DE102012021990A1

DE102012021990A1 - Arrangement for electrical energy storage device and cooling device of commercial vehicle, has cooling elements that are connected to common coolant supply of cooling device

Info

Publication number: DE102012021990A1
Application number: DE201210021990
Authority: DE
Inventors: Heinz Reichert; Max Bachmann
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2012-01-12
Filing date: 2012-01-12
Publication date: 2013-07-18

Abstract

The arrangement several flow-through of coolant cooling elements (1) that are associated with cells (2) of the energy storage device for directly cooling of the cells. The cooling elements are connected to a common coolant supply of a cooling device. A coolant supply plate (3) is integrated with a coolant inlet channel (4) and a coolant discharge channel (5). A separator is provided between a base and an upper portion of the cooling element.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung eines elektrischen Energiespeichers und einer Kühleinrichtung für ein Fahrzeug.The present invention relates to an arrangement of an electrical energy storage and a cooling device for a vehicle.

Aus der Fahrzeugtechnik sind Anordnungen mit einer Kühleinrichtung zum Kühlen von elektrischen Energiespeichern mit mehreren so genannten Coffeebag-Zellen bekannt. Hierbei werden Wärmeleitbleche, so genannte Finnen zwischen den einzelnen Zellen des Energiespeichers angeordnet, die mit einer Kühleinrichtung verbunden sind, um eine indirekte Kühlung zu realisieren. Bei der indirekten Kühlung kann eine Überschreitung von zulässigen Zelltemperaturen nur bedingt verhindert werden.Arrangements with a cooling device for cooling electrical energy storage devices with a plurality of so-called Coffeebag cells are known from automotive engineering. Here Wärmeleitbleche, so-called fins between the individual cells of the energy storage are arranged, which are connected to a cooling device in order to realize an indirect cooling. With indirect cooling, exceeding of permissible cell temperatures can only be prevented to a limited extent.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Anordnung eines Energiespeichers und einer Kühleinrichtung vorzuschlagen, die einerseits eine ausreichende Kühlung des Energiespeichers sicherstellt und andererseits konstruktiv einfach und kostengünstig herstellbar ist.The present invention is based on the object to propose an arrangement of an energy storage and a cooling device, on the one hand ensures adequate cooling of the energy storage and on the other hand structurally simple and inexpensive to produce.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und den Zeichnungen sowie der Beschreibung.This object is achieved by the features of claim 1. Advantageous developments emerge from the subclaims and the drawings as well as the description.

Es wird eine Anordnung als Kühlkonzept eines Energiespeichers für ein Fahrzeug vorgeschlagen, bei dem mit mehreren mit Kühlmittel durchströmten Kühlelementen bzw. Kühltaschen oder dergleichen die etwa parallel zueinander angeordneten prismatischen Zellen, vorzugsweise so genannten Coffee-Bag-Zellen, des elektrischen Energiespeichers direkt kühlbar sind, wobei die Kühltaschen konstruktiv einfach an eine gemeinsame, zentrale Kühlmittelversorgung angeschlossen sind.It is proposed an arrangement as a cooling concept of an energy storage device for a vehicle, in which with a plurality of coolant flowed through cooling elements or cooling pockets or the like approximately parallel prismatic cells, preferably so-called coffee-bag cells, the electrical energy storage are directly cooled, wherein the cooling pockets are structurally simply connected to a common, central coolant supply.

Mit der erfindungsgemäßen Anordnung werden analog zu den Zellbags Kühlbags in Reihe paketiert, wobei die Kühlbags mit dem Kühlmittelzulauf und dem Kühlmittelablauf in paralleler Weise gleichzeitig verbunden sind. Auf diese Weise wird eine konstruktiv einfach aufgebaute Direktkühlung der Zellbags realisiert. Als Energiespeicher bzw. Energiespeichermodul kann vorzugsweise eine Li-Ionen Batterie bzw. Akkumulator vorgesehen sein. Jedes vorgesehene Kühlelement ist jeweils zwischen benachbarten Zellen des Speichermoduls angeordnet, so dass jeweils ein Kühlelement zwei Zellen zugeordnet ist, wobei die Kühlflächen jedes Kühlelementes zumindest bereichsweise mit der Oberfläche der zugewandten Zellen zur Kühlung bzw. zur Wärmeabfuhr direkt in Kontakt stehen.With the arrangement according to the invention, cooling bags are packaged in series analogously to the cellbags, the cooling bags being connected in parallel with the coolant inlet and the coolant outlet in parallel. In this way, a structurally simple design direct cooling of the cell bags is realized. As energy storage or energy storage module may preferably be provided a Li-ion battery or accumulator. Each intended cooling element is in each case arranged between adjacent cells of the storage module, so that in each case a cooling element is assigned two cells, wherein the cooling surfaces of each cooling element are at least partially directly in contact with the surface of the facing cells for cooling or for heat removal.

