DE102010009478A1

DE102010009478A1 - Fahrzeug mit einem gekühlten elektrischen Speicher

Info

Publication number: DE102010009478A1
Application number: DE201010009478
Authority: DE
Inventors: Dr. Franke Torsten
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2010-02-26
Filing date: 2010-02-26
Publication date: 2011-09-01

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit einem elektrischen Energiespeicher, der mehrere Speicherzellen aufweist, wobei die Speicherzellen thermisch leitend mit einer Kühlplatte verbunden sind, in die mindestens ein von Kühlflüssigkeit durchströmter Kühlkanal integriert ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit einem gekühlten elektrischen Speicher gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Moderne Hybridfahrzeuge bzw. Elektrofahrzeuge sind mit leistungsfähigen elektrischen Energiespeichern (Akkumulatoren) ausgerüstet, die zumindest in manchen Betriebszuständen aktiv gekühlt werden müssen. Derzeit sind Kühlsysteme mit einfacher bzw. erzwungener Konvektion der die Speicherzellen umgebenden Luft gebräuchlich oder alternativ dazu Flüssigkeits- und Verdampferwärmetauscher, mittels denen die Speicherzellen gekühlt werden. Die Wärmetauscher bestehen dabei üblicherweise aus Rohren, welche an den Speicherzellen angeordnet sind. Darüber hinaus ist üblicherweise ein mechanischer Aufbau, z. B. ein Gehäuse vorgesehen, welches die Speicherzellen und die Kühleinrichtung mechanisch zusammenhält und gegenüber äußeren Wärmequellen bzw. Wärmesenken isoliert.
Die Fertigung der oben beschriebenen Wärmetauscher ist sehr aufwändig. Insbesondere ist die Verwendung von Einzelrohren mit einer beträchtlichen Komplexität des Gesamtaufbaus verbunden.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Fahrzeug mit einem elektrischen Energiespeicher zu schaffen, der in konstruktiv einfacher Weise gekühlt werden kann.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entehmen.
Ausgangspunkt der Erfindung ist ein Fahrzeug mit einem elektrischen Energiespeicher, der mehrere Speicherzellen aufweist. Der Kern der Erfindung besteht darin, dass die Speicherzellen thermisch leitend mit einer Kühlplatte verbunden sind, in die mindestens ein von Kühlflüssigkeit durchströmter Kühlkanal integriert ist. Der Kühlkanal kann beispielsweise mäanderförmig im Inneren der Kühlplatte verlaufen. Die Kühlplatte kann auf einem Trägerelement, insbesondere auf einer Trägerplatte, angeordnet sein. Zwischen der Kühlplatte und der Trägerplatte kann eine elastische Zwischenschicht vorgesehen sein.
Erfindungsgemäß wird somit vorgeschlagen, die „kalte Ebene” mittels eines Schichtaufbaus bestehend aus einem Trägerelement, einer Isolierung, einem „Kraftausgleich” und einer „kühlmittelführenden Fläche” darzustellen. Dabei können die verschiedenen Funktionen von einzelnen Bauteilen übernommen oder zumindest teilweise integriert werden.
Das Trägerelement kann beispielsweise aus Kunststoff hergestellt sein. Bei dem Trägerelement kann es sich um eine extrudierte Hohlelementplatte oder um eine geschäumte Kunststoffplatte handeln. Beide sind kostengünstig herstellbar und weisen eine hinreichend hohe Steifigkeit und ein geringes Gewicht auch.
Die bereits erwähnte Funktion des Kraftausgleichs kann über eine flexible „Matte” dargestellt werden, die zwischen der Kühlplatte und dem Trägerelement angeordnet und mit beiden verklebt ist.
Die „Kühlplatte”, die als kühlmittelführende Ebene fungiert, kann aus miteinander teilweise verbundenen Platten bzw. Folien aus Metall hergestellt werden, in die durch Prägen, Tiefziehen, Blasen oder andere Umformverfahren die kühlmittelführenden Kanäle eingearbeitet sind. Derartige Fertigungsverfahren sind auch unter dem Begriff „Rollbondverfahren” bekannt.
Bei einem anderen Ausführungsbeispiel wird die Funktion des Trägerelements durch eine geschäumte Kunststoffplatte dargestellt. Der Kunststoff ist vorzugsweise geschlossenporig. Die Oberflächen der Kunststoffplatte können zusätzlich mit Folie laminiert oder auch vollständig von einer Folie umhüllt sein. Ebenfalls kann diese Folie bereits eingeformte Vertiefungen aufweisen, welche die erhabenen Kühlkanäle der kühlmittelführenden Ebene aufnehmen und somit kraftverteilend und zudem isolierend wirken. Die kältemittelführende Ebene kann aus miteinander teilweise verbundenen Kunststoffplatten bzw. Folien dargestellt sein, zwischen denen die kühlmittelführenden Kanäle vorgesehen sind.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung bildet der mindestens eine Kühlkanal eine Erhebung der Kühlplatte (ähnlich den Kanälen herkömmlicher Wohnraumplattenheizkörper). Um eine gute Kraftverteilung zu erreichen, können zwischen einzelnen „Ästen” des mindestens einen Kühlkanals noppen- oder rippenartige Erhebungen vorgesehen sein. Die Noppen bzw. Rippen können aus teilweise vorgeprägten und anschließend verschweißten Platten gefertigt sein. Die Noppen bzw. Rippen dienen primär dazu, die Kräfte gleichmäßig auf das Tragelement zu verteilen.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist die Kühlplatte mit Kühlrippen versehen, die im wesentlichen senkrecht von der Kühlplatte abstehen und in Bereiche zwischen einzelnen Speicherzellen ragen bzw. unmittelbar von außen her an den Speicherzellen anliegen. Die Kühlrippen können mit der Kühlplatte kraft- oder stoffschlüssig verbunden sein. Die Kühlrippen können auch integraler Bestandteil der Kühlplatte sein, sie können z. B. in einem Arbeitsgang mit der Kühlplatte gegossen werden.
Im folgenden wird die Erfindung im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert. Die einzige 1 zeigt eine Wärmeübertragungseinrichtung zur Übertragung von Abwärme von hier nicht näher dargestellten Speicherzellen eines elektrischen Energiespeichers auf ein Kühlmittel. Die in 1 gezeigte Anordnung weist eine Trägerplatte 1 auf, die hier als Hohlelementplatte ausgebildet ist und in ihrem Inneren eine Vielzahl in Plattenlängsrichtung verlaufender Kanäle 1a, 1b etc. aufweist. Auf die Trägerplatte 1 ist eine Zwischenschicht bzw. Matte 2 aufgeklebt. Die Matte 2 ist vorzugsweise flexibel und kann z. B. aus einem Kunststoffschaum hergestellt sein. Auf die Matte 2 wiederum ist eine Kühlplatte 3 aufgeklebt. Die Kühlplatte 3 kann ähnlich aufgebaut sein wie ein Plattenheizkörper, d. h. im Inneren der Kühlplatte 3 kann ein die Kühlplatte 3 mäanderförmig durchsetzender Kühlkanal bzw. ein durch mehrere Kanäle gebildetes Kühlkanalsystem vorgesehen sein. Von dem Kühlkanalsystem sind hier lediglich der Zulauf und der Ablauf 4 bzw. 5 dargestellt. Vollständigkeitshalber seien noch Aussparungen 6, 7 erwähnt, die z. B. aus Montagegründen vorgesehen sein müssen.
Auf die Kühlplatte werden nun zu kühlende Speicherzellen angeordnet. Die Speicherzellen können z. B. mit ihren Stirnseiten thermisch leitend mit der Kühlplatte verbunden sein. Die Speicherzellen können kreiszylindrisch oder rechteckzylindrisch sein oder ein anderes Zylinderprofil aufweisen.

