DE102009057163A1 - Device for cooling battery cells of e.g. traction battery of electric vehicle, has heat pipe utilized as evaporator or part of evaporator of cooling circuit and connected with cooling circuit and/or separable from cooling circuit - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Kühlung, insbesondere zur Kühlung von mindestens einer Batteriezelle.The invention relates to a device and a method for cooling, in particular for cooling of at least one battery cell.
Um elektrische Verbraucher mit für einen Betrieb notwendiger elektrischer Energie zu versorgen, können Batterien oder Batteriezellen eingesetzt werden. Batterien können hierbei mehrere Batteriezellen umfassen, die beispielsweise seriell oder parallel geschaltet sind. Ein Hauptproblem bei der Nutzung von Batterien oder Batteriezellen ist, dass diese sich im Betrieb erwärmen. Bei einer zu starken Erwärmung kann sich eine Lebensdauer der Batterien oder Batteriezellen verringern.To supply electrical consumers with necessary for an operation of electrical energy, batteries or battery cells can be used. Batteries can in this case comprise a plurality of battery cells, which are connected, for example, in series or in parallel. A major problem with using batteries or battery cells is that they heat up during operation. Overheating can reduce the life of the batteries or battery cells.
Daher wird in der Regel eine Kühlung der Batteriezellen oder Batterien während einer Leistungsabgabe oder Leistungsaufnahme der Batterien oder Batteriezellen durchgeführt. Auch in anderen technischen Bereichen, z. B. in der Haustechnik oder im Bereich von Kühl- und/oder Gefrierschränken, ist eine Kühlung von zu kühlenden Gegenständen oder räumlichen Bereichen notwendig.Therefore, cooling of the battery cells or batteries is usually performed during power output or power consumption of the batteries or battery cells. Also in other technical areas, eg. As in building services or in the field of refrigerators and / or freezers, a cooling of objects to be cooled or spatial areas is necessary.
Für eine Kühlung existieren verschiedene Ansätze. Ein Ansatz ist die so genannte passive Kühlung, wobei bei einer passiven Kühlung keine zusätzliche Energie zur Kühlung aufgebracht werden muss. Ein Beispiel für passive Kühlung ist eine Kühlung durch einen Fahrtwind, der z. B. bei einem fahrenden Kraftfahrzeug vorliegt. Ein weiterer Ansatz ist eine so genannte aktive Kühlung, wobei bei der aktiven Kühlung zusätzliche Energie zur Kühlung aufgebracht werden muss. Ein Beispiel für eine aktive Kühlung ist eine Klimaanlage, die z. B. zur Kühlung eines Innenraums eines Kraftfahrzeugs und/oder von Batteriezellen eines Kraftfahrzeugs dient.There are different approaches to cooling. One approach is the so-called passive cooling, whereby in passive cooling no additional energy for cooling must be applied. An example of passive cooling is a cooling by a wind, the z. B. is present in a moving motor vehicle. Another approach is a so-called active cooling, with the active cooling additional energy must be applied for cooling. An example of an active cooling is an air conditioner, the z. B. for cooling an interior of a motor vehicle and / or battery cells of a motor vehicle is used.
Eine passive Kühlung ist hierbei nur unter gewissen Voraussetzungen möglich. Beispielsweise ist erforderlich, dass eine Temperatur des Fahrtwindes ausreichend niedrig ist, um eine für die Kühlung erforderliche Wärmeleistung aufnehmen zu können. Auch können durch eine passive Kühlung in der Regel keine großen Kühlleistungen erreicht werden. Ist eine ausschließlich passive Kühlung aufgrund der vorhergehend genannten Nachteile nicht möglich, so wird in der Regel auf eine aktive Kühlung zurückgegriffen. Ein Hauptnachteil der aktiven Kühlung ist, dass hierbei zusätzliche Energie zur Kühlung aufgewendet werden muss.A passive cooling is possible only under certain conditions. For example, it is necessary for a temperature of the airstream to be sufficiently low in order to be able to absorb a heat output required for cooling. Also can be achieved by a passive cooling usually no large cooling performance. Is an exclusively passive cooling due to the aforementioned disadvantages not possible, it is usually resorted to an active cooling. A major disadvantage of active cooling is that it requires additional energy for cooling.
Für eine passive Kühlung können u. a. so genannte Wärmerohre (”Heat Pipes”) mit oder ohne Phasenwechsel verwendet werden. Wärmerohre transportieren Wärmeenergie über eine geringe Temperaturdifferenz. Wärmerohre enthalten grundsätzlich ein hermetisch gekapseltes Volumen. Dieses Volumen ist mit einem Arbeitsmedium, z. B. Wasser, gefüllt, wobei des Arbeitsmedium in der Regel zu einem kleinen Teil in flüssigem und zu einem größeren Teil in dampfförmigem Zustand vorliegt. Weiter weist ein Wärmerohr mindestens eine Wärmeaufnahmefläche und eine Wärmeabgabefläche auf, die zumeist an entgegengesetzten Enden des Wärmerohrs angeordnet sind. Bei Wärmeaufnahme mittels der Wärmeaufnahmefläche beginnt das Arbeitsmedium zu verdampfen. Hierdurch wird über einen Flüssigkeitsspiegel der Druck in einem Dampfraum des Wärmerohrs lokal erhöht, was zu einem geringen Druckgefälle innerhalb des Wärmerohrs führt. Der entstandene Dampf strömt aufgrund des Druckgefälles in Richtung der Wärmeabgabefläche, die als Kondensator dient. Im Bereich der Wärmeabgabefläche kondensiert der Dampf und gibt dabei die zuvor aufgenommene Wärme wieder ab. Das nun wiederum flüssige Arbeitsmedium kehrt z. B. durch Schwerkraft oder durch Kapillarkraft wieder zurück zur Wärmeaufnahmefläche. Der Kühlprozess mittels Wärmerohren funktioniert hierbei ohne äußeren Energieeintrag und nahezu unabhängig von der Einbaulage.For a passive cooling u. a. so-called heat pipes ("heat pipes") can be used with or without phase change. Heat pipes transport heat energy over a small temperature difference. Heat pipes basically contain a hermetically encapsulated volume. This volume is with a working medium, eg. As water, filled, the working medium is usually present in a small part in the liquid state and to a greater extent in the vapor state. Furthermore, a heat pipe has at least one heat receiving surface and a heat discharge surface, which are usually arranged at opposite ends of the heat pipe. When heat is absorbed by the heat receiving surface, the working medium begins to evaporate. As a result, the pressure in a vapor space of the heat pipe is increased locally via a liquid level, which leads to a low pressure gradient within the heat pipe. The resulting vapor flows due to the pressure gradient in the direction of the heat transfer surface, which serves as a capacitor. In the area of the heat discharge surface, the steam condenses, releasing the previously absorbed heat. The now again liquid working medium returns z. B. by gravity or by capillary force back to the heat receiving surface. The cooling process by means of heat pipes works here without external energy input and almost independent of the installation position.
Die
Die
Es stellt sich das technische Problem, eine Vorrichtung und ein Verfahren zu schaffen, welche eine möglichst energieeffiziente Kühlung eines zu kühlenden Gegenstands, insbesondere einer Batteriezelle, oder eines zu kühlenden Bereichs ermöglichen.This raises the technical problem of providing a device and a method which enable the most energy-efficient cooling of an object to be cooled, in particular a battery cell, or a region to be cooled.
Die Lösung des technischen Problems ergibt sich aus den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche 1 und 8. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. The solution of the technical problem results from the features of the
Vorgeschlagen wird eine Vorrichtung zur Kühlung, wobei die Vorrichtung mindestens ein Wärmerohr umfasst. Die Vorrichtung kann hierbei z. B. zur Kühlung von Batteriezellen einer Batterie dienen. Insbesondere kann die Vorrichtung zur Kühlung von Batteriezellen einer Traktionsbatterie eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs dienen. Es ist jedoch selbstverständlich auch möglich, die Vorrichtung zur Kühlung z. B. in einem Kühlschrank oder zur Kühlung eines Raumes zu nutzen.Proposed is a device for cooling, wherein the device comprises at least one heat pipe. The device can in this case z. B. for cooling battery cells of a battery. In particular, the device can be used for cooling battery cells of a traction battery of an electric or hybrid vehicle. However, it is of course also possible, the device for cooling z. B. in a refrigerator or to cool a room to use.
Das Wärmerohr weist vorzugsweise eine Wärmeaufnahmefläche und eine Wärmeabgabefläche auf. Diese können an entgegengesetzten Enden des Wärmerohres angeordnet sein. Auch kann die Wärmeabgabefläche an einem Ende des Wärmerohres und eine Wärmeaufnahmefläche an mindestens einer Seitenfläche des Wärmerohres angeordnet sein. Auch weitere Anordnungen von Wärmeabgabe- und Wärmeaufnahmeflächen sind denkbar. Das Wärmerohr kann z. B. einen zylindrischen Querschnitt aufweisen. Selbstverständlich sind auch andere Querschnittsformen möglich.The heat pipe preferably has a heat receiving surface and a heat releasing surface. These may be arranged at opposite ends of the heat pipe. Also, the heat discharge surface may be disposed at one end of the heat pipe and a heat receiving surface on at least one side surface of the heat pipe. Also, other arrangements of heat dissipation and heat receiving surfaces are conceivable. The heat pipe can z. B. have a cylindrical cross-section. Of course, other cross-sectional shapes are possible.
Das Wärmerohr ist hierbei als Verdampfer oder Teil eines Verdampfers eines Kühlkreislaufes nutzbar. Der Kühlkreislauf kann z. B. ein Kühlkreislauf einer Klimaanlage, einer Wärme- oder Kältepumpe sein. Der Kühlkreislauf kann weiter mindestens einen Verflüssiger, mindestens einen Verdichter und mindestens eine Drossel zur Entspannung eines Arbeitsmediums des Kühlkreislaufes umfassen.The heat pipe can be used here as an evaporator or part of an evaporator of a cooling circuit. The cooling circuit can, for. B. be a cooling circuit of an air conditioner, a heat or cooling pump. The cooling circuit may further comprise at least one condenser, at least one compressor and at least one throttle for relaxing a working medium of the cooling circuit.
Vorzugsweise dient der Kühlkreislauf und die vorgeschlagene Vorrichtung zur Kühlung eines zu kühlenden Gegenstandes oder Bereiches, also beispielsweise einer Batteriezelle, eines Innenraums eines Kühlschranks oder eines Raumes eines Gebäudes. Erfindungsgemäß ist das mindestens eine Wärmerohr mit dem Kühlkreislauf verbindbar und von dem Kühlkreislauf trennbar. Es ergeben sich somit zwei Betriebszustände der Vorrichtung zur Kühlung. In einem passiven Betriebszustand ist das mindestens eine Wärmerohr von dem Kühlkreislauf getrennt. Getrennt bedeutet hierbei, dass ein Arbeitsmedium des Kühlkreislaufes nicht durch das mindestens eine Wärmerohr durchströmen, also in das mindestens eine Wärmerohr einströmen und/oder aus dem Wärmerohr in den Kühlkreislauf ausströmen kann. Im passiven Zustand bildet das Wärmerohr ein geschlossenes System.Preferably, the cooling circuit and the proposed device for cooling an object or area to be cooled, so for example a battery cell, an interior of a refrigerator or a room of a building is used. According to the invention, the at least one heat pipe can be connected to the cooling circuit and separated from the cooling circuit. This results in two operating states of the device for cooling. In a passive operating state, the at least one heat pipe is separated from the cooling circuit. Separately, this means that a working medium of the cooling circuit does not flow through the at least one heat pipe, so flow into the at least one heat pipe and / or can flow out of the heat pipe into the cooling circuit. In the passive state, the heat pipe forms a closed system.
In dem passiven Betriebszustand erfolgt eine Kühlung eines zu kühlenden Gegenstandes oder Bereiches, indem das mindestens eine Wärmerohr mittels der mindestens einen Wärmeaufnahmefläche Wärmeenergie aufnimmt und Wärmeenergie mittels der mindestens einen Wärmeabgabefläche abgibt. Hierzu ist die mindestens eine Wärmeaufnahmefläche thermisch mit dem zu kühlenden Gegenstand oder Bereich, also beispielsweise einer Batteriezelle, gekoppelt. Die mindestens eine Wärmeabgabefläche ist hierbei thermisch mit einem Kühlmedium und/oder einem Kühlelement verbunden, welches die von der Wärmeabgabefläche des mindestens einen Wärmerohres abgegebene Wärmeenergie aufnimmt.In the passive operating state, a cooling of an article or area to be cooled takes place in that the at least one heat pipe absorbs thermal energy by means of the at least one heat absorption surface and releases heat energy by means of the at least one heat release surface. For this purpose, the at least one heat receiving surface is thermally coupled to the object or region to be cooled, for example a battery cell. The at least one heat-releasing surface is in this case thermally connected to a cooling medium and / or a cooling element, which receives the heat energy emitted by the heat-releasing surface of the at least one heat pipe.
In einem aktiven Zustand ist das mindestens eine Wärmerohr mit dem Kühlkreislauf verbunden. Verbunden bedeutet hierbei, dass ein Arbeitsmedium des Kühlkreislaufes in das mindestens eine Wärmerohr einströmen und aus dem mindestens einen Wärmerohr in den Kühlkreislauf ausströmen kann. Auch kann ein Arbeitsmedium des Kühlkreislaufes gleich dem Arbeitsmedium des mindestens einen Wärmerohres sein. Ist das Arbeitsmedium des Kühlkreislaufes nicht gleich dem Arbeitsmedium des mindestens einen Wärmerohres, so weist das Wärmerohr vorzugsweise mindestens einen Kanal für das Arbeitsmedium des Kühlkreislaufes auf. Erfindungsgemäß ist dieser Kanal von dem Kühlkreislauf trennbar oder mit dem Kühlkreislauf verbindbar. Weiter ist der Kanal derart in dem mindestens einen Wärmerohr angeordnet, dass kein Austausch zwischen dem Arbeitsmedium des mindestens einen Wärmerohres und einem sich in dem mindestens einen Kanal befindlichen Arbeitsmediums des Kühlkreislaufes stattfindet.In an active state, the at least one heat pipe is connected to the cooling circuit. Connected here means that a working medium of the cooling circuit can flow into the at least one heat pipe and can flow out of the at least one heat pipe into the cooling circuit. Also, a working medium of the cooling circuit can be equal to the working medium of the at least one heat pipe. If the working medium of the cooling circuit is not equal to the working medium of the at least one heat pipe, the heat pipe preferably has at least one channel for the working medium of the cooling circuit. According to the invention, this channel can be separated from the cooling circuit or can be connected to the cooling circuit. Furthermore, the channel is arranged in the at least one heat pipe such that there is no exchange between the working medium of the at least one heat pipe and a working medium of the cooling circuit located in the at least one channel.
Im aktiven Betriebszustand strömt das Arbeitsmedium des Kühlkreislaufes vom Kühlkreislauf über mindestens einen Einlass in das mindestens eine Wärmerohr und über mindestens einen Auslass von dem mindestens einen Wärmerohr in den Kühlkreislauf. Im aktiven Betriebszustand dient das mindestens eine Wärmerohr als Verdampfer. Hierin kann das in das mindestens eine Wärmerohr eingeströmte Arbeitsmedium des Kühlkreislaufes verdampfen. Die hierzu notwendige Verdampfungsenergie wird der Umgebung entzogen. Somit kühlt das mindestens eine Wärmerohr im aktiven Zustand den zu kühlenden Gegenstand oder Bereich.In the active operating state, the working medium of the cooling circuit flows from the cooling circuit via at least one inlet into the at least one heat pipe and via at least one outlet from the at least one heat pipe into the cooling circuit. In the active operating state, the at least one heat pipe serves as an evaporator. Herein, the working medium of the cooling circuit which has flowed into the at least one heat pipe can evaporate. The necessary evaporation energy is removed from the environment. Thus, the at least one heat pipe in the active state cools the object or area to be cooled.
Das mindestens eine Wärmerohr kann hierbei in Abhängigkeit einer Temperatur des mindestens einen Kühlmediums oder Kühlelements und/oder abhängig von einer erforderlichen Kühlleistung der Vorrichtung zur Kühlung und/oder einer zu erwartenden Temperatur des zu kühlenden Gegenstandes mit dem Kühlkreislauf verbunden oder von dem Kühlkreislauf getrennt werden. Ist z. B. die erforderliche Kühlleistung größer als ein vorbestimmter Schwellwert, so wird der aktive Betriebszustand eingestellt, d. h. das mindestens eine Wärmerohr wird mit dem Kühlkreislauf verbunden. Weist z. B. das Kühlmedium oder das Kühlelement, welches die von der Wärmeabgabefläche des mindestens einen Wärmerohrs abgegebene Wärmeenergie aufnimmt, eine Temperatur auf, die größer als eine vorbestimmte Temperatur ist, so wird ebenfalls ein aktiver Betriebszustand eingestellt. Das Kühlmedium kann beispielsweise Luft sein, die die Wärmeabgabefläche des mindestens einen Wärmerohres anströmt. Ein die Wärmeabgabefläche anströmender Luftstrom kann beispielsweise durch einen Fahrtwind bei einem fahrenden Kraftfahrzeug erzeugt werden.The at least one heat pipe can in this case be connected to the cooling circuit or separated from the cooling circuit depending on a temperature of the at least one cooling medium or cooling element and / or dependent on a required cooling capacity of the device for cooling and / or an expected temperature of the object to be cooled. Is z. B. the required cooling capacity greater than a predetermined threshold, the active operating state is set, ie, the at least one heat pipe is connected to the cooling circuit. For example, B. the cooling medium or the cooling element, which the of the Heat output surface of the at least one heat pipe dissipates heat energy receives, a temperature which is greater than a predetermined temperature, so also an active operating state is set. The cooling medium may be, for example, air that flows against the heat delivery surface of the at least one heat pipe. An airflow flowing in the heat release surface can be generated, for example, by a traveling wind in a moving motor vehicle.
Mittels der vorgeschlagenen Vorrichtung zur Kühlung wird in vorteilhafter Weise ermöglicht, zwischen einer aktiven und passiven Kühlung auszuwählen. Da bei einer passiven Kühlung keine zusätzliche Energie zur Kühlung aufgewendet werden muss, ergibt sich hierdurch in vorteilhafter Weise eine energieeffizientere Kühlung als bei einer rein aktiven Kühlvorrichtung. Weiter ergibt sich in vorteilhafter Weise durch die Verwendung des mindestens einen Wärmerohres als Teil eines Verdampfers eine vorteilhafte bauliche Integration von Bauelementen einer aktiven und einer passiven Kühlung.By means of the proposed device for cooling is advantageously made possible to select between an active and passive cooling. Since with passive cooling no additional energy has to be expended for the cooling, this results in an advantageously more energy-efficient cooling than in a purely active cooling device. Furthermore, advantageously, the use of the at least one heat pipe as part of an evaporator results in an advantageous structural integration of components of an active and a passive cooling.
Vorzugsweise ist das mindestens eine Wärmerohr über ein Einlassventil und/oder ein Auslassventil mit dem Kühlkreislauf verbunden.The at least one heat pipe is preferably connected to the cooling circuit via an inlet valve and / or an outlet valve.
In einer weiteren Ausführungsform ist ein Druck eines Arbeitsmediums des mindestens einen Wärmerohrs einstellbar. Vorzugsweise ist der Druck des Arbeitsmediums des Wärmerohrs in Abhängigkeit einer Temperatur des zu kühlenden Gegenstandes oder Bereichs und/oder einer Temperatur des Kühlmediums oder des Kühlelements einstellbar. Hierdurch kann in vorteilhafter Weise erreicht werden, dass sich ein Aggregatzustand des Arbeitsmediums des mindestens einen Wärmerohres in der Nähe eines Verdampfungspunktes des Arbeitsmediums des mindestens einen Wärmerohres befindet.In a further embodiment, a pressure of a working medium of the at least one heat pipe is adjustable. Preferably, the pressure of the working medium of the heat pipe in dependence of a temperature of the object or region to be cooled and / or a temperature of the cooling medium or the cooling element is adjustable. In this way it can be achieved in an advantageous manner that there is an aggregate state of the working medium of the at least one heat pipe in the vicinity of an evaporation point of the working medium of the at least one heat pipe.
In einer weiteren Ausführungsform ist der Druck des Arbeitsmediums mittels eines Kompressors einstellbar. Der Kompressor kann hierbei beispielsweise ein Druckeinstellkolben sein, der in dem Wärmerohr angeordnet oder fluidtechnisch mit dem Wärmerohr verbunden ist. Hierbei stellt der Druckeinstellkolben ausschließlich den Druck des Arbeitsmediums des Wärmerohres ein.In a further embodiment, the pressure of the working medium is adjustable by means of a compressor. The compressor may in this case be, for example, a pressure adjusting piston, which is arranged in the heat pipe or is fluidly connected to the heat pipe. Here, the Druckeinstellkolben exclusively sets the pressure of the working fluid of the heat pipe.
Ist das Arbeitsmedium des mindestens einen Wärmerohres gleich dem Arbeitsmedium des Kühlkreislaufes, so kann ein Druck des Arbeitsmediums auch mittels des im Kühlkreislauf angeordneten Verdichters eingestellt werden. Ist das mindestens eine Wärmerohr z. B. über ein Einlassventil mit dem Kühlkreislauf fluidtechnisch verbunden, so wird das Einlassventil geöffnet und mittels des Verdichters ein Druck des Arbeitsmediums im Kühlkreislauf und im mindestens einen Wärmerohr eingestellt. Ist ein gewünschter Druck eingestellt, so kann das Einlassventil wieder geschlossen werden. Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise, dass die Vorrichtung zur Kühlung keinen weiteren Kompressor als den Verdichter des Kühlkreislaufes umfassen muss.If the working medium of the at least one heat pipe is equal to the working medium of the cooling circuit, a pressure of the working medium can also be set by means of the compressor arranged in the cooling circuit. Is that at least one heat pipe z. B. fluidly connected via an inlet valve to the cooling circuit, the inlet valve is opened and adjusted by means of the compressor, a pressure of the working fluid in the cooling circuit and the at least one heat pipe. If a desired pressure is set, the inlet valve can be closed again. This results in an advantageous manner that the device for cooling need not include a compressor other than the compressor of the cooling circuit.
In einer weiteren Ausführungsform sind mindestens zwei Wärmerohre als Verdampfer oder Teil des Verdampfers des Kühlkreislaufes nutzbar, wobei die mindestens zwei Wärmerohre gemeinsam mit dem Kühlkreislauf verbindbar und von dem Kühlkreislauf trennbar sind. Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine einheitliche Verbindung oder Trennung von mehreren Wärmerohren von dem Kühlkreislauf. Alternativ sind die mindestens zwei Wärmerohre individuell mit dem Kühlkreislauf verbindbar und von dem Kühlkreislauf trennbar. Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise, dass ein aktiver oder passiver Betriebszustand individuell für jedes Wärmerohr einstellbar ist. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn verschiedene zu kühlende Gegenstände oder Bereiche unterschiedliche Kühlleistungen erfordern. So ist vorstellbar, dass ein erster zu kühlender Gegenstand oder Bereich eine hohe Kühlleistung benötigt und daher aktiv gekühlt wird, während ein zweiter zu kühlender Gegenstand oder Bereich eine geringere Kühlleistung benötigt und damit passiv gekühlt werden kann. Sind die Wärmerohre individuell mit dem Kühlkreislauf verbindbar und von dem Kühlkreislauf trennbar, so kann jedes Wärmerohr über ein Einlass- und Auslassventil mit dem Kühlkreislauf fluidtechnisch verbunden sein.In a further embodiment, at least two heat pipes can be used as evaporator or part of the evaporator of the cooling circuit, wherein the at least two heat pipes can be connected together with the cooling circuit and separated from the cooling circuit. This results in an advantageous manner a uniform connection or separation of several heat pipes of the cooling circuit. Alternatively, the at least two heat pipes can be individually connected to the cooling circuit and separated from the cooling circuit. This results in an advantageous manner that an active or passive operating state is individually adjustable for each heat pipe. This is particularly advantageous when different objects or areas to be cooled require different cooling capacities. Thus, it is conceivable that a first article or area to be cooled requires a high cooling capacity and is therefore actively cooled, while a second article or area to be cooled requires a lower cooling capacity and thus can be passively cooled. If the heat pipes can be individually connected to the cooling circuit and separated from the cooling circuit, then each heat pipe can be fluidly connected to the cooling circuit via an inlet and outlet valve.
In einer weiteren Ausführungsform ist mittels mindestens eines Teiles einer Wärmeaufnahmefläche des mindestens einen Wärmerohrs Wärmeenergie mindestens einer Batteriezelle aufnehmbar und mittels mindestens eines Teiles einer Wärmeabgabefläche des mindestens einen Wärmerohres an ein Kühlmedium und/oder Kühlelement übertragbar. Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Kühlung einer Batterie oder Batteriezelle verwendet werden kann. Hierbei ist vorstellbar, dass mindestens ein Teil der Wärmeaufnahmefläche des mindestens einen Wärmerohres direkt an einer Batteriezelle, z. B. an einer Außenfläche der Batteriezelle, angeordnet ist. Auch ist vorstellbar, dass die Wärmeaufnahmefläche z. B. über ein thermisches Kopplungselement thermisch mit der Batteriezelle gekoppelt ist. Die Vorrichtung zur Kühlung kann hierbei insbesondere zur aktiven oder passiven Kühlung einer Batteriezelle oder einer Batterie in einem Kraftfahrzeug verwendet werden. Insbesondere ist es möglich, die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Kühlung einer Traktionsbatterie in einem Elektro- oder Hybridfahrzeug zu verwenden. Das mit dem mindestens einen Teil der Wärmeabgabefläche in thermischer Verbindung stehende Kühlmedium und/oder Kühlelement kann beispielsweise die Außenluft eines Kraftfahrzeuges sein. Hierdurch ist eine Kühlung der Batteriezellen und eine Wärmeabgabe an die Außenluft möglich. Eine hierfür erforderliche Voraussetzung ist, dass die Außenluft kälter ist als die zu kühlende Batteriezelle. Wird z. B. ein Kühlluftstrom zur Kühlung der Wärmeabgabefläche aus einem Fahrtwind eines fahrenden Kraftfahrzeugs generiert, so steigt die mögliche Wärmeabgabe mittels der Wärmeabgabefläche mit steigender Fahrzeuggeschwindigkeit.In a further embodiment, thermal energy of at least one battery cell can be received by at least one part of a heat receiving surface of the at least one heat pipe and can be transmitted to a cooling medium and / or cooling element by means of at least a part of a heat discharge surface of the at least one heat pipe. This results in an advantageous manner that the inventive device for cooling a battery or battery cell can be used. It is conceivable that at least a portion of the heat receiving surface of the at least one heat pipe directly to a battery cell, for. B. on an outer surface of the battery cell, is arranged. It is also conceivable that the heat receiving surface z. B. is thermally coupled via a thermal coupling element with the battery cell. The device for cooling can be used in particular for the active or passive cooling of a battery cell or a battery in a motor vehicle. In particular, it is possible to use the device according to the invention for cooling a traction battery in an electric or hybrid vehicle. The cooling medium and / or cooling element that is in thermal communication with the at least one part of the heat delivery surface may be, for example, the outside air of a motor vehicle. As a result, cooling of the battery cells and a heat transfer to the outside air is possible. A prerequisite for this is that the outside air is colder than the battery cell to be cooled. If z. B. generates a cooling air flow for cooling the heat transfer surface from a wind of a moving motor vehicle, the potential heat output increases by means of the heat transfer surface with increasing vehicle speed.
Ist eine Temperatur der Außenluft gleich oder größer als eine Temperatur der Batteriezelle, so ist eine Wärmeabgabe mittels der Wärmeabgabefläche an die Außenluft nicht möglich. Daher muss in diesem Fall auf eine aktive Kühlung umgeschaltet werden.If a temperature of the outside air is equal to or higher than a temperature of the battery cell, it is not possible to disperse heat by means of the heat-dissipating surface to the outside air. Therefore, you have to switch to active cooling in this case.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Batteriezelle in einem Kraftfahrzeug angeordnet, wobei mindestens ein Teil der Wärmeabgabefläche außerhalb des Kraftfahrzeugs angeordnet ist. Hierdurch kann in vorteilhafter Weise ein durch den Fahrtwind generierter Luftstrom als Kühlmedium genutzt werden, an welches die Wärmeabgabefläche Wärmeenergie überträgt.In a preferred embodiment, the battery cell is arranged in a motor vehicle, wherein at least a part of the heat delivery surface is arranged outside the motor vehicle. As a result, an airflow generated by the airstream can be advantageously used as the cooling medium, to which the heat-dissipating surface transfers heat energy.
In einer weiteren Ausführungsform ist zumindest ein Teil der Wärmeabgabefläche thermisch gegenüber dem Kühlmedium und/oder dem Kühlelement isolierbar. Während die Wärmeabgabefläche im passiven Betriebszustand Wärmeenergie an das Kühlmedium und/oder das Kühlelement überträgt, ist eine derartige Übertragung von Wärmeenergie im aktiven Zustand unerwünscht. Ist z. B. die Wärmeabgabefläche außerhalb des Kraftfahrzeugs angeordnet, so würde im aktiven Zustand die Außenluft gekühlt werden. Hierdurch würde sich eine Kühlleistung im aktiven Zustand z. B. im Bezug auf eine Batteriezelle verringern. Durch eine thermische Isolation der Wärmeabgabefläche gegenüber dem Kühlmedium und/oder dem Kühlelement wird somit in vorteilhafter Weise erreicht, dass in einem aktiven Zustand keine unnötige Kühlleistung aufgewendet werden muss. Vorzugsweise ist die Wärmeabgabefläche des mindestens einen Wärmerohres in dem passiven Betriebszustand thermisch mit dem Kühlmedium und/oder Kühlelement gekoppelt und in einem aktiven Betriebszustand von diesem isoliert.In a further embodiment, at least part of the heat delivery surface can be thermally insulated from the cooling medium and / or the cooling element. While the heat transfer surface in the passive state of operation transfers heat energy to the cooling medium and / or the cooling element, such transfer of thermal energy in the active state is undesirable. Is z. For example, if the heat delivery surface is located outside the motor vehicle, the outside air would be cooled in the active state. This would cause a cooling capacity in the active state z. B. with respect to a battery cell. By thermal insulation of the heat transfer surface relative to the cooling medium and / or the cooling element is thus achieved in an advantageous manner that no unnecessary cooling power must be expended in an active state. Preferably, the heat transfer surface of the at least one heat pipe is thermally coupled in the passive operating state with the cooling medium and / or cooling element and isolated in an active operating state of this.
Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine verbesserte Energieeffizienz im aktiven Betriebszustand.This advantageously results in improved energy efficiency in the active operating state.
Weiter vorgeschlagen wird ein Verfahren zur Kühlung mittels mindestens eines Wärmerohres, wobei mindestens eine Steuer- oder Regeleinheit in Abhängigkeit mindestens einer Temperatur und/oder mindestens einer geforderten Kühlleistung und/oder einer zu erwartenden Temperatur eine Verbindung und Trennung des mindestens einen Wärmerohrs von einem Kühlkreislauf einstellt.Further proposed is a method for cooling by means of at least one heat pipe, wherein at least one control or regulation unit sets at least one temperature and / or at least one required cooling capacity and / or an expected temperature connection and disconnection of the at least one heat pipe from a cooling circuit ,
Es ist z. B. möglich, dass die mindestens eine Steuer- oder Regeleinheit ein Einlass- und/oder Auslassventil des mindestens einen Wärmerohres in Abhängigkeit einer Temperatur eines zu kühlenden Gegenstandes oder Bereiches, beispielsweise einer Batteriezelle, und/oder in Abhängigkeit einer Temperatur eines Kühlmediums und/oder Kühlelements, beispielsweise einer Außenluft eines Fahrzeugs, öffnet oder schließt. Die mindestens eine Steuer- oder Regeleinheit stellt somit den passiven und aktiven Betriebszustand der Vorrichtung zur Kühlung ein. Selbstverständlich ist auch vorstellbar, dass die mindestens eine Steuer- oder Regeleinheit den aktiven oder passiven Zustand in Abhängigkeit weiterer fahrzeugspezifischer Zustandsgrößen, wie z. B. der elektrischen Leistungsaufnahme oder Leistungsabgabe der Batteriezelle, einstellt.It is Z. B. possible that the at least one control or regulating unit an inlet and / or outlet valve of the at least one heat pipe in dependence of a temperature of an object or area to be cooled, for example a battery cell, and / or in dependence of a temperature of a cooling medium and / or Cooling element, such as an outside air of a vehicle, opens or closes. The at least one control or regulating unit thus sets the passive and active operating state of the device for cooling. Of course, it is also conceivable that the at least one control or regulating unit, the active or passive state depending on other vehicle-specific state variables, such. B. the electrical power consumption or power output of the battery cell adjusts.
Die Steuer- oder Regeleinheit kann hierbei auch eine Temperatur des zu kühlenden Gegenstandes, beispielsweise der Batteriezelle, regeln. Hierbei kann z. B. eine Solltemperatur fest vorgegeben sein. Ist der zu kühlenden Gegenstand eine Batteriezelle, so kann die Temperatur auch in Abhängigkeit z. B. einer Leistungsaufnahme oder Leistungsabgabe der Batteriezelle bestimmt werden. Ein Istwert ist die aktuelle Temperatur des zu kühlenden Gegenstandes, die z. B. mittels eines Sensors zur Erfassung der Temperatur des zu kühlenden Gegenstandes erfasst werden kann. Abhängig von einer Regeldifferenz zwischen Sollwert und Istwert stellt die Steuer- oder Regeleinheit den aktiven oder passiven Betriebszustand ein. Insbesondere kann die Steuer- oder Regeleinheit in Abhängigkeit der Regeldifferenz das Ein- und/oder Auslassventil öffnen oder schließen.The control unit can also regulate a temperature of the object to be cooled, for example the battery cell. This z. B. be a set temperature fixed. If the object to be cooled is a battery cell, then the temperature can also be dependent on z. B. a power consumption or power output of the battery cell can be determined. An actual value is the current temperature of the object to be cooled, the z. B. can be detected by means of a sensor for detecting the temperature of the object to be cooled. Depending on a control difference between setpoint and actual value, the control or regulation unit sets the active or passive operating state. In particular, the control unit can open or close the inlet and / or outlet valve as a function of the control difference.
Weiter kann die Steuer- oder Regeleinheit eine Verbindung und Trennung des mindestens einen Wärmerohrs von einem Kühlkreislauf in Abhängigkeit einer zu erwartenden Temperatur des zu kühlenden Gegenstandes einstellen. Die zu erwartende Temperatur kann hierbei in Abhängigkeit von thermischen Eigenschaften der Vorrichtung zur Kühlung, insbesondere von Totzeiten und/oder Zeitkonstanten im Prozess der Kühlung des zu kühlenden Gegenstands durch das mindestens eine Wärmerohr, und/oder der Temperatur des zu kühlenden Gegenstandes und/oder weiteren Vorgängen, die eine aktuelle oder eine zukünftige Temperatur des zu kühlenden Gegenstandes beeinflussen, bestimmt werden. Ist der zu kühlende Gegenstand z. B. eine Batteriezelle, so kann die zu erwartende Temperatur beispielsweise in Abhängigkeit von thermischen Eigenschaften der Vorrichtung zur Kühlung der Batteriezelle und/oder der Temperatur der Batteriezelle und/oder der Leistungsaufnahme oder -abgabe der Batteriezelle bestimmt werden. Alternativ oder kumulativ kann die zu erwartende Temperatur der Batteriezelle in Abhängigkeit einer zu erwartenden Leistungsaufnahme oder -abgabe bestimmt werden. Hierzu können beispielsweise Daten eines Navigationssystems des Kraftfahrzeugs verwendet werden. Liefert das Navigationssystem z. B. die Information einer bevorstehenden Bergabfahrt, bei der die Batteriezelle geladen wird, so kann beispielsweise ein ladebedingter Anstieg der Temperatur der Batteriezelle vorhergesagt werden.Furthermore, the control or regulating unit can set a connection and disconnection of the at least one heat pipe from a cooling circuit as a function of an expected temperature of the object to be cooled. The expected temperature may in this case depending on the thermal properties of the device for cooling, in particular dead times and / or time constants in the process of cooling the object to be cooled by the at least one heat pipe, and / or the temperature of the object to be cooled and / or further Operations that affect a current or a future temperature of the object to be cooled, are determined. Is the object to be cooled z. As a battery cell, the expected temperature can be determined, for example, depending on the thermal properties of the device for cooling the battery cell and / or the temperature of the battery cell and / or the power consumption or output of the battery cell. Alternatively or cumulatively, the expected temperature of the battery cell can be determined depending on an expected power consumption or delivery. You can do this For example, data of a navigation system of the motor vehicle can be used. If the navigation system delivers z. As the information of an upcoming downhill, in which the battery cell is charged, so for example a charge-induced increase in the temperature of the battery cell can be predicted.
Die zu erwartende Temperatur kann hierbei geschätzt oder berechnet werden. Die Schätzung kann hierbei auf Modellen zur Schätzung beruhen. Die Berechnung kann hierbei auf Modellen zur Berechnung, beispielsweise linearen oder nichtlinearen Modellen, beruhen.The expected temperature can be estimated or calculated here. The estimate may be based on models for estimation. The calculation can hereby be based on models for the calculation, for example linear or nonlinear models.
Durch das Verfahren ergibt sich somit in vorteilhafter Weise eine energieeffizientere Kühlung z. B. einer Batteriezelle eines Kraftfahrzeugs.The method thus advantageously results in a more energy-efficient cooling z. B. a battery cell of a motor vehicle.
In einer weiteren Ausführungsform stellt die mindestens eine Steuer- oder Regeleinheit einen Druck eines Arbeitsmediums des mindestens einen Wärmerohres ein. Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise, dass ein Aggregatzustand des Arbeitsmediums des mindestens einen Wärmerohres in der Nähe des Verdampfungspunktes des Arbeitsmediums des mindestens einen Wärmerohres liegt, wodurch eine maximale Kühlleistung des mindestens einen Wärmerohres einstellbar ist.In a further embodiment, the at least one control unit regulates a pressure of a working medium of the at least one heat pipe. This results in an advantageous manner that an aggregate state of the working medium of the at least one heat pipe in the vicinity of the evaporation point of the working medium of the at least one heat pipe, whereby a maximum cooling capacity of the at least one heat pipe is adjustable.
In einer weiteren Ausführungsform stellt eine Steuer- oder Regeleinheit eine thermische Isolierung zumindest eines Teiles einer Wärmeabgabefläche gegenüber einem Kühlmedium und/oder Kühlelement ein. Hierzu umfasst die Vorrichtung in vorteilhafter Weise eine Isoliereinheit für die Wärmeabgabefläche. Z. B. ist vorstellbar, dass die Isoliereinheit eine thermisch isolierende Kappe ist, mittels derer die Wärmeabgabefläche abdeckbar ist. Hierbei ist eine Stellung der Kappe mittels der mindestens einen Steuer- oder Regeleinheit einstellbar. In einem passiven Betriebszustand deckt z. B. die Kappe die Wärmeabgabefläche des mindestens einen Wärmerohres nicht ab. In einem aktiven Betriebszustand deckt die Kappe die Wärmeabgabefläche des mindestens einen Wärmerohres ab. Eine aktive Verstelleinrichtung kann beispielsweise einen geöffneten oder geschlossenen Zustand der Isoliereinheit, insbesondere der Kappe, einstellen. Auch ist vorstellbar, dass ein geöffneter oder geschlossener Zustand der Isoliereinheit mittels einer passiven Verstelleinrichtung, beispielsweise eines Bimetalls oder einer Formgedächtnislegierung, eingestellt werden kann. Ein Bimetall öffnet und verschließt die Kappe z. B. in Abhängigkeit einer Temperatur des Kühlelements und/oder Kühlmediums, z. B. der Außenluft des Fahrzeugs. Die passive Verstelleinrichtung kann hierfür an der Kappe angeordnet sein.In a further embodiment, a control unit regulates thermal insulation of at least part of a heat-dissipating surface with respect to a cooling medium and / or a cooling element. For this purpose, the device advantageously comprises an insulation unit for the heat delivery surface. For example, it is conceivable that the insulating unit is a thermally insulating cap, by means of which the heat-dissipating surface can be covered. Here, a position of the cap by means of at least one control or regulating unit is adjustable. In a passive operating state z. For example, the cap does not remove the heat delivery surface of the at least one heat pipe. In an active operating state, the cap covers the heat transfer surface of the at least one heat pipe. An active adjustment device can for example set an open or closed state of the insulation unit, in particular the cap. It is also conceivable that an opened or closed state of the insulating unit can be adjusted by means of a passive adjusting device, for example a bimetal or a shape memory alloy. A bimetal opens and closes the cap z. B. as a function of a temperature of the cooling element and / or cooling medium, for. B. the outside air of the vehicle. The passive adjustment can be arranged for this purpose on the cap.
Durch eine Isolierung ergibt sich in vorteilhafter Weise eine energieeffizientere Kühlung im aktiven Betriebszustand.Insulation advantageously results in more energy-efficient cooling in the active operating state.
Die Erfindung wird anhand zweier Ausführungsbeispiele näher erläutert. Die Fig. zeigen:The invention will be explained in more detail with reference to two embodiments. The figures show:
Nachfolgend bezeichnen gleiche Bezugszeichen Elemente mit gleichen technischen Eigenschaften.Hereinafter, like reference numerals designate elements having the same technical characteristics.
