DE102010061768A1 - Vorrichtung zur Kühlung einer Wärmequelle eines Kraftfahrzeugs - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zur Kühlung einer Wärmequelle eines Kraftfahrzeugs, umfassend einen hohlförmigen Kühlkörper (2), einen Einlass (3) zum Einleiten eines Kühlfluids, einen Auslass zum Ausleiten eines Kühlfluids, einen ersten Sammelbereich (4) zum Sammeln des eingeleiteten Kühlfluids, einen zweiten Sammelbereich zum Sammeln des auszuleitenden Kühlfluids, ein Einlegeteil (5) zum Führen des Kühlfluids vom ersten zum zweiten Sammelbereich, wobei der erste und zweite Sammelbereich und das Einlegeteil innerhalb des Kühlkörpers angeordnet sind.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Kühlung einer Wärmequelle eines Kraftfahrzeugs.
  • Die WO 2009/146876 A1 offenbart eine Vorrichtung zur Kühlung einer Fahrzeugbatterie. Die Vorrichtung weist einen Kühlkörper auf, wobei der Kühlkörper als zumindest ein Strangpressprofil ausgebildet ist. An den jeweiligen Endseiten des zumindest einen Strangpressprofils ist ein Sammler zum Sammeln beziehungsweise Verteilen des Kühlfluids angeordnet.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur Kühlung einer Wärmequelle eines Kraftfahrzeugs zur Verfügung zu stellen, die aus weniger Einzelteilen besteht und insgesamt weniger Baurahm benötigt.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Untenansprüche.
  • In einem Grundgedanken der Erfindung weist eine Vorrichtung zur Kühlung einer Wärmequelle eines Kraftfahrzeugs einen hohlförmigen Kühlkörper, einen Einlass zum Einleiten eines Kühlfluids, einen Auslass zum Ausleiten eines Kühlfluids, einen ersten Sammelbereich zum Sammeln des eingeleiteten Kühlfluids, einen zweiten Sammelbereich zum Sammeln des auszuleitenden Kühlfluids und ein Einlegeteil zum Führen des Kühlfluids vom ersten zum zweiten Sammelbereich auf. Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, dass sowohl das Einlegeteil als auch der zumindest erste und zweite Sammelbereich innerhalb des Kühlkörpers angeordnet sind.
  • Durch die Integration der Sammlerfunktion in den Kühlkörper kann der Bauraumbedarf reduziert werden. Infolgedessen kann ferner das Gewicht des Kühlkörpers reduziert werden.
  • Bevorzugt ist erfindungsgemäß das Einlegeteil als separates Teil ausgebildet.
  • Erfindungsgemäß wird unter dem Merkmal „Wärmequelle” beispielsweise eine Fahrzeugbatterie, insbesondere eine Lithium-Ionen-Batterie, verstanden, die Verlustwärme an den Kühlkörper abgibt.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Kühlkörper rohrförmig, insbesondere als Flachrohr mit einem ersten und einem zweiten Ende, ausgebildet. Derartige Flachrohre sind einfach und kostengünstig herstellbar. Zudem bilden sie durch ihre „flächige” Seite eine ebene Fläche zur Anbindung einer Wärmequelle an den Kühlkörper. Das Flachrohr ist bevorzugt aus Metall, insbesondere aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung hergestellt. Alternativ ist es jedoch auch möglich, das Flachrohr als ein Extrusionsprofil aus Kunststoff darzustellen.
  • Das Flachrohr ist an seinen beiden Enden fluiddicht verschlossen. Bevorzugt eignet sich dazu ein eigenes Verschlusselement, beispielsweise aus Kunststoff, das mit dem Kühlkörper stoffschlüssig verbunden insbesondere verklebt ist.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Einlegeteil als Wellrippe ausgebildet. Durch die Wellrippe werden einzelne Teilkanäle gebildet, so dass das Kühlfluid vom ersten zum zweiten Sammelraum geleitet werden kann. Bevorzugt ist die Wellrippe aus Metall, insbesondere Aluminium, ausgebildet und mit dem Flachrohr beziehungsweise dem Kühlkörper stoffschlüssig verbunden, insbesondere verlötet. Bevorzugt sind die einzelnen Teilkanäle fluidisch nicht miteinander verbunden.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Längenausdehnung des Einlegeteils zumindest bereichsweise geringer als die Längenausdehnung des Kühlkörpers, beziehungsweise des Flachrohres, also die Ausdehnung von dem ersten zum zweiten Ende. Somit werden die beiden Sammelbereiche durch das verkürzte Einlegeteil gebildet.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind zwischen dem ersten und zweiten Sammelraum mehrere Einlegeteile angeordnet. Es kann beispielsweise vorgesehen sein, dass das Kühlfluid von einem ersten Sammelraum in einen Zwischensammelraum und anschließend in den zweiten Sammelraum strömt. Hierbei ist zwischen dem ersten Sammelraum und dem Zwischensammelraum ein erstes Einlegeteil und zwischen dem Zwischensammelraum und dem zweiten Sammelraum ein zweites Einlegeteil angeordnet. Durch eine derartige Ausführungsform lässt sich die Kanalführung auf die Breite des Kühlkörpers, insbesondere auf die Breite des Flachrohrs, anpassen.
  • Durch ein geeignetes Einlegeteil oder durch geeignete Einlegeteile sind in bevorzugten Detailvarianten verschiedene Durchströmungsarten des Kühlkörpers denkbar (beispielsweise eine „I-Flow” Durchströmung (keine Umlenkung des Kühlfluids), eine „U-Flow” Durchströmung (eine Umlenkung des Kühlfluids) oder eine „S-Flow” Durchströmung (zwei Umlenkungen des Kühlfluids)). Auch mehr als zwei Umlenkungen des Kühlfluids innerhalb des Kühlkörpers sind denkbar.
  • Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist das Kühlfluid ein Kühlmittel eines Kühlkreislaufs. Alternativ oder ergänzend kann das Fluid auch ein Kältemittel eines Kältekreises sein, wobei der Kühlkörper als Verdampfer für das Kältemittel ausgebildet ist. Unter einem Kühlmittel wird nachfolgend ein wärmetragendes Fluid, insbesondere, aber nicht notwendig, in flüssiger Phase, verstanden, des bei Durchströmung des Kühlkörpers im Wesentlichen keinen Phasenwechsel vollzieht. Bei einem Kältemittel im Sinne der Erfindung findet im Regelfall eine Verdampfung des Kältemittels indem Kühlkörper statt, wobei der Kühlkörper Bestandteil eines Kältekreises mit Verdichter, Gaskühler/Kondensator und Expansionsorgan ist. Der Kältekreis kann dabei insbesondere eine Klimaanlage des Fahrzeugs umfassen.
  • Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
  • Weitere wichtige Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den Ansprüchen und der Zeichnung.
  • Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbespiel einer erfindngsgemäßen Vorrichtung zur Kühlung einer Wärmequelle eines Kraftfahrzeuges beschrieben und anhand der anliegenden Zeichnung näher erläutert.
  • Es zeigt:
  • 1 einen Ausschnitt einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Kühlung einer Wärmequelle eines Kraftfahrzeugs;
  • 1 zeigt einen Ausschnitt einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 zur Kühlung einer Wärmequelle eines Kraftfahrzeugs. Als Wärmequelle (nicht dargestellt) könnte beispielsweise eine Fahrzeugbatterie, insbesondere eine Lithium-Ionen-Batterie, vorgesehen sein.
  • Die Darstellung nach 1 zeigt einen Kühlkörper 2, auf dessen Oberseite 2a eine Vielzahl von zu kühlenden Batteriezellen einer Lithium-Ionen-Batterie angeordnet sind. Die Batterie ist beispielsweise mit dem Kühlkörper durch Spannbänder oder dergleichen verspannt, so dass ein guter wärmeleitender Kontakt zwischen der Batterie und dem Kühlkörper gegeben ist. Zusätzlich könnten noch wärmeleitende Folien oder Ähnliches zwischen dem Kühlkörper und der Batterie vorgesehen sein, um die Wärmeleitung weiter zu verbessern.
  • Der Kühlkörper 2 ist gemäß vorliegender Ausführungsform als ein Flachrohr aus Metall ausgebildet. Das Flachrohr weist einen Einlass 3 zum Einleiten eines Kühlfluids und einen Auslass zum Ausleiten (nicht dargestellt) eines Kühlfluids auf. An seinen beiden Enden 6 ist das Flachrohr durch ein Verschlusselement 7 fluiddicht verschlossen.
  • Abströmseitig des Einlasses 3 ist ein erster Sammelraum 4 zum Sammeln beziehungsweise Verteilen des Kühlfluids angeordnet, währenddessen zuströmseitig des Auslasses ein zweiter Sammelraum (nicht dargestellt) angeordnet ist. Zwischen dem ersten und zweiten Sammelraum ist nun erfindungsgemäß ein als Wellrippe ausgebildetes Einlegeteil 5 vorgesehen. Die Wellrippe ist hierbei derart angeordnet, dass durch die Täler der Wellrippe einzelne Teilkanäle 5a gebildet werden, durch die das Kühlfluid von einem ersten 4 zu einem zweiten Sammelraum strömt.
  • Erfindungsgemäß sind somit der erste und zweite Sammelraum und das als Wellrippe ausgebildete Einlegeteil 5 innerhalb des Kühlkörpers 2 angeordnet. Ferner ist das Einlegeteil 5 „kürzer” ausgebildet als das Flachrohr. Durch die verkürzte Form des Einlegeteils werden erfindungsgemäß die beiden Sammelräume zum Sammeln und Verteilen des Kühlfluids gebildet.
  • Wie aus 1 für den Fachmann leicht ersichtlich, ist der Querschnitt im Sammelraum 4 derart gewählt, dass eine leicht beschleunigte Strömung vorliegt. Hierzu verjüngt sich der Sammelraum im Querschnitt strömaufwärts entsprechend den Abgängen in die einzelnen Teilkanäle 5a. Durch eine derartige dreieckförmige Gestaltung des Sammelraums wird eine bessere Gleichverteilung des Kühlfluids gewährleistet.
  • 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 2009/146876 A1 [0002]

Claims (7)

  1. Vorrichtung (1) zur Kühlung einer Wärmequelle eines Kraftfahrzeugs, umfassend einen hohlförmigen Kühlkörper (2), einen Einlass (3) zum Einleiten eines Kühlfluids, einen Auslass zum Ausleiten eines Kühlfluids, einen ersten Sammelbereich (4) zum Sammeln des eingeleiteten Kühlfluids, einen zweiten Sammelbereich zum Sammeln des auszuleitenden Kühlfluids, ein Einlegeteil (5) zum Führen des Kühlfluids vom ersten zum zweiten Sammelbereich, wobei der erste und zweite Sammelbereich und das Einlegeteil innerhalb des Kühlkörpers angeordnet sind.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper (2) rohrförmig, insbesondere als Flachrohr (2) mit einem ersten und einem zweiten Ende (6), ausgebildet ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Einlegeteil (5) zumindest bereichsweise eine geringere Längenausdehnung aufweist als der Kühlkörper (2).
  4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einlegeteil (5) als Wellrippe ausgebildet ist.
  5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Enden (6) jeweils durch ein Verschlusselement (7) fluiddicht verschlossen sind.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlusselement (7) aus Kunststoff besteht.
  7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Einlegeteile (5) zwischen dem ersten und zweiten Sammelraum vorgesehen sind.
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