二表面32平行的预定方向(在本实施方式中为x轴)被定义为第一方向X1，与第一方向X1垂直并且沿着第二表面32延伸的方向被定义为第二方向Y1。
在第二方向Y1上，在第二表面32和第一壁部61交叉处的线被定义为第一交叉线L1，在第二表面32和第二壁部62交叉处的线被定义为第二交叉线L2，并且在第二表面32和第三壁部63交叉处的线被定义为第三交叉线L3。
并且，在第二方向Y1上，在第三表面41和第一壁部61交叉处的线被定义为第四交叉线L4，在第三表面41和第二壁部62交叉处的线被定义为第五交叉线L5，并且在第三表面41与第三壁部63交叉处的线被定义为第六交叉线L6。
此外，第一交叉线L1与第二交叉线L2之间的距离被定义为第一距离D1，第二交叉线L2与第三交叉线L3之间的距离被定义为第二距离D2，第四交叉线L4与第五交叉线L5之间的距离被定义为第三距离D3，并且第五交叉线L5与第六交叉线L6之间的距离被定义为第四距离D4。
在本实施方式的冷却装置20中，第一距离D1比第二距离D2短(D1<D2)。结果，冷却剂通道70的宽度能够被制成为大于制冷剂通道80的宽度，因而能够通过冷却剂均衡因制冷剂造成的不均匀温度分布。因此，冷却装置20能够均匀地维持在预定温度。
在冷却装置20中，第一距离D1比第三距离D3长(D1>D3)，并且第二距离D2比第四距离D4短(D2<D4)。
构成制冷剂通道80的第一距离D1与第三距离D3之间的关系是二次电池单元11具有长截面的倒梯形形状，并且二次电池单元11上的制冷剂接触面积被扩大以增强冷却效果。此外，在构成冷却剂通道70的第二距离D2与第四距离D4之间的关系中，二次电池单元11具有短截面的规则梯形形状，以增强与制冷剂的热交换率。
在图5C中，第一制冷剂通道81在垂直于第二表面32的第二虚拟平面S2上具有第一截面面积V1，并且第二冷却剂通道72在第二虚拟平面S2上具有第二截面面积V2。第一截面面积V1小于第二截面面积V2(V1<V2)。当第二虚拟平面S2中的截面面积彼此相比较时，通过增大第二冷却剂通道72的截面面积而使冷却剂的流量比第一制冷剂通道81的流量大，由此增加与制冷剂的热交换量。
图6是沿着图4A的线A-A截取的截面图，其示出了冷却装置20的第二实施方式。将基于图6说明冷却装置20的第二实施方式。
第二实施方式与第一实施方式的构造的不同之处在于，在第二表面32与第三表面41之间设置了增强构件53。增强构件53连接第一平坦部51和第三表面41。然而，增强构件53可以连接第二平坦部52和第二表面32，并且第二表面32和第三表面41可以直接连接。期望的是，增强构件53设置在冷却剂通道70中。因为冷却剂通道70被形成为大于制冷剂通道80，所以能够确保第二表面32与第三表面41之间的强度。
此外，期望的是，增强构件53设置在第一冷却剂通道71和第二冷却剂通道72中的至少一者内。不必在所有冷却剂通道70中都设置增强构件53，增强构件可以设置在一些冷却剂通道70中，只要能够维持冷却装置20的强度即可。增强构件53可以具有壁形状或者柱形状，优选的是，增强构件53具有在第二表面32与第三表面41之间产生曳力(drag force)的结构。
图7A至图7D示出了冷却装置的第三实施方式，其中图7A是第三平面状构件的正面立体图，图7B是沿着图7A的线A-A截取的截面图，图7C是沿着图7A的线B-B截取的截面图，图7D是沿着图7A的线C-C截取的截面图。将基于图7A至图7D说明冷却装置20的第三实施方式。在图7B至图7D中，第一平面状构件30和第二平面状构件40由虚线示出。
第三实施方式与第一实施方式的构造的不同之处在于，在第三平面状构件50的与第一平面状构件30的第二表面32接触的第一平坦部51中设置了多个通孔54。在第二壁部62与第三壁部63之间的部分中，通孔54形成于与第一平面状构件30接触的区域。第二冷却剂通道72中的冷却剂通过通孔54与第一平面状构件30接触。多个通孔54沿着冷却剂流动方向设置并且可以被设置为对应于相应的冷却剂通道70，此外，可以存在设置有通孔54的冷却剂通道70和未设置有通孔54的冷却剂通道70。这允许冷却剂与第一平面状构件30直接接触，因而增强冷却效果。
图8是电池温度控制系统1的框图。将基于图8说明电池温度控制系统1的块构造。
根据本实施方式的电池温度控制系统1是共享电池温度控制装置100的系统，其中电池温度控制装置100控制电池模块10(或二次电池单元11)和车辆空调系统(特别地，制冷剂回路)的温度。电池温度控制系统1包括：电池温度控制装置100；经由冷却剂回路连接到电池温度控制装置100的加热器101和泵102；连接到电池温度控制装置的第一膨胀阀(XV1)103；HVAC(供热通风与空气调节器(Heating,Ventilation,and Air Conditioning))104；连接到HVAC 104的冷凝器105；压缩机106；以及第二膨胀阀107。并且，未示出电池模块10和二次电池单元11。
加热器101是水加热器、PTC加热器等，泵102是液压泵、电动水泵等。第一膨胀阀103是用于车辆空调的膨胀阀并且是热膨胀阀(TXV(Thermal Expansion Valve))或电动膨胀阀(EXV(Electric Expansion Valve))。
加热器101和泵102包括在冷却剂回路中，并且第一膨胀阀103、冷凝器105、压缩机106以及第二膨胀阀107包括在制冷剂回路中。此外，HVAC 104、冷凝器105、压缩机106以及第二膨胀阀107构成车辆空调系统的制冷剂回路。
在制冷剂回路中，制冷剂被供给到电池温度控制装置100，并且制冷剂的蒸发热冷却电池温度控制装置100。当电池被冷却时，电池温度控制装置100对应于上述冷却装置20。此外，制冷剂回路将制冷剂供给到HVAC 104并且通过制冷剂的蒸发热冷却吹送到车室内的空气。在制冷剂回路中，压缩机106对蒸发的制冷剂加压并且将制冷剂供给到冷凝器105。冷凝器105冷却并液化被压缩机106加压的制冷剂并且将制冷剂供给到第一膨胀阀103或第二膨胀阀107。
当制冷剂被供给到第一膨胀阀103时，第一膨胀阀103使液化的制冷剂减压并且将制冷剂供给到电池温度控制装置100。供给的制冷剂在电池温度控制装置100中蒸发。蒸发的制冷剂经由第一膨胀阀103被供给到压缩机106。当制冷剂被供给到第二膨胀阀107时，第二膨胀阀107使液化的制冷剂减压并将制冷剂供给到HVAC 104。供给的制冷剂在HVAC 104中蒸发。蒸发的制冷剂经由第二膨胀阀107被供给到压缩机106。在该情况下，第一膨胀阀103和第二膨胀阀107是作为能够根据制冷剂温度控制制冷剂的流量的调节阀的TXV。
在冷却剂回路中，冷却剂被供给到电池温度控制装置100，并且当电池被冷却时，经由冷却剂在电池温度控制装置100中的制冷剂和二次电池单元11之间进行热交换，此外，当电池被加热时在电池温度控制装置100中的加热了的冷却剂和二次电池单元11之间进行热交换。在冷却剂回路中，泵102使冷却剂在冷却剂回路中循环。当二次电池单元11在低温下充电或对驱动马达供电时，加热器101加热冷却剂。
图9A至图9D示出了图3A和图3B中的冷却剂和制冷剂的流的第二实施例的示例，其中图9A是说明流的正面立体图，图9B是流的示意图，图9C是沿着图9A的线A-A截取的简化截面图，图9D是沿着图9A的线B-B截取的简化截面图。图10A至图10D示出了图3A和图3B中的冷却剂和制冷剂的流的第三实施例的示例，其中图10A是说明流的正面立体图，图10B是流的示意图，图10C是沿着图10A的线A-A截取的简化截面图，图10D是沿着图10A的线B-B截取的简化截面图。将基于图9A至图10D说明冷却剂和制冷剂的流的第二实施例和第三实施例。
图9A至图9D示出了冷却剂和制冷剂的流的第二实施例，将主要对冷却剂进行说明。
在图3A所示的第一实施例中，冷却剂从第一下罐23b通过冷却剂通道70流动到第二下罐24b，并且在冷却剂通道70中具有相同的流动方向。另一方面，在第二实施例中，冷却剂流动到第二下罐24b的另一端，该另一端是在第二冷却剂管21b设置所在侧的相反侧的端，然后冷却剂在第一冷却剂通道71中流动到第一下罐23b并且冷却剂在第一下罐23b处转弯。接着，冷却剂通过相邻的第二冷却剂通道72流动到第二下罐24b并且形成再次转弯的重复流。在冷却剂沿着重复流流动之后，冷却剂通过第一冷却剂管21a流动到外部。
也就是，基于冷却剂通道70的定义，在第一实施例中，冷却剂在第一冷却剂通道71中流动的方向和冷却剂在第二冷却剂通道72中流动的方向相同。另一方面，在第二实施例中，冷却剂在第一冷却剂通道71中流动的方向与冷却剂在第二冷却剂通道72中流动的方向相反。在该实施例中，说明了冷却剂，但是类似地说明可以适用于制冷剂的流动。也就是，制冷剂在第一制冷剂通道81中流动的方向与制冷剂在第二制冷剂通道82中流动的方向相反。第一实施例示出了冷却剂的入口是第一冷却剂管21a、出口是第二冷却剂管21b的示例。然而，入口与出口之间的关系可以颠倒，所以第二冷却剂管21b可以是入口而第一冷却剂管21a可以是出口。类似地，第二实施例示出了冷却剂的入口是第二冷却剂管21b、出口是第一冷却剂管21a的示例。然而，入口与出口之间的关系可以颠倒，所以第一冷却剂管21a可以是入口而第二冷却剂管21b可以是出口。
图10A至图10D示出了冷却剂和制冷剂的流的第三实施例，将主要对制冷剂进行说明。
在第一实施例中，第一制冷剂管22a和第二制冷剂管22b经由制冷剂通道80安装于相反侧。然而，在第三实施例中，第一制冷剂管22a和第二制冷剂管22b安装于相同侧。制冷剂从第二罐24通过多个制冷剂通道80中的一半制冷剂通道80流动到第一罐23，并且制冷剂通过另一半制冷剂通道80流动到第二罐24，然后制冷剂通过第二制冷剂管22b流动到外部。
基于制冷剂通道80的定义，例如，在第一制冷剂通道81和第二制冷剂通道82中，制冷剂流动的方向相同。然而，制冷剂流动通过第三制冷剂通道83和第四制冷剂通道84的方向与制冷剂流动通过第一制冷剂通道81和第二制冷剂通道82的方向相反。
虽然说明了制冷剂的流，但是冷却剂的流可以与第三实施例的流相同。此外，冷却剂和制冷剂的流具有各种样式，并且能够依据待冷却的电池模块10(或二次电池单元11)的尺寸、形状等进行选择。
图11A至图11C示出了冷却装置20的第四实施方式，其中图11A是正面立体图，图11B是沿着图11A的线A-A截取的简化截面图，图11C是沿着图11A的线B-B截取的简化截面图。图12A和图12B示出了冷却装置20的组装的示例，其中图12A是罐的组装的示意图，图12B是与罐结合的示意图。将基于图11A至图12B说明第四实施方式。
虽然第一平面状构件30、第二平面状构件40以及第三平面状构件50被说明为分离的主体，但是第四实施方式一体地成型了这三个平面状构件30、40和50。例如通过挤出金属等进行一体成型。然而，可以是使用具有高导热率的树脂的树脂成型。此外，在使用挤出材料进行加工的情况下，至少第一平面状构件30、第二平面状构件40、第一壁部61、第二壁部62以及第三壁部63被一体成型。在一体成型中，第三平面状构件50的第一平坦部51与第一平面状构件30的第二表面32一体，并且第二平坦部52与第二平面状构件40的第三表面41一体。
一体成型的冷却剂通道70和制冷剂通道80形成一个壳体主体25并且结合到罐23和24。上罐23a和24a与制冷剂通道80结合，下罐23b和24b与冷却剂通道70结合。
第一罐23和第二罐24由相应的平面状构件30、40和50形成。然而，在一体成型的情况下，第一罐23和第二罐24独立地形成。第一上罐23a固定到第一平面状构件30的第一表面31，第一上罐23a通过在第一平面状构件30的横向侧中开口的开口部33与制冷剂通道80连通(参照图11B)。第一下罐23b固定到连接第一平面状构件30和第二平面状构件40的侧壁34，并且第一下罐23b与冷却剂通道70通过在侧壁34中开口的开口部35彼此连通(参照图11C)。在本实施方式中，示出了在第一罐23上的结合，而第二罐24上的结合是相同的。
外框架26和具有形成通道的多个开口部33的内框架27结合以形成第一上罐23a(参照图12A)。第一下罐23b和第二罐24能够类似地形成。形成的第一上罐23a结合到一体成型的壳体主体25。第一下罐23b也结合到壳体主体25(参照图12B)。第二罐24侧能够与第一罐23侧说明的类似地组装。虽然说明了在一体成型中的罐23、24与通道70、80的结合，但是罐23和24能够独立地形成，并且能够在未进行一体成型的实施方式中进行类似的结合。
图13A和图13B示出了冷却装置20的第五实施方式，其中图13A是正面立体图，图13B是分解立体图。图14A和图14B示出了根据第五实施方式的冷却剂通道70和制冷剂通道80，其中图14A是局部立体图，图14B是图14A的部分A的放大图。图15A至图15C示出了与图14A和图14B类似的冷却剂通道70和制冷剂通道80，其中图15A是冷却装置20的正面立体图，图15B是沿着图15A的线A-A截取的截面立体图，图15C是沿着图15A的线B-B截取的截面立体图。将基于图13A至图15C说明冷却装置20的第五实施方式。
根据第五实施方式的冷却装置20包括上板200、中板210和底板220。上板200至少构成第一平面状构件30。中板210通过弯曲单个板形成并且构成至少第三平面状构件50并构成第一壁部61、第二壁部62和第三壁部63。底板220至少构成第二平面状构件40。
当以图7A至图7D的第三实施方式作为示例时，中板210在第二壁部62与第三壁部63之间具有与上板200接触的区域，并且中板210在该区域中具有通孔54，此外，能够说明第二冷却剂通道72中的冷却剂经过通孔54并与上板200接触。
上板200包括具有平坦形状的上板主体201、在两侧向上升起的上板立壁202以及进一步向外突出的上板平板部203。中板210包括具有平坦形状的中板主体211、在两侧向上升起的中板立壁212以及进一步向外突出的中板平板部213。底板220包括具有平坦形状的底板主体221、在两侧向上升起的底板立壁222以及进一步向外突出的底板平板部223。
冷却剂通道70和制冷剂通道80由上板主体201、中板主体211和底板主体221形成。罐23和24由立壁202、212和222以及平板部203、213和223形成。冷却剂与制冷剂之间的边界能够通过在上板立壁202与底板立壁222之间的部分中插入中板立壁212形成。
图16A至图16C示出了第五实施方式的冷却装置20应用到电池温度控制系统1，其中图16A是正面立体图，图16B是沿着图16A的线A-A截取的截面图，图16C是沿着图16A的线B-B截取的截面图。
由上板200、中板210以及底板220构成的冷却装置20具有安装于上板200的多个电池模块10。因此，冷却装置20能够冷却布置在电池模块10内的二次电池单元11。此外，冷却装置20设置有用于冷却二次电池单元11的冷却剂通道70和制冷剂通道80。
图17A至图17E示出了冷却装置20的第六实施方式，其中图17A是冷却装置20的正面立体图，图17B是沿着图17A的线A-A截取的制冷剂通道80的简化截面图，图17C是沿着图17A的线B-B截取的制冷剂通道80的简化截面图，图17D是沿着图17A的线C-C截取的冷却剂通道70的简化截面图，图17E是沿着图17A的线D-D截取的冷却剂通道70的简化截面图。
冷却剂和制冷剂的流能够采用流的第一实施例至第三实施例。第三实施方式的制冷剂流中的第二罐24能够通过使上板200设置有上板弯曲部204而容易地设置有用于第二罐24中的反向流的制冷剂通道(参照图17B)。另外，第二实施方式的冷却剂流中的第二罐24能够通过使底板220设置有底板弯曲部224而容易地设置有用于第二罐24中的反向流的冷却剂通道(参照图17D)。
图18A和图18B示出了冷却装置20的第七实施方式，其中图18A是沿着图16A的线A-A截取的简化截面图，图18B是沿着图16A的线B-B截取的简化截面图。
第七实施方式是罐23和24独立地形成的冷却装置20，并且第七实施方式具有与第四实施方式相同的构造。第一上罐23a固定到上板200的上表面，第一上罐23a和制冷剂通道80经由在上板200的横向侧开口的开口部33连通(参照图18A)。第一下罐23b固定到连接上板200与底板220的侧壁34，并且第一下罐23b和冷却剂通道70通过在侧壁34中开口的开口部35彼此连通(参照图11B)。并且，第一上罐23a和第一下罐23b的高度相同。当上板200、中板210和底板220与第四实施方式类似地一体成型时，优选的是，应用第七实施方式的罐23和24的结构。
图19A和图19B是用于说明本公开的冷却装置20安装于车辆的状态的示意图，其中图19A是车辆的侧视图，图19B是车辆的后视图。
装配有电池温度控制系统1的车辆300包括沿着行驶方向U转动的车轮301、车室302、车室302的地板表面303。
在图19A中，冷却装置20的第一平面状构件30和第二平面状构件40沿着车室302的地板表面303配置，并且冷却装置20的第一壁部61、第二壁部62以及第三壁部63沿着行驶方向U配置。因此，通过使冷却装置20与车辆300的车体一体地固定，电池组的刚性能够由沿着行驶方向U配置的第一壁部61、第二壁部62、第三壁部63等的刚性改善，第一壁部61、第二壁部62、第三壁部63等的刚性能够有助于车体的在行驶方向U上的刚性改善。
在图19B中，冷却装置20的第一平面状构件30和第二平面状构件40沿着车室302的地板表面303配置，并且冷却装置20的第一壁部61、第二壁部62和第三壁部63沿着垂直于行驶方向U的方向W配置。因此，通过使冷却装置20与车辆300的车体一体地固定，电池组的刚性能够由沿着垂直于行驶方向U的方向W配置的第一壁部61、第二壁部62、第三壁部63等的刚性改善，第一壁部61、第二壁部62、第三壁部63等的刚性能够有助于车体的在垂直方向W上的刚性改善。
以上参照附图说明了根据本公开的冷却装置、电池温度控制系统以及车辆的实施方式。然而，本公开不限于这些示例。明显的是，本领域技术人员能够在权利要求的范围内想到各种变形、改变、替代、添加、删除和等同方案，并且自然地理解它们也在本公开的技术范围内。
本公开的冷却装置、电池温度控制系统以及车辆在如下领域中是有用的：期望维持冷却装置的温度均匀性并且通过薄型化来改善二次电池单元的可安装性。

Claims (26)

1.一种冷却装置(20)，其包括：
第一平面状构件(30)，其包括第一表面(31)和与所述第一表面(31)相反的第二表面(32)；
第二平面状构件(40)，其包括与所述第二表面(32)相对的第三表面(41)和与所述第三表面(41)相反的第四表面(42)；
第一冷却剂通道(71)，其设置在所述第二表面(32)与所述第三表面(41)之间，并且所述第一冷却剂通道(71)被构造为允许冷却剂流动；
第一制冷剂通道(81)，其设置于所述第二表面(32)与所述第三表面(41)之间，所述第一制冷剂通道(81)与所述第一冷却剂通道(71)相邻，并且所述第一制冷剂通道(81)被构造为允许制冷剂流动；
第二冷却剂通道(72)，其设置于所述第二表面(32)与所述第三表面(41)之间，所述第二冷却剂通道(72)与所述第一制冷剂通道(81)相邻，并且所述第二冷却剂通道(72)被构造为允许冷却剂流动；
第二制冷剂通道(82)，其设置于所述第二表面(32)与所述第三表面(41)之间，所述第二制冷剂通道(82)与所述第二冷却剂通道(72)相邻，并且所述第二制冷剂通道(82)被构造为允许制冷剂流动；
第一壁部(61)，其连接所述第二表面(32)和所述第三表面(41)，并且所述第一壁部(61)分开所述第一冷却剂通道(71)与所述第一制冷剂通道(81)；
第二壁部(62)，其连接所述第二表面(32)和所述第三表面(41)，并且所述第二壁部(62)分开所述第一制冷剂通道(81)与所述第二冷却剂通道(72)；以及
第三壁部(63)，其连接所述第二表面(32)和所述第三表面(41)，并且所述第三壁部(63)分开所述第二冷却剂通道(72)与所述第二制冷剂通道(82)，
其中，所述第一壁部(61)、所述第二壁部(62)和所述第三壁部(63)沿着平行于所述第二表面(32)的预定方向延伸，并且
至少沿着所述第一表面(31)配置的多个二次电池单元(11)能够被冷却。
2.根据权利要求1所述的冷却装置(20)，其特征在于，
至少所述第一平面状构件(30)、所述第一壁部(61)、所述第二壁部(62)和所述第三壁部(63)具有等于或大于预定导热率的导热率。
3.根据权利要求2所述的冷却装置(20)，其特征在于，
至少所述第一平面状构件(30)、所述第一壁部(61)、所述第二壁部(62)和所述第三壁部(63)由铝合金制成。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的冷却装置(20)，其特征在于，
至少所述第一壁部(61)和所述第三壁部(63)相对于第一虚拟平面(S1)在预定定向上以预定角度倾斜，所述第一虚拟平面(S1)被虚拟地限定为垂直于所述第二表面(32)并且沿着所述预定方向。
5.根据权利要求4所述的冷却装置(20)，其特征在于，
所述预定角度被设定在40度至60度的范围内。
6.根据权利要求4或5所述的冷却装置(20)，其特征在于，
所述预定定向被设定为第一定向(T1)，
所述预定角度被设定为第一角度(θ1)，并且
所述第二壁部(62)相对于所述第一虚拟平面(S1)在与所述第一定向(T1)相反的第二定向(T2)上以第二角度(θ2)倾斜。
7.根据权利要求6所述的冷却装置(20)，其特征在于，
所述第二角度(θ2)被设定在40度至60度的范围内。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的冷却装置(20)，其特征在于，
所述预定方向被设定为第一方向(X1)，并且
在所述第二表面(32)和所述第一壁部(61)交叉处的第一交叉线(L1)与在所述第二表面(32)和所述第二壁部(62)交叉处的第二交叉线(L2)之间的在沿着所述第二表面(32)延伸并且垂直于所述第一方向(X1)的第二方向(Y1)上的第一距离(D1)短于所述第二交叉线(L2)与在所述第二表面(32)和所述第三壁部(63)交叉处的第三交叉线(L3)之间的在所述第二方向(Y1)上的第二距离(D2)。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的冷却装置(20)，其特征在于，
所述预定方向被设定为第一方向(X1)，并且
在所述第二表面(32)和所述第一壁部(61)交叉处的第一交叉线(L1)与在所述第二表面(32)和所述第二壁部(62)交叉处的第二交叉线(L2)之间的在沿着所述第二表面(32)延伸并且垂直于所述第一方向(X1)的第二方向(Y1)上的第一距离(D1)长于在所述第三表面(41)和所述第一壁部(61)交叉处的第四交叉线(L4)与在所述第三表面(41)和所述第二壁部(62)交叉处的第五交叉线(L5)之间的在所述第二方向(Y1)上的第三距离(D3)。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的冷却装置(20)，其特征在于，
所述预定方向被设定为第一方向(X1)，并且
在所述第二表面(32)和所述第二壁部(62)交叉处的第二交叉线(L2)与在所述第二表面(32)和所述第三壁部(63)交叉处的第三交叉线(L3)之间的在沿着所述第二表面(32)延伸并且垂直于所述第一方向(X1)的第二方向(Y1)上的第二距离(D2)短于在所述第三表面(41)和所述第二壁部(62)交叉处的第五交叉线(L5)与在所述第三表面(41)和所述第三壁部(63)交叉处的第六交叉线(L6)之间的在所述第二方向(Y1)上的第四距离(D4)。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的冷却装置(20)，其特征在于，
所述第一制冷剂通道(81)在第二虚拟平面(S2)中具有第一截面面积(V1)，所述第二虚拟平面(S2)被虚拟地限定为垂直于所述第二表面(32)和所述预定方向，
所述第二冷却剂通道(72)在所述第二虚拟平面(S2)中具有第二截面面积(V2)，并且
所述第一截面面积(V1)小于所述第二截面面积(V2)。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的冷却装置(20)，其特征在于，所述冷却装置(20)还包括：
增强构件(53)，其连接所述第二表面(32)和所述第三表面(41)，并且设置于所述第一冷却剂通道(71)和所述第二冷却剂通道(72)中的至少一者。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的冷却装置(20)，其特征在于，
冷却剂在所述第一冷却剂通道(71)中流动的方向与冷却剂在所述第二冷却剂通道(72)中流动的方向相同。
14.根据权利要求1至12中任一项所述的冷却装置(20)，其特征在于，
冷却剂在所述第一冷却剂通道(71)中流动的方向与冷却剂在所述第二冷却剂通道(72)中流动的方向相反。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的冷却装置(20)，其特征在于，
制冷剂在所述第一制冷剂通道(81)中流动的方向与制冷剂在所述第二制冷剂通道(82)中流动的方向相同。
16.根据权利要求1至14中任一项所述的冷却装置(20)，其特征在于，
制冷剂在所述第一制冷剂通道(81)中流动的方向与制冷剂在所述第二制冷剂通道(82)中流动的方向相反。
17.根据权利要求1至16中任一项所述的冷却装置(20)，其特征在于，
制冷剂在所述第一制冷剂通道(81)中流动的方向与冷却剂在所述第二冷却剂通道(72)中流动的方向相同。
18.根据权利要求1至16中任一项所述的冷却装置(20)，其特征在于，
制冷剂在所述第一制冷剂通道(81)中流动的方向与冷却剂在所述第二冷却剂通道(72)中流动的方向相反。
19.根据权利要求1至18中任一项所述的冷却装置(20)，其特征在于，所述冷却装置(20)还包括：
上板(200)，其至少构成所述第一平面状构件(30)；
中板(210)，其至少构成所述第一壁部(61)、所述第二壁部(62)和所述第三壁部(63)；以及
底板(220)，其至少构成所述第二平面状构件(40)。
20.根据权利要求19所述的冷却装置(20)，其特征在于，
在所述中板(210)中，至少所述第一壁部(61)、所述第二壁部(62)和所述第三壁部(63)由单个板形成。
21.根据权利要求20所述的冷却装置(20)，其特征在于，
在所述第二壁部(62)与所述第三壁部(63)之间的部分中，所述中板(210)包括与所述上板(200)接触的区域，
所述中板(210)在所述区域中具有通孔(54)，并且
所述第二冷却剂通道(72)的冷却剂经过所述通孔(54)并且与所述上板(200)接触。
22.根据权利要求1至18中任一项所述的冷却装置(20)，其特征在于，
至少所述第一平面状构件(30)、所述第二平面状构件(40)、所述第一壁部(61)、所述第二壁部(62)和所述第三壁部(63)由挤出材料一体成型。
23.一种电池温度控制系统(1)，其包括：
根据权利要求1至22中任一项所述的冷却装置(20)；以及
多个二次电池单元(11)，其沿着所述冷却装置(20)的第一表面(31)配置。
24.根据权利要求23所述的电池温度控制系统(1)，其特征在于，
所述多个二次电池单元(11)构成电池模块(10)。
25.一种车辆(300)，其包括：
根据权利要求1至22中任一项所述的冷却装置(20)；
车轮(301)，其被构造成沿着行驶方向(U)转动；以及
车室(302)，
其中，所述冷却装置(20)的第一平面状构件(30)和第二平面状构件(40)沿着所述车室(302)的地板表面(303)布置，并且
所述冷却装置(20)的第一壁部(61)、第二壁部(62)和第三壁部(63)沿着所述行驶方向(U)配置。
26.一种车辆(300)，其包括：
根据权利要求1至22中任一项所述的冷却装置(20)；
车轮(301)，其被构造成沿着行驶方向(U)转动；以及
车室(302)，
其中，所述冷却装置(20)的第一平面状构件(30)和第二平面状构件(40)沿着所述车室(302)的地板表面(303)布置，并且
所述冷却装置(20)的第一壁部(61)、第二壁部(62)和第三壁部(63)沿着垂直于所述行驶方向(U)的方向(W)配置。
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