DE10034134A1 - Wärmetauscherstruktur für mehrere elektrochemische Speicherzellen - Google Patents
Wärmetauscherstruktur für mehrere elektrochemische SpeicherzellenInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Wärmetauscherstruktur für mehrere elektrochemische Speicherzellen mit wenigstens einem von Temperiermedium durchströmten Kanalbauteil. DOLLAR A Erfindungsgemäß weist das Kanalbauteil zwei parallel zueinander angeordnete Materialstreifen auf, die zwischen sich einen Wärmetauscherkanal bilden, und die Materialstreifen weisen an die Speicherzellen angepasste Ausformungen auf. DOLLAR A Verwendung z. B. für eine Kraftfahrzeugbatterie.
Description
Die Erfindung betrifft eine Wärmetauscherstruktur für mehrere
elektrochemische Speicherzellen mit wenigstens einem von Tempe
riermedium durchströmten Kanalbauteil.
Aus der Patentschrift DE 198 49 491 C1 ist eine Vorrichtung zum
Temperieren mehrerer elektrochemischer Speicherzellen bekannt,
bei der Wärmetauscherkanäle zwischen mehreren Lagen quaderför
miger Speicherzellen angeordnet sind. Die Wärmetauscherkanäle
münden in Verteiler und sind mit diesen zu einem starren, git
terförmigen Rahmen verbunden. Die Wärmetauscherkanäle sind als
Rohrelemente mit rechteckigem Querschnitt gestaltet und stützen
die Speicherzellen ab. Zur Fixierung der Speicherzellen sind
Distanzhalter vorgesehen, die innerhalb einer Lage von Spei
cherzellen diese in einem vorbestimmten Abstand voneinander
festhalten.
Mit der Erfindung soll eine Wärmetauscherstruktur für mehrere
elektrochemische Speicherzellen geschaffen werden, die bei ein
fachem Aufbau eine gute Temperierung der einzelnen Speicherzel
len ermöglicht.
Erfindungsgemäß ist hierzu eine Wärmetauscherstruktur mit den
Merkmalen von Anspruch 1 vorgesehen. Indem ein Wärmetauscher
kanal zwischen zwei parallelen Materialstreifen gebildet ist,
die an die Speicherzellen angepasste Ausformungen aufweisen,
werden die Speicherzellen formschlüssig durch das Kanalbauteil
gehalten. Damit sind keine zusätzlich Distanz- oder Halteele
mente erforderlich, um die Speicherzellen gegen Verrutschen zu
sichern. Indem die Materialstreifen formschlüssig an den Spei
cherzellen angreifen, ergibt sich eine große Kontaktfläche und
damit eine gute Temperierung der Speicherzellen. Die an die
Speicherzellen angepassten Ausformungen der Materialstreifen
können dabei durch einfaches Biegen der Materialstreifen oder
bereits während des Fertigungsprozesses hergestellt werden.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteran
sprüchen angegeben.
Indem das Kanalbauteil an benachbarten Längskanten der Materi
alstreifen angeordnete Stützträger mit jeweils einem sich zwi
schen die Materialstreifen erstreckenden Abstandssteg aufweist,
ergibt sich ein besonders einfacher Aufbau des Kanalbauteils
aus lediglich vier Bauteilen, nämlich zwei Materialstreifen und
zwei Stützträgern. Mit Hilfe des sich zwischen die Material
streifen erstreckenden Abstandsstegs ist der Abstand der paral
lel zueinander angeordneten Materialstreifen und damit der
Querschnitt des Wärmetauscherkanals festgelegt.
Eine besonders einfache Montage des Kanalbauteils ergibt sich
dann, wenn der Stützträger einen Fixiersteg aufweist, der sich
senkrecht zum Abstandssteg erstreckt und an die Ausformungen
der Materialstreifen angepasst ist. Der Stützträger muß damit
lediglich zwischen die Materialstreifen eingeführt werden, bis
die Längskanten der Materialstreifen am Fixiersteg anschlagen.
