DE102010021811A1

DE102010021811A1 - Kühlsystem für Batteriemodule eines Elektrofahrzeugs

Info

Publication number: DE102010021811A1
Application number: DE201010021811
Authority: DE
Inventors: Michael Bogner; Dr. Fischer Raphael
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2010-05-27
Filing date: 2010-05-27
Publication date: 2011-12-01

Abstract

Es ist ein Kühlsystem für Batteriemodule (1) von Elektrofahrzeugen vorgesehen. Zwischen einer Vielzahl von Einzelzellen (2) des Batteriemoduls (1) ist ein Kühlmedium führendes Element (4) vorgesehen, das aus einer ersten Seite (41) und einer zweiten Seite (42) besteht und im Wesentlichen flächige Kontaktbereiche mit den Einzelzellen (2) des Batteriemoduls (1) ausgebildet hat. Das Kühlmedium führende Element (4) besteht aus einem wärmeleitenden Material und hat mehrere flächige Abschnitte (11, 12) ausgeformt, die in einen wärmeleitenden Kontakt mit den Einzelzellen (2) sind.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Kühlsystem für Batteriemodule von Elektrofahrzeugen. Im Besonderen ist zwischen den Einzelzellen eines Batteriemoduls ein Kühlmedium führendes Element vorgesehen. Das Kühlmedium führende Element umfasst eine erste Seite und eine zweite Seite, wobei das Kühlmedium führende Element im Wesentlichen flächige Kontaktbereiche mit den Einzelzellen des Batteriemoduls ausgebildet hat.
Hintergrund der Erfindung
Die internationale Patentanmeldung WO 2010/016771 A1 offenbart eine Einrichtung zum Kühlen oder Erwärmen eines Batteriemoduls. Das Batteriegehäuse umfasst einen Einlass für eine Kühlflüssigkeit und ebenso einen Auslass für die Kühlflüssigkeit. Die Kühlflüssigkeit umströmt die zu kühlenden Batteriemodule.
Die U. S.-Patentanmeldung US 2009/325055 A1 offenbart ein Batteriemodul, dem ein Kühlelement zugeordnet ist. Eine Vielzahl von Batteriezellen ist in einem Stapel angeordnet. Zwischen den Zellen ist das Kühlelement vorgesehen, das im Wesentlichen der Außenkontur der Batteriemodule entspricht und eine Kühlflüssigkeit führt.
Die U. S.-Patentanmeldung US 2009/0155675 A1 offenbart ebenfalls ein Batteriemodul, das in einem Gehäuse eine Vielzahl von Einzelzellen trägt. Das Gehäuse ist dabei derart ausgebildet, dass eine Vielzahl von Kanälen gebildet ist, durch die Luft geführt werden kann, um die Vielzahl der Zellen zu kühlen. Die Kanäle für die Luftkühlung sind dabei in den Gehäuseelementen für die Halterung der Zellen ausgebildet.
Die japanische Patentanmeldung JP 11-135160 offenbart ein Batteriemodul für ein Kraftfahrzeug. Mehrere der einzelnen Batteriezellen sind in Blöcken geblockt. Zur Blockung sind die Einzelzellen mit einem oberen und einem unteren Gehäuseteil umschlossen. Das obere und das untere Gehäuseteil weisen eine Vielzahl von Öffnungen auf. In dem gesamten Batteriemodul für den Antrieb des Kraftfahrzeugs sind mehrere Einzelmodule in Reihe geschaltet. Von Außen wird in das gesamte Gehäuse Luft eingeblasen, die durch die verschiedenen Öffnungen strömt und somit die einzelnen Batteriezellen der einzelnen Module kühlt.
Die deutsche Patentanmeldung DE 10 2008 041 548 A1 offenbart ein Batteriemodul. In einem Gehäuse ist eine Batterie angeordnet. Das Gehäuse besitzt wenigstens eine Einlassöffnung zum Zuführen eines Kühlfluids und eine Auslauföffnung zum Ausleiten eines Kühlfluids. Wenigstens einer der Batterien im Gehäuse ist eine Kühlrippe zugeordnet, die eine gewisse Wärmeleitfähigkeit besitzt, um somit eine Kühlung der Batterie zu erzielen.
Die deutsche Patentanmeldung DE 10 2008 041 547 A1 beschreibt ebenfalls ein Batteriemodul. Auch hier sind die verschiedenen Batterien im Gehäuse mit Kühlelementen versehen, die eine entsprechende Wärmeleitfähigkeit besitzen, um somit, in Zusammenwirkung mit dem in das Gehäuse eingeleiteten Kühlfluids, die erforderliche Kühlung der Batterie zu ermöglichen.
Die deutsche Patentanmeldung DE 10 2008 034 880 A1 offenbart eine Batterie mit einer in einem Batteriegehäuse angeordneten Wärmeleitplatte zum Temperieren der Batterie. Die Wärmeleitplatte ist mit einer Vielzahl von einseitig verschlossenen Wärmeleitrohren versehen, die in die Zellzwischenräume der in der Batterie angeordneten einzelnen Einzelzellen eingreifen. Die Wärmeleitrohre erstrecken sich jedoch nur über einen Teilbereich der zu kühlenden bzw. zu temperierenden Einzelzellen der Batterie.
Die deutsche Patentanmeldung DE 10 2008 034 875 A1 offenbart eine Batterie für Fahrzeuge. Bei einer Lithium-Äonen-Batterie ist eine Vielzahl von Einzelzellen in Serie und/oder parallel miteinander verschaltet. Den Einzelzellen ist dabei polseitig eine Kühlvorrichtung zugeordnet. Die Kühlvorrichtung besteht aus einer Kühlplatte und einer Übertragungsplatte. Die Kühlplatte ist eine einfache Metallplatte, auf deren Oberseite ein in mehreren Windungen verlegtes Kühlrohr angeordnet ist. In dem Kühlrohr ist ein Kühlmittel geführt.
Die deutsche Offenlegungsschrift DE 10 2008 034 874 A1 offenbart eine Batterie. Die Batterie besteht aus mindestens zwei Reihen von parallel ausgerichteten Einzelzellen. Zwischen einander benachbarten Reihen von Einzelzellen ist ein Kühlmodul angeordnet. Das Kühlmodul weist an der den Reihen von Einzelzellen gegenüberliegenden Seite eine komplementäre Form auf. Jedes der Kühlmodule besitzt mindestens zwei Medienanschlüsse, die zum Zuleiten und/oder Ableiten eines Kühlmediums dienen. Die Einzelzellen sind zwischen den Kühlmodulen kraftschlüssig gehalten.
Die deutsche Patentanmeldung DE 10 2008 014 155.0 A1 offenbart ein modulares Batteriesystem mit einem Kühlsystem. Das Batteriesystem besteht aus mehreren Batteriemodulen, von denen jedes zumindest teilweise von einem Kühlmittel durchströmt ist. Die Batteriezellen sind dabei derart am Kühlkörper angeordnet, dass sich ein wärmeleitender Kontakt zwischen der Batteriezelle und dem Kühlkörper einstellt. Es ist eine entsprechende Kühlmittelversorgung vorgesehen, damit eine ausreichende Versorgung mit Kühlmittel und somit eine effiziente Wärmeabfuhr gewährleistet ist.
Die deutsche Offenlegungsschrift DE 10 2007 061 562 A1 offenbart eine Vorrichtung zur elektrischen Energiespeicherung für ein Kraftfahrzeug. Mindestens eine aufladbare Speicherzelle ist in thermischem Kontakt mit einem Kühlkörper. Der Kühlkörper ist von einem Fluid durchströmt, wobei ein Gebläse zur Luftbeströmung mindestens eines Teils der Vorrichtung zur Energiespeicherung vorgesehen ist.
Die deutsche Patentanmeldung DE 2007 010 742.2 offenbart einen Zellverbund einer Batterie. Der Zellverbund aus Batteriezellen für eine Lithium-Äonen-Batterie wird mit einer Vergussmasse fixiert. Von einer Kühlplatte aus ragen Wärmeleitstäbe in die Zwischenräume zwischen den einzelnen zylinderförmigen Batteriezellen des Batteriemoduls. Die Kühlplatte ist dabei mit einem Fluid durchströmt, um somit für Wärmeabfuhr zu sorgen.
In den 1a und 1b wird eine Kühlmöglichkeit gemäß dem Stand der Technik dargestellt. Zwischen den Einzelzellen 2 eines Batteriemoduls 1 ist eine Kunststoffstegplatte 4 vorgesehen. Die Kunststoffstegplatte 4 ist das Kühlmedium führende Element 4. Die Kunststoffstegplatte hat eine Vielzahl von Kanälen 6 ausgebildet, durch die das Kühlmedium geleitet werden kann. Die Kunststoffstegplatte 4 ist zu den Einzelzellen 2 des Batteriemoduls 1 hin mit einer ersten Seite 41 und einer zweiten Seite 42 begrenzt.
Bei dem Betrieb von Elektrofahrzeugen werden üblicherweise Lithium-Ionen-Batterien verwendet. Hierzu werden mehrere Einzelzellen zu einem Batteriemodul in geeigneter Weise zusammengeschaltet. Ideal geeignet für den Einsatz in Elektrofahrzeugen sind hermetisch geschlossene Batteriemodule, die ein Eindringen von Schmutz und/oder Feuchtigkeit zuverlässig verhindern. Diese geschlossenen Systeme haben den Nachteil einer stark eingeschränkten Kühlung und somit einer ungleichen Verteilung der Temperatur zwischen den einzelnen Zellen.
Sowohl im Fahrbetrieb, als auch während der Ladezyklen ist eine optimale Betriebstemperatur der Einzelzellen des Batteriemoduls für dessen Gesamtwirkungsgrad notwendig. Idealerweise liegt die Temperatur der Einzelzellen des Batteriemoduls zwischen 20°C und 60°C. Bei kleineren Temperaturen sinkt die von dem Batteriemodul erzielbare Leistungsausbeute. Bei höheren Temperaturen steigt der Innendruck in den Einzelzellen, was ein Gefahrenpotential (Explosion) darstellt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kühlsystem für Batteriemodule zu schaffen, dass eine möglichst gleichmäßige Temperaturverteilung zwischen den Einzelzellen des Batteriemoduls zulässt und dabei gleichzeitig für eine homogene und effiziente Kühlung des gesamten Batteriemoduls sorgt.
Die obige Aufgabe wird durch ein Kühlsystem für Batteriemodule gelöst, das die Merkmale im Anspruch 1 umfasst.
Das Kühlsystem für Batteriemodule von Elektrofahrzeugen umfasst mindestens ein Kühlmedium führendes Element, das zwischen den Einzelzellen eines Batteriemoduls angeordnet ist. Das Kühlmedium führende Element besteht aus einer ersten Seite und einer zweiten Seite und hat im Wesentlichen flächige Kontaktbereiche ausgebildet, die mit den Einzelzellen des Batteriemoduls in Verbindung stehen. Das Kühlmedium führende Element ist aus wärmeleitendem Material hergestellt und hat mehrere flächige Abschnitte ausgeformt, die in wärmeleitenden Kontakt mit den Einzelzellen des Batteriemoduls stehen.
Das wärmeleitende Material für das Kühlmedium führende Element ist ein metallischer Werkstoff. Bevorzugter Weise ist der metallische Werkstoff ein Blech, bei dem mittels eines Umformprozesses die für die Führung des Kühlmittels erforderlichen Kanäle bzw. Leitungssysteme im Kühlmittel führenden Element ausgebildet werden. Dieses Kühlmittel führende Element ist somit ein umgeformtes Blech, welches zwischen den Einzelzellen des Batteriemoduls in Wärme übertragendem Kontakt angeordnet ist. Gemäß einer Ausführungsform ist das Wärme führende Element ein mäanderförmig geprägtes Blech, das aus einer Vielzahl von U-förmigen Abschnitten ausgebaut ist. Jeder der U-förmigen Abschnitte weist eine flächige Basis auf, die die mehreren flächigen Abschnitten darstellen und die in vollflächigen und wärmeleitenden Kontakt mit den Einzelzellen des Batteriemoduls stehen. Bei dieser Ausführungsform des Kühlmedium führenden Elements ist das in den U-förmigen Abschnitten geführte Kühlmedium Luft.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das mäanderförmig geprägte Blech des Kühlmedium führenden Elements auf einer Seite mit einem ebenen Blech versehen. Durch dieses ebene Blech, welches auf die flächigen Abschnitte der U-förmigen Abschnitte auf einer Seite des Kühlmedium führenden Elements geschweißt wird, werden hermetisch verschlossene Kanäle gebildet. In diesen hermetisch verschlossenen Kanälen kann als Kühlmedium eine Flüssigkeit geführt werden. Die einzelnen Kanäle des Kühlmedium führenden Elements wirken mit den Einzelzellen des Batteriemoduls in wärmeleitendem Kontakt zusammen. Das flüssige Kühlmedium, welches durch die Kanäle strömt, sorgt in Zusammenwirkung mit dem wärmeleitfähigen Materials des Kühlmedium führenden Elements für eine effiziente Wärmeabfuhr und somit für effiziente Kühlung der Einzelzellen des Batteriemoduls.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind zwei Blechteile derart geformt und miteinander verbunden, dass im Inneren des Kühlmedium führenden Elements eine Vielzahl von Kanälen gebildet ist. Außen am Kühlmedium führenden Element sind eine Vielzahl von flächigen Abschnitten entsprechend ausgebildet, die in wärmeleitenden Kontakt mit den Einzelzellen des Batteriemoduls stehen. Das Kühlmedium führende Element hat einen Einlauf und einen Auslauf für das Kühlmedium ausgebildet. Die Vielzahl der Kanäle im Innern des Kühlmedium führenden Elements ist dabei derart angeordnet, dass eine gleichmäßige Durchströmung der Vielzahl der Kanäle gegeben ist. Vorteilhafter Weise ist das für diese Ausführungsform des Kühlmedium führenden Elements verwendete Kühlmedium eine Flüssigkeit.
Bei einer weiteren Ausführungsform der gegenwärtigen Erfindung sind zwei Bleche ebenfalls derart geformt und miteinander verbunden, dass das Kühlmedium führende Element mehrere Wärmerohre aufweist. Diese Wärmerohre sind hermetisch gekapselt. Jedes Wärmerohr besitzt einen Wärmeaufnahmebereich und einen Wärmeabgabebereich. Der Wärmeaufnahmebereich ist in wärmeleitenden Kontakt mit den Einzelzellen des Batteriemoduls. Die Wärmeabgabebereiche der Wärmerohre enden an einer einzigen Seite des Kühlmedium führenden Elements. Das Kühlmedium ist eine Flüssigkeit, die derart gewählt ist, dass die Flüssigkeit im Wärmeaufnahmebereich verdampft und im Wärmeabgabebereich kondensiert. Die im Wärmeabgabebereich kondensierte Flüssigkeit tropft bzw. fließt wieder in den Wärmeaufnahmebereich zurück. Um bei der Verwendung der Wärmerohre eine optimale Wärmeabfuhr zu gewährleisten, wird die Siedetemperatur des Kühlmediums derart gewählt, dass das Kühlmedium bei einer definierten Temperatur verdampft. Wie bereits erwähnt, steigt der Dampf im Wärmerohr auf und kondensiert im Wärmeabgabebereich des Wärmerohrs. Das dampfförmige Kühlmedium gibt somit die Kondensationswärme an das Kühlmedium führende Element ab und tropft als kondensiertes Kühlmedium wieder in den Wärmeaufnahmebereich, der als Kühlmittelvorrat bezeichnet werden kann, zurück. Somit ist ein effizientes und geschlossenes Kühlsystem gebildet. Als wärmeleitfähiges Material für das Kühlmittel führende Element wird vorzugsweise Aluminium verwendet. Das Aluminium wird in Blechform zur Verfügung gestellt, welches eine einfache und leichte Umformung zu den gewünschten Strukturen des Kühlmedium führenden Elements ermöglicht.
Im Folgenden sollen Ausführungsbeispiele die Erfindung und ihre Vorteile anhand der beigefügten Figuren näher erläutern.
1a und 1b zeigen eine Ausführung des Kühlmedium führenden Elements und dessen Anordnung in Bezug auf die Einzelzellen eines Batteriemoduls;
2 zeigt eine perspektivische Teilansicht einer Ausführungsform des Kühlmedium führenden Elements, bei dem ein Blech mäanderförmig umgeformt worden ist;
3 zeigt eine perspektivische Teilansicht einer weiteren Ausführungsform des Kühlmedium führenden Elements, bei dem das mäanderförmig umgeformte Blech auf einer Seite mit einem flachen Blechstück versehen ist;
4 zeigt eine perspektivische Ansicht des Kühlmedium führenden Elements, bei dem im Inneren mehrere Kanäle ausgebildet sind, die gleichmäßig von Kühlmedium durchströmt werden;
5 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Kühlmediums führenden Elements, bei dem mehrere Wärmerohre zur Kühlung der Einzelzellen eines Batteriemoduls vorgesehen sind.
Für gleiche oder gleich wirkende Elemente der Erfindung werden identische Bezugszeichen verwendet. Ferner sind der Übersicht halber in den einzelnen Figuren nur Bezugszeichen dargestellt, die für die Beschreibung der jeweiligen Figur erforderlich sind. Die dargestellten Ausführungsformen stellen lediglich Beispiele dar, wie das Kühlmedium führende Element ausgestaltet sein kann bzw. wie der wärmeleitende Kontakt zwischen dem Kühlmedium führenden Element und den zu kühlenden Einzelzellen eines Batteriemoduls hergestellt werden kann, um somit eine effektive Kühlung zu erzielen. Es ist für einen Fachmann selbstverständlich, dass die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele keine abschließende Begrenzung der Erfindung darstellen.
Die 1a und 1b zeigen die Verwendung eines Kühlmedium führenden Elements 4, gemäß dem Stand der Technik. Das Kühlmedium führende Element 4 ist dabei zwischen zwei Einzelzellen 2 eines Batteriemoduls 1 angeordnet. Das Kühlmedium führende Element 4 ist aus einer Stegplatte aufgebaut, die von einer ersten Seite 41 und einer zweiten Seite 42 begrenzt ist. Zwischen der ersten Seite 41 und der zweiten Seite 42 erstreckt sich eine Vielzahl von Stegen 43. Die erste Seite 41 und die zweite Seite 42 und die Stege 43 bilden zusammen eine Vielzahl von Kanälen 6, in denen ein Kühlmittel geführt ist, um die Wärme von den Einzelzellen 2 eines Batteriemoduls abzuführen.
2 zeigt eine erste erfindungsgemäße Ausführungsform des Kühlmedium führenden Elements 4. Alternativ zu dem Kunststoffstegplatten, aus denen das Kühlmedium führende Element 4 des Standes der Technik gebildet ist, wird das erfindungsgemäße Kühlmedium führende Element 4 mittels eines Umformprozesses eines wärmeleitfähigen Materials hergestellt. Das wärmeleitfähige Material ist vorzugsweise ein Blech, das mittels des Umformprozesses in die in 2 dargestellte Form gebracht werden kann. Vorzugsweise wird ein Aluminiumblech verwendet. Nach dem Umformprozess hat das Kühlmedium führende Element 4 eine mäanderförmige Gestalt. Das Kühlmedium führende Element 4 besteht aus einer Vielzahl von U-förmigen Abschnitten 14, wobei jeder der U-förmigen Abschnitte 14 eine flächige Basis aufweist. Die flächige Basis hat mehrere flächige Abschnitte 11 und 12, die einen vollflächigen und wärmeleitenden Kontakt mit den Einzelzellen 2 (nicht dargestellt) herstellen. Analog zu der in 2 beschriebenen Ausformung des Kühlmedium führenden Elements 4 kann dieses auch in der Form von Noppenfolien, analog dem Baugewerbe, hergestellt werden. Das in der Noppenvariante ausgebildete Kühlmedium führende Element 4 erhöht zwar wegen der vielen Umlenkungen des Luftstroms den Durchströmungswiderstand, begünstigt aber natürlich den Wärmeübergang von den Einzelzellen 2 des Batteriemoduls 1 auf das im Kühlmedium führenden Element strömende Kühlmedium. Bei der in 2 dargestellten Ausführungsform ist das verwendete Kühlmedium Luft.
3 zeigt eine weitere Ausführungsform des Kühlmedium führenden Elements 4. Analog zu der in 2 beschriebenen Ausführungsform besitzt das Kühlmedium führende Element 4 auf der ersten Seite 41 und der zweiten Seite 42 jeweils die flächigen Abschnitte 11 und 12. In der hier gezeigten Darstellung ist ein weiteres Blech 16 mit den flächigen Abschnitten 12 auf der zweiten Seite 42 des Kühlmedium führenden Elements 4 verbunden. Das Blech 16 ist mit den flächigen Abschnitten 12 verschweißt. Somit bilden sich hermetisch abgeschlossene Kanäle 17 aus, in denen eine Flüssigkeit als Kühlmedium geführt werden kann. Bevorzugt wird in den hermetisch abgeschlossenen Kanälen 17 als Kühlmedium Wasser verwendet. Bei dieser Ausführungsform ist die Wärmetransportfähigkeit weitaus höher, als bei der Verwendung von Luft als Kühlmedium. Die Anbringung des weiteren Blechs 16 mit den flächigen Abschnitten 12 auf der zweiten Seite 42 soll nicht als Beschränkung der Erfindung aufgefasst werden. Es für die Wirkungsweise der Erfindung unerheblich, ob das Blech 16 auf der ersten Seite 41 oder der zweiten Seite 42 des Kühlmedium führenden Elements 4 angebracht ist.