Auf diese Weise wird bei dem Kühlkonzept eine Wärmeableitung schon bei minimaler Temperaturdifferenz realisiert, so dass eine zulässige Zelltemperatur nicht überschritten wird. Mit der vorgeschlagenen direkten Kühlung wird das Kühlmittel großflächig direkt an der Zelloberfläche entlang geführt, so dass ein minimaler Widerstand bezüglich der Wärmeleitung entsteht. Durch die vorteilhaft kompakte Anordnung bzw. Paketierung von Kühlelementen und Zellen ergibt auch bei der vorgesehenen Direktkühlung eine bauraumsparende Anordnung, die aufgrund der geringen Anzahl an erforderlichen Bauteilen zu dem ein geringes Gewicht bedingt.In this way, in the cooling concept, a heat dissipation is realized even with minimal temperature difference, so that a permissible cell temperature is not exceeded. With the proposed direct cooling, the coolant is guided over a large area directly on the cell surface, so that a minimal resistance arises with respect to the heat conduction. Due to the advantageously compact arrangement or packaging of cooling elements and cells also results in the space provided direct cooling a space-saving arrangement, due to the small number of required components to the low weight.

Die Kühlmittelversorgung der erfindungsgemäßen Kühlanordnung wird durch die Verwendung einer zentralen Kühlmittelversorgungsplatte oder dergleichen zudem kompakt aufgebaut. Dazu kann beispielsweise die Kühlmittelversorgungsplatte einen Kühlmittelzulaufkanal und einen Kühlmittelablaufkanal aufweisen. Bevorzugt können der Zulauf und auch der Ablauf innerhalb der Kühlmittelversorgungsplatte verlaufen, so dass diese in die Platte integriert sind. Auf diese Weise können die zum Beispiel prismatischen Zellen und Kühlelemente über ein konstruktiv einfach aufgebautes Stecksystem oder dergleichen mit dem Kühlmittelzulaufkanal und Kühlmittelablaufkanal reib- bzw. kraft- und/oder formschlüssig gekoppelt werden.The coolant supply of the cooling arrangement according to the invention is also made compact by the use of a central coolant supply plate or the like. For this purpose, for example, the coolant supply plate having a coolant inlet channel and a coolant outlet channel. Preferably, the inlet and the drain can run within the coolant supply plate, so that they are integrated into the plate. In this way, the prismatic cells and cooling elements, for example, can be frictionally coupled by means of a structurally simple plug-in system or the like with the coolant inlet channel and coolant outlet channel and / or positively and / or positively.

Um die Fertigungskosten der erfindungsgemäßen Anordnung weiter zu reduzieren, kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die zentrale Kühlmittelversorgungsplatte als besonders einfach herstellbares Spritzguss-Kunststoffteil oder dergleichen ausgeführt wird. Eine gleichmäßige Durchströmung der parallel an die Kühlmittelversorgungsplatte angeschlossenen Kühlelemente kann dadurch erreicht werden, dass der Kühlmittelzulaufkanal und der Kühlmittelablaufkanal mit einer Kühlmittelleitschiene versehen wird, um dadurch einen sich verändernden Querschnitt vorzusehen, so dass an jeden Kühlelement derselbe Durchfluss eingestellt ist, um eine Homogenisierung der Temperaturen in dem Energiespeicher zu erreichen.In order to further reduce the manufacturing costs of the arrangement according to the invention, it may be provided, for example, that the central coolant supply plate is designed as an injection-molded plastic part or the like that is particularly easy to produce. A uniform flow through the cooling elements connected in parallel to the coolant supply plate can be achieved by providing the coolant inlet channel and the coolant outlet channel with a coolant guide rail, thereby providing a varying cross section so that the same flow rate is set for each cooling element in order to homogenize the temperatures to reach in the energy store.