Der Stützträger kann dabei mit dem Abstandssteg und dem Fixier
steg einstückig ausgebildet sein, wodurch der einfache Aufbau
der Wärmetauscherstruktur befördert wird.
Ein konstanter Querschnitt des Wärmetauscherkanals kann in ein
facher Weise dadurch sichergestellt werden, dass zwischen den
beiden Materialstreifen des Kanalbauteils in deren mittleren
Bereich ein sich in Längsrichtung der Materialstreifen erstre
ckender Abstandsstreifen vorgesehen ist. Auf diese Weise können
beispielsweise auch zwei Wärmetauscherkanäle in einem Kanalbau
teil realisiert werden.
In besonderer Weise für die Anordnung zwischen zwei Lagen von
Speicherzellen ist die Wärmetauscherstruktur dann geeignet,
wenn das Kanalbauteil zwei Wärmetauscherkanäle zwischen je zwei
Materialstreifen aufweist, wobei ein Wärmetauscherkanal an ei
ner Oberseite und der andere Wärmetauscherkanal an einer Unter
seite des Kanalbauteils liegt. Die Kühlkanäle können dabei zu
einander symmetrisch sein, wodurch sich bei einfachem Aufbau
ein Vor- und Rücklauf des Temperiermediums zwischen zwei Lagen
von Speicherzellen realisieren lässt. Zu einem einfachen Aufbau
trägt bei, dass zwei einstückige Stützträger vorgesehen sind,
die die vier Materialstreifen der beiden Wärmetauscherkanäle an
ihren jeweils benachbarten Längskanten verbinden. Auch dann,
wenn zwei Wärmetauscherkanäle pro Kanalbauteil vorgesehen sind,
lässt sich dieses in einfacher Weise aus vier Materialstreifen
und zwei Stützträgern montieren.
Vorteilhaft ist eine Ausbildung der Wärmetauscherstruktur in
einer Weise, dass zwei Kanalbauteile zur Aufnahme wenigstens
einer Speicherzelle einander gegenüberliegend und so angeordnet
sind, dass sich in entgegengesetzte Richtungen erstreckende
Ausformungen gegenüberliegen. Auf diese Weise ist nicht nur ein
sicherer Halt einer Speicherzelle in den gegenüberliegenden,
entgegengesetzten Ausformungen, sondern auch deren gute Tempe
rierung, z. B. Kühlung, durch eine große Kontaktfläche zwischen
Wärmetauscherkanälen und Speicherzelle gewährleistet. Eine sol
che Ausbildung ermöglicht auch eine besonders platzsparende An
ordnung der Speicherzellen in mehreren Lagen, wobei die einzel
nen Lagen der Speicherzellen im Sinne einer besonders kompakten
Anordnung zueinander versetzt sein können.
Werden mehrere Kanalbauteile im wesentlichen in einer Ebene und
parallel zueinander angeordnet, wobei benachbarte Stirnseiten
der Kanalbauteile mit einem Verteiler verbunden sind, ergibt
sich ein ebenes Modul, das zwischen zwei Lagen von Speicherzel
len zu deren Temperierung und Lagefixierung angeordnet werden
kann. Die Wärmetauscherkanäle sind mit Verteilerkanälen in den
Verteilern verbunden, wobei dann, wenn zwei entgegengesetzt
durchströmte Wärmetauscherkanäle pro Kanalbauteil vorgesehen
sind, ebenfalls zwei Verteiler im Verteilerbauteil vorgesehen
werden.
Eine besonders zweckmäßige modulare Ausgestaltung ergibt sich
durch Vorsehen von wenigstens zwei Verteilern, die durch we
nigstens ein parallel zu den Kanalbauteilen verlaufendes Fi
xierelement verbunden sind. Dadurch wird ein stabiles und fla
ches Modul geschaffen, bei dem die Verteiler und die Speicher
zellen zusätzlich durch das Fixierelement festgelegt werden.
Werden drei Fixierelemente pro Modul vorgesehen, entsteht ein
stabiler Rahmen aus den Verteilern und den an den Enden und in
der Mitte der Verteiler angeordneten Fixierelementen. Die Ka
nalbauteile können dadurch besonders leicht ausgeführt werden,
da der Rahmen aus den Verteilern und den Fixierelementen gebil
det ist und die Kanalbauteile daher keine Stützfunktion mehr
übernehmen müssen. Das Fixierelement dient dabei auch zur Si
cherung der Speicherzellen in Längs- und Querrichtung des Rah
mens. Mehrere solcher Module können in Lagen übereinander ange
ordnet werden, um zusammen mit den Speicherzellen einen stabi
len Verbund zu bilden.
Für die Temperierung von zylindrischen Speicherzellen, soge
nannten Rundzellen, ist vorgesehen, dass die Ausformungen der
Materialstreifen die Form von Zylindersegmenten haben. Weisen
die Materialstreifen in Längsrichtung gesehen Ausformungen mit
abwechselnd entgegengesetzten Krümmungen auf, ergibt sich eine
Wellenform der Materialstreifen. Werden Lagen von Speicherzel
len jeweils um eine halbe Wellenlänge der Wellenform versetzt
angeordnet, kann eine sehr hohe Packungsdichte der Speicherzel
len bei gleichzeitig guter Temperierung und guter Lagefixierung
der Speicherzellen erreicht werden. Eine besonders gute Tempe
rierung der Speicherzellen durch eine große Kontaktfläche der
Wärmetauscherkanäle mit den Speicherzellen ergibt sich dann,
wenn die Materialstreifen in Längsrichtung gesehen Ausformungen
mit gleichgerichteten Krümmungen aufweisen. Eine solche Ausbildung
ist besonders geeignet für eine nicht versetzte Anordnung
der einzelnen Lagen der Speicherzellen zueinander.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird auch durch ei
nen elektrochemischen Energiespeicher mit den Merkmalen von An
spruch 12 gelöst. Bei einem solchen Energiespeicher sind die
Speicherzellen in mehreren parallelen Lagen angeordnet, wodurch
sich ein einfacher und kompakter Aufbau des Energiespeichers
bei sicherer Fixierung und guter Temperierung der Speicherzel
len ergibt.
Ein besonders kompakter Aufbau des Energiespeichers kann er
reicht werden, wenn das Temperiermedium zwischen einer ersten
und einer zweiten Lage von Speicherzellen entgegengesetzt zu
dem Temperiermedium zwischen der zweiten und einer dritten Lage
von Speicherzellen strömt. Bei einer solchen Anordnung ist nur
eine Lage von Wärmetauscherkanälen zwischen zwei Lagen von
Speicherzellen erforderlich, so dass sich ein flacher Aufbau
des Energiespeichers ergibt.
Eine besonders gleichmäßige Temperierung der Speicherzellen des
Energiespeichers ergibt sich, wenn das Temperiermedium zwischen
zwei Lagen von Speicherzellen in voneinander getrennten Wärme
tauscherkanälen in zwei entgegengesetzte Richtungen strömt.
Durch die gegenläufige Strömung des Temperiermediums zwischen
zwei Lagen wird eine unzureichende Kühlung oder Temperierung
weit stromabwärts liegender Speicherzellen vermieden.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind in der folgen
den Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnun
gen angegeben. In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische, teilweise geschnittene Ansicht
eines Energiespeichers und einer Wärmetauscherstruktur
gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 2 eine perspektivische, teilweise geschnittene Ansicht
der in der Fig. 1 gezeigten Wärmetauscherstruktur,
Fig. 3 eine abschnittsweise Seitenansicht eines bei der Wär
metauscherstruktur der Fig. 2 verwendeten Kanalbau
teils,
Fig. 4 eine vergrößerte Draufsicht auf die Stirnseite des Ka
nalbauteils der Fig. 3,
Fig. 5 eine vergrößerte Schnittansicht entlang der Linie V-V
der Fig. 3,
Fig. 6 einen abschnittsweisen Längsschnitt des Kanalbauteils
der Fig. 3,
Fig. 7 eine Schnittansicht eines Energiespeichers gemäß der
ersten Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 8 eine abschnittsweise Draufsicht auf den Energiespei
cher der Fig. 7,
Fig. 9 eine Schnittansicht eines Energiespeichers gemäß einer
zweiten Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 10 die vergrößerte Darstellung der Einzelheit X der Fig.
