CZ2019214A3 - Teplosměnná stěna výměníku tepla, zejména pro elektrochemické baterie, a způsob její výroby - Google Patents

Teplosměnná stěna výměníku tepla, zejména pro elektrochemické baterie, a způsob její výroby Download PDF

Info

Publication number
CZ2019214A3
CZ2019214A3 CZ2019-214A CZ2019214A CZ2019214A3 CZ 2019214 A3 CZ2019214 A3 CZ 2019214A3 CZ 2019214 A CZ2019214 A CZ 2019214A CZ 2019214 A3 CZ2019214 A3 CZ 2019214A3
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
heat exchange
mold
exchange wall
bundle
heat exchanger
Prior art date
Application number
CZ2019-214A
Other languages
English (en)
Other versions
CZ308366B6 (cs
Inventor
Miroslav RAUDENSKÝ
Jan Boháček
Miroslav Kadlec
Jan INDERKA
Original Assignee
Promens a.s.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Promens a.s. filed Critical Promens a.s.
Priority to CZ2019-214A priority Critical patent/CZ2019214A3/cs
Publication of CZ308366B6 publication Critical patent/CZ308366B6/cs
Publication of CZ2019214A3 publication Critical patent/CZ2019214A3/cs

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D9/00Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D9/0031Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by paired plates touching each other
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/08Tubular elements crimped or corrugated in longitudinal section
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/64Heating or cooling; Temperature control characterised by the shape of the cells
    • H01M10/643Cylindrical cells
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/655Solid structures for heat exchange or heat conduction
    • H01M10/6556Solid parts with flow channel passages or pipes for heat exchange
    • H01M10/6557Solid parts with flow channel passages or pipes for heat exchange arranged between the cells
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
  • Injection Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)

Abstract

Teplosměnná stěna výměníku tepla určená zejména pro elektrochemické baterie s články umístěnými v rovnoběžných řadách je tvořena svazkem (10) rovnoběžně v jedné řadě uspořádaných dutých polymerních vláken (2) k vedení teplosměnného média, která jsou vzájemně propojena do pásu ztuhlou zalévací hmotou (3).Způsob výroby teplosměnné stěny podle nároku 1 spočívá v tom, že svazek (10) dutých polymerních vláken (2) uspořádaných do roviny se v n-tém kroku přetáhne přes délku dna otevřené ploché obdélníkové vstřikovací formy (11) a v ní se uzavře, načež po uzavření formy (11) se do její dutiny vstříkne zalévací hmota, po jejímž ztuhnutí se forma (11) otevře, poté se v n+1. kroku svazek (10) polymerních vláken (2) potáhne ve stejném směru o délku formy (11) a proces se opakuje, načež se od sebe oddělí úseky teplosměnné stěny (1) vytvořené v n-tém a n+1. kroku tak, že zůstanou otevřeny průchody do dutin dutých vláken (2).

Description

Teplosměnná stěna výměníku tepla, zejména pro elektrochemické baterie, a způsob její výroby
Oblast techniky
Vynález se týká stěny výměníku tepla, určeného zejména pro elektrochemické baterie, která je opatřena kanály, jimiž proudí teplosměnné médium určené k chlazení nebo ohřevu článku baterie, a dále se vynález týká způsobů výroby takové teplosměnné stěny a výměníku tepla osazeného těmito teplosměnnými stěnami
Dosavadní stav techniky
Současné elektrochemické baterie, např baterie s lithiovými články, vyžadují udržování optimální teploty jednotlivých článků pro to, aby baterie dávala co nejvyšší výkony a její články vykazovaly co nej delší životnost. K tomu slouží výměníky tepla, které nej častěji vytvářejí v prostoru baterie strukturu teplosměnných pásu nebo stěn, v jejichž kanálech protéká teplosměnné médium. V této struktuře jsou uloženy jednotlivé články baterie, resp. řady článku tak, že je zajištěn přímý dotyk článku a teplosměnných stěn. Každý teplosměnný pás nebo stěna přitom ústí na koncích do rozdělovačích komor - přiváděči a odváděči - připojených přiváděcím a odváděcím potrubím na zdroj teplosměnné kapaliny.
Ve spisu WO 0207249 se uvádí struktura výměníku tepla určeného pro elektrochemické baterie, ve které jsou teplosměnné stěny tvořeny paralelně vzájemně uspořádanými pásy materiálu, např. plechovými pásy, které mezi sebou uzavírají kanál protékaný teplosměnným médiem Rozpěrky umístěné mezí pásy zajišťují rozteč pásu.
WO 2007076985 popisuje výměník tepla pro elektrochemické baterie, jehož základ tvoří teplosměnné stěny zhotovené hlubokým tažením materiálu.
Teplosměnná stěna zde sestává ze dvou plastových desek, resp. pásů po délce opatřených rovnoběžnými drážkami, přičemž oba pásy jsou naplocho spojeny navzájem tak, že drážky na jednom pásu spolu s protilehlými drážkami druhého pásu tvoří kanály uspořádané rovnoběžně v teplosměnné ploše. Přitom je teplosměnná stěna naformována tak, že vložena mezi dvě sousedící řady válcových článku elektrochemické baterie svým tvarem přiléhá k jednotlivým článkům obou řad.
Nevýhodou obou uvedených řešení je komplikovaný a nákladný způsob výroby, který v prvním případě vyžaduje formování tenkých plechů v několika krocích a ve druhém případě použití komplikovaného speciálního lisovacího-svařovacího zařízení ke spojení dvou prvků, které byly v předchozím kroku lisováním opatřeny drážkami a nabyly zvlněný tvar.
Vynález si klade za úkol navrhnout jednoduchou konstrukci stěny výměníku tepla, efektivní způsob její výroby a rovněž výměník tepla osazený těmito teplosměnnými stěnami s cílem podstatně snížit náklady na výrobu výměníku tepla pro elektrochemické baterie a dosáhnout při tom minimálních teplotních rozdílů mezi jednotlivými články baterie.
Podstata vynálezu
Uvedený úkol řeší teplosměnná stěna výměníku tepla s kanály, jimiž protéká teplosměnné médium, a která je určena zejména pro elektrochemické baterie s články umístěnými v rovnoběžných řadách. Její podstata spočívá v tom, že je tvořena svazkem rovnoběžně v jedné řadě uspořádaných dutých polymemích vláken k vedení teplosměnného média, která jsou
- 1 CZ 2019 - 214 A3 vzájemně propojena do pásu ztuhlou zalévací hmotou.
Dutiny polymemích vláken při tom na jednom konci ústí do přiváděči komory a na druhém konci do výstupní komory.
Pro přestup tepla mezi teplosměnnou stěnou a články baterie je žádoucí kontakt teplosměnné plochy s články na co největší ploše. Proto je teplosměnná plocha příčně zvlněna k tvarovému styku s články baterie, mezi jejichž přesazenými řadami je umístěna,
Uvedenými teplosměnnými stěnami je osazen výměník tepla pro elektrochemické baterie.
K vyrovnání množství tepla odváděného z článku v jedné řadě má proudění teplosměnného média v sousedních teplosměnných stěnách výměníku s výhodou opačný směr.
K regulaci přestupu tepla mezi teplosměnnou stěnou a jednotlivými články baterie za účelem dosažení shodné teploty článku mohou být navíc mezi teplosměnnou stěnou a jednotlivými články v řadě vloženy tepelně izolační prvky s odstupňovaným tepelným odporem.
Způsob výroby teplosměnné stěny spočívá v tom, že svazek dutých polymemích vláken uspořádaných do roviny se v n-tém kroku přetáhne přes délku dna otevřené ploché obdélníkové vstřikovací formy a v ní se uzavře, načež po uzavření formy se do její dutiny vstříkne zalévací hmota, po jejímž ztuhnutí se forma otevře, a poté se v n+1. kroku svazek polymemích vláken potáhne ve stejném směm o délku formy a proces se opakuje, načež se od sebe oddělí úseky teplosměnné stěny vytvořené v n-tém a n+1, kroku tak, že zůstanou otevřeny průchody do dutin dutých vláken.
Pro výrobu teplosměnných stěn pro baterie s válcovými články je vstřikovací forma příčně zvlněná, přičemž poloměr zakřivení tohoto zvlnění odpovídá poloměm válcových článků baterie.
Na začátek a konec odděleného úseku teplosměnné stěn se upevní přiváděči, resp. výstupní komora.
Objasnění výkresů
Vynález bude dále objasněn pomocí výkresu, na nichž obr. 1 představuje teplosměnnou stěnu podle vynálezu přiléhající k řadě elektrochemických článků baterie a opatřenou vstupní a výstupní komorou, obr. 2 a 3 představují část výměníku tepla s teplosměnnými stěnami, která je osazena třemi řadami článku, a to na obr. 2 v bočním pohledu a na obr. 3 v půdorysu, obr. 4 je úsek teplosměnné stěny instalovaný mezí dvěma řadami článků s vloženými tepelně izolačními prvky, obr. 5 je axonometrický pohled na vstřikovací formu ke zhotovení teplosměnné stěny, obr. 6 je forma podle obr. 6 v půdorysu a obr. 7 je linka na výrobu teplosměnných stěn v axonometrickém promítání.
Příklady uskutečnění vynálezu
Teplosměnná stěna 1 výměníku tepla podle vynálezu je tvořena svazkem rovnoběžně v jedné řadě uspořádaných dutých polymemích vláken 2, která jsou vzájemné propojena do pásu ztuhlou zalévací hmotou 3. Dutiny polymemích vláken 2 představují kanály, kterými proudí teplosměnné médium. Přitom dutiny polymemích vláken 2 na jednom konci ústí do přiváděči komory 4 a na dmhém konci do výstupní komory 5. Jsou-li teplosměnné stěny 1 podle vynálezu součástí výměníku tepla baterie osazené řadami válcových elektrochemických článků 6, jsou příčně zvlněny, tak aby bylo dosaženo jejich tvarového styku s jednotlivými články 6 v obou sousedících řadách.
-2CZ 2019 - 214 A3
Konstrukce výměníku tepla pro baterie osazené válcovými elektrochemickými články je zřejmá z obr. 3 a 4. Tuhé teplosměnné stěny jejichž dutá vlákna 2 ústí na jednom konci do přiváděči komory 4 a na druhém konci do výstupní komory 5 vytvářejí pevnou strukturu výměníku tepla do níž jsou vloženy články 6 baterie. Přiváděči komory 4 jsou přitom napojeny na přiváděči potrubí 7 a výstupní komory 5 na odváděči potrubí 8. Obě potrubí 7, 8 jsou napojena na zdroj teplosměnného média, který není znázorněn. Jak je zřejmé z obr. 3, má proudění teplosměnného média v sousedních teplosměnných stěnách j. výměníku opačný směr. Tímto protiproudým uspořádáním se do značné míry vyrovnává množství tepla předávaného mezi výměníkem a jednotlivými články 6 v řadě. Za účelem dosažení zcela shodného předávaného tepla na všech článcích 6 řady a tím shodné teploty článků 6 v řadě jsou mezi teplosměnnou stěnou 1 a jednotlivými články 6 v řadě vloženy tepelně izolační prvky 9 s odstupňovaným tepelným odporem.
Popsaná teplosměnná stěna 1 se zhotoví tak, že svazek 10 dutých polymemích vláken 2 uspořádaných do roviny se přetáhne přes délku dna otevřené ploché obdélníkové vstřikovací formy 11 a v ní se uzavře. Po uzavření formy 11 se do její dutiny vstříkne zalévací hmota. Po jejím ztuhnutí se forma 11 otevře, a poté se svazek 10 polymemích vláken 2 v dalším kroku potáhne o délku formy 11 a proces se opakuje. Poté se od sebe oddělí úseky teplosměnné stěny 1 vytvořené ve dvou následujících krocích tak, že zůstanou otevřeny průchody do dutin dutých vláken 2. Na začátek a konec odděleného úseku teplosměnné stěny 1 se upevní přiváděči, resp. výstupní komora 4, 5. Pro výrobu teplosměnných stěn 1 pro baterie s válcovými články 6 je vstřikovací forma 11 příčně zvlněná, jak je zřejmé z obr. 5 a 6, přičemž poloměr zakřivení tohoto zvlnění odpovídá poloměru válcových článků 6 baterie.
Výrobní linka na teplosměnné stěny j. podle vynálezu je na obr. 7. Je tvořena cívečnicí 12 s cívkami 13 s navinutými dutými polymemími vlákny 2 a s vodícími kladkami 14. Odvíjená dutá vlákna 2 jsou vedena přes hřeben 15. který zajišťuje shodné rozteče vláken 2 ve svazku 10 a jeho plochý tvar v podobě pásu. Dutá vlákna 2 jsou tažena nad dnem otevřené ploché vstřikovací formy 11. Po jejím uzavření nabude svazek 10 zvlněný tvar. Do uzavřené formy 11 se do ní z boku vstříkne zalévací. K tomu je vhodná např technologie PU-RIM, jejíž podstatou je nástřik monomemí směsi přímo do výrobní formy, kde za specifických podmínek směs rychle polymeruje. Po ztuhnutí zalévací hmoty se forma 11 otevře, manipulační zařízení 16 již vytvořený úsek teplosměnné stěny ]_ spolu s navazujícím svazkem 12 vláken 2 potáhne o délku formy 11 a proces se opakuje. Dělicí zařízení 16 poté od sebe oddělí dva úseky teplosměnné plochy 1 tak, aby vstupy do dutých vláken 2 zůstaly otevřené.

Claims (9)

  1. PATENTOVÉ NÁROKY
    1. Teplosměnná stěna výměníku tepla s kanály, jimiž protéká teplosměnné médium, určená zejména pro elektrochemické baterie s články umístěnými v rovnoběžných řadách, vyznačující se tím, že je tvořena svazkem (10) rovnoběžně v jedné řadě uspořádaných dutých polymemích vláken (2) k vedení teplosměnného média, která jsou vzájemně propojena do pásu ztuhlou zalévací hmotou (3).
  2. 2. Teplosměnná stěna podle nároku 1, vyznačující se tím, že dutiny polymemích vláken (2) na jednom konci ústí do přiváděči komory (4) a na dmhém konci do výstupní komory (5).
  3. 3. Teplosměnná stěna podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že je příčně zvlněna k tvarovému styku s válcovými články (6) baterie, mezi jejichž přesazenými řadami je umístěna.
    -3 CZ 2019 - 214 A3
  4. 4. Výměník tepla pro elektrochemické baterie, vyznačující se tím, že je osazen teplosměnnými stěnami (1) podle nároku 3.
  5. 5. Výměník tepla podle nároku 4, vyznačující se tím, že proudění teplosměnného média v sousedních teplosměnných stěnách (1) má opačný směr.
  6. 6. Výměník tepla podle nároku 4 nebo 5, vyznačující se tím, že mezi teplosměnnou stěnou (1) a jednotlivými články (6) v řadě jsou vloženy tepelně izolační prvky (9) s odstupňovaným tepelným odporem.
  7. 7. Způsob výroby teplosměnné stěny podle nároku 1, vyznačující se tím, že svazek (10) dutých polymemích vláken (2) uspořádaných do roviny se v n-tém kroku přetáhne přes délku dna otevřené ploché obdélníkové vstřikovací formy (11) a v ní se uzavře, načež po uzavření formy (11) se do její dutiny vstříkne zalévací hmota, po jejímž ztuhnutí se forma (11) otevře, poté se v n+1. kroku svazek (10) polymemích vláken (2) potáhne ve stejném směru o délku formy (11) a proces se opakuje, načež se od sebe oddělí úseky teplosměnné stěny (1) vytvořené v n-tém a n+1 kroku tak, že zůstanou otevřeny průchody do dutin dutých vláken (2).
  8. 8. Způsob podle nároku 7, vyznačující se tím, že vstřikovací forma (11) je příčně zvlněná, přičemž poloměr zakřivení tohoto zvlnění odpovídá poloměru válcových článku (6) baterie.
  9. 9. Způsob podle nároku 7 nebo 8, vyznačující se tím, že se na začátek a konec odděleného úseku teplosměnné stěny (1) upevní přiváděči, resp. výstupní komora (4, 5).
CZ2019-214A 2019-04-05 2019-04-05 Teplosměnná stěna výměníku tepla, zejména pro elektrochemické baterie, a způsob její výroby CZ2019214A3 (cs)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2019-214A CZ2019214A3 (cs) 2019-04-05 2019-04-05 Teplosměnná stěna výměníku tepla, zejména pro elektrochemické baterie, a způsob její výroby

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2019-214A CZ2019214A3 (cs) 2019-04-05 2019-04-05 Teplosměnná stěna výměníku tepla, zejména pro elektrochemické baterie, a způsob její výroby

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ308366B6 CZ308366B6 (cs) 2020-06-24
CZ2019214A3 true CZ2019214A3 (cs) 2020-06-24

Family

ID=71104695

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ2019-214A CZ2019214A3 (cs) 2019-04-05 2019-04-05 Teplosměnná stěna výměníku tepla, zejména pro elektrochemické baterie, a způsob její výroby

Country Status (1)

Country Link
CZ (1) CZ2019214A3 (cs)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CZ308628B6 (cs) * 2019-11-13 2021-01-13 ZENA s.r.o. Výměník tepla, zejména pro elektrochemické baterie

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11628745B2 (en) 2021-02-05 2023-04-18 Beta Air, Llc Apparatus for a ground-based battery management for an electric aircraft

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10034134A1 (de) * 2000-07-13 2002-01-31 Daimler Chrysler Ag Wärmetauscherstruktur für mehrere elektrochemische Speicherzellen
DE102006000885B3 (de) * 2006-01-04 2007-08-02 Daimlerchrysler Ag Verfahren zur Herstellung eines Wärmetauscher-Rohrbündels für Wärmetauscher von elektrochemischen Energiespeichern
CZ309964B6 (cs) * 2018-04-20 2024-03-13 Promens Zlín a.s. Baterie s regulací teploty a způsob jejího zhotovení

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CZ308628B6 (cs) * 2019-11-13 2021-01-13 ZENA s.r.o. Výměník tepla, zejména pro elektrochemické baterie

Also Published As

Publication number Publication date
CZ308366B6 (cs) 2020-06-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106654450B (zh) 一种动力电池液冷成组箱
CZ2019214A3 (cs) Teplosměnná stěna výměníku tepla, zejména pro elektrochemické baterie, a způsob její výroby
US20170122679A1 (en) Structural support element in heat exchangers
KR102050310B1 (ko) 배터리 팩
MY156818A (en) Integral manifold
WO2011088997A1 (de) Temperierbare batteriezellenanordnung
US4709750A (en) Phase change heat exchanger
US20170358808A1 (en) Hollow fiber membrane cartridge-type humidification module and method for manufacturing same
CN101587964B (zh) 一种基于板内逆流流场的燃料电池
CN106662342A (zh) 改进的全热交换器
CN104659398B (zh) 包括燃料电池单元和部件的装置、用于该装置的部件单元和堆叠部件
CN207441924U (zh) 换热板和具有其的电池包
CZ2019697A3 (cs) Výměník tepla, zejména pro elektrochemické baterie
CN116706319A (zh) 电池系统、电池系统的制备方法及车辆
KR101628802B1 (ko) 축전지의 몰딩 장치
CN216054847U (zh) 电池包及车辆
CN220420677U (zh) 一种换热板和电池系统
CZ309964B6 (cs) Baterie s regulací teploty a způsob jejího zhotovení
CN101586477A (zh) 一种具有射流冲击作用的扰流挡板强化传热装置
JP2009166098A (ja) Cos鋳造鋳型
CN205922480U (zh) 一种叠装式塑料巢脾
CN215266462U (zh) 电池冷却器及车辆
CN110076958B (zh) 一种底面偏离中心进浇的深孔储存板及其注塑模具
US2755328A (en) Batteries
CN207841976U (zh) 一种一模四腔式母模结构

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Patent lapsed due to non-payment of fee

Effective date: 20240405