Die Kühlelemente oder Kühlbags können beispielsweise als Stanz-Prägeteile oder dergleichen, zum Beispiel aus Blech oder auch aus anderen Materialien, ausgeführt werden. Jedes Kühlelement umfasst beispielsweise ein Ober- und Unterteil, welche mithilfe eines Stanz-Prägewerkzeuges vorgefertigt werden, die im verbundenen Zustand einen Innenraum bzw. Hohlraum bilden, der mit Kühlmittel durchströmt wird. Der Innenraum kann beliebige Formen aufweisen. Vorzugsweise kann ein U-förmiger, S-förmiger, spiralförmiger oder dergleichen Strömungsverlauf des Kühlmittels realisiert werden. Es ist auch denkbar, dass der Innenraum mehrteilig ausgebildet ist. In diesem Fall könnte vorgesehen sein, dass die einzelnen Teilbereiche auch voneinander abtrennbar sind. Die Kühlmittelstutzen jedes Kühlelementes können aus einem spanenden oder nur umgeformt metallischen Drehteil gefertigt werden und anschließend mit dem Ober- und Unterteil des Kühlelements verschweißt, hartgelötet oder geklebt werden. Es ist auch möglich, dass die Kühlmittelstutzen als Spritzguss-Kunststoffteil hergestellt werden und mit dem Ober- und Unterteil des Kühlelementes verbunden oder schon bei der Herstellung verbunden bzw. angeformt werden. Dabei sind auch die Gestaltung eines Rahmens zur Paketierung und die Anbringung von Befestigungselementen möglich.The cooling elements or cooling bags can be designed, for example, as stamped-stamped parts or the like, for example made of sheet metal or of other materials. Each cooling element comprises, for example, a top and bottom part, which are prefabricated by means of a stamping embossing tool, which form an interior or cavity in the connected state, through which coolant flows. The interior can have any shape. Preferably, a U-shaped, S-shaped, spiral or similar flow pattern of the coolant can be realized. It is also conceivable that the interior is designed in several parts. In this case, it could be provided that the individual subregions can also be separated from one another. The coolant nozzles of each cooling element can be made from a machined or only deformed metallic turned part and then welded to the upper and lower part of the cooling element, brazed or glued. It is also possible for the coolant sockets to be produced as an injection-molded plastic part and to be connected to the upper and lower part of the cooling element or to be connected or formed already during production. The design of a frame for packaging and the attachment of fasteners are also possible.

Zur weiteren Erhöhung der Kühlleistung kann bei der erfindungsgemäßen Anordnung vorgesehen sein, dass die Kühlflächen der Kühlelemente durch zusätzliche oder auch alternativ vorgesehene Kühlbleche oder dergleichen ergänzt bzw. teilweise ersetzt werden. Die Kühlbleche können ebenfalls zwischen Zellen des Speichermoduls angeordnet werden, um ebenfalls einen direkten Kontakt mit der Oberfläche jeder Zelle zu gewährleisten. Die Kühlelemente können zur elektrischen Isolierung auch mit einer entsprechenden Beschichtung, beispielsweise einer Folie oder dergleichen versehen werden.To further increase the cooling capacity can be provided in the inventive arrangement that the cooling surfaces of the cooling elements are supplemented or partially replaced by additional or alternatively provided cooling plates or the like. The heatsinks may also be placed between cells of the memory module to also ensure direct contact with the surface of each cell. The cooling elements can also be provided with a corresponding coating, for example a foil or the like, for electrical insulation.

Um bei der vorgeschlagenen Anordnung die parallel zueinander angeordneten Zellen und Kühlelemente möglichst dicht aneinander zu befestigen, können beispielsweise an der ersten Zelle und der letzten Zelle eine Endplatte oder dergleichen vorgesehen werden, die quasi die gesamte Anordnung von Zellen und Kühlelemente umklammern, wobei die Kühlelemente beispielsweise über Befestigungs- bzw. Verbindungsabschnitte an den Endplatten befestigt sind. Zum Ausgleich von Toleranzen und zur Erhöhung der Anpassungsfähigkeit können beispielsweise elastische Druckplatten bzw. Druckpads oder dergleichen aus Kunststoff oder Schaumstoff zwischen Zellen vorgesehen werden. Dies erlaubt eine parallel gestaltete Anschlusstechnik an der zentralen Kühlmittelversorgungsplatte.In order to fasten the cells and cooling elements arranged parallel to one another in the proposed arrangement as closely as possible, an end plate or the like may be provided, for example, on the first cell and the last cell, which embrace quasi the entire arrangement of cells and cooling elements, wherein the cooling elements, for example are fastened to the end plates via attachment or connection sections. To compensate for tolerances and to increase the adaptability, for example, elastic pressure plates or printing pads or the like made of plastic or foam between cells can be provided. This allows a parallel connection technology to the central coolant supply plate.

Bevorzugt kann die vorgeschlagene Anordnung mit dem entsprechend gekühlten elektrischen Energiespeicher bei Nutzfahrzeugen eingesetzt werden, die über einen rein elektrischen Antrieb oder einen Hybridantrieb verfügen, bei denen das elektrische Speichermodul zur Energieversorgung des Antriebes oder zum Speichern bzw. Rekuperieren von elektrischer Energie eingesetzt werden können.Preferably, the proposed arrangement can be used with the correspondingly cooled electrical energy storage in commercial vehicles, which have a purely electric drive or a hybrid drive, in which the electrical storage module for powering the drive or for storing or recuperation of electrical energy can be used.

Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand der Zeichnungen weiter erläutert, in denen ein mögliches Ausführungsbeispiel dargestellt ist. Es zeigen:Hereinafter, the present invention will be further explained with reference to the drawings, in which a possible embodiment is shown. Show it:

1 eine schematische Teilansicht einer möglichen Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Anordnung mit einem elektrischen Energiespeicher und einer Kühleinrichtung; 1 a schematic partial view of a possible embodiment of an inventive arrangement with an electrical energy storage and a cooling device;

2 eine geschnittene Ansicht von zwischen Zellen des Energiespeichers angeordneten Kühlelementen der Kühleinrichtung gemäß 1; 2 a sectional view of arranged between cells of the energy storage cooling elements of the cooling device according to 1 ;

3 eine Explosionsdarstellung einer ersten Ausführungsvariante eines Kühlelementes der Anordnung; 3 an exploded view of a first embodiment of a cooling element of the arrangement;

4 eine schematische Einzelteilansicht des Kühlelementes gemäß 3; 4 a schematic partial view of the cooling element according to 3 ;

4A eine vergrößerte Ansicht eines Kühlmittelzulaufstutzens und eines Kühlmittelablaufstutzens eines Kühlelementes; 4A an enlarged view of a coolant inlet nozzle and a coolant outlet nozzle of a cooling element;

5 eine Explosionsdarstellung einer zweiten Ausführungsvariante eines Kühlelementes der Anordnung; 5 an exploded view of a second embodiment of a cooling element of the arrangement;

6A–6E schematische Draufsichten auf ein Kühlelement mit verschiedenen Strömungsverläufen. 6A - 6E schematic plan views of a cooling element with different Strömungsverläufen.

In den Figuren ist exemplarisch eine Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Anordnung mit mehreren mit Kühlmittel durchströmten Kühlelementen bzw. Kühltaschen 1, 1A zum Kühlen von zumindest einem elektrischen Energiespeichermodul mit mehreren parallel zueinander angeordneten prismatischen Zellen 2 in verschiedenen Ansichten dargestellt, wobei beispielhaft zwei Ausführungsvarianten von zu verwendenen Kühlelementen gezeigt sind. Die Anordnung kann vorzugsweise in einem Nutzfahrzeug eingesetzt werden.An embodiment variant of an arrangement according to the invention with a plurality of cooling elements or cooling pockets through which coolant flows is shown by way of example in the figures 1 . 1A for cooling at least one electrical energy storage module having a plurality of prismatic cells arranged parallel to one another 2 shown in different views, wherein by way of example two embodiments of cooling elements to be used are shown. The arrangement can preferably be used in a commercial vehicle.

In 1 ist die Anordnung nur mit einem Teil der Kühlelemente 1, 1A und einem Teil der Zellen 2 des elektrischen Energiespeichers gezeigt. Jede Zelle 2 ist mit elektrischen Anschlüssen 16 versehen. Die nicht weiter dargestellte Kühleinrichtung umfasst eine zentrale Kühlmittelversorgungsplatte 3, in die ein Kühlmittelzulaufkanal 4 und ein Kühlmittelablaufkanal 5 integriert ist. Der Kühlmittelzulaufkanal 4 und der Kühlmittelablaufkanal 5 können entweder zum Beispiel als Rohr in der Kühlmittelