DE102007044461A1

DE102007044461A1 - Wärmeaustauschereinheit und Elektrochemischer Energiespeicher mit einer Wärmeaustauschereinheit

Info

Publication number: DE102007044461A1
Application number: DE102007044461A
Authority: DE
Inventors: Johann German; Wolfgang Dr. Warthmann
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2007-09-11
Filing date: 2007-09-11
Publication date: 2009-03-12
Also published as: EP2208009A2; WO2009033578A3; CN101802536A; JP2010539645A; WO2009033578A2; CN101802536B; US20100261046A1; JP5156831B2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Wärmeaustauschereinheit (1) für einen elektrochemischen Energiespeicher (6), umfassend von einem Temperiermedium durchströmte Strömungskanäle (1.3.1, 1.3.2), die endseitig mit diesen speisenden und/oder von diesen sammelnden Vorlaufverteilerkanälen (2) bzw. Rücklaufsammelkanälen (3) versehen sind, wobei den Vorlaufverteilerkanälen (2) ein Vorlaufverteiler (4) vorgeschaltet und den Rücklaufsammelkanälen (3) ein Rücklaufsammler (5) nachgeschaltet ist. Erfindungsgemäß sind der Vorlaufverteiler (4) und der Rücklaufsammler (5) getrennt und einander gegenüberliegend angeordnet, wobei an einer der Seitenoberflächen des Vorlaufverteilers (4) eine Zuführungsöffnung (4.1) und an einer der Seitenoberflächen des Rücklaufsammmlers (5) eine Abführungsöffnung (5.1) zentrisch angeordnet sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Wärmeaustauschereinheit nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und einen elektrochemischen Energiespeicher nach dem Oberbegriff des Anspruchs 13.
Moderne elektrochemische Hochleistungsenergiespeicher (auch kurz Hochleistungsbatterien genannt), wie beispielsweise Nickelmetallhydrid-Batterien, Lithium-Ionen-Batterien oder dergleichen, erfordern ein entsprechendes Batteriemanagement und eine effiziente Temperierung der einzelnen elektrochemischen Speicherzellen (auch Einzelzellen genannt), um eine möglichst gute Leistung des elektrochemischen Energiespeichers sicherzustellen und Schäden zu verhindern.
Derartige elektrochemische Energiespeicher sind beispielsweise aus der DE 10 2004 005 393 A1 und der DE 10 2006 015 568 B3 bekannt. Die dort beschriebenen elektrochemischen Energiespeicher weisen eine Wärmeaustauschereinheit auf, zwischen deren Wärmeaustauscherkanälen (auch Strömungskanäle genannt) mehrere Einzelzellen jeweils in wenigstens zwei benachbarten Reihen nebeneinander angeordnet sind, wobei die Strömungskanäle mit in einer Ebene sowie über mehrere Ebenen abwechselnder Strömungsrichtung durchströmt werden, wodurch eine homogenere Temperierung der Einzelzellen ermöglicht ist.
Dabei ist die homogene Temperierung auf die Temperierung der Einzelzellen untereinander begrenzt. Die jeweilige Einzelzelle selbst ist durch Verbindung der Strömungskanäle zwischen den Vorlaufverteilerkanälen und den Rücklaufsammelkanälen einer Temperaturerhöhung bzw. einem Gradienten in Strömungsrichtung ausgesetzt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Wärmeaustauschereinheit für einen elektrochemischen Energiespeicher anzugeben, die eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte homogene Temperierung der Einzelzellen ermöglicht. Darüber hinaus ist ein elektrochemischer Energiespeicher mit verbesserter Kühlung anzugeben sowie eine besonders geeignete Verwendung des elektrochemischen Energiespeichers.
Die Aufgabe betreffend die Wärmeaustauschereinheit wird erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Betreffend den elektrochemischen Energiespeicher wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch die im Anspruch 14 angegebenen Merkmale gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die erfindungsgemäße Wärmeaustauschereinheit für einen elektrochemischen Energiespeicher umfasst von einem Temperiermedium durchströmte Strömungskanäle (auch Wärmeaustauscher- oder Umströmungskanäle genannt), die endseitig mit diese speisenden und/oder von diesen sammelnden Vorlaufverteilerkanäle bzw. Rücklaufsammelkanäle versehen sind. Zum Zuführen bzw. Abführen des Temperiermediums ist den Vorlaufverteilerkanäle ein Vorlaufverteiler vorgeschaltet und den Rücklaufsammelkanälen ein Rücklaufsammler nachgeschaltet. Dabei sind der Vorlaufverteiler und der Rücklaufsammler getrennt und einander gegenüberliegend angeordnet, wobei an einer der Seitenoberflächen des Vorlaufverteilers eine Zuführungsöffnung und an einer der Seitenoberflächen des Rücklaufsammlers eine Abführungsöffnung zentrisch angeordnet sind.
Durch eine derartige, zum einen räumlich getrennte Anordnung von Zuführungsöffnung und Abführungsöffnung, die einander gegenüberliegen, und zum anderen eine zentrische, d. h. um eine gemeinsame Mitte oder im gemeinsamen Mittelpunkt einer der Seitenoberflächen des Vorlaufverteilers bzw. des Rücklaufsammlers, Anordnung der Zuführungsöffnung und Abführungsöffnung ist eine gleichmäßige symmetrische Verteilung bzw. Sammlung des Temperier-, insbesondere Kühlmediums auf alle Vorlaufverteilerkanäle und von allen Rücklaufsammelkanälen ermöglicht. Eine derartige symmetrische Verteilung bzw. Sammlung des Temperiermediums ermöglicht eine sehr effiziente und wirkungsvolle Kühlung und Kühlverteilung über die insbesondere wellenförmigen Strömungskanäle. Eine solche Wärmeaustauschereinheit wird auch als Wellenleiterkühler bezeichnet. Darüber hinaus ist eine sehr kompakte Bauweise der Wärmeaustauschereinheit ermöglicht.
In einer möglichen Ausführungsform erstrecken sich der Vorlaufverteiler und der Rücklaufsammler seitlich an den äußeren Strömungskanälen einander gegenüberliegend über die gesamte Länge der Strömungskanäle. Mit anderen Worten: Der Vorlaufverteiler und der Rücklaufsammler erstrecken sich parallel zur Längsausdehnung der Strömungskanäle, wobei das Temperiermedium mit einer Strömungsrichtung quer zur Längsausdehnung der Strömungskanäle zu- oder abgeführt und im Vorlaufverteiler bzw. Rücklaufsammler umgelenkt und mit einer parallel zur Längsausdehnung der Strömungskanäle verlaufenden Strömungsrichtung im Vorlaufverteiler bzw. Rücklaufsammler geführt wird. Dabei können zur symmetrischen Verteilung und effizienten Führung des Temperiermediums Leit- oder Umlenkelemente in der Zu- bzw. Abführungsöffnung angeordnet sein.
Vorzugsweise ist in der Zu- bzw. Abführungsöffnung jeweils ein Mittelleitelement, insbesondere ein Mittelleitblech in Strömungsrichtung der Zu- und Abführungsöffnung bzw. senkrecht zur Strömungsrichtung im Vorlaufverteiler bzw. Rücklaufsammler angeordnet. Hierdurch wird das zugeführte bzw. abzuführende Temperiermedium einfach und sicher symmetrisch aufgeteilt bzw. gesammelt, so dass Verwirbelungen und unerwünschte Strömungswiderstände sicher reduziert oder vermieden sind.
Zweckmäßigerweise sind der Vorlaufverteiler und der Rücklaufsammler jeweils einkanalig ausgebildet. Vorzugsweise sind der Vorlaufverteiler und der Rücklaufsammler im Querschnitt rechteckförmig ausgebildet. Dies ist besonders fertigungstechnisch einfach und kostengünstig.
Für eine besonders homogene Zu- und Abführung des Temperiermediums sind der Vorlaufverteiler und der Rücklaufsammler selbst trichter- oder konusförmig ausgebildet. Hierzu sind beispielsweise der Vorlaufverteiler und der Rücklaufsammler jeweils als ein einzelner Flachkanal ausgebildet, dessen Kanalbreite in etwa der Höhe der Wärmeaustauschereinheit und dessen Kanallänge in etwa der Länge der Wärmeaustauschereinheit entspricht und dessen Kanalhöhe entlang der Längsausdehnung variiert. Bevorzugt nimmt dabei die Kanalhöhe des jeweiligen Flachkanals vom jeweiligen Kanalende zur Kanalmitte zu, so dass eine Trichterform gebildet ist. Zweckmäßigerweise sind im Bereich der Kanalmitte des Vorlaufverteilers die Zuführungsöffnung und im Bereich der Kanalmitte des Rücklaufsammlers die Abführungsöffnung angeordnet.
In einer alternativen Ausführungsform zum trichterförmigen Vorlaufverteiler und trichterförmigen Rücklaufsammler sind der Vorlaufverteiler und der Rücklaufsammler jeweils als ein Flachkanal mit gleich bleibender Kanalhöhe und variierender Kanalbreite ausgebildet, wobei in der Kanalmittel senkrecht zum Kanalverlauf die Zuführungsöffnung in den Vorlaufverteiler mündet bzw. die Abführungsöffnung vom Rücklaufsammler abgeht. Für eine homogene Zuführungsöffnung und Abführungsöffnung des Temperiermediums sind in diesem Ausführungsbeispiel die Zuführungsöffnung bzw. die Abführungsöffnung selbst jeweils trichterförmig ausgebildet.
Für eine effiziente Temperierung, insbesondere Kühlung des Temperiermediums ist strömungseingangsseitig ein Verdampfer angeordnet. In der Abführungsöffnung ist zur effizienten Abführung des aufgewärmten Temperiermediums strömungsausgangsseitig zweckmäßigerweise ein Gebläse, insbesondere ein Axiallüfter nachgeschaltet.
Hinsichtlich des elektrochemischen Energiespeichers mit der beschriebenen Wärmeaustauschereinheit sind mehrere elektrochemischen Speicherzellen derart angeordnet, dass sie weitgehend vollständig von der Wärmeaustauschereinheit umgeben sind. Für eine an die zu temperierenden, insbesondere zu kühlenden, beispielsweise runden Einzel- oder Speicherzellen des Energiespeichers angepasste Form sind die Strömungskanäle vorzugsweise wellenförmig ausgebildet. Auch können die Speicherzellen prismatisch ausgebildet sein.
Als Temperiermedium wird insbesondere ein gasförmiges Medium, insbesondere Luft verwendet. Alternativ kann auch ein flüssiges Medium, insbesondere ein Kühlmedium, wie Wasser verwendet werden.
In einer weiteren Ausführungsform dient die Wärmeaustauschereinheit, welche bei Luftkühlung auch als Luftkühler und bei Wasserkühlung auch als Wasserkühler bezeichnet wird, gleichzeitig der Kühlung einer Elektronikeinheit zur Steuerung und/oder Regelung sowie Überwachung des Lade- und Entladevorgangs. Mit anderen Worten: Sowohl die Elektronikeinheit als auch die Speicherzellen des Energiespeichers werden gleichzeitig und gemeinsam mittels der Wärmeaustauschereinheit gekühlt. Hierzu ist die Elektronikeinheit beispielsweise im Bereich der Zuführungsöffnung angeordnet. Zur Steuerung und/oder Regelung sowie Überwachung des Lade- und Entladevorgangs des Energiespeichers sind darüber hinaus entsprechende Sensoren, wie beispielsweise Temperatursensoren, Spannungssensoren, Stromsensoren am bzw. im Energiespeicher, insbesondere im Bereich der Strömungskanäle angeordnet.
Bevorzugt wird der elektrochemische Energiespeicher zur Bordstromversorgung eines Fahrzeugs und/oder zur Stromversorgung einer Antriebseinrichtung eines Fahrzeugs verwendet. Zweckmäßigerweise handelt es sich bei dem Fahrzeug um ein Straßenfahrzeug, das eine oder mehrere Antriebsarten (= Hybridantrieb) aufweist, von denen eine einen Elektroantrieb umfasst.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand einer Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:
1 schematisch in Explosionsdarstellung Strömungskanäle einer Wärmeaustauschereinheit,
2 schematisch in Explosionsdarstellung einen Ausschnitt II der Strömungskanäle gemäß 1 im Umströmbereich am Ende der Strömungskanäle,
3 schematisch in Explosionsdarstellung die Strömungskanäle der Wärmeaustauschereinheit mit im Umströmbereich der Strömungskanäle angeordneten Vorlaufverteilerkanälen und Rücklaufsammelkanälen,
4 schematisch in perspektivischer Darstellung die Strömungskanäle gemäß 3 im zusammengesetzten Zustand,
5 schematisch in perspektivischer Darstellung eine Wärmeaustauschereinheit für 9 Speicherzellen im Bereich der Strömungskanäle,
6 schematisch in perspektivischer Darstellung eine Wärmeaustauschereinheit für 34 Speicherzellen im Bereich der Strömungskanäle,
7 schematisch in Explosionsdarstellung eine Wärmeaustauschereinheit mit Strömungskanälen, Vorlaufverteilerkanälen, Rücklaufsammelkanälen und Vorlaufverteiler und Rücklaufsammler mit jeweils zentrisch angeordneter Zu- bzw. Abführungsöffnung,
8 schematisch in perspektivischer Darstellung die Wärmeaustauschereinheit gemäß 7 im zusammengesetzten Zustand,
9 schematisch in Explosionsdarstellung einen elektrochemischen Energiespeicher mit einer Wärmeaustauschereinheit und in diese eingesetzten Speicherzellen,
10 schematisch in perspektivischer Darstellung den Energiespeicher gemäß 9 im zusammengesetzten Zustand,
11 schematisch in Explosionsdarstellung ein alternatives Ausführungsbeispiel für eine Wärmeaustauschereinheit mit alternativen Vorlaufverteiler und Rücklaufsammler, und
12 schematisch in perspektivischer Darstellung die Wärmeaustauschereinheit gemäß 11 im zusammengesetzten Zustand.
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
1 zeigt schematisch in Explosionsdarstellung zwischen zwei Strömungsplatten 1.1 und 1.2 durch in diese eingebrachte Nuten N gebildete Strömungskanäle 1.3 für eine Wärmeaustauschereinheit 1. Die Strömungsplatten 1.1 und 1.2 sind beispielsweise durch Tiefziehen aus zwei Materialstreifen oder -blechen gebildet, in welche die Strömungskanäle 1.3.1, 1.3.2 eingebracht sind.
Die Strömungskanäle 1.3 werden abwechselnd in unterschiedlicher Strömungsrichtung R1 und R2 gemäß den Pfeilen P1 bzw. P2 von einem Temperiermedium, insbesondere einem Kühlmedium, z. B. Luft oder Wasser, durchströmt. Dabei dienen die in Strömungsrichtung R1 verlaufenden Strömungskanäle 1.3.1 beispielsweise als Vorlaufkanäle (im Weiteren Vorlaufkanäle 1.3.1 genannt) und die in Strömungsrichtung R2 verlaufenden Strömungskanäle 1.3.2 als Rücklaufkanäle (im Weiteren Rücklaufkanäle 1.3.2 genannt).
In 3 sind zusätzlich die an den Enden der Vorlaufkanäle 1.3.1 und der Rücklaufkanäle 1.3.2 angeordneten Vorlaufverteilerkanäle 2 und Rücklaufsammelkanäle 3 gezeigt. Für die Rücklaufsammelkanäle 3 sind zusätzlich deren Rücklauföffnungen 3.1 dargestellt. 4 zeigt die Strömungskanäle 1.3.1 und 1.3.2 gemäß 3 im zusammengesetzten Zustand. Dabei werden die Strömungsplatten 1.1 und 1.2 beispielsweise zumindest im Rand- und Stegbereich fluiddicht miteinander verschweißt oder gelötet.
5 zeigt in perspektivischer Darstellung eine Wärmeaustauschereinheit 1 mit wellenförmigen Strömungsplatten 1.1 und 1.2 zur Bildung von inneren Strömungskanälen 1.3.1, 1.3.2, wobei Paare von Strömungsplatten 1.1 und 1.2 derart aufeinander gestapelt sind, dass deren Wellentäler aufeinander gesetzt sind, so dass deren Wellenerhebungen einander gegen überliegen und Aussparungen O bilden, in welche nicht näher dargestellte Speicherzellen (im Beispiel nach 5 acht oder neun Speicherzellen) aufnehmbar sind.
Die Wärmeaustauschereinheit 1 nach 5 eignet sich beispielsweise für eine als Lithium-Ionen-Batterie ausgebildeten Energiespeicher mit neun Lithium-Ionen-Zellen mit einer Leistung zwischen 9 kW und 14 kW. Auch kann es sich um eine Nickel-Metallhydrid-Batterie handeln. Bevorzugt wird der elektrochemische Energiespeicher zur Bordstromversorgung eines Fahrzeugs und/oder zur Stromversorgung einer Antriebseinrichtung eines Fahrzeugs verwendet. Als Temperiermedium wird insbesondere ein gasförmiges Medium, insbesondere Luft verwendet. Alternativ kann auch ein flüssiges Medium, insbesondere ein Kühlmedium, wie Wasser verwendet werden. Auch kann die Wärmeaustauschereinheit 1 der gleichzeitigen Kühlung einer Elektronikeinheit zur Steuerung und/oder Regelung sowie Überwachung des Lade- und Entladevorgangs des zugehörigen Energiespeichers dienen.
6 zeigt schematisch in perspektivischer Darstellung eine Wärmeaustauschereinheit 1 für 34 Speicherzellen mit einer Leistung von maximal 55 kW.
7 zeigt schematisch in Explosionsdarstellung ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Wärmeaustauschereinheit 1 mit inneren Strömungskanälen 1.3.1, 1.3.2 und endseitig an diesen angeordneten Vorlaufverteilerkanälen 2 und Rücklaufsammelkanälen 3, welche von einem Vorlaufverteiler 4 gespeist bzw. in einen Rücklaufsammler 5 münden. Erfindungsgemäß ist für eine symmetrische Verteilung des Temperiermediums in dem Vorlaufverteiler 4 eine Zuführungsöffnung 4.1 zentrisch angeordnet. Im Rücklaufsammler 5 ist zentrisch eine Abführungsöffnung 5.1 angeordnet. Der Vorlaufverteiler 4 und der Rücklaufsammler 5 erstrecken sich jeweils entlang der Längsausdehnung der Wärmeaustauschereinheit 1, wobei die Zu- bzw. Abführung des Temperiermediums über die Zu- bzw. Abführungsöffnung 4.1 bzw. 5.1 senkrecht zur Längsausdehnung und die Führung des Temperiermediums im Vorlaufverteiler 4 bzw. Rücklaufsammler 5 entlang der Längsausdehnung erfolgt. Dabei wird das zentrisch zugeführte Temperiermedium in zwei Strömungen mit entgegen gesetzter Strömungsrichtung aufgeteilt, so dass beidseitig die Enden der Vorlaufkanäle 1.3.1 gespeist werden können. Analog hierzu wird das rückgeführte Temperiermedium von beiden Enden der Rücklaufkanäle 1.3.2 über die Rücklaufsammelkanäle 3 zur zentrisch angeordneten Abführungsöffnung 5.1 geführt.
Im Ausführungsbeispiel nach 7 bis 10 ist sowohl der Vorlaufverteiler 4 als auch der Rücklaufsammler 5 jeweils einkanalig ausgebildet, wobei eine der Seitenoberfläche des Vorlaufverteilers 4 und des Rücklaufsammlers 5 trichterförmig oder konusförmig ausgebildet ist. Hierzu ist der Vorlaufverteiler 4 und der Rücklaufsammler 5 jeweils als ein einzelner Flachkanal 4.2 bzw. 5.2 ausgebildet, dessen Kanalbreite b in etwa der Höhe der Wärmeaustauschereinheit 1 und dessen Kanallänge 1 in etwa der Länge der Wärmeaustauschereinheit 1 entspricht, wobei die Kanalhöhe h (= Kanaltiefe) entlang der Längsausdehnung der Strömungskanäle 1.3.1, 1.3.2 und somit der Wärmeaustauschereinheit 1 variiert. Dabei variiert die Kanalhöhe h derart, dass diese vom jeweiligen Kanalende zur Kanalmitte zunimmt, so dass zentrisch, d. h. im Mittelpunkt eine Trichterform gebildet ist.
Zum Zuführen und Abführen des Temperiermediums in die Vorlaufverteilerkanäle 2 bzw. aus den Rücklaufsammelkanälen 3 sind die Enden des Vorlaufverteilers 4 bzw. des Rücklaufsammlers 5 abgewinkelt und münden in die Vorlaufverteilerkanäle 2 bzw. Rücklaufsammelkanäle 3.
Zum symmetrischen Verteilen bzw. Sammeln des Temperiermediums können in nicht näher dargestellter Art und Weise Leitelemente, insbesondere Leitbleche oder Umlenkelemente sowohl in der Zuführungsöffnung 4.1 als auch in der Abführungsöffnung 5.1 angeordnet sein.
8 zeigt schematisch in perspektivischer Darstellung die Wärmeaustauschereinheit 1 gemäß 7 im zusammengesetzten Zustand.
9 zeigt schematisch in Explosionsdarstellung einen elektrochemischen Energiespeicher 6 mit einer Wärmeaustauschereinheit 1 gemäß den 7 und 8 und in diese eingesetzten Speicherzellen 7. Dabei kann die Wärmeaustauschereinheit 1 mit den einsetzbaren Speicherzellen 7 von einem Fixier- oder Stützgehäuse 8 umgeben sein, welches entsprechend mit Quer-, Längs- oder anderen geeigneten Streben versehen ist. Die Speicherzellen 7 sind mittels Zellenverbinder 9 elektrisch parallel und/oder seriell miteinander verbindbar.
Zum effizienten Kühlen des Temperiermediums ist strömungseingangsseitig an der Zuführungsöffnung 4.1 ein Verdampfer 10 und zum effizienten Abführen strömungsausgangsseitig an der Abführungsöffnung 5.1 ein Gebläse 11 angeordnet.
10 zeigt schematisch in perspektivischer Darstellung den Energiespeicher 6 gemäß 9 im zusammengesetzten Zustand.
Im Betrieb des Energiespeichers 6 wird beispielsweise gekühlte Innenraumluft direkt der Zuführungsöffnung 4.1 oder für den Fall der Nutzung von Außenluft oder Frischluft diese indirekt durch den Verdampfer 10 gekühlt der Zuführungsöffnung 4.1 zugeführt und über den Vorlaufverteiler 4 auf die Vorlaufverteilerkanäle 2 und die Vorlaufkanäle 1.3.1 zur Kühlung der Speicherzellen 7 verteilt. Dabei werden die Vorlaufkanäle 1.3.1 in Wechselrichtung vom gekühlten Temperiermedium – der Frischluft oder der gekühlten Innenraumluft – durchströmt. Insbesondere werden die Strömungskanäle 1.3.1, 1.3.2 mit in einer Ebene wechselnder Strömungsrichtung R1, R2 und über parallele Ebenen wechselnder Strömungsrichtung R1, R2, wie in 1 näher dargestellt, und somit im Gegenstromprinzip durchströmt. Endseitig wird die aufgewärmte Luft in den Rücklaufkanälen 1.3.2 den Rücklaufsammelkanälen 3 zugeführt, von wo die aufgewärmte Luft in den Rücklaufsammler 5 und über die Abführungsöffnung 5.1 und dem Gebläse 11, z. B. einem Axiallüfter, an die Umgebung abgegeben wird.
11 zeigt schematisch in Explosionsdarstellung ein alternatives Ausführungsbeispiel für eine Wärmeaustauschereinheit 1 mit alternativem Vorlaufverteiler 4 und Rücklaufsammler 5. 12 zeigt schematisch in perspektivischer Darstellung die Wärmeaustauschereinheit 1 gemäß 11 im zusammengesetzten Zustand. Dabei weisen sowohl der Vorlaufverteiler 4 als auch der Rücklaufsammler 5 jeweils einen Flachkanal 4.2, 5.2 mit gleichbleibender Kanalhöhe h auf. Die Kanalbreite b variiert derart, dass diese in Richtung Kanalmitte sich verbreitert bzw. verkleinert, wo senkrecht zum Kanalverlauf die Zuführungsöffnung 4.1 bzw. die Abführungsöffnung 5.1 angeordnet sind.

1: Wärmeaustauschereinheit
1.1, 1.2: Strömungsplatten
1.3.1, 1.3.2: Strömungskanäle
2: Vorlaufverteilerkanäle
3: Rücklaufsammelkanäle
3.1: Rücklauföffnungen
4: Vorlaufverteiler
4.1: Zuführungsöffnung
4.2: Flachkanal
5: Rücklaufsammler
5.1: Abführungsöffnung
5.2: Flachkanal
6: Energiespeicher
7: Speicherzellen
8: Fixiergehäuse
9: Zellenverbinder
10: Verdampfer
11: Gebläse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 102004005393 A1 [0003]
- DE 102006015568 B3 [0003]

Claims

Wärmeaustauschereinheit (1) für einen elektrochemischen Energiespeicher (6), umfassend von einem Temperiermedium durchströmte Strömungskanäle (1.3.1, 1.3.2), die endseitig mit diese speisenden und/oder von diesen sammelnden Vorlaufverteilerkanäle (2) bzw. Rücklaufsammelkanäle (3) versehen sind, wobei den Vorlaufverteilerkanäle (2) ein Vorlaufverteiler (4) vorgeschaltet und den Rücklaufsammelkanälen (3) ein Rücklaufsammler (5) nachgeschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorlaufverteiler (4) und der Rücklaufsammler (5) getrennt und einander gegenüberliegend angeordnet sind, wobei an einer der Seitenoberflächen des Vorlaufverteilers (4) eine Zuführungsöffnung (4.1) und an einer der Seitenoberflächen des Rücklaufsammlers (5) eine Abführungsöffnung (5.1) zentrisch angeordnet sind.
Wärmeaustauschereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorlaufverteiler (4) und der Rücklaufsammler (5) senkrecht zur Längsausdehnung der Strömungskanäle (1.3.1, 1.3.2) sich seitlich an den äußeren Strömungskanälen (1.3.1, 1.3.2) einander gegenüberliegend über die gesamte Länge der Strömungskanäle (1.3.1, 1.3.2) erstrecken.
Wärmeaustauschereinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorlaufverteiler (4) und der Rücklaufsammler (5) jeweils einkanalig ausgebildet sind.
Wärmeaustauschereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorlaufverteiler (4) und der Rücklaufsammler (5) im Querschnitt rechteckförmig ausgebildet sind.
Wärmeaustauschereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorlaufverteiler (4) und der Rücklaufsammler (5) trichter- oder konusförmig ausgebildet sind.
Wärmeaustauschereinheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorlaufverteiler (4) und der Rücklaufsammler (5) jeweils als ein einzelner Flachkanal ausgebildet sind, dessen Kanalbreite (b) in etwa der Höhe der Wärmeaustauschereinheit (1) und dessen Kanallänge (1) in etwa der Länge der Wärmeaustauschereinheit (1) entspricht und dessen Kanalhöhe (h) entlang der Längsausdehnung variiert.
Wärmeaustauschereinheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanalhöhe (h) des jeweiligen Flachkanals vom jeweiligen Kanalende zur Kanalmitte zunimmt.
Wärmeaustauschereinheit nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Kanalmitte des Vorlaufverteilers (4) die Zuführungsöffnung (4.1) und im Bereich der Kanalmitte des Rücklaufsammlers (5) die Abführungsöffnung (5.1) angeordnet sind.
Wärmeaustauschereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorlaufverteiler (4) und der Rücklaufsammler (5) jeweils als ein Flachkanal mit gleich bleibender Kanalhöhe (h) und variierender Kanalbreite (b) ausgebildet sind, wobei in der Kanalmittel senkrecht zum Kanalverlauf die Zuführungsöffnung (4.1) in den Vorlaufverteiler (4) mündet bzw. die Abführungsöffnung (5.1) vom Rücklaufsammler (5) abgeht.
Wärmeaustauschereinheit nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführungsöffnung (4.1) und die Abführungsöffnung (5.1) jeweils trichterförmig ausgebildet sind.
Wärmeaustauschereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass in der Zuführungsöffnung (4.1) strömungseingangsseitig ein Verdampfer (10) angeordnet ist.
Wärmeaustauschereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass in der Abführungsöffnung (5.1) strömungsausgangsseitig ein Gebläse (11), insbesondere ein Axiallüfter nachgeschaltet ist.
Wärmeaustauschereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungskanäle (1.3.1, 1.3.2) wellenförmig ausgebildet sind.
Elektrochemischer Energiespeicher (6) mit einer Wärmeaustauschereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 13, in welche mehrere elektrochemische Speicherzellen (7) angeordnet sind.
Verwendung eines elektrochemischen Energiespeichers (6) nach Anspruch 14 zur Bordstromversorgung eines Fahrzeugs und/oder zur Stromversorgung einer Antriebseinrichtung eines Fahrzeugs.
Verwendung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Fahrzeug um ein Straßenfahrzeug handelt, das eine oder mehrere Antriebsarten aufweist, von denen eine einen Elektroantrieb umfasst.