Claims

Fahrzeug, mit einem elektrischen Energiespeicher, der mehrere Speicherzellen aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Speicherzellen thermisch leitend mit einer Kühlplatte (3) verbunden sind, in die mindestens ein von Kühlflüssigkeit durchströmter Kühlkanal integriert ist.
Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlplatte (3) auf einem Trägerelement (1), insbesondere auf einer Trägerplatte (1), angeordnet ist.
Fahrzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerelement (1) aus Kunststoff hergestellt ist.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Trägerelement um eine extrudierte Hohlelementplatte handelt.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Trägerelement (1) um eine geschäumte Kunststoffplatte handelt.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Kühlplatte (3) und der Trägerplatte (1) eine elastische Zwischenschicht (2) vorgesehen ist.
Fahrzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichent, dass die Zwischenschicht (2) sowohl mit der Trägerplatte (1) als auch mit der Kühlplatte (3) verklebt ist.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Kühlkanal eine Erhebung der Kühlplatte (3) bildet.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlplatte noppen- oder rippenartige Erhebungen aufweist, die im Bereich zwischen Abschnitten des mindestens einen Kühlkanals vorgesehen sind.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass von der Kühlplatte Kühlrippen abstehen, welche in Bereiche zwischen einzelnen Speicherzellen ragen.