DE102009029629A1

DE102009029629A1 - Wärmeübertrager zur Temperierung von Fahrzeugbatterien

Info

Publication number: DE102009029629A1
Application number: DE102009029629A
Authority: DE
Inventors: Felix Girmscheid; Marc Graaf; Eric Pierre; Florian Wieschollek
Original assignee: Visteon Global Technologies Inc
Current assignee: Hanon Systems Corp
Priority date: 2008-12-15
Filing date: 2009-09-21
Publication date: 2010-06-17
Also published as: JP2010157502A; US9530994B2; JP5118687B2; US20100147488A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Wärmeübertrager (1) zur Temperierung und Halterung von Batterieeinheiten der Batterie eines Kraftfahrzeuges. Der Wärmeübertrager (1) umfasst von einem Wärmeträger durchströmbare Flachrohre (2) sowie ein Sammelrohr (3) und ein Verteilerrohr (4) zum Leiten des Wärmeträgers. Die Flachrohre (2) sind als Mehrkanalflachrohre (2) ausgebildet. Das Sammelrohr (3) sowie das Verteilerrohr (4) sind über die Flachrohre (2) derart miteinander verbunden, dass ein Halterahmen ausgebildet ist, der eine Zwischenräume bildende Struktur bereitstellt. Die Zwischenräume sind als Kammern (5) zur Aufnahme der Batterieeinheiten vorgesehen.

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmeübertrager zur Temperierung und Halterung von Batterieeinheiten in einem Kraftfahrzeug, insbesondere einem Hybrid- oder Elektrofahrzeug.
Die in Elektro- oder Hybridfahrzeugen eingesetzten Batterien mit großer Kapazität dienen zum Speichern elektrischer Energie. Die Energie wird der Batterie bei Elektrofahrzeugen durch den Anschluss an eine Stromversorgungsquelle zugeführt. Zusätzlich kann Energie bei Hybridfahrzeugen während der Bremsvorgänge des Fahrzeugs zurückgewonnen werden.
Im Betrieb, das heißt beim Laden oder Entladen beziehungsweise bei der Entnahme der gespeicherten Energie aus der Batterie, wird Wärme freigesetzt. Die Batterien besitzen eine optimale Betriebstemperatur, sodass die entstehende Wärme abzuführen ist, da eine erhöhte Betriebstemperatur zu einer sehr starken thermischen Belastung der Batteriezellen und der elektronischen Bauteile führt. Es bestehen zudem sehr hohe Anforderungen bezüglich einer geringen Temperaturspreizung zwischen den einzelnen Batteriezellen.
Die Kühlung der als Wärmequelle anzusehenden Batterie führt zur Erhöhung der Lebensdauer und sollte derart erfolgen, dass die Temperaturen der gekühlten Batterie lediglich innerhalb eines begrenzten Bereiches variieren und die Temperaturspreizungen zwischen einzelnen Zellen möglichst klein sind.
Die Einbindung einer Kühleinrichtung für die Batterie in das Kühlsystem des Verbrennungsmotors bei Hybridfahrzeugen ist aufgrund der zu hohen Temperatur innerhalb des Motorkühlsystems von bis zu 100°C nicht möglich. Die höchsten Temperaturen innerhalb der Batterie sollten dagegen je nach Batterietyp maximal 40°C bis 60°C betragen. Aus diesem Grund ist die Verwendung einer zusätzlichen Kühleinrichtung notwendig.
Es ist bekannt, die in Elektro- oder Hybridfahrzeugen eingesetzten Batterien mit Umgebungsluft zu kühlen. An einem heißen Sommertag kann die Außenlufttemperatur allerdings Werte von 40°C erreichen oder übersteigen, sodass eine Kühlung mit unbehandelter Umgebungs- oder Außenluft nicht möglich ist. Einerseits ist es denkbar, bei diesen Außenbedingungen die Leistung der Batterie zu reduzieren, um die entstehende Wärme zu begrenzen. Allerdings ist von Nachteil, dass die Batterie nicht die maximale Leistung zur Verfügung stellen kann.
Andererseits besteht die Möglichkeit, die Kühlluft entweder aus der Umgebung oder der klimatisierten Fahrgastzelle zu entnehmen und durch die Klimaanlage des Fahrzeuges gekühlt durch die Batterie zu leiten.
Die Verwendung von Kühlluft aus dem Inneren der Fahrgastzelle ermöglicht zwar einen schmaleren Temperaturbereich als die Verwendung von Umgebungsluft, allerdings führt die Entnahme von Fahrgastzellenluft zur Steigerung der Geräusche im Fahrzeug und verringert damit den Komfort.
Außerdem kann es bei einer Kühlung der Batterien mit Luft zu einer hohen Temperaturspreizung zwischen den einzelnen Batteriezellen kommen. Zur Verminderung der Temperaturspreizung muss mit einem sehr großen Luftmassestrom gekühlt werden. Neben den bereits erwähnten starken Strömungsgeräuschen und der von den Umgebungsbedingungen abhängigen Kühlleistung ist bei der Verwendung eines Kühlsystems mit Luft zudem ein großer Bauraumbedarf für die Luftführung und die notwendigen Gebläse äußerst nachteilig.
Neben der Kühlung der Batterie mittels durch die von der Fahrzeugklimatisierung abgekühlten Luft sind weitere Verfahren bekannt, das Batteriekühlsystem an das Klimasystem des Fahrzeugs anzubinden. Zum einen ist es möglich, die Batterie direkt mit Kältemittel und zum anderen mittels eines Sekundärkreislaufes des Klimasystems zu kühlen. Bei direkter Kühlung wird der Wärmeübertrager zur Aufnahme der innerhalb der Batterie entstehenden Wärme mit Kältemittel beaufschlagt. Bei der Kühlung mit einem Sekundärkreislauf könnte die im Wärmeübertrager der Batterie aufgenommene Wärme in einem zweiten Wärmeübertrager an das Klimasystem des Fahrzeuges abgeführt werden. Als umlaufender Wärmeträger ist zum Beispiel Wasser oder Glykol einsetzbar.
In der DE 10 2006 004 419 A1 wird eine Kühlkonstruktion vorgeschlagen, die einen Kühlwasserkreislauf zum Kühlen der wärmeerzeugenden Elemente aufweist. Der Kühlwasserkreislauf steht mit dem Motorkühlwasserkreislauf, zum Beispiel eines Hybridfahrzeuges, in Verbindung. Über einen Wasser/Kältemittel-Wärmeübertrager sind der geschlossene Wasserkreislauf und ein Kältemittelkreislauf der Klimaanlage des Fahrzeuges thermisch gekoppelt. Die im Wasserkreislauf als Sekundärkreislauf aufgenommene Wärme wird im Wasser/Kältemittel-Wärmeübertrager an den Kältemittelkreislauf übertragen.
Aus der DE 10 2006 004 419 A1 geht zudem ein Wärmeübertrager zur Aufnahme der innerhalb der Batterie entstehenden Wärme hervor, in dem die plattenförmigen wärmeerzeugenden Elemente in einer Plattendickenrichtung so angeordnet sind, dass zwischen ihnen vorbestimmte Abstände als Fluidkanäle ausgebildet sind. Die wärmeerzeugenden Elemente sind fest im Wärmeübertrager integriert, der mit den großen Strömungsquerschnitten auf der Wärmeträgerseite in seinen Außenabmessungen einen nachteilig sehr großen Bauraum aufweist. Durch die Übertragung von sensibler Wärme ist zudem je nach abzuführender Wärmeleistung ein großer Massestrom des Wärmeträgers notwendig.
Als Wärmeübertrager zur Aufnahme der innerhalb der Batterie entstehenden Wärme werden im Stand der Technik weitere verschiedene Vorrichtungen und Systeme vorgeschlagen.
In der DE 198 49 491 C1 wird ein elektrochemischer Energiespeicher offenbart, der eine Wärmeübertragerstruktur zur Temperierung der Speicherzellen umfasst. Die Wärmeübertragerstruktur weist zwei auf gegenüberliegenden Seiten der Speicherzellenanordnung verlaufende Vorlaufkanäle und zwei jeweils auf der gegenüberliegenden Seite korrespondierende Rücklaufkanäle auf. Die zugehörigen parallel angeordneten Kanäle werden in entgegengesetzter Richtung durchströmt. Die als Rohrelement mit rechteckigem Querschnitt ausgebildeten Wärmeübertragerkanäle dienen auch zur Abstützung der Speicherzellen. Durch die Form wird ein guter, flächiger Kontakt zwischen den Kanälen und den quaderförmigen Speicherzellen gewährleistet. Als Temperiermedium werden insbesondere Luft, Wasser oder ein ähnliches, flüssiges Kühlmittel verwendet.
Aus der DE 10 2007 044 461 A1 geht eine als Wellenleiterkühler ausgebildete Wärmeübertragereinheit für einen elektrochemischen Energiespeicher hervor, der von einem Temperiermedium durchströmbare Strömungskanäle aufweist. Die Kanäle sind jeweils endseitig mit speisenden beziehungsweise sammelnden Vorlaufverteiler- oder Rücklaufsammelkanälen versehen, die einander gegenüberliegend angeordnet und in ihrem Strömungsquerschnitt rechteckförmig ausgebildet sind. Die Strömungskanäle sind zur besseren Anpassung an runde Speicherzellen in Strömungsrichtung wellenförmig gestaltet. Als Temperiermedium wird ein gasförmiges Medium, wie Luft, oder ein flüssiges Medium, wie Wasser, verwendet.
Die zum Stand der Technik gehörenden Wärmeübertrager zur Kühlung von Speicherzellen einer Batterie, insbesondere einer Fahrzeugbatterie, weisen aufgrund ihrer Betriebsweise mit Luft oder Wasser große Strömungsquerschnitte auf der Wärmeträgerseite auf. Dadurch bedarf es eines nachteilig großen Bauraums des Wärmeübertragers und damit der Speichereinrichtung. Zudem ist durch die Übertragung von sensibler Wärme je nach abzuführender Wärmeleistung ein sehr großer Massestrom des Wärmeträgers notwendig. Durch Zunahme der Temperatur in Strömungsrichtung des Wärmeträgers innerhalb des Wärmeübertragers kann keine gleichmäßige Temperaturverteilung innerhalb der Speicherzellen sichergestellt werden. Hohe Temperaturspreizungen zwischen den einzelnen Batterie- oder Speicherzellen wirken sich wiederum negativ auf die Lebensdauer der Zellen aus.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine kompakte Wärmeübertragereinheit zur Temperierung einer aus Speicherzellen bestehenden Batterie in einem Kraftfahrzeug, insbesondere Hybrid- oder Elektrofahrzeug, zu realisieren, die bei großer Kühlleistung einen minimalen Bauraum aufweist und mit minimaler Geräuschentwicklung innerhalb der Batterie eine sehr homogene Temperaturverteilung gewährleistet. Der montagebedingte Aufwand bei der Installation im Fahrzeug ist ebenfalls zu minimieren.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Wärmeübertrager gelöst, der zur Temperierung und zur Halterung von elektrochemischen Energiespeichern vorgesehen ist. Die elektrochemischen Energiespeicher werden im Weiteren als Batterieeinheiten bezeichnet. Bei dem elektrochemischen Energiespeicher kann es sich insbesondere um Ni/MeH- oder Li-Ion-Zellen handeln. Mehrere Zellen sind dabei zu einer Batterieeinheit verbunden, die wiederum in ihrer Gemeinsamkeit die Batterie ergeben.
Der Wärmeübertrager weist erfindungsgemäß von einem Wärmeträger durchströmbare Flachrohre sowie Sammelrohre und Verteilerrohre zum Leiten des Wärmeträgers auf. Die Flachrohre sind vorteilhaft als Mehrkanalflachrohre ausgebildet. Die Sammelrohre, Verteilerrohre und Flachrohre bilden in ihrem Verbund einen vertikal ausgerichteten Halterahmen, der in seiner Struktur Zwischenräume bildet. Die quaderförmigen Zwischenräume sind als Kammern zur direkten Aufnahme der Batterieeinheiten vorgesehen. Der die Wärme aufnehmende oder abgebende Wärmeträger wird durch die zwischen den Batterieeinheiten angeordneten Flachrohre hindurchgeführt. In der horizontalen Ebene sind die Kammern auf der Unterseite verschlossen und nach oben geöffnet ausgestaltet. Alternativ können die Kammern auch auf der Unterseite geöffnet ausgebildet sein. Die Öffnungen in vertikaler Richtung ermöglichen das Einführen beziehungsweise die Montage der Batterieeinheiten innerhalb des die Zwischenräume bildenden Wärmeübertragers.