4 zeigt eine weitere Ausführungsform der Ausgestaltung eines Kühlmedium führenden Elements 4, das zur Wärmeabfuhr der in den Einzelzellen 2 eines Batteriemoduls 1 erzeugten Wärme dient. Zwei Bleche 20 und 21 werden dabei derart geformt (tief gezogen), dass nach dem Verbinden der beiden umgeformten Bleche 20 und 21 im Innern des Kühlmittel führenden Elements 4 eine Vielzahl von Kanälen 22 ausgebildet ist. Analog dazu sind außen am Kühlmedium führenden Element 4 eine Vielzahl von flächigen Abschnitten 24 vorhanden, die nach dem Einbau in das Batteriemodul 1 mit den Einzelzellen 2 des Batteriemoduls 1 in wärmeleitendem Kontakt stehen. Das Kühlmedium führende Element 4 hat einen Zulauf 26 und einen Ablauf 27 ausgebildet. Der Zulauf 26 und der Ablauf 27 und die Ausgestaltung der Kanäle 22 im Innern des Kühlmedium führenden Elements 4 sind dabei derart ausgeformt, dass ein gleichmäßiger Volumenstrom des Kühlmediums im Inneren des Kühlmedium führenden Elements 4 gegeben ist. Bevorzugt wird auch hier als Kühlmedium eine Flüssigkeit verwendet. Die Kanäle 22 werden so gestaltet, dass die Wärmeabfuhr über die gesamte Breite B des Kühlmedium führenden Elements 4 konstant ist. Somit wird verhindert, dass im Bereich des Zulaufs 26 und im Bereich des Ablaufs 27 weniger Wärme abgeführt wird, was somit zu heißeren Stellen in den Einzelzellen 2 des Batteriemoduls 1 führen könnte.
5 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Kühlmedium führenden, bzw. Kühlmedium enthaltenden Elements 4. Das gesamte Kühlmedium führende Element 4 ist ein hermetisch abgeschlossenes Modul und umfasst mehrere Wärmerohre 33. Die Wärmerohre 33 haben einen Wärmeaufnahmebereich 34 und einen Wärmeabgabebereich 35 ausgebildet. Das Kühlmedium führende Element 4 wird auch hier mittels zweier umgeformter Bleche 30 und 31 gebildet. Ebenfalls kann die Umformung der Bleche 30 und 31 mittels eines Tiefziehverfahrens erzeugt werden. Nach der Umformung werden die beiden Bleche 30 und 31 miteinander verbunden, damit sich die bereits beschriebenen Wärmerohre 33 ausbilden. Die Wärmeaufnahmebereiche 34 des Kühlmedium führenden Elements 4 sind dabei in wärmeleitendem Kontakt mit den Einzelzellen 2 des Batteriemoduls 1. Sämtliche Wärmeabgabebereiche 35 der Wärmerohre 33 enden an einer einzigen Seite 36 des Kühlmedium führenden Elements 4. Bei dem Bereich der Seite 36 des Kühlmedium führenden Elements 4 ist somit die Wärmeabgabe Q_ab maximal. Die Wärmeabfuhr von den Einzelzellen 2 erfolgt mittels eines Phasenübergangs. Somit lassen sich die hier gestalteten Kühlmedium führenden Elemente 4 auf kleinstem Raum unterbringen. Ebenso ist die Transportleistung der abzuführenden Wärme wesentlich höher, als bei einer Umlaufkühlung, bei der als Kühlmedium Wasser verwendet wird. Je nach Anwendungsfall wird die als Kühlmedium verwendete Flüssigkeit derart gewählt, dass die Flüssigkeit im Wärmeaufnahmebereich 34 verdampft und im Wärmeabgabebereich 35 kondensiert. Somit kann die Kondensationswärme an die Umgebung abgegeben werden, womit eine effektive Kühlung der Einzelzellen 2 erzielt werden kann.