9,
Fig. 11 eine abschnittsweise Seitenansicht eines ersten Kanal
bauteils der Fig. 10,
Fig. 12 eine vergrößerte Schnittansicht entlang der Linie XII-
XII in der Fig. 11,
Fig. 13 eine abschnittsweise Seitenansicht eines zweiten Ka
nalbauteils in der Fig. 10 und
Fig. 14 eine vergrößerte Schnittansicht entlang des Schnitts
IVX-IVX in der Fig. 13.
Der in der Fig. 1 dargestellte elektrochemische Energiespeicher
weist mehrere Speicherzellen 10 auf, die in zwei parallelen La
gen 12 und 14 übereinander angeordnet sind. Zwischen den Lagen
12 und 14 ist eine als Kühlvorrichtung eingesetzte Wärmetau
scherstruktur angeordnet, die einen ersten Verteiler 16 und ei
nen zweiten Verteiler 18 aufweist. Die Verteiler 16 und 18, in
denen jeweils ein Verteilerkanal angeordnet ist, liegen paral
lel zu den zylindrischen Speicherzellen 10 an den Längsseiten
der Lage 12. Die Verteiler 16 und 18 sind durch mehrere paral
lel zueinander angeordnete Kühlkanalbauteile 20 verbunden. Be
nachbarte Stirnseiten der Kühlkanalbauteile 20 sind mit dem
Verteiler 16 bzw. dem Verteiler 18 verbunden. Der Verteilerka
nal des Verteilers 16 steht damit über als Kühlkanäle wirkende
Wärmetauscherkanäle in den Kühlkanalbauteilen 20 in Strömungs
verbindung mit dem Verteilerkanal im Verteiler 18. Die Ver
teiler 16 und 18 sind auch durch Fixierelemente 22, 24, 26 und
28 miteinander verbunden. Die Fixierelemente 22, 24, 26 und 28
bilden mit den Verteilern 16 und 18 sowie den Kühlkanalbautei
len 20 ein stabiles, rahmenförmiges Kühlmodul 30. Während das
Kühlmodul 30 zwischen den Lagen 12 und 14 der Speicherzellen 10
angeordnet ist, ist ein weiteres Kühlmodul 32, das zu dem Kühl
modul 30 im wesentlichen baugleich ist, unter der Lage 14 der
Speicherzellen angeordnet. Der in der Fig. 1 gezeigte Energie
speicher kann in einfacher Weise durch Aufsetzen eines weiteren
Kühlmoduls auf die Lage 12 der Speicherzellen 10 erweitert wer
den.
Die Darstellung der Fig. 2 zeigt das Kühlmodul 30 der Fig. 1.
Der Verteiler 16 ist an seinem einen Ende mit einem Anschluss
stutzen 34 versehen, über den Kühlflüssigkeit als Temperierme
dium in den Verteilerkanal 36 im Verteiler 16 gelangen kann.
Aus dem Verteilerkanal 36 gelangt die Kühlflüssigkeit in die
Kühlkanäle in den Kühlkanalbauteilen 20 und strömt durch diese
in den Verteilerkanal im Verteiler 18. Über einen Anschlussstutzen
38 des Verteilers 18, der dem Anschlussstutzen 34 dia
gonal gegenüberliegend angeordnet ist, verlässt die Kühlflüs
sigkeit das Kühlmodul 30.
Die Fixierelemente 22, 24, 26 und 28 greifen an den Verteilern
16 und 18 nur an deren Unter- und Seitenflächen an. Die Fixier
elemente 22, 24, 26 und 28 können damit von unten auf die Ver
teiler 16 und 18 aufgeschoben werden. Das Fixierelement 22
weist einen Abschnitt 40 auf, der der Fixierung der Speicher
zellen in seitlicher Richtung dient. Hierzu ist der stegförmige
Abschnitt 40 mit kreisabschnittsförmigen Ausnehmungen versehen,
in die die zylinderförmigen Speicherzellen eingelegt und damit
gegen Verrutschen gesichert werden. Ein weiterer Abschnitt 42
des Fixierelements 22 dient hauptsächlich der Festlegung der
Speicherzellen in Längsrichtung und weist dazu am Ende einer
zylindersegmentförmigen Ausnehmung 44 einen Steg 46 auf. Das am
gegenüberliegenden Ende der Verteiler 16 und 18 angeordnete Fi
xierelement 28 ist gleich wie das Fixierelement 22 aufgebaut,
genau wie die Fixierelemente 24 und 26 in der Mitte der Vertei
ler 16, 18. Die Fixierelemente 24 und 26 in der Mitte der Ver
teiler 16 und 18 können aber auch zu einem einzigen, einstücki
gen Bauteil verbunden werden. Die Fixierelemente 22, 24, 26 und
28 des Kühlmoduls 30 weisen an ihrer Oberseite die Ausnehmungen
40 und 44 und an ihrer Unterseite entsprechende Ausnehmungen
für die darunter angeordnete Lage an Speicherzellen auf. Solche
Ausnehmungen auf der Unterseite der Fixierelemente sind an dem
teilweise geschnitten dargestellten Fixierelement 28 zu erken
nen und mit dem Bezugszeichen 48 bezeichnet.
In der Seitenansicht der Fig. 3 ist gut zu erkennen, dass das
Kühlkanalbauteil 20 in Längsrichtung gesehen Ausformungen 50,
52 mit abwechselnd entgegengesetzten Krümmungen aufweist, wo
durch sich eine Wellenform des Kühlkanalbauteils 20 ergibt. Die
Ausformungen 50 und 52 sind an die zylindrische Form der Spei
cherzellen 10 angepaßt.
Wie der Draufsicht der Fig. 4 und der Schnittansicht der Fig. 5
entlang der Linie V-V in der Fig. 3 zu entnehmen ist, weist das
Kühlkanalbauteil 20 zwei Materialstreifen 54 und 56 auf, die
parallel zueinander angeordnet sind. An benachbarten Längskan
ten der Materialstreifen 54 und 56 sind Stützträger 58 und 60
angeordnet. Die Stützträger 58, 60 weisen jeweils einen Ab
standssteg 62 auf, der sich zwischen die Materialstreifen 54,
56 erstreckt. Die Materialstreifen 54 und 56 liegen auf der O
ber- bzw. Unterseite der Abstandsstege 62 an, so dass sie in
einem definierten Abstand parallel zueinander angeordnet sind.
Die Stützträger 58, 60 weisen auch jeweils einen Fixiersteg 64
auf, der senkrecht zum Abstandssteg 62 angeordnet ist. Zur Mon
tage des Kühlkanalbauteils 20 werden die Stützträger 58, 60
zwischen die Materialstreifen 54, 56 eingeschoben, bis deren
Längskanten an dem Fixiersteg 64 anschlagen.
Mittig zu den Sützträgern 58, 60 ist zwischen den Material
streifen 54, 56 ein Abstandsstreifen 66 angeordnet. Mit Hilfe
des Abstandsstreifens 66 wird der Abstand der Materialstreifen
54, 56 zueinander über deren gesamte Breite konstant gehalten.
Damit ist auch der Querschnitt der zwischen den Materialstrei
fen 54, 56 gebildeten Kühlkanäle 68 und 70 über die gesamte
Länge des Kühlkanalbauteils 20 konstant. Indem die Material
streifen 54, 56 auf der Ober- bzw. Unterseite des Abstandsstegs
62 und mit ihren Längskanten am Fixiersteg 64 anliegen, weisen
die Kühlkanäle 68, 70 einen definierten Querschnitt auf, ohne
dass bei der Montage des Kühlkanalbauteils 20 schwierige Jus
tierungen vorgenommen werden müssten.
Der wellenförmige Verlauf der Materialstreifen 54, 56 ist in
der Schnittansicht der Fig. 6 entlang der Linie VI-VI der Fig.
4 gut zu erkennen. Über ihre gesamte Länge sind die Material
streifen 54, 56 parallel zueinander angeordnet und bilden zwi
schen sich den Kühlkanal 70. Die Wellenform der Materialstrei
fen kann beispielsweise durch einfaches Biegen der Material
streifen oder durch Formen der Materialstreifen während des
Herstellungsprozesses erreicht werden. In der dargestellten
Ausführungsform besteht die Wärmetauscherstruktur aus Polycar
bonat-Kunststoff.
In der Schnittansicht der Fig. 7 ist ein erfindungsgemäßer E
nergiespeicher dargestellt, der fünf parallele Lagen von Spei
cherzellen 10 aufweist. Jede Lage der Speicherzellen 10 ist
zwischen zwei Kühlmodulen aufgenommen, wie sie im Zusammenhang
mit den Fig. 1 bis 7 beschrieben wurden. Die einzelnen Lagen
der Speicherzellen 10 sind dabei jeweils um eine halbe Wellen
länge der wellenförmigen Kühlkanalbauteile 20 gegeneinander
versetzt. Wie in der Fig. 7 zu erkennen ist, ergibt sich da
durch eine sehr kompakte Anordnung der Speicherzellen, bei der
ein zwischen zwei Lagen angeordnetes Kühlkanalbauteil 72 wech
selweise mit Speicherzellen einer oberhalb angeordneten ersten
Lage 74 und Speicherzellen einer unterhalb angeordneten zweiten
Lage 76 eingreift. An ihren Stirnseiten sind die Kühlerkanal
bauteile 72, 78 jeweils mit einem Verteiler 80 verbunden. Die
in den Verteilern 80 angeordneten Verteilerkanäle sind über
Verbindungsleitungen 82 so untereinander und mit den Kühlkanä
len in den Kühlkanalbauteilen 72, 78 verbunden, dass die Kühl
flüssigkeit von Ebene zu Ebene die Richtung wechselt. So fließt
die Kühlflüssigkeit in dem Kühlkanalbauteil 72 zwischen der
ersten Lage 74 und der zweiten Lage 76 entgegengesetzt zu der
Kühlflüssigkeit in dem Kühlkanalbauteil 84 zwischen der zweiten
Lage 76 und einer dritten Lage 86. Dadurch werden die Speicher
zellen in den einzelnen Lagen 74, 76, 86 unabhängig von ihrer
Position innerhalb einer Lage gleichmäßig gekühlt.
In der Draufsicht der Fig. 8 auf den Energiespeicher der Fig. 7
sind die Verteiler 80 und die parallel zueinander angeordneten
und die Verteiler 80 verbindenden Kühlkanalbauteile 78 zu er
kennen. An den Stirnseiten der Speicherzellen 10 sind Kontakte
88 zugänglich, über die die einzelnen Speicherzellen 10 mitein
ander verschaltet werden können.
Ein in der Fig. 9 geschnitten dargestellter Energiespeicher ge
mäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung weist vier parallel
zueinander angeordnete Lagen von Speicherzellen 10 auf.
Im Unterschied zu der in den Fig. 7 und 8 dargestellten ersten
Ausführungsform sind die parallelen Lagen 90, 92, 94 und 96
nicht versetzt zueinander angeordnet. Zwischen zwei Lagen 90,
92, 94 und 96 angeordnete Kühlkanalbauteile 98, 100 und 102
weisen jeweils zwei Kühlkanäle pro Kühlkanalbauteil 98, 100 und
102 auf. Lediglich das unterste Kühlkanalbauteil 104 und das
oberste Kühlkanalbauteil 106 weisen jeweils nur einen Kühlkanal
auf.
In der Fig. 10 ist die Einzelheit X des in der Fig. 9 darge
stellten Energiespeichers vergrößert dargestellt. Das Kühlka
nalbauteil 104 weist Materialstreifen 108 und 110 auf, die pa
rallel zueinander angeordnet sind und zwischen sich einen Kühl
kanal 112 bilden. Die Ausformungen der Materialstreifen 108,
110 haben die Form von Zylindersegmenten. Der Materialstreifen
108 des Kühlkanalbauteils 104 greift dadurch formschlüssig an
den Speicherzellen 10 der Lage 96 an. In Längsrichtung der Ma
terialstreifen 108, 110 gesehen weisen die Materialstreifen
108, 110 Ausformungen mit gleichgerichteten Krümmungen auf. Das
zwischen den Lagen 94 und 96 angeordnete Kühlkanalbauteil 102
weist zwei Kühlkanäle 114 und 116 auf, die von der Kühlflüssig
keit in entgegengesetzten Richtungen durchströmt werden. Im Be
reich einer Ebene 118 zwischen den Lagen 94 und 96 ergibt sich
dadurch eine gegenläufige Kühlflüssigkeitsströmung, wodurch ei
ne besonders gleichmäßige Temperierung der Speicherzellen 10
möglich ist. Der Kühlkanal 114 mündet in einen Verteilerkanal
120, und der Kühlkanal 116 geht, in Strömungsrichtung der Kühl
flüssigkeit gesehen, von einem Verteilerkanal 122 aus. Der
Kühlkanal 112 mündet in einen Verteilerkanal 124.
In den Fig. 11 und 12 ist das Kühlkanalbauteil 102 detaillier
ter dargestellt. Die Schnittansicht der Fig. 12 entlang der Li
nie XII-XII in der Fig. 11 zeigt den Aufbau des Kühlkanalbau
teils 102 aus vier Materialstreifen 126, 128, 130 und 132 und
zwei Stützträgern 134 und 136. Der Stützträger 134 ist einstü
ckig ausgeführt und hält durch den Abstandssteg 138 die Materialstreifen
126 und 128 in definiertem Abstand und parallel zu
einander. Ein Abstandssteg 140 des Stützträgers 134 hält die
Materialstreifen 130 und 132 in definiertem Abstand und paral
lel zueinander. Der Stützträger 136 ist gleich wie der Stütz
träger 134 aufgebaut.
Die Ansichten der Fig. 13 und 14 zeigen detaillierte Ansichten
des Kühlkanalbauteils 104. In der Schnittansicht der Fig. 14
entlang der Linie XIV-XIV der Fig. 13 ist zu erkennen, dass die
Materialstreifen 108 und 110 durch zwei Stützträger 142 und 144
in konstantem Abstand parallel zueinander gehalten werden.
Claims (14)
1. Wärmetauscherstruktur für mehrere elektrochemische Spei
cherzellen (10), mit wenigstens einem von Temperiermedium
durchströmten Kanalbauteil (20; 72, 78, 84; 102, 104, 106),
dadurch gekennzeichnet, dass
das Kanalbauteil (20; 72, 78, 84; 102, 104, 106) zwei parallel
zueinander angeordnete Materialstreifen (54, 56; 108, 110, 126,
128, 130, 132) aufweist, die zwischen sich einen Wärmetauscher
kanal (68, 70; 112, 114, 116) bilden, und die Materialstreifen
(54, 56; 108, 110, 126, 128, 130, 132) an die Speicherzellen
(10) angepasste Ausformungen (50, 52) aufweisen.
2. Wärmetauscherstruktur nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Kanalbauteil (20; 72, 78, 84; 102, 104, 106) an benachbar
ten Längskanten der Materialstreifen (54, 56; 108, 110, 126,
128, 130, 132) angeordnete Stützträger (58, 60; 134, 136, 142,
144) mit jeweils einem sich zwischen die Materialstreifen
erstreckenden Abstandssteg (62; 138, 140) aufweist.
3. Wärmetauscherstruktur nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Stützträger (58, 60; 134, 136, 142, 144) einen Fixiersteg
(64) aufweist, der sich senkrecht zum Abstandssteg (62; 138,
140) erstreckt und an die Ausformungen (50, 52) der Material
streifen (54, 56; 108, 110, 126, 128, 130, 132) angepasst ist.
4. Wärmetauscherstruktur nach einem der vorstehenden Ansprü
che,
dadurch gekennzeichnet, dass
zwischen den beiden Materialstreifen (54, 56) des Kanalbauteils
(20) in deren mittleren Bereich ein sich in Längsrichtung der
Materialstreifen (54, 56) erstreckender Abstandstreifen (66)
vorgesehen ist.
5. Wärmetauscherstruktur nach einem der vorstehenden Ansprü
che,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Kanalbauteil (102) zwei Wärmetauscherkanäle (114, 116) zwi
schen je zwei Materialstreifen (126, 128, 130, 132) aufweist,
wobei ein Wärmetauscherkanal (114) an einer Oberseite und der
andere Wärmetauscherkanal (116) an einer Unterseite des Kanal
bauteils (102) liegt, und dass zwei einstückige Stützträger
(134, 136) vorgesehen sind, die die vier Materialstreifen (126,
128, 130, 132) der beiden Wärmetauscherkanäle (114, 116) an ih
ren jeweils benachbarten Längskanten verbinden.
6. Wärmetauscherstruktur nach einem der vorstehenden Ansprü
che,
dadurch gekennzeichnet, dass
zwei Kanalbauteile (20; 72, 78, 84; 102, 104, 106) zur Aufnahme
wenigstens einer Speicherzelle (10) einander gegenüberliegend
und so angeordnet sind, dass sich in entgegengesetzte Richtun
gen erstreckende Ausformungen gegenüberliegen.
7. Wärmetauscherstruktur nach einem der vorstehenden Ansprü
che,
dadurch gekennzeichnet, dass
mehrere Kanalbauteile (20; 72, 78, 84; 102, 104, 106) im we
sentlichen in einer Ebene (118) und parallel zueinander ange
ordnet sind und benachbarte Stirnseiten der Kanalbauteile (20;
72, 78, 84; 102, 104, 106) mit einem Verteiler (16, 18) verbun
den sind.
8. Wärmetauscherstruktur nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
wenigstens zwei Verteiler (16, 18) vorgesehen sind, die durch
wenigstens ein parallel zu den Kanalbauteilen (20) verlaufendes
Fixierelement (22, 24, 26, 28) verbunden sind.
9. Wärmetauscherstruktur nach einem der vorstehenden Ansprü
che,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Ausformungen (50, 52) der Materialstreifen (54, 56; 108,
110, 126, 128, 130, 132) die Form von Zylindersegmenten haben.
10. Wärmetauscherstruktur nach einem der vorstehenden Ansprü
che,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Materialstreifen (54, 56) in Längsrichtung gesehen Ausfor
mungen (50, 52) mit abwechselnd entgegengesetzten Krümmungen
aufweisen.
11. Wärmetauscherstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Materialstreifen (108, 110, 126, 128, 130, 132) in Längs
richtung gesehen Ausformungen mit gleichgerichteten Krümmungen
aufweisen.
12. Elektrochemischer Energiespeicher, insbesondere für ein
Fahrzeug, mit mehreren Speicherzellen (10),
dadurch gekennzeichnet, dass
eine Wärmetauscherstruktur nach einem der vorstehenden Ansprü
che vorgesehen ist, wobei die Speicherzellen (10) in mehreren
parallelen Lagen (12, 14; 90, 92, 94, 96) angeordnet sind.
13. Elektrochemischer Energiespeicher nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Temperiermedium zwischen einer ersten und einer zweiten La
ge (74, 76) von Speicherzellen (10) entgegengesetzt zu dem Tem
periermedium zwischen der zweiten und einer dritten Lage (76,
78) von Speicherzellen (10) strömt.
14. Elektrochemischer Energiespeicher nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Temperiermedium zwischen zwei Lagen (90, 92, 94, 96) von
Speicherzellen (10) in voneinander getrennten Wärmetauscher
kanälen (114, 116) in zwei entgegengesetzte Richtungen strömt.
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