DE102005017057A1 - Batteriekühlvorrichtung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung geht aus von einer Batteriekühlvorrichtung mit einer Strömungsführungseinheit (10). DOLLAR A Es wird vorgeschlagen, dass die Strömungsführungseinheit (10) zumindest einen Druckkanal (12, 14) umfasst.

Description

• Die Erfindung betrifft insbesondere eine Batteriekühlvorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
• Die JP 08185898 A schlägt zur Kühlung einer Anordnung von Akkumulatoren vor, diese in einem Gehäuse anzuordnen, die Temperatur in dem Gehäuse zu überwachen und einen Lüfter aktiv zur Kühlung einzusetzen. Der Lüfter saugt dabei Luft aus dem Gehäuse, wodurch im Gehäuse ein Unterdruck entsteht. Als Folge strömt kühle Außenluft durch vorhandene, eine Strömungsführungseinheit bildende Lufteinlässe in das Gehäuse und kühlt die Akkumulatoren.
• Vorteile der Erfindung
• Die Erfindung geht aus von einer Batteriekühlvorrichtung mit einer Strömungsführungseinheit nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
• Es wird vorgeschlagen, dass die Strömungsführungseinheit zumindest einen Druckkanal umfasst. Dabei soll unter einem „Druckkanal" insbesondere ein Kanal verstanden werden, welcher eine spezielle Abdichtung bzw. Dichtmittel zum Aufbau eines Drucks, vorteilhaft eines Drucks größer als 100 mbar, besonders vorteilhaft eines Drucks größer als 200 mbar und besonders bevorzugt eines Drucks zwischen 300 mbar und 600 mbar, aufweist und/oder zum Anschluss an einen Druckbehälter und/oder insbesondere an eine Pumpe vorgesehen ist. Unter einer „Batterie" soll in diesem Zusammenhang sowohl eine nicht wiederladbare als insbesondere auch eine wiederladbare Speichereinheit verstanden werden.
• Durch die erfindungsgemäße Lösung kann eine besonders vorteilhafte Kühlung bei besonders dicht gepackten Batterieeinheiten, die hohe Strömungswiderstände aufweisen, und insbesondere kann eine vorteilhaft zumindest weitgehend gleichmäßige Temperaturverteilung innerhalb einer entsprechenden Batterieeinheit erreicht werden.
• Die Batteriekühlvorrichtung kann grundsätzlich ein geschlossenes Kühlsystem umfassen, so dass ein Kühlmedium in einem geschlossenen System zirkulieren kann. Besonders vorteilhaft weist die Batteriekühlvorrichtung jedoch ein offenes Kühlsystem auf, bei dem ein Kühlmedium nach einer Wärmeaufnahme an die Umgebung abgegeben werden kann, wodurch das Kühlsystem besonders konstruktiv einfach und kostengünstig realisierbar ist.
• Als Druckmedium bzw. Kühlmedium können sämtliche, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende Medien verwendet werden, wie insbesondere verschiedene flüssige Medien, jedoch besonders vorteilhaft gasförmige Medien, wobei bei einem offenen Kühlsystem vorzugsweise als Kühlmedium Luft verwendet wird.
• Als Druckquelle können verschiedene, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende Mittel eingesetzt werden, wie beispielsweise ein von einem abnehmbaren oder fest installierten Druckbehälter gebildetes Druckreservoir, das mit einem internen und/oder einem externen Druckerzeuger kontinuierlich oder diskontinuierlich mit einem Druckmedium gefüllt wird. Umfasst die Batteriekühlvorrichtung jedoch selbst wenigstens eine Pumpe, kann ein besonders flexibler Betrieb sichergestellt werden. Unter einer „Pumpe" soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Maschine verstanden werden, die sich durch eine Kapselung eines Kühlmediums auszeichnet, um dieses anschließend unter erhöhtem Druck in einen Druckkanal zu verschieben, und/oder insbesondere eine Maschine, mittels der ein Druck im Kühlmedium von größer als 100 mbar, vorteilhaft größer als 200 mbar und besonders vorteilhaft größer als 300 mbar, herstellbar ist.
• Grundsätzlich sind sämtliche, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende Pumpen denkbar, wie Kreiselpumpen, Strahlpumpen, Vakuumpumpen, jedoch besonders vorteilhaft Verdrängerpumpen, wie insbesondere Kolbenpumpen und Membranpumpen, die kons truktiv einfach, platzsparend und kostengünstig integrierbar sind.
• In einer weiteren Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass die Pumpe zur gepulsten Arbeitsweise vorgesehen ist, wodurch die Kühlung unterstützende Verwirbelungen bzw. turbulente Strömungen ohne Zusatzaufwand erreichbar sind.
• Zusätzlich oder alternativ kann auch zumindest ein Strömungsleitmittel zur Erzeugung von Verwirbelungen bzw. turbulenten Strömungen im Bereich wenigstens einer Batterieeinheit vorgesehen sein, um einen Wärmeübergang zu verbessern. Dabei soll unter einem „Strömungsleitmittel" insbesondere ein Mittel verstanden werden, dessen Formgebung zumindest im Wesentlichen durch seine Strömungsleitfunktion gebildet ist.
• Die erfindungsgemäße Lösung kann bei sämtlichen, dem Fachmann als sinnvoll erscheinenden Vorrichtungen eingesetzt werden, jedoch besonders vorteilhaft bei Hybridantriebseinheiten für Hybridkraftfahrzeuge, die häufig aufgrund ihrer hohen Energieanforderungen Batterievorrichtungen mit einer hohen Packungsdichte aufweisen, und/oder besonders vorteilhaft bei Handwerkzeugmaschinen, die aufgrund ihrer Anforderungen im Hinblick auf eine kompakte Bauform mit geringem Gewicht Batterievorrichtungen mit einer hohen Packungsdichte aufweisen.
• Die Batteriekühlvorrichtung kann bei einem System mit einer Maschine und einer abnehmbaren Batterievorrichtung teilweise oder vollständig in der Maschine und/oder in der Batterievorrichtung integriert sein.
• Zeichnung
• Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
• Es zeigen:
• 1 eine Handwerkzeugmaschine mit einer Batteriekühlvorrichtung,
• 2 einen schematisch dargestellten Schnitt entlang der Linie II-II in 1 und
• 3 einen Ausschnitt eines Ladegeräts mit einer Batteriekühlvorrichtung.
• Beschreibung der Ausführungsbeispiele
• 1 zeigt eine von einem Akkuschrauber gebildete Handwerkzeugmaschine 34 mit einer auswechselbaren Batterievorrichtung 36, die eine Batteriekühlvorrichtung mit einer Strömungsführungseinheit 10 umfasst.
• Die Batteriekühlvorrichtung umfasst eine in einem Handwerkzeugmaschinengehäuse, und zwar in einem einen Handgriff bil denden Gehäuseteil der Handwerkzeugmaschine 34, angeordnete, von einer Verdrängermaschine gebildete Pumpe 18.
• Die Strömungsführungseinheit 10 umfasst zwei Druckkanäle 12, 14, und zwar einen ersten Druckkanal 12, der sich innerhalb des Handwerkzeugmaschinengehäuses von der Pumpe 18 der Batteriekühlvorrichtung bis zu einer Gehäusewand der Handwerkzeugmaschine 34 und durch die Gehäusewand erstreckt, und einen zweiten Druckkanal 14, der sich durch eine Gehäusewand der Batterievorrichtung 36 in ein Gehäuse der Batterievorrichtung 36 von dort aus durch mehrere Batterieeinheiten 28, 30, 32 verzweigt und wieder durch eine ein Bodenteil bildende Gehäusewand der Batterievorrichtung 36 aus dem Gehäuse der Batterievorrichtung 36 erstreckt (1 und 2). Die Batteriekühlvorrichtung umfasst ein offenes Kühlsystem 16, und zwar indem von der Pumpe 18 über Luftschlitze 38 und über einen Zuführkanal 40 Frischluft aus der Umgebung als Kühlmedium angesaugt wird und diese nach einer Wärmeaufnahme in der Batterievorrichtung 36 wieder nach außen an die Umgebung abgegeben wird.
• Im Betrieb wird von der Pumpe 18 ca. ein Druck von 300 mbar aufgebaut, mit dem das von Frischluft gebildete Kühlmedium durch die Batterievorrichtung 36 gefördert bzw. gedrückt wird. Die Pumpe 18 wird dabei gepulst betrieben bzw. wird das Kühlmedium impulsweise durch die Batterievorrichtung 36 gefördert, wodurch eine eine Wärmeübertragung fördernde turbulente Strömung innerhalb der Batterievorrichtung 36 entsteht. Zusätzlich sind innerhalb der Batterievorrichtung 36 einstückig an das Gehäuse derselben angeformte Strömungsleitmittel 20, 22, 24, 26 zur Erzeugung von Verwirbelungen im Bereich der Batterieeinheiten 28, 30, 32 angeordnet.
• 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel. Im Wesentlichen sind gleich bleibende Bauteile grundsätzlich mit den gleichen Bezugszeichen beziffert, wobei zur Unterscheidung der Ausführungsbeispiele den Bezugszeichen des Ausführungsbeispiels in 3 Apostrophe hinzugefügt sind. Ferner kann bezüglich gleich bleibender Merkmale und Funktionen auf die Beschreibung zum Ausführungsbeispiel in den 1 und 2 verwiesen werden. Die nachfolgende Beschreibung beschränkt sich im Wesentlichen auf die Unterschiede zum Ausführungsbeispiel in den 1 und 2.
• 3 zeigt ein Ladegerät 42' zum Laden einer darin positionierbaren Batterievorrichtung 36', die eine Batteriekühlvorrichtung mit einer Strömungsführungseinheit 10' umfasst.
• Die Batteriekühlvorrichtung umfasst eine in einem Ladegerätgehäuse angeordnete, von einer Verdrängermaschine gebildete Pumpe 18'.
• Die Strömungsführungseinheit 10' umfasst zwei Druckkanäle 12', 14', und zwar einen ersten Druckkanal 12', der sich innerhalb des Ladegeräts 42' von der Pumpe 18' der Batteriekühlvorrichtung bis zu einer Gehäusewand des Ladegeräts 42' und durch die Gehäusewand erstreckt, und einen zweiten Druckkanal 14', der sich durch eine Gehäusewand der Batterievorrichtung 36' in ein Gehäuse der Batterievorrichtung 36' von dort aus durch mehrere Batterieeinheiten 28', 30', 32' verzweigt und wieder durch eine ein Bodenteil bildende Gehäuse wand der Batterievorrichtung 36' aus dem Gehäuse der Batterievorrichtung 36' erstreckt. Die Batteriekühlvorrichtung umfasst ein offenes Kühlsystem 16', und zwar indem von der Pumpe 18' über Ansaugöffnungen 44', 46', einen Querkanal 48' und über einen Zuführkanal 40' Frischluft aus der Umgebung als Kühlmedium angesaugt wird und diese nach einer Wärmeaufnahme in der Batterievorrichtung 36' wieder nach außen an die Umgebung abgegeben wird.

10

Strömungsführungsein

heit

12

Druckkanal

14

Druckkanal

16

Kühlsystem

18

Pumpe

20

Strömungsleitmittel

22

Strömungsleitmittel

24

Strömungsleitmittel

26

Strömungsleitmittel

28

Batterieeinheit

30

Batterieeinheit

32

Batterieeinheit

34

Handwerkzeugmaschine

36

Batterievorrichtung

38

Luftschlitz

40

Zuführkanal

42

Ladegerät

44

Ansaugöffnung

46

Ansaugöffnung

48

Querkanal

Claims (11)

1. Batteriekühlvorrichtung mit einer Strömungsführungseinheit (10), dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsführungseinheit (10) zumindest einen Druckkanal (12, 14) umfasst.
2. Batteriekühlvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein offenes Kühlsystem (16).
3. Batteriekühlvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch wenigstens eine Pumpe (18) zur Förderung eines Kühlmediums im Druckkanal (12, 14).
4. Batteriekühlvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (18) als Verdrängermaschine ausgebildet ist.
5. Batteriekühlvorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (18) zur Erzeugung eines Drucks von größer als 100 mbar vorgesehen ist.
6. Batteriekühlvorrichtung zumindest nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (18) zur gepulsten Arbeitsweise vorgesehen ist.
7. Batteriekühlvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch wenigstens ein Strömungsleitmittel (20, 22, 24, 26) zur Erzeugung von Verwirbelungen im Bereich wenigstens einer Batterieeinheit (28, 30, 32).
8. Handwerkzeugmaschine (34) mit einer Batteriekühlvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
9. Ladegerät (42) mit einer Batteriekühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7.
10. Hybridantriebseinheit mit einer Batteriekühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7.
11. Batterievorrichtung (36) mit einer Batteriekühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7.