Die Erfindung wurde unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsformen beschrieben. Es ist für einen Fachmann selbstverständlich, dass Änderungen und Abwandlungen durchgeführt werden können, ohne dabei den Schutzbereich der nachstehenden Ansprüche zu verlassen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 2010/016771 A1 [0002]
JP 11-135160 [0005]
DE 102008041548 A1 [0006]
DE 102008041547 A1 [0007]
DE 102008034880 A1 [0008]
DE 102008034875 A1 [0009]
DE 102008034874 A1 [0010]
DE 102008014155 A1 [0011]
DE 102007061562 A1 [0012]
DE 2007010742 [0013]

Claims

Kühlsystem für Batteriemodule (1) von Elektrofahrzeugen wobei zwischen einer Vielzahl von Einzelzellen (2) des Batteriemoduls (1) ein Kühlmedium führendes Element (4) vorgesehen ist, das aus einer ersten Seite (41) und einer zweiten Seite (42) besteht und das im Wesentlichen flächige Kontaktbereiche mit den Einzelzellen (2) des Batteriemoduls (1) ausgebildet hat, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmedium führende Element (4) aus einem wärmeleitenden Material besteht und mehrere flächige Abschnitte (11, 12) ausgeformt hat, die in einen wärmeleitenden Kontakt mit den Einzelzellen (2) sind.
Kühlsystem nach Anspruch 1, wobei das wärmeleitende Material für das Kühlmedium führende Element (4) ein metallischer Werkstoff ist.
Kühlsystem nach Anspruch 2, wobei das Kühlmedium führende Element (4) aus einem meanderförmig geprägten Blech besteht, das eine Vielzahl an U-förmigen Abschnitten (14) besitzt, wobei jeder U-förmige Abschnitt eine flächige Basis aufweist, die die mehreren flächigen Abschnitte (11, 12) darstellen und die in einem vollflächigen und wärmeleitenden Kontakt mit den Einzelzellen (2) stehen.
Kühlsystem nach den Ansprüchen 1 bis 3, wobei in U-förmigen Abschnitten (14) Luft als Kühlmedium führbar ist.
Kühlsystem nach den Ansprüchen 1 bis 3, wobei eine Seite des meanderförmig geprägten Blechs des Kühlmedium führenden Elements (4) mit einem ebenen Blech (16) versehen ist, wodurch hermetische abgeschlossenen Kanäle (17) ausgebildet sind, in denen eine Flüssigkeit als Kühlmedium führbar ist.
Kühlsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 2, wobei zwei geformte Bleche (20, 21) derart miteinander verbunden sind, dass im Innern des Kühlmedium führenden Elements (4) eine Vielzahl von Kanälen (22) gebildet sind, dass Außen am Kühlmedium führenden Element (4) eine Vielzahl von flächigen Abschnitten (24) in einen wärmeleitenden Kontakt mit den Einzelzellen (2) stehen.
Kühlsystem nach Anspruch 6, wobei das Kühlmedium führenden Element (4) einen Einlauf (26) und einen Auslauf (27) ausgebildet hat, die derart angeordnet und die Vielzahl von Kanälen (22) derart ausgebildet sind, dass eine gleichmäßige Durchströmung der Vielzahl der Kanäle (22) gegeben ist, wobei das Kühlmedium eine Flüssigkeit ist.
Kühlsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 2, wobei zwei Bleche (30, 31) derart geformt und derart miteinander verbunden sind, dass das Kühlmedium führende Element (4) mehrere Wärmerohre (33) ausgebildet hat, die hermetisch gekapselt sind und wobei jedes Wärmerohr (33) einen Wärmeaufnahmebereich (34) und einen Wärmeabgabebereich (35) besitzt und der Wärmeaufnahmebereich (34) in wärmeleitenden Kontakt mit den Einzelzellen (2) steht.
Kühlsystem nach Anspruch 8, wobei die Wärmeabgabebereiche (35) der Wärmerohre (33) an einer einzigen Seite (36) des Kühlmedium führenden Elements (4) enden.
Kühlsystem nach einem der Ansprüche 8 und 9, wobei das Kühlmedium eine Flüssigkeit ist, die derart gewählt ist, dass die Flüssigkeit im Wärmeaufnahmebereich (34) verdampft und im Wärmeabgabebereich (35) kondensiert.