Durch den Einsatz der Mehrkanalflachrohre in Verbindung mit den Sammel- und Verteilerrohren wird vorteilhaft eine sehr kompakte Wärmeübertragereinheit mit minimalem Bauraumbedarf realisiert.
Nach der Konzeption der Erfindung weist der durch die Rohre als einstückige Struktur ausgebildete Halterahmen Kammern mit einem rechteckigen Grundriss auf, die durch Längsseiten und Schmalseiten charakterisiert sind. Der erfindungsgemäße Wärmeübertrager bildet eine Funktionseinheit aus Halterahmen zur Positionierung und Fixierung der Batterieeinheiten im Fahrzeug und Wärmeübertrager zur Abfuhr von Verlustwärme zur Erreichung der optimalen Arbeitstemperatur der Batterieeinheiten. Die Kombination führt zur Platz- und Bauraumreduzierung bei optimalen Bedingungen der Wärmeübertragung. Die Kammern sind als Zwischenräume des Halterahmens zueinander fluchtend in Reihe ausgerichtet, das heißt die Kammern sind in einer Raumrichtung der horizontalen Ebene nebeneinander angeordnet. Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind mehrere Reihen von Kammern in der zweiten Raumrichtung der horizontalen Ebene benachbart angeordnet.
Die Wandungen der Zwischenräume sind nach der Konzeption der Erfindung aus Mehrkanalflachrohren ausgebildet, wobei die Flachrohre horizontal, parallel und mit den schmalen Seiten zueinander angeordnet sind. Die breiten Seiten der Flachrohre bilden jeweils die vertikalen Wandungen der Kammern, das heißt die breiten Seiten sind jeweils in vertikalen Ebenen angeordnet.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind das Sammelrohr sowie das Verteilerrohr vertikal ausgerichtet. Die Anschlüsse für die Ableitung des Wärmeträgers aus dem Sammelrohr und für die Zuleitung des Wärmeträgers in das Verteilerrohr sind jeweils am unteren Rohrende vorgesehen.
Die Kammern des als Halterahmen ausgebildeten Wärmeübertragers sind an ihrem Umfang geschlossen ausgebildet. Damit sind die in den Kammern angeordneten Batterieeinheiten vollumfänglich vom Wärmeübertrager umschlossen. Der Wärmeträger strömt an allen vier vertikalen Seiten der Batterieeinheiten entlang und kann die in den Einheiten erzeugte Wärme abführen.
Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weisen unterschiedliche Mehrkanalflachrohre unterschiedliche Strömungsquerschnitte auf, wobei die Außenabmessungen und Außengeometrien der Flachrohre gleich sind. Damit können in ihrer äußerlichen Form beziehungsweise Gestalt und den äußeren Abmessungen gleiche Wärmeübertrager mit an den jeweiligen Wärmeträger angepassten Strömungsquerschnitten im Inneren der Mehrkanalflachrohre eingesetzt werden. In ihrer Form, den Abmessungen und Anordnungen identische Batterieeinheiten können auf diese Art und Weise von Systemen mit unterschiedlichen Wärmeträgern beaufschlagten Wärmeübertragern temperiert werden.
Nach einer alternativen Ausgestaltung ist der Wärmeübertrager aus Mehrkanalflachrohren mit unterschiedlichen Strömungsquerschnitten bei gleichen äußeren Geometrien und Abmessungen ausgebildet. Damit kann der Wärmeübertrager optional mit unterschiedlichen Wärmeträgern beaufschlagt werden und ist ohne weitere Anpassungen anderer Komponenten innerhalb der Batterieeinheiten auf einen anderen Wärmeträger umstellbar. Die inneren Aufteilungen und die Anschlussstücke der Sammel- und der Verteilerrohre sind an die an die Wärmeträgereigenschaften abgestimmten inneren Strömungsquerschnitte angepasst. Die Mehrkanalflachrohre sind in ihrer vertikalen Anordnung bevorzugt jeweils abwechselnd mit den unterschiedlichen Wärmeträgern durchströmbar. Wenn beispielsweise ein Wärmeübertrager für zwei unterschiedliche Wärmeträger I und II ausgelegt ist, sind die vom Wärmeträger I beaufschlagten Mehrkanalflachrohre unmittelbar neben den vom Wärmeträger II beaufschlagten Mehrkanalflachrohren angeordnet. Da der Wärmeübertrager jedoch entweder von Wärmeträger I oder II durchströmt wird, sind die jeweiligen anderen Flachrohre nicht beaufschlagt und dienen damit lediglich als Stütz- und Wärmeleitelement für die Batterieeinheiten und Wandungen des Wärmeübertragers.
Die Wandungen werden vorteilhaft zudem durch Wärmeleitbleche ausgebildet. Die Mehrkanalflachrohre sind an den Längsseiten der Kammern in vertikaler Richtung mittels der Wärmeleitbleche mechanisch und wärmeleitend miteinander verbunden. Die Wärmeleitung zwischen den Flachrohren sorgt für eine Vergleichmäßigung der Temperatur auf der Oberfläche des Wärmeübertragers.
Zudem sind die Kammern zur Aufnahme der Batterieeinheiten durch die Wärmeleitbleche segmentiert. Die Innenflächen der Kammern weisen eine durch die Wärmeleitbleche geformte, ebene und glatte Oberfläche auf, sodass die Batterieeinheiten in den Zwischenräumen beziehungsweise Kammern des Wärmeübertragers leicht montierbar sind. Die Wärmeleitbleche dienen damit nicht nur der wärmeleitenden Verbindung der Flachrohre untereinander, sondern ebenso der Bereitstellung von Kontaktflächen zur Wärmeübertragung mit den Batterieeinheiten.
Die Wärmeleitbleche sind bevorzugt auf die Mehrkanalflachrohre gelötet, geklebt oder geklemmt.
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die Mehrkanalflachrohre an den Schmalseiten der Kammern verformbar, das heißt die Schmalseiten der Kammern sind in ihrer Länge veränderbar. Damit sind die Kammern vorteilhaft in den horizontalen Raumrichtungen flexibel formbar. Die Verformbarkeit ermöglicht durch die Aufbiegung eine einfachere Montage der Batterieeinheiten im Inneren der Kammern. Durch anschließendes Verpressen wird zudem ein guter Wärmeübergang zwischen dem Wärmeübertrager und den Batterieeinheiten sichergestellt. Des Weiteren besteht durch die Verformbarkeit der besondere Vorteil, dass räumliche Ausdehnungen der Batterieeinheiten infolge thermischer Beanspruchung während des Betriebes kompensierbar sind.
Alternativ sind die Mehrkanalflachrohre, ausgehend von der rechteckigen Anordnung gegenüber den Längsseiten der Kammern, in Längsrichtung der Kammern nach außen gewölbt verformt. Die Wölbungen beziehungsweise Verformungen der Mehrkanalflachrohre in Längsrichtung der Kammern bewirken das Verkürzen der Schmalseiten sowie das Annähern der Längsseiten der Kammern. Die Verformbarkeit der Flachrohre in den horizontalen Raumrichtungen hat den bereits erwähnten Vorteil der einfacheren Montage der Batterieeinheiten sowie die Kompensation räumlicher Ausdehnungen der Batterieeinheiten infolge thermischer Beanspruchung während des Betriebes.
Der erfindungsgemäße Wärmeübertrager ist nach einer bevorzugten Ausgestaltung als Kältemittelverdampfer ausgebildet. Durch die direkte Kältemittelkühlung ist vorteilhaft eine sehr kompakte Einheit aus Batterie beziehungsweise Batterieeinheiten und Wärmeübertrager zur Temperierung der Batterieeinheiten realisierbar. Die direkte Kältemittelkühlung hat außerdem den Vorteil, dass der Wärmeübertrager direkt mit dem Kältemittelkreislauf der Fahrzeug-Klimaanlage verbunden werden kann.
Bei der Verdampfung von Kältemittel wird aufgrund einer nahezu konstanten Temperatur bei der Verdampfung eine sehr homogene Temperaturverteilung innerhalb der Batterie erzielt.
Bevorzugte Kältemittel als phasenwechselnde Wärmeträger sind Kohlendioxid (R744), R134a oder HFO1234yf. Der Wärmeübertrager ist jedoch ebenso mit einem flüssigen, einphasigen Kühlmittel, wie Glykol, beaufschlagbar. Je nach einzusetzendem Wärmeträger sind die Strömungsquerschnitte der Mehrkanalflachrohre anzupassen.
Da die Flachrohre in direktem Kontakt mit den Batterieeinheiten stehen, wird die abzuführende Wärme von den Batterieeinheiten in das Kältemittel oder den Kälteträger geleitet.
Konzeptionsgemäß sind die über die Mehrkanalflachrohre in Verbindung stehenden Sammelrohr und Verteilerrohr derart ausgestaltet, dass der Massestrom des Wärmeträgers in Teilströme auf die Mehrkanalflachrohre aufteilbar ist. Alle Teilströme durchströmen die Mehrkanalflachrohre parallel in einer Richtung.
Alternativ dazu ist der Massestrom des Wärmeträgers in Teilströme auf die Mehrkanalflachrohre aufteilbar, wobei die Teilströme die Mehrkanalflachrohre bevorzugt parallel in einer Richtung durchströmen und nach Umlenkung im Sammelrohr und/oder Verteilerrohr benachbart angeordnete Mehrkanalflachrohre im Gegenstrom durchströmen.
Die wählbare Aufteilung und Richtung des Kältemittelmassestroms im Gegenstrom hat den Vorteil, dass ein stark erwärmtes Mehrkanalflachrohr neben einem mit Wärmeträger im Eintrittszustand, das heißt mit wesentlich geringerer Temperatur, durchströmten Flachrohr angeordnet ist und damit eine bessere Vergleichmäßigung der Temperatur innerhalb der Batterieeinheiten möglich ist.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind innerhalb der Kammern des Wärmeübertragers Verspannrahmen mit Verspannstreben zum Verspannen der Batterieeinheiten vorgesehen. Damit wird ein ausreichender Wärmeübergang zwischen den Batterieeinheiten und den Wandungen der Kammern des Wärmeübertragers, insbesondere den Wärmeleitblechen, sichergestellt. Die zwischen den Batterieeinheiten hindurchgeführten Verspannstreben sind vorteilhaft derart ausgelegt, dass sie während der Verspannung definiert gedehnt werden und somit eine bestimmte Vorspannung gewährleisten, um die Seitenwände der Verspannrahmen und damit die Wandungen der Kammern des Wärmeübertragers zu verspannen. Mittels der Vorspannung wird die zur erforderlichen Wärmeleitung notwendige Anpresskraft bei Größenänderungen der Batterieeinheiten aufrechterhalten.
Die Verspannstreben werden je nach Zugfestigkeit und Querschnitt derart ausgelegt, dass eine minimale Verspannung unter allen Betriebszuständen gewährleistet ist und eine maximale Verspannung nicht überschritten wird. Alternativ können die Verspannstreben auch größer dimensioniert werden, sodass in keinem Betriebszustand eine signifikante Dehnung der Verspannstreben auftritt. Im Falle einer Größerdimensionierung der Verspannstreben sind federnde Elemente zur Vorspannung des Verspannrahmens vorgesehen.
Nach einer alternativen Ausgestaltung werden die Spannkräfte durch den Verspannrahmen aufgebracht. Bei der Montage des Verspannrahmens mit Verspannstreben werden die nicht dehnbaren Verspannstreben angezogen und die Spannkräfte auf den Verspannrahmen übertragen. Die Vorspannung wird dabei über den dehnbar ausgebildeten Verspannrahmen sichergestellt. Durch die Verkürzung der Verspannstreben wird der Verspannrahmen bei der Montage definiert verformt, sodass die Seitenwände der Verspannrahmen beziehungsweise die Wandungen der Kammern des Wärmeübertragers verspannt werden.
Die Verspannrahmen und die Verspannstreben können aus Metall oder Kunststoff ausgebildet sein.
Die Beschreibung bezieht sich auf die stehende Ausführung des Wärmeübertragers, bei der die Kammern nach oben, das heißt in vertikaler Richtung, geöffnet sind. Alternativ kann der Wärmeübertrager jedoch auch liegend ausgeführt sein. Bei der liegenden Ausführung sind die Kammern seitlich, das heißt in horizontaler Richtung, geöffnet. Die Angaben horizontal und vertikal beziehen sich im Wesentlichen auf die nachfolgenden Erläuterungen zu den Figuren. Die Begriffe horizontal und vertikal geben damit lediglich eine relative Richtung an und werden nicht in einschränkender Weise verwendet.
Zusammenfassend ist festzustellen, dass der wesentliche Vorteil des Wärmeübertragers in der Kompaktheit, das heißt großer Kühlleistung bei minimalen Bauraum, liegt.
Weitere Vorteile des Wärmeübertragers gegenüber dem Stand der Technik lassen sich folgendermaßen zusammenfassen:

– minimale Geräuschentwicklung,
– minimaler montagebedingter Aufwand durch vorgesehenes Montagespiel,
– sehr homogene Temperaturverteilung durch guten Wärmeübergang,
– Vergleichmäßigung der Temperatur auf der Oberfläche des Wärmeübertragers durch Wärmeleitbleche,
– an jeweiligen Wärmeträger angepasste Strömungsquerschnitte der Mehrkanalflachrohre bei gleichen Außenabmessungen und Geometrien der Flachrohre,
– flexible Verformbarkeit in horizontalen Raumrichtungen, sodass räumliche Ausdehnungen infolge thermischer Beanspruchung kompensierbar sind, und
– Ausbildung als Kältemittelverdampfer mit direkter Verbindung mit dem Kältemittelkreislauf der Fahrzeug-Klimaanlage.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen. Es zeigen:
1: Wärmeübertrager mit Kammern zur Aufnahme von Batterieeinheiten,
2: Temperaturausgleich zwischen den Mehrkanalflachrohren durch Wärmeleitung,
3: Querschnitt der Mehrkanalflachrohre mit gleichen Außengeometrien, aber unterschiedlichen Strömungsquerschnitten der Kanäle für unterschiedliche Fluide,
4: Verformung des Wärmeübertragers und
5: Wärmeübertrager mit Verspannrahmen und Verspannstreben.
In 1 ist der erfindungsgemäße Wärmeübertrager (1) mit Kammern (5) zur Aufnahme von Batterieeinheiten dargestellt, die mit Hilfe des Wärmeübertragers (1) gekühlt werden. Der von einem Wärmeträger durchströmte Wärmeübertrager (1) führt die beim Betrieb der Batterieeinheiten, das heißt beim Be- oder Entladen, entstehende Wärme ab und sorgt damit dafür, dass die Batterie eine bestimmte Höchsttemperatur nicht übersteigt, um die Lebensdauer zu verlängern.
Der die Wärme von der Batterie abführende Wärmeträger strömt durch die um die Batterieeinheiten angeordneten Flachrohre (2), sodass das wärmeaufnehmende Medium direkt zwischen den nebeneinander angeordneten Batterieeinheiten hindurchgeführt wird. Die Mehrkanalflachrohre (2) sind miteinander verbunden. Für die Verteilung des Wärmeträgers in die einzelnen Querschnitte der Mehrkanalflachrohre (2) ist ein Verteilerrohr (4) und für das Zusammenführen der einzelnen Kanäle ist ein Sammelrohr (3) vorgesehen. Je nach gewünschter Aufteilung und Umlenkung des Wärmeträgers innerhalb des Wärmeübertragers (1) beziehungsweise der Mehrkanalflachrohre (2) weisen die inneren Volumina des Verteilerrohrs (4) und/oder des Sammelrohrs (3) unterteilte Abschnitte auf oder sind als zusammenhängender Bereich ausgebildet. Dabei sind die Mehrkanalflachrohre (2) horizontal sowie das Sammelrohr (3) und das Verteilerrohr (4) vertikal ausgerichtet. Die Anschlüsse für die Ableitung des Wärmeträgers aus dem Sammelrohr (3) und für die Zuleitung des Wärmeträgers in das Verteilerrohr (4) befinden sich jeweils am unteren Rohrende. Der Anschluss am Sammelrohr (3) kann aus thermodynamischer Sicht vorteilhaft ebenso am oberen Rohrende angeordnet sein.
Der Wärmeübertrager (1) kann mit einem phasenwechselnden Medium, zum Beispiel mit dem Kältemittel des Kältemittelkreislaufes der Fahrzeug-Klimaanlage, oder mit einem einphasigen Fluid, zum Beispiel Glykol, betrieben werden. Da der Batteriekühler auch zum Betrieb bei Außentemperaturen unter 0°C vorgesehen ist, bei denen die Klimaanlage des Fahrzeuges zur Klimatisierung des Fahrgastraumes möglicherweise nicht eingeschaltet ist, ist die Ölrückführung aus dem Wärmeübertrager (1) sicherzustellen, so genannte Ölfallen sind zu vermeiden. Die vertikale Anordnung von Sammel- (3) und Verteilerrohr (4) mit unten angeordneten Anschlüssen, die insbesondere der Gewährleistung der notwendigen Ölförderung unter allen Betriebsbedingungen dient, stellt sicher, dass keine „Reservoirs” zur Öleinlagerung entstehen.
Die zur Aufnahme der Batterieeinheiten rechteckig ausgeführten Wandungen der Kammern (5) sind in ihrem Verbund als gitterartige Struktur angeordnet, sodass die Batterieeinheiten in den horizontalen Raumrichtungen (X, Y) nebeneinanderliegen. Die Mehrkanalflachrohre (2) umschließen eine Kammer (5), die jeweils Längsseiten (12) und Schmalseiten (13) aufweisen, vollständig, sodass die Wärme von den vertikalen Seiten jeder Batterieeinheit abgeführt wird. Die Wärme wird dabei bevorzugt an den Längsseiten (12) übertragen.
Zur besseren Wärmeleitung und damit Verteilung der abzuführenden Wärme sind die anliegenden Mehrkanalflachrohre (2) an den Längsseiten (12) der Kammern (5) untereinander mit Wärmeleitblechen (6) verbunden. Die Wärmeleitbleche (6) sind mit den Mehrkanalflachrohren (2) stoff- oder formschlüssig verbunden. Die Wärmeleitbleche (6) sind dabei auf die Mehrkanalflachrohre (2) geklebt oder geklemmt. In diesem Fall sind die Mehrkanalflachrohre (2) mit den Sammel- (3) und Verteilerrohren (4), üblicherweise auch als Tanks bezeichnet, über Induktionsverfahren verlötet, was vorteilhaft die notwendige Lötzeit stark verkürzt. Die Wärmeleitbleche (6) können jedoch ebenso mit den Mehrkanalflachrohren (2) verlötet sein. Dann wird der gesamte Wärmeübertrager (1), bestehend aus Sammel- (3) und Verteilerrohren (4), Mehrkanalflachrohren (2) und Wärmeleitblechen (6), als vormontierte Einheit im Lötofen mit entsprechend hohen Taktzeiten verlötet.
Da die Wärmeleitbleche (6) aus einem sehr guten Wärmeleiter, zum Beispiel Kupfer oder Aluminium, aufgebaut sind, werden die Temperaturen an der Außenseite der Batterieeinheiten sehr gut vergleichmäßigt. Die eventuell auftretenden Temperaturunterschiede durch Vorgänge innerhalb der Batterieeinheiten werden gut ausgeglichen. Die auf die Mehrkanalflachrohre (2) aufgebrachten Wärmeleitbleche (6) ermöglichen den Wärmestrom zwischen den einzelnen Mehrkanalflachrohren (2). Ein mit dem Wärmeträger mit geringerer Temperatur durchströmtes Mehrkanalflachrohr (2) nimmt einen größeren Wärmestrom als ein mit einem wärmeren Wärmeträger durchströmtes Flachrohr (2) auf. Die Wärmeleitung zwischen den Flachrohren (2) sorgt somit für eine Vergleichmäßigung der Temperatur auf der Oberfläche der Batterieeinheiten beziehungsweise des Wärmeübertragers (1). Wenn zum Beispiel die Temperatur in einem Flachrohr (2) durch lokal auftretende Überhitzung oder einen stark erwärmten Wärmeträger ansteigt, wird die anliegende Batterieeinheit über Wärmeleitbleche (6) mittels des nächstliegenden Mehrkanalflachrohres (2) gekühlt.
Die Strömungsrichtung des Kältemittelmassestromes ist bei der Konstruktion des Wärmeübertragers (1) frei wählbar, sodass zwei benachbarte Mehrkanalflachrohre (2) im Gegenstrom durchströmt werden, wobei neben einem stark erwärmten Flachrohr (2) eines mit dem Kältemittel beziehungsweise dem Kälteträger im Eintrittszustand, das heißt mit geringerer Temperatur, angeordnet ist.
Aus 1 ist außerdem zu entnehmen, dass die senkrecht angeordneten Wärmeleitbleche (6) nicht nur eine vorteilhafte thermische Verbindung zwischen den Mehrkanalflachrohren (2) herstellen, sondern dass sie außerdem die rechteckigen, gitterartig angeordneten Kammern (5) zur Aufnahme der Batterieeinheiten segmentieren. Aufgrund des Schließens der Zwischenräume zwischen den Mehrkanalflachrohren (2) und der ebenen Oberfläche der Wärmeleitbleche (6) lassen sich die Batterieeinheiten leicht in den Kammern (5) montieren. Außerdem ermöglicht die ebene Oberfläche der Wärmeleitbleche (6) eine geschlossene, flächige Kontaktierung der Wärmeübertragerfläche mit der Oberfläche der Batterieeinheiten, was eine gute Wärmeleitung und damit eine effiziente Temperierung der Batterieeinheiten sicherstellt.
2 verdeutlicht den Temperaturausgleich zwischen den Mehrkanalflachrohren (2) durch Wärmeleitung innerhalb der Wärmeleitbleche (6). Die Mehrkanalflachrohre (2) sind unter gleichmäßiger Beabstandung untereinander auf dem Wärmeleitblech (6) angeordnet und mit diesem durch Löten, Kleben, Klemmen oder einer anderen geeigneten Art thermisch gekoppelt. Die Mehrkanalflachrohre (2) können alternativ auch mit alternierenden beziehungsweise an den Bauraum oder andere Gegebenheiten angepassten Abständen untereinander angeordnet sein. Der Wärmeausgleich zwischen den Mehrkanalflachrohren (2) basiert folglich auf Vorgängen der Wärmeleitung. Die ausgleichenden Wärmeströme verlaufen dann im Wesentlichen in senkrechter Richtung (10) zwischen den Mehrkanalflachrohren (2).
Die über die Mehrkanalflachrohre (2) in Verbindung stehenden Sammelrohr (3) und Verteilerrohr (4) sind so ausgestaltet, dass der Massestrom des Wärmeträgers in Teilströme aufteilbar ist, wobei ein Teilstrom mehrere Mehrkanalflachrohre (2) parallel in einer Richtung (11) durchströmt und benachbart angeordnete Mehrkanalflachrohre (2) im Gegenstrom durchströmt werden.
Der Massestrom des Wärmeträgers kann andererseits aber auch nacheinander alle Mehrkanalflachrohre (2) durchströmen, indem er innerhalb von Sammel- (3) und Verteilerrohr (4) derart umgelenkt wird, dass auch in diesem Anwendungsfall alle benachbarten Mehrkanalflachrohre (2) im Gegenstrom durchströmt werden.
Außerdem besteht die Möglichkeit, den Massestrom des Wärmeträgers gleichmäßig auf Mehrkanalflachrohre (2) aufzuteilen, sodass der Wärmeträger zwischen Verteilerrohr (4) und Sammelrohr (3) nicht mehrfach hin- und herströmt, sondern ein Gleichstrom des Wärmeträgers realisiert wird.
In den 3a und 3b sind Querschnitte von Mehrkanalflachrohren (2) mit gleichen Außengeometrien und unterschiedlichen Strömungsquerschnitten (9) der Kanäle dargestellt. Unter der Verwendung von Mehrkanalflachrohren (2) mit unterschiedlichen Strömungsquerschnitten (9) bei gleichbleibender äußerer Geometrie ist der Wärmeübertrager (1) für den Einsatz mit unterschiedlichen Wärmeträgern vorgesehen.
Beim Einsatz von phasenwechselndem, das heißt verdampfendem, Kältemittel als Wärmeträger sind die Strömungsquerschnitte (9) der Mehrkanalflachrohre (2) an den jeweils zulässigen Druckverlust angepasst. Der Druckverlust innerhalb der Flachrohre (2) wird derart ausgelegt, dass die zulässige Temperaturspreizung der Batterie nicht überschritten wird. Der Strömungsquerschnitt (9) eines Flachrohres (2) je Meter Strömungslänge und Kilowatt Wärmeleistung liegt dabei im Bereich von 35 mm²/(m·kW) bis 55 mm²/(m·kW).
Bei einem einphasigen Kälteträger, wie Glykol, sind die Strömungsquerschnitte (9) so auszulegen, dass ein hinreichend großer Massestrom durchsetzbar ist, wobei sich der Massestrom aus der abzuführenden Wärmeleistung und der maximal zulässigen Temperaturspreizung der Batterie ergibt. Mit hinreichend großem Massestrom kann mit Glykol als Wärmeträger eine sehr geringe Temperaturspreizung erreicht werden.
Insbesondere wird jedoch bei der Verdampfung von Kältemittel innerhalb der Batterie eine sehr homogene Temperaturverteilung erzielt, da die Temperatur des Kältemittels lediglich von der Drucklage abhängig ist. Im Laufe des Strömungsweges sinkt die Verdampfungstemperatur infolge Druckverlust. Bei sich an den Verdampfungsvorgang anschließender Überhitzung des Kältemittels am Verdampferaustritt steigt die Temperatur wieder an. Die Druckverluste und die Überhitzung werden an die zulässige Temperaturspreizung der Batterie angepasst.
Der Wärmeübertrager (1) ist durch die Anpassung der inneren Strömungsquerschnitte (9) bei gleichbleibenden äußeren Geometrien mit verschiedenen Wärmeträgern betreibbar und ist ohne die Anpassung anderer Komponenten innerhalb der Batterie auf ein anderes Kältemittel beziehungsweise einen anderen Wärmeträger umstellbar. Insbesondere sind die gleichbleibenden Außenabmessungen der strömungsführenden Bauteile, wie Mehrkanalflachrohre (2), Sammel- (3) und Verteilerrohr (4), für die Kältemittel R134a, HFO1234yf und R744 sowie für Glykol realisierbar. Allerdings sind die Strömungsquerschnitte (9) jeweils an das entsprechende Fluid anzupassen.
4 zeigt einen Ausschnitt einer Kammer (5) des Wärmeübertragers (1), bei dem die an der Schmalseite (13) angeordneten, verformbaren Mehrkanalflachrohre (2) als Verbund verformt sind. Die Stege im Flachrohr (2) ermöglichen eine sehr starke Biegung des Flachrohres (2), ohne dass dabei die Strömungsquerschnitte (9) verschlossen werden. Die Mehrkanalflachrohre (2) sind vor und/oder nach dem Lötvorgang umformbar.
Die gegenüber der rechteckigen Anordnung ausgebauchten beziehungsweise in Längsrichtung der Kammern (5) nach außen gewölbt verformten Flachrohre (2) zeigen, dass der Wärmeübertrager (1) in den definierten Raumrichtungen (X, Y) flexibel ausgeführt werden kann. Je nach Maß der Verkürzung der Schmalseite beziehungsweise der Kammer (5) in Raumrichtung X, umso stärker werden die Flachrohre (2) ausgebaucht. Das Zusammendrücken der Wärmeleitbleche (6) in horizontaler Raumrichtung X, das heißt die Bewegung der Wärmeleitbleche (6) aufeinander zu, bewirkt somit die Verringerung der Abstände zwischen den Wärmeleitblechen (6) bei Verformung V der Mehrkanalflachrohre (2). Die Mehrkanalflachrohre (2) werden dabei in horizontaler Raumrichtung Y bezüglich der Kammer (5) nach außen bewegt und in einem bestimmten Radius gebogen. Die Verformung der Mehrkanalflachrohre (2) kann sich dabei im elastischen, aber auch im plastischen Bereich vollziehen und gestattet eine flexible Formbarkeit der Außenabmessungen der Kammern (5). Die variable Breite der Kammer (5) und damit die variable Gestaltung der Außenabmessungen der Kammer (5) ermöglicht in begrenztem Rahmen die Aufnahme von Batterieeinheiten mit leicht abweichenden Außenabmessungen unter Gewährleistung eines ausreichenden Kontaktierens der Wärmeleitbleche (6) mit den Außenwänden der Batterieeinheiten. Das gewährleistet einen sehr guten Wärmeübergang zwischen den Batterieeinheiten und dem Wärmeübertrager (1) sowie ein vorteilhaftes Spiel für die Montage der Batterieeinheiten innerhalb der Kammern (5) des Wärmeübertragers (1). Die für die Montage der Batterieeinheiten aufgebogenen Kammern (5) des Wärmeübertragers (1) – Verformung V der Flachrohre (2) – werden anschließend zur Gewährleistung eines guten Wärmeübergangs mit den Batterieeinheiten verpresst. Die Aufbiegung der Kammern (5) kann bis zu 10% der Breite der Kammer (5) betragen. Bei bestimmter Anpassung der inneren Stege im Flachrohr (2) ist der Wert von 10% noch steigerbar.
Zudem sind mögliche Ausdehnungen beim Betrieb der Batterieeinheiten unter Sicherstellung einer hinreichenden flächigen Berührung der Wärmeleitbleche (6) mit den Batterieeinheiten kompensierbar.
In 5 ist der Wärmeübertrager (1) mit Verspannrahmen (7) und Verspannstreben (8) dargestellt. Um einen ausreichenden Wärmeübergang zwischen den Batterieeinheiten und dem Wärmeübertrager (1) zu gewährleisten, wird der Wärmeübertrager (1) mit Batterieeinheiten mittels Verspannrahmen (7) und Verspannstreben (8) verspannt, wobei die Verspannstreben (8) zwischen den Batterieeinheiten hindurchgeführt werden. Die Batterieeinheiten und der Wärmeübertrager (1) bilden somit einen Verbund, bei dem der Verspannrahmen zudem mit einem Boden als Verschluss der Kammern (5) nach unten ausgebildet ist.
Der Verspannrahmen (7) und die Verspannstreben (8) können zum Beispiel aus Metall oder Kunststoff ausgebildet sein. Die Verspannstreben (8) sind derart dimensioniert, dass sie bei der Verspannung definiert gedehnt werden und so eine Vorspannung des Wärmeübertragers (1) gewährleisten. Infolge der Vorspannung wird auch bei auftretenden Größenänderungen der Zellen der Batterieeinheiten die Anpresskraft zwischen den Oberflächen der Batterieeinheit und dem Wärmeübertrager (1) aufrechterhalten. Der Querschnitt und die Form der Verspannstreben (8) sind über die Zugfestigkeit so ausgelegt, dass unter allen Betriebszuständen eine minimale Verspannung gewährleistet und maximale Verspannung nicht überschritten wird.
Die Verspannstreben (8) können optional auch größer dimensioniert sein, sodass keine signifikante Dehnung der Verspannstreben (8) auftritt, wobei die Vorspannung in diesem Fall durch federnde Elemente, wie Federscheiben, realisiert wird.

1: Wärmeübertrager
2: Flachrohre/Mehrkanalflachrohre
3: Sammelrohr
4: Verteilerrohr
5: Kammer
6: Wärmeleitblech
7: Verspannrahmen
8: Verspannstrebe
9: Strömungsquerschnitt
10: Richtung des Wärmestromes
11: Richtung des Massestromes
12: Längsseite
13: Schmalseite
V: Verformung
X, Y: horizontale Raumrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 102006004419 A1 [0011, 0012]
- DE 19849491 C1 [0014]
- DE 102007044461 A1 [0015]

Claims

Wärmeübertrager (1) zur Temperierung und Halterung von Batterieeinheiten der Batterie eines Kraftfahrzeuges, umfassend – von einem Wärmeträger durchströmbare Flachrohre (2) sowie – ein Sammelrohr (3) und ein Verteilerrohr (4) zum Leiten des Wärmeträgers, wobei – die Flachrohre (2) als Mehrkanalflachrohre (2) ausgebildet sind und – das Sammelrohr (3) sowie das Verteilerrohr (4) über die Flachrohre (2) derart miteinander verbunden sind, dass ein Halterahmen ausgebildet ist, wobei der Halterahmen eine Zwischenräume bildende Struktur bereitstellt und die Zwischenräume als Kammern (5) zur Aufnahme der Batterieeinheiten vorgesehen sind.
Wärmeübertrager (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Halterahmen als einstückige Struktur derart ausgebildet ist, dass die Kammern (5) einen rechteckigen Grundriss mit Längsseiten (12) und Schmalseiten (13) aufweisen und zueinander fluchtend in Reihe ausgerichtet sind.
Wärmeübertrager (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass – die Mehrkanalflachrohre (2) horizontal, parallel zueinander, mit ihren schmalen Seiten übereinander ausgerichtet sind, sodass die breiten Seiten der Mehrkanalflachrohre (2) jeweils in vertikalen Ebenen angeordnet sind und – das Sammelrohr (3) sowie das Verteilerrohr (4) vertikal ausgerichtet sind, wobei die Anschlüsse für die Ableitung am Sammelrohr (3) und für die Zuleitung am Verteilerrohr (4) jeweils am unteren Rohrende vorgesehen sind.
Wärmeübertrager (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammern (5) an ihrem Umfang geschlossen ausgebildet sind, sodass die in den Kammern (5) angeordneten Batterieeinheiten vollumfänglich vom Wärmeübertrager (1) umschlossen sind.
Wärmeübertrager (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrkanalflachrohre (2) mit unterschiedlichen Strömungsquerschnitten (9) gleiche äußere Geometrien aufweisen, sodass Wärmeübertrager mit äußerlich gleicher Gestalt, aber an einen Wärmeträger angepassten Strömungsquerschnitten (9) im Mehrkanalflachrohr (2) für gleiche Anwendungsfälle einsetzbar sind.
Wärmeübertrager (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrkanalflachrohre (2) mit unterschiedlichen Strömungsquerschnitten (9) gleiche äußere Geometrien aufweisen und ein Wärmeübertrager (1) optional für den Einsatz mit unterschiedlichen Wärmeträgern vorgesehen ist, wobei der Wärmeübertrager (1) aus Mehrkanalflachrohren (2) mit unterschiedlichen Strömungsquerschnitten (9) ausgebildet ist.
Wärmeübertrager (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrkanalflachrohre (2) an den Längsseiten (12) der Kammern (5) in vertikaler Richtung mittels Wärmeleitblechen (6) mechanisch und wärmeleitend miteinander verbunden sind, sodass die Kammern (5) zur Aufnahme der Batterieeinheiten durch die Wärmeleitbleche (6) segmentiert sind und die Innenflächen der Kammern (5) eine durch die Wärmeleitbleche (6) geformte, ebene und glatte Oberfläche aufweisen.
Wärmeübertrager (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrkanalflachrohre (2) an den Schmalseiten (13) der Kammern (5) verformbar und damit die Schmalseiten (13) der Kammern (5) in der Länge veränderbar sind, sodass die Kammern (5) in den horizontalen Raumrichtungen (X, Y) flexibel formbar und die Ausdehnungen der Batterieeinheiten durch thermische Beanspruchung kompensierbar sind.
Wärmeübertrager (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrkanalflachrohre (2), ausgehend von der rechteckigen Anordnung gegenüber den Längsseiten (12) der Kammern (5), in Längsrichtung der Kammern (5) nach außen gewölbt verformt sind, sodass sich die Schmalseiten (13) verkürzen sowie die Längsseiten (12) der Kammern (5) einander annähern.
Wärmeübertrager (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeübertrager (1) als Kältemittelverdampfer ausgebildet ist.
Wärmeübertrager (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die über die Mehrkanalflachrohre (2) in Verbindung stehenden Sammelrohr (3) und Verteilerrohr (4) so ausgestaltet sind, dass der Wärmeträgermassestrom in Teilströme auf die Mehrkanalflachrohre (2) aufteilbar ist, wobei alle Teilströme die Mehrkanalflachrohre (2) parallel in einer Richtung durchströmen.
Wärmeübertrager (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die über die Mehrkanalflachrohre (2) in Verbindung stehenden Sammelrohr (3) und Verteilerrohr (4) so ausgestaltet sind, dass der Wärmeträgermassestrom in Teilströme auf die Mehrkanalflachrohre (2) aufteilbar ist, wobei die Teilströme die Mehrkanalflachrohre (2) parallel in einer Richtung durchströmen und nach Umlenkung in Sammelrohr (3) und/oder Verteilerrohr (4) benachbart angeordnete Mehrkanalflachrohre (2) im Gegenstrom durchströmt werden.
Wärmeübertrager (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass zum Verspannen der Batterieeinheiten innerhalb der Kammern (5) des Wärmeübertragers (1) ein Verspannrahmen (7) mit Verspannstreben (8) vorgesehen ist.
Wärmeübertrager (1) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Verspannstreben (8) zwischen den Batterieeinheiten hindurchgeführt sind und die Seitenwände der Verspannrahmen (7) verspannen.
Wärmeübertrager (1) nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Verspannstreben (8) derart ausgebildet sind, dass sie während der Verspannung gedehnt werden und somit eine Vorspannung gewährleisten, um die Seitenwände der Verspannrahmen (7) und damit die Wandungen der Kammern (5) des Wärmeübertragers (1) zu verspannen.
Wärmeübertrager (1) nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Verspannrahmen (7) derart ausgebildet ist, dass dieser während der Verspannung verformt wird und somit eine Vorspannung gewährleistet, um die Wandungen der Kammern (5) des Wärmeübertragers (1) zu verspannen.
Wärmeübertrager (1) nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass für die Vorspannung des Verspannrahmens (7) federnde Elemente vorgesehen sind.