In einem aktiven Betriebszustand öffnet die Steuer- oder Regeleinheit
In einem passiven Betriebszustand schließt die Steuer- oder Regeleinheit
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Vorrichtung zur KühlungDevice for cooling
- 22
- Batteriezellebattery cell
- 33
- Kondensatorcapacitor
- 44
- VerdampferEvaporator
- 55
- Kompressorcompressor
- 66
- Drosselthrottle
- 77
- Arbeitsmedium des KühlkreislaufesWorking medium of the cooling circuit
- 88th
- Wärmerohrheat pipe
- 8181
- WärmeaufnahmeflächeHeat absorbing surface
- 8282
- WärmeabgabeflächeHeat transfer surface
- 99
- Einlassventilintake valve
- 1010
- Auslassventiloutlet valve
- 1111
- Fahrzeughüllevehicle cover
- 1212
- Steuer- oder RegeleinheitControl unit
- 13 13
- Sensor zur Erfassung der AußentemperaturSensor for detecting the outside temperature
- 13a13a
- Sensor zur Erfassung der Temperatur der BatteriezelleSensor for detecting the temperature of the battery cell
- 1414
- Platteplate
- 14a14a
- Platteplate
- 14b14b
- Platteplate
- 1515
- Kappecap
- 1616
- Verstelleinheitadjustment
- 1717
- DruckeinstellkolbenDruckeinstellkolben
- 1818
- weitere Verstelleinheitfurther adjustment unit
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- EP 1274137 B1 [0007] EP 1274137 B1 [0007]
- DE 7439582 U1 [0008] DE 7439582 U1 [0008]
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---|---|
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Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102013215927A1 (en) * | 2013-08-12 | 2015-02-12 | Volkswagen Aktiengesellschaft | battery module |
DE102013215929A1 (en) * | 2013-08-12 | 2015-02-12 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Battery module and method for operating a battery module |
WO2015120958A1 (en) * | 2014-02-12 | 2015-08-20 | Audi Ag | Method for cooling a component of a motor vehicle, cooling device, and motor vehicle |
DE102015108426A1 (en) | 2015-05-28 | 2016-12-01 | Lisa Dräxlmaier GmbH | Device for cooling a battery |
US9689624B2 (en) | 2011-11-18 | 2017-06-27 | GM Global Technology Operations LLC | Method for mitigating thermal propagation of batteries using heat pipes |
DE102016110971A1 (en) * | 2016-06-15 | 2017-12-21 | Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft | Engine cooling system for a motor vehicle engine |
US9853337B2 (en) | 2014-03-20 | 2017-12-26 | Ford Global Technologies, Llc | Battery thermal management system including bimetallic member |
CN108963384A (en) * | 2018-08-15 | 2018-12-07 | 中国科学院工程热物理研究所 | battery thermal management system and method |
EP4060274A1 (en) * | 2021-03-18 | 2022-09-21 | Guangdong Envicool Technology Co., Ltd. | Heat dissipation device |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102007004979A1 (en) * | 2007-02-01 | 2008-08-07 | Daimler Ag | Traction battery cooling and/or tempering device for use in motor vehicle i.e. hybrid vehicle, has battery and cooling circuit thermally coupled with each other by refrigerant circuit to release heat on part of battery with low temperature |
EP1274137B1 (en) | 2000-04-14 | 2008-09-24 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Battery pack |
DE102008057305A1 (en) * | 2007-11-13 | 2009-08-13 | Behr Gmbh & Co. Kg | Device for cooling a heat source of a motor vehicle |
DE102008012705A1 (en) * | 2008-03-05 | 2009-09-10 | Continental Automotive Gmbh | Battery tempering device for hybrid vehicle, has evaporator arranged in housing that surrounds battery, and bypass valve i.e. magnetic valve, electrically adjustable parallel to expansion body |
-
2009
- 2009-12-05 DE DE102009057163A patent/DE102009057163A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1274137B1 (en) | 2000-04-14 | 2008-09-24 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Battery pack |
DE102007004979A1 (en) * | 2007-02-01 | 2008-08-07 | Daimler Ag | Traction battery cooling and/or tempering device for use in motor vehicle i.e. hybrid vehicle, has battery and cooling circuit thermally coupled with each other by refrigerant circuit to release heat on part of battery with low temperature |
DE102008057305A1 (en) * | 2007-11-13 | 2009-08-13 | Behr Gmbh & Co. Kg | Device for cooling a heat source of a motor vehicle |
DE102008012705A1 (en) * | 2008-03-05 | 2009-09-10 | Continental Automotive Gmbh | Battery tempering device for hybrid vehicle, has evaporator arranged in housing that surrounds battery, and bypass valve i.e. magnetic valve, electrically adjustable parallel to expansion body |
Cited By (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102012220873B4 (en) | 2011-11-18 | 2024-02-01 | GM Global Technology Operations LLC (n. d. Gesetzen des Staates Delaware) | Battery module, motor vehicle and use of the battery module |
US9689624B2 (en) | 2011-11-18 | 2017-06-27 | GM Global Technology Operations LLC | Method for mitigating thermal propagation of batteries using heat pipes |
DE102013215929A1 (en) * | 2013-08-12 | 2015-02-12 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Battery module and method for operating a battery module |
DE102013215927A1 (en) * | 2013-08-12 | 2015-02-12 | Volkswagen Aktiengesellschaft | battery module |
US10195958B2 (en) | 2014-02-12 | 2019-02-05 | Audi Ag | Method for cooling a component of a motor vehicle, cooling device, and motor vehicle |
WO2015120958A1 (en) * | 2014-02-12 | 2015-08-20 | Audi Ag | Method for cooling a component of a motor vehicle, cooling device, and motor vehicle |
CN105980194A (en) * | 2014-02-12 | 2016-09-28 | 奥迪股份公司 | Method for cooling a component of a motor vehicle, cooling device, and motor vehicle |
CN105980194B (en) * | 2014-02-12 | 2017-12-12 | 奥迪股份公司 | Method for being cooled down to the part of motor vehicle, cooling device and motor vehicle |
US10622686B2 (en) | 2014-03-20 | 2020-04-14 | Ford Global Technologies, Llc | Battery thermal management system including bimetallic member |
US9853337B2 (en) | 2014-03-20 | 2017-12-26 | Ford Global Technologies, Llc | Battery thermal management system including bimetallic member |
DE102015108426B4 (en) | 2015-05-28 | 2020-01-16 | Lisa Dräxlmaier GmbH | Device for cooling a battery |
DE102015108426A1 (en) | 2015-05-28 | 2016-12-01 | Lisa Dräxlmaier GmbH | Device for cooling a battery |
DE102016110971A1 (en) * | 2016-06-15 | 2017-12-21 | Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft | Engine cooling system for a motor vehicle engine |
CN108963384A (en) * | 2018-08-15 | 2018-12-07 | 中国科学院工程热物理研究所 | battery thermal management system and method |
EP4060274A1 (en) * | 2021-03-18 | 2022-09-21 | Guangdong Envicool Technology Co., Ltd. | Heat dissipation device |
US11940231B2 (en) | 2021-03-18 | 2024-03-26 | Guangdong Envicool Technology Co., Ltd. | Heat dissipation device |
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