BR112020010769A2

BR112020010769A2 - um arranjo para resfriamento de unidades de armazenamento de energia elétrica

Info

Publication number: BR112020010769A2
Application number: BR112020010769-7A
Authority: BR
Inventors: Christian Ness; Marcus WALLIN
Original assignee: Scania Cv Ab
Priority date: 2017-12-21
Filing date: 2018-12-13
Publication date: 2020-11-24
Also published as: EP3729555A4; SE1751602A1; WO2019125284A1; US11563245B2; KR20200083562A; CN111480261A; SE541552C2; CN111480261B; EP3729555A1; KR102412560B1; US20200403280A1

Abstract

A presente invenção refere-se a um arranjo para resfriamento de uma pluralidade de unidades de armazenamento de energia elétrica (1). A disposição compreende um elemento tubular (4) que forma um canal de resfriamento (5) para um meio de resfriamento que tem uma extensão entre uma abertura de entrada (6) e uma abertura de saída (7). O elemento tubular (4) compreende um primeiro elemento de parede plano (4a) e um segundo elemento de parede plano (4b) dispostos em paralelo a uma distância um do outro menor do que a altura das unidades de armazenamento de energia elétrica (1) e que o primeiro elemento de parede plano (4a) compreende furos passantes (11), cada um configurado para receber e definir uma posição de montagem de uma unidade de armazenamento de energia elétrica (1) no canal de resfriamento (4).

Description

“UM ARRANJO PARA RESFRIAMENTO DE UNIDADES DE ARMAZENAMENTO DE ENERGIA ELÉTRICA” Antecedentes da invenção e técnica anterior

[0001] A presente invenção refere-se a um arranjo para resfriamento de unidades de armazenamento de energia elétrica de acordo com o preâmbulo da reivindicação

1.

[0002] Veículos híbridos e veículos elétricos puros podem compreender uma máquina elétrica que funciona alternadamente como motor e gerador, um armazenamento de energia elétrica para armazenar energia elétrica e eletrônicos de potência para controlar o fluxo de energia elétrica entre o armazenamento de energia elétrica e a máquina elétrica. O armazenamento de energia elétrica tem uma eficiência ideal dentro de uma faixa de temperatura relativamente baixa. Além disso, um armazenamento de energia elétrica não deve ser aquecido a uma temperatura acima da temperatura máxima por razões de segurança. Consequentemente, é importante fornecer um resfriamento eficiente do armazenamento de energia elétrica durante a operação.

[0003] As células de bateria retangulares podem ser agrupadas em módulos de bateria compactos. Tradicionalmente, esses módulos de bateria são dispostos em uma placa de resfriamento e resfriados pela parte inferior por um refrigerante que circula em contato de transferência de calor com a placa de resfriamento. Devido ao fato de não ser possível organizar as células de bateria cilíndricas em módulos compactos, as células de bateria cilíndricas precisam ser resfriadas em um estado mais ou menos separado. É conhecido o resfriamento de células de bateria cilíndricas enfileiradas entre duas placas de resfriamento fornecidas com recessos semi circulares. Nesse caso, as placas de resfriamento têm uma forma complicada e são grandes e ocupam bastante espaço.

[0004] O documento US 2007/0046259 mostra um conjunto de baterias que resfria os módulos de bateria cilíndricos fluindo ar de resfriamento através de uma caixa de suporte que aloja três ou mais níveis de módulos de bateria. Cada módulo de bateria compreende uma pluralidade de células de bateria individuais unidas de maneira linear. A caixa de suporte é fornecida com elementos de parede lateral opostos, definindo um caminho de fluxo do ar de resfriamento em contato com os módulos da bateria. O conjunto de baterias é fornecido com um duto de ar de entrada direcionando O ar para as caixas de suporte e um duto de exaustão que recebe ar da caixa de suporte.

[0005] O documento US 2014/0162106 mostra um arranjo de baterias para resfriar uma bateria na forma de uma pluralidade de células de bateria cilíndricas. As células da bateria são dispostas paralelamente umas às outras, de modo que exista um espaço intermediário entre as células da bateria adjacentes. Uma placa terminal e uma placa perfurada são dispostas acima da bateria. O refrigerante é pulverizado através dos furos passantes da placa perfurada. O refrigerante é acomodado temporariamente em vasos de dispensação da placa terminal antes de passar pelos furos passantes da placa terminal e para os espaços intermediários entre as células da bateria. Sumário da invenção

[0006] O objetivo da presente invenção é fornecer um arranjo que forneça um resfriamento eficaz das unidades de armazenamento de energia elétrica de uma maneira simples e confiável.

[0007] Este objetivo é alcançado pelo arranjo definido na parte caracterizante da reivindicação 1. O arranjo compreende um elemento tubular que forma um canal de resfriamento no qual uma pluralidade de unidades de armazenamento de energia elétrica deve ser resfriada por um meio de resfriamento circulante. As unidades de armazenamento de energia elétrica podem ser células de bateria ou módulos de bateria compreendendo um número de células de bateria. O elemento tubular é um elemento provido de elementos de parede opostos que definem um caminho de fluxo, também chamado de canal de resfriamento nesta divulgação, de uma primeira extremidade do elemento tubular para a segunda extremidade oposta do elemento tubular. De acordo com uma modalidade, o elemento tubular compreende paredes de extremidades opostas, e pelo menos uma abertura é fornecida em uma primeira parede de extremidade e pelo menos uma abertura é fornecida na parede da extremidade oposta. As aberturas são conectadas a um circuito que compreende um meio de resfriamento e uma bomba para bombear o meio de resfriamento através do circuito e, desse modo, através do elemento tubular através das referidas aberturas. O elemento tubular compreende um primeiro elemento de parede plano e um segundo elemento de parede plano disposto em paralelo a uma distância um do outro que é menor que uma altura das unidades de armazenamento de energia elétrica. O primeiro elemento de parede plano é conectado ao segundo elemento de parede plano pelo terceiro e quarto elementos de parede lateral, de modo que o referido caminho de fluxo / canal de resfriamento seja definido. As paredes de extremidade podem ser dispostas opostas umas às outras nas extremidades dos elementos de parede mencionados. Além disso, o primeiro elemento de parede plano compreende furos passantes, cada um configurado para receber e definir uma posição de montagem para uma unidade de armazenamento de energia elétrica no canal de resfriamento. De acordo com uma modalidade, o arranjo compreende pelo menos uma unidade de armazenamento de energia elétrica, que é inserida em um furo passante no primeiro elemento de parede plano e que se estende em uma direção longitudinal do mesmo a partir do referido primeiro elemento de parede plano em direção ao segundo elemento de parede plano. A unidade de armazenamento de energia elétrica se projeta através do furo passante e compreende um polo elétrico positivo e / ou negativo em uma extremidade da unidade de armazenamento de energia elétrica, o referido polo sendo exposto fora do referido canal de resfriamento e acessível do lado de fora do elemento tubular.

[0008] Tal projeto de elemento tubular torna possível inserir cada unidade de energia elétrica através de um furo passante no primeiro elemento de parede para uma posição de montagem no elemento tubular. Na posição de montagem, as superfícies inferiores de cada unidade de energia elétrica podem ser suportadas por uma superfície interna do segundo elemento de parede. Além disso, uma porção superior de cada unidade de energia elétrica pode ser suportada pelas superfícies do primeiro elemento de parede que define os furos passantes. De preferência, a distância entre o primeiro elemento de parede e o segundo elemento de parede é apenas ligeiramente menor que a altura das unidades de armazenamento de energia elétrica. Tal projeto de elementos tubulares resulta em que substancialmente toda a superfície circunferencial, de preferência pelo menos 90%, de cada unidade de armazenamento de energia elétrica está disposta no canal de resfriamento e em contato com o meio de resfriamento que flui através do canal de resfriamento. À grande superfície de contato de transferência de calor com o meio de resfriamento resulta em um resfriamento eficaz das unidades de armazenamento de energia elétrica. Neste caso, apenas uma porção de extremidade de cada unidade de armazenamento de energia elétrica que compreende um polo positivo e um polo negativo das unidades de armazenamento de energia elétrica é disposta no exterior do canal de resfriamento.

[0009] De acordo com uma modalidade da invenção, o segundo elemento de parede também compreende furos passantes na posição correspondente como os furos passantes no primeiro elemento de parede. Uma posição correspondente pode ser referida como uma posição oposta a um furo passante no primeiro elemento de parede plano. Se forem utilizadas unidades de armazenamento de energia elétrica com o polo positivo e o polo negativo em porções de extremidades opostas, é necessário dispor as duas porções finais das unidades de armazenamento de energia elétrica na parte externa do canal de resfriamento, a fim de permitir a conexão dos polos a componentes elétricos que estão do lado de fora do canal de refrigeração. De acordo com uma modalidade, a disposição compreende pelo menos um elemento de armazenamento de energia elétrica que se projeta com uma primeira extremidade através de um furo passante no primeiro elemento de parede e se projeta com uma segunda extremidade através de um furo passante oposto no segundo elemento de parede. De acordo com uma modalidade, o arranjo compreende uma pluralidade de tais elementos de armazenamento de energia elétrica, com tal projeto e posição.

[0010] De acordo com uma modalidade da invenção, os referidos furos passantes têm um tamanho e forma correspondentes à forma circunferencial externa das unidades de armazenamento de energia elétrica. Esse projeto dos furos passantes permite inserir uma unidade de armazenamento de energia elétrica, através do furo passante, em uma posição de montagem no canal de resfriamento. Os furos passantes podem ter uma forma circular e as unidades de armazenamento de energia elétrica podem ter a forma de cilindros circulares retos. Assim, as unidades de armazenamento de energia elétrica têm uma superfície de circunferência circular sem arestas pontudas ou outros tipos de irregularidades que podem atrapalhar o fluxo através do canal de resfriamento. Nesse caso, é possível fornecer um fluxo médio de resfriamento através do canal de resfriamento com uma baixa resistência ao fluxo. No entanto, não está excluído o uso de unidades de armazenamento de energia elétrica com formato de circunferência diferente.

[0011] De acordo com uma modalidade da invenção, os furos passantes são dispostos em várias filas transversais em relação à direção de fluxo pretendida do meio de resfriamento através do canal de resfriamento e que os furos passantes em duas filas transversais adjacentes são deslocados transversalmente entre si. De preferência, os furos passantes e, portanto, as unidades de armazenamento de energia elétrica também estão dispostos a uma distância igual das unidades de armazenamento de energia elétrica adjacentes na linha transversal. Esse posicionamento das unidades de armazenamento de energia elétrica resulta em um fluxo igualmente distribuído entre as unidades de armazenamento de energia elétrica e em um resfriamento eficiente e uniforme das unidades individuais de armazenamento de energia elétrica.

[0012] De acordo com uma modalidade da invenção, o arranjo compreende um elemento de vedação para cada furo passante que é configurado para fornecer uma vedação estanque entre a superfície que define o furo passante e uma superfície circunferencial externa de uma unidade de armazenamento de energia elétrica disposta no referido furo passante. Tal elemento de vedação evita o vazamento do meio de resfriamento do canal de resfriamento. As unidades de armazenamento de energia elétrica podem compreender um recesso anular na superfície circunferencial externa configurada para receber o elemento de vedação. Tal projeto das unidades de armazenamento de energia elétrica facilita a aplicação do elemento de vedação nas unidades de armazenamento de energia elétrica na posição pretendida ao mesmo tempo em que facilita o processo de montagem das unidades de armazenamento de energia elétrica no canal de resfriamento.

[0013] De acordo com uma modalidade da invenção, o elemento tubular compreende um terceiro elemento de parede e um quarto elemento de parede que são dispostos em paralelo e configurados para conectar o primeiro elemento de parede e o segundo elemento de parede. O terceiro elemento de parede e o quarto elemento de parede podem ser elementos de parede planos. Nesse caso, o elemento tubular define um canal de resfriamento com uma área de seção transversal retangular. No entanto, é possível usar um terceiro elemento de parede e um quarto elemento de parede com uma forma curvada,

[0014] De acordo com uma modalidade da invenção, o elemento tubular é projetado como um corpo de material em uma peça. O elemento tubular pode ser um elemento de perfil pré-fabricado de um material adequado. O elemento tubular pode ser fundido ou extrudado. Alternativamente, o elemento tubular é feito por elementos de parede separados e meios de fixação que conectam os elementos de parede. Os meios de fixação podem ser parafusos, juntas de solda, juntas de brasagem etc. Neste caso, é possível fornecer ao primeiro elemento da parede os furos passantes antes de ser conectado aos outros elementos da parede.

[0015] De acordo com uma modalidade da invenção, o elemento tubular é feito de um material com excelentes propriedades de transferência de calor, preferencialmente uma liga metálica. Tal material pode ser alumínio. A escolha desse material facilita a transferência de calor do elemento tubular para o ambiente.

[0016] De acordo com uma modalidade da invenção, o elemento tubular é fornecido com pelo menos um canal de resfriamento adicional para um segundo meio de resfriamento. Se, por exemplo, o meio de resfriamento for o ar ambiente ou um refrigerante que é resfriado em um radiador pelo ar ambiente, não é possível resfriar o meio de resfriamento a uma temperatura mais baixa que o ar ambiente. Durante a condição de operação, quando a temperatura ambiente é alta, nem sempre é possível resfriar as unidades de armazenamento de energia elétrica até uma temperatura baixa exigida pelo meio de resfriamento comum. Nesse caso, é possível aumentar o resfriamento das unidades de armazenamento de energia elétrica usando um segundo meio de resfriamento que pode ser resfriado por um sistema refrigerante a uma temperatura mais baixa que a temperatura ambiente. O canal de resfriamento adicional pode ser disposto na parte externa do terceiro elemento de parede e / ou no quarto elemento de parede. De acordo com uma modalidade, o primeiro meio de resfriamento é um gás ou uma mistura de gás, possivelmente ar, enquanto o segundo meio de resfriamento é um líquido, possivelmente um refrigerante. De acordo com uma modalidade, o primeiro meio de resfriamento é líquido, possivelmente água, enquanto o segundo meio de resfriamento é outro líquido, possivelmente um refrigerante. De acordo com uma modalidade, o arranjo compreende um primeiro circuito de resfriamento fornecido com meios para resfriar o primeiro meio de resfriamento e meios para circular o primeiro meio de resfriamento através do canal de resfriamento definido pelo elemento tubular, e um segundo circuito de resfriamento fornecido com meios para resfriar o segundo meio de resfriamento e circular o segundo meio de resfriamento através do canal de resfriamento adicional. O canal de resfriamento adicional pode ser formado por um tubo disposto no exterior e em contato direto com o elemento tubular ou pode ser um canal de resfriamento integrado em pelo menos um dos elementos de parede do elemento tubular.

[0017] De acordo com uma modalidade da invenção, a disposição compreende pelo menos dois elementos tubulares que definem dois canais de resfriamento dispostos em paralelo, um canal de entrada configurado para direcionar o meio de resfriamento para os canais de resfriamento paralelos e um canal de saída configurado para receber o meio de resfriamento dos canais de resfriamento paralelos. Os canais de resfriamento dos pelo menos dois elementos tubulares são conectados em paralelo, e não em série, em relação ao referido canal de entrada e canal de saída, e em relação a uma direção de fluxo em um circuito de resfriamento no qual os elementos tubulares estão incluídos. O canal de entrada e o canal de saída são canais de um circuito de resfriamento no qual uma bomba está disposta para bombear e, assim, circular um meio de resfriamento através do circuito de resfriamento. Os canais de resfriamento dos pelo menos dois elementos tubulares também podem ser dispostos geometricamente em paralelo um com o outro. Tal projeto torna possível direcionar o canal de meio de resfriamento para os canais paralelos de resfriamento por meio de uma entrada comum e dos canais de resfriamento paralelos por um canal de saída comum. Os canais de resfriamento dispostos em paralelo recebem um meio de resfriamento da mesma baixa temperatura. Assim, as unidades de armazenamento de energia elétrica nos canais de refrigeração paralelos obtêm um resfriamento correspondente. Breve descrição das figuras

[0018] A seguir modalidades preferidas da invenção são descritas, como exemplos, e com referência aos desenhos anexos, nos quais:

[0019] A Fig. 1 mostra um arranjo para o resfriamento de células da bateria,

[0020] A Fig. 2 mostra uma vista em perspectiva de um dos elementos tubulares 4 naFig.1,

[0021] A Fig. 3 mostra uma modalidade alternativa do elemento tubular,

[0022] A Fig. 4 mostra uma das células da bateria da Fig. 3 mais detalhadamente e

[0023] AFig.5 mostra uma outra modalidade alternativa do elemento tubular. Descrição detalhada das modalidades preferidas da invenção

[0024] A Fig. 1 mostra um arranjo para o resfriamento de unidades de armazenamento de energia elétrica. As unidades de armazenamento de energia elétrica podem ser conectadas a uma máquina elétrica para dirigir um veículo híbrido ou um veículo elétrico puro. As unidades de armazenamento de energia elétrica são exemplificadas como células da bateria 1. O arranjo compreende um elemento de acionamento do meio de resfriamento 2 que fornece um fluxo do meio de resfriamento através de um canal de entrada 3. O elemento acionador do meio de resfriamento 2 pode ser uma bomba no caso do meio de resfriamento ser um líquido e uma ventoinha se o meio de resfriamento for um gás. O fluxo do meio de resfriamento no canal de entrada 3 é direcionado a vários elementos tubulares 4 dispostos em paralelo. Cada elemento tubular 4 define um canal de resfriamento 5 com uma extensão reta entre uma abertura de entrada 6 e uma abertura de saída 7. Cada canal de resfriamento 5 acomoda uma pluralidade de células da bateria 1. Neste caso, as células da bateria 1 têm o formato de cilindros circulares retos. Os fluxos do meio de resfriamento que saem dos canais de resfriamento 5 são recebidos em um canal de saída comum 8. Uma unidade de controle 9 controla a operação do elemento acionador do meio de resfriamento 2 conforme informações de um sensor de temperatura 10 que detecta uma temperatura relacionada à temperatura das células da bateria 1. O sensor de temperatura 10 pode detectar a temperatura do meio de resfriamento na linha de saída

8. Esta temperatura está relacionada à temperatura das células da bateria 1. Alternativamente, o sensor de temperatura 10 pode ser disposto no canal de resfriamento 5 em contato com uma das células da bateria 1.

[0025] A Fig. 2 mostra uma vista em perspectiva de um dos elementos tubulares 4 em um estado separado. O elemento tubular 4 compreende um primeiro elemento de parede 4a e um segundo elemento de parede 4b. O primeiro elemento de parede 4a e o segundo elemento de parede 4b são elementos de parede planos que são dispostos em paralelo a uma distância um do outro. O elemento tubular 4 compreende um terceiro elemento de parede 4c e um quarto elemento de parede 4d que são elementos de parede planos dispostos em paralelo a uma distância um do outro. O terceiro elemento de parede 4c e o quarto elemento de parede 4d constituem conexões laterais entre o primeiro elemento de parede 4a e o segundo elemento de parede 4b. Os quatro elementos de parede planos 4a-4d definem um canal de resfriamento 5 com uma área de seção transversal substancialmente retangular. Neste caso, o elemento tubular 4 é fabricado como um corpo de material em uma peça. O elemento tubular 5 é projetado como um elemento de perfil, que pode ser um perfil de alumina. Um perfil de alumina é barato e possui excelentes propriedades de transferência de calor.

[0026] O primeiro elemento de parede 4a é fornecido com uma pluralidade de furos passantes circulares 11. Os furos passantes circulares 11 têm um tamanho e forma correspondentes como a circunferência circular externa das células da bateria

1. Assim, é possível inserir uma célula de bateria 1 em cada um dos furos passantes

11. A distância entre o primeiro elemento da parede 4a e o segundo elemento da parede 4b é menor que a altura das células da bateria 1. Em vista deste fato, é possível inserir cada célula da bateria 1 através de um furo passante 11 para uma posição de montagem no elemento tubular 4, no qual uma superfície inferior da célula da bateria 1 é suportada em uma superfície interna do segundo elemento de parede 4b. Na posição de montagem, uma porção superior da célula da bateria 1 é suportada pela superfície do primeiro elemento de parede 4a que define o furo passante 11.

[0027] Um elemento de vedação 11a é disposto para fornecer uma vedação estanque entre a célula da bateria 1 e as superfícies que definem os furos passantes

11. Como a altura das células da bateria 1 é maior que a distância entre o primeiro elemento da parede 4a e o segundo elemento da parede 4b, uma porção de extremidade superior da célula da bateria 1 é disposta em uma posição fora do canal de resfriamento 5. A porção da extremidade superior de cada célula da bateria 1 compreende um polo positivo 1a e um polo negativo 1b a ser conectado aos componentes elétricos não mostrados. Os furos passantes 11 e, portanto, as células da bateria 1 são dispostos em um padrão predeterminado no canal de resfriamento 5. Neste caso, as células da bateria são dispostas em uma pluralidade de linhas transversais em relação à direção de fluxo pretendida através do canal de resfriamento 5. As células da bateria 1 estão dispostas a distâncias iguais das células da bateria adjacentes na linha transversal. As células da bateria 1 em linhas transversais adjacentes são deslocadas transversalmente uma em relação à outra. Assim, as passagens de fluxo entre as células adjacentes da bateria 1 em uma fileira transversal não coincidem com as passagens de fluxo entre as células adjacentes da bateria 1 em uma fileira transversal atrás. Tal posicionamento das células da bateria 1 no canal de resfriamento 5 resulta em uma distribuição uniforme do fluxo do meio de resfriamento no canal de resfriamento 5 e em um resfriamento substancialmente uniforme das células da bateria 1.

[0028] Durante a operação do arranjo, o elemento acionador do meio de resfriamento 2 fornece um fluxo do meio de resfriamento através do canal de entrada

3. O fluxo do meio de resfriamento no canal de entrada 3 é distribuído uniformemente nas aberturas de entrada 6 dos respectivos canais de resfriamento 5. Nos canais de resfriamento 5, o meio de resfriamento entra em contato com substancialmente toda a superfície da circunferência das células da bateria 1. Assim, as células da bateria 1 têm uma superfície de transferência de calor muito grande em contato com o fluxo do meio de resfriamento, o que favorece a transferência de calor entre o meio de resfriamento e as células da bateria 1 no canal de resfriamento 4. A unidade de controle 9 controla a operação do elemento de acionamento do meio de resfriamento 2 e, portanto, a taxa de fluxo do meio de resfriamento através do canal de resfriamento por meio de informações do sensor de temperatura 10. A unidade de controle 9 tem acesso a informações sobre uma temperatura desejada das células da bateria 1. Caso a temperatura das células da bateria 1 esteja muito alta, a unidade de controle 9 aumenta a velocidade do elemento de acionamento do meio de resfriamento 2, o que resulta em uma taxa de fluxo do meio de resfriamento mais alta através do canal de resfriamento 5 e um resfriamento aumentado das células da bateria 1. No caso da temperatura das células da bateria 1 estar muito baixa, a unidade de controle 9 diminui ou para a velocidade do elemento de acionamento do meio de resfriamento 2, o que resulta em uma menor taxa de fluxo do meio de resfriamento através do canal de resfriamento 5 e um resfriamento diminuído das células da bateria 1.

[0029] A Fig. 3 mostra uma vista frontal de uma modalidade alternativa do elemento tubular 4. Neste caso, o elemento tubular 4 compreende furos passantes 11 no primeiro elemento de parede 4a e furos passantes 12 no segundo elemento de parede 4b. Os furos passantes 12 no segundo elemento de parede 4b têm uma posição correspondente aos furos passantes 11 no primeiro elemento de parede 4a. Em um estado montado, uma extremidade superior das células da bateria 1 é disposta em uma posição acima do canal de resfriamento 4 e uma extremidade inferior das células da bateria é disposta em uma posição abaixo do canal de resfriamento 4. À extremidade superior das células da bateria 1 compreende um polo positivo 1a e a extremidade inferior das células da bateria 1 compreende um polo negativo 1b. Os primeiros elementos de vedação 11a são dispostos para vedar entre uma porção superior das células da bateria e as superfícies do primeiro elemento de parede 4a que definem os furos passantes 11. Os segundos elementos de vedação 12a são dispostos para vedar entre uma porção inferior das células da bateria 1 e as superfícies do segundo elemento de parede 4b que definem os furos passantes 12. Nesse caso, o elemento de vedação 11a, 12a também pode ser usado para manter as células da bateria 1 em uma posição vertical desejada em relação aos furos passantes 11, 12. Os corpos de plástico 15 são dispostos no exterior da primeira parede 4a e no exterior da segunda parede 4b. O objetivo dos corpos de plástico 15 é manter as células da bateria 1 nas posições pretendidas. Os corpos de plástico 15 podem incluir ou suportar trilhos de energia que conectam as células da bateria 1. Alternativamente, o corpo de plástico 15 pode ser uma parte integrada dos elementos de vedação 11a, 12a.

[0030] Casoomeio de resfriamento comum seja o ar ambiente ou um refrigerante resfriado em um radiador pelo ar ambiente, não é possível fornecer ao meio de resfriamento uma temperatura mais baixa que a temperatura ambiente. No caso do ar ambiente ter uma temperatura alta, nem sempre é possível fornecer um resfriamento necessário das células da bateria 1 pelo meio de resfriamento comum. Nesse caso, é possível fornecer um resfriamento adicional por um segundo meio de resfriamento direcionado a canais de resfriamento adicionais 13. Neste caso, dois canais de refrigeração adicionais 13 são dispostos na parte externa do terceiro elemento de parede 4c e dois canais de refrigeração adicionais 13 estão dispostos na parte externa do quarto elemento de parede 4d. O segundo meio de resfriamento pode ser um refrigerante que circula em um sistema de resfriamento que é resfriado a uma temperatura mais baixa que a temperatura ambiente por um sistema de refrigeração antes de ser direcionado aos canais de resfriamento adicionais 13. Uma vez que o elemento tubular 4 é feito de um perfil de alumínio, o elemento tubular 4 tem excelentes propriedades de transferência de calor. Neste caso, é possível resfriar todo o elemento tubular 4 por meio do segundo meio de resfriamento. A baixa temperatura do elemento tubular 4 resfria o ar no canal de resfriamento 5, que por sua vez resfria as células da bateria 1 até uma temperatura baixa necessária.

[0031] A Fig. 4 mostra uma das células da bateria 1 na Fig. 3 em um estado separado. A célula de bateria 1 é fornecida com um primeiro recesso anular 1 Ib recebendo um primeiro elemento de vedação 11a e um segundo recesso anular recebendo um segundo elemento de vedação 12a. Tal projeto das células da bateria 1 facilita relativamente o posicionamento dos elementos de vedação 11a, 12a nas posições de montagem pretendidas nas células da bateria 1. Além disso, esse projeto facilita o processo de montagem das células da bateria 1 em relação às superfícies que definem os furos passantes 11, 12.

[0032] A Fig. 5 mostra uma outra modalidade alternativa do elemento tubular 4. Neste caso, o elemento tubular 4 compreende quatro elementos de parede separados 4a-4d. Um primeiro elemento de parede 4a e um segundo elemento de parede 4b são projetados como placas planas. Um terceiro elemento de parede 4c e um quarto elemento de parede 4d compreendem cada uma das porções planas principais 4c', 4d' e duas porções de conexão 4c", 4d". As porções de conexão 4c”, 4d” formam um ângulo reto com as porções principais 4c', 4d'. As porções de conexão 4c”, 4d” devem ser conectadas ao primeiro elemento de parede 4a e ao segundo elemento de parede 4b. Neste caso, as porções de conexão 4c ”, 4d" são conectadas ao primeiro elemento de parede 4a e ao segundo elemento de parede 4b por meio de meios de fixação na forma de parafusos 14. Alternativamente, os meios de fixação podem ser parafusos, juntas de solda, juntas de brasagem etc.

[0033] A invenção não está restrita à modalidade descrita, mas pode variar livremente dentro do escopo das reivindicações. A forma circunferencial externa das células da bateria 1 e os furos passantes 11, 12 podem, por exemplo, ter uma forma não circular. As unidades de armazenamento de energia elétrica não precisam ser células de bateria. Eles podem, por exemplo, ser módulos de bateria, incluindo várias células de bateria.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Arranjo para resfriamento de uma pluralidade de unidades de armazenamento de energia elétrica (1), em que o arranjo compreende um elemento tubular (4) formando um canal de resfriamento (5) no qual as unidades de armazenamento de energia elétrica (1) devem ser resfriadas por um meio de resfriamento circulante, caracterizado pelo fato de que o elemento tubular (4) compreende um primeiro elemento de parede plano (4a) e um segundo elemento de parede plano (4b) disposto em paralelo a uma distância um do outro que é menor que a altura da unidades de armazenamento de energia elétrica (1) e que o primeiro elemento de parede plano (4a) compreende furos passantes (11), cada um configurado para receber e definir uma posição de montagem de uma unidade de armazenamento de energia elétrica (1) no canal de resfriamento (5).

2. Arranjo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o segundo elemento de parede (4b) também compreende furos passantes (12) na posição correspondente aos furos passantes (11) no primeiro elemento de parede (4a).

3. Arranjo, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que os referidos furos passantes (11, 12) têm um tamanho e uma forma correspondentes à forma circunferencial externa das unidades de armazenamento de energia elétrica (1).

4. Arranjo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que os referidos furos passantes (11, 12) têm uma forma circular e que as unidades de armazenamento de energia elétrica (1) têm a forma de cilindros circulares retos.

5. Arranjo, de acordo com qualquer uma das reivindicações | a 4, caracterizado pelo fato de que os furos passantes (11, 12) estão dispostos em várias filas transversais em relação à direção de fluxo pretendida do meio de resfriamento através do canal de resfriamento (5) e que os furos passantes (11, 12) em duas filas transversais adjacentes são deslocados transversalmente um em relação ao outro.

6. Arranjo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5,

caracterizado pelo fato de que o arranjo compreende um elemento de vedação (11a, 12a) que é configurado para fornecer uma vedação estanque entre uma superfície que define o furo passante (11, 12) e uma superfície circunferencial externa de uma unidade de armazenamento de energia elétrica (1).

7. Arranjo, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que as unidades de armazenamento de energia elétrica (1) compreendem um recesso anular (11b, 12b) na superfície circunferencial externa configurada para receber o elemento de vedação (11a, 12a).

8. Arranjo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que o elemento tubular (4) compreende um terceiro elemento de parede (4c) e um quarto elemento de parede (4d) dispostos em paralelo e configurados para conectar o primeiro elemento de parede (4a) e o segundo elemento de parede (4b).

9. Arranjo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que o elemento tubular (4) é projetado como um corpo material em uma peça.

10. Arranjo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 7, caracterizado pelo fato de que o elemento tubular (4) compreende elementos de parede separados (4a-d) e meios de fixação (14) configurados para conectar os elementos de parede (4a-d) um ao outro.

11. Arranjo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de que o elemento tubular (4) é feito de um material com excelentes propriedades de transferência de calor.

12. Arranjo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de que o elemento tubular (4) é fornecido com pelo menos um canal de resfriamento adicional (13) para um segundo meio de resfriamento.

13. Arranjo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizado pelo fato de que o arranjo compreende pelo menos dois elementos tubulares (4) que definem dois canais de resfriamento (5) dispostos em paralelo, um canal de entrada (3) configurado para direcionar o meio de resfriamento para os canais de resfriamento (5) e um canal de saída (8) configurado para receber o meio de resfriamento dos canais de resfriamento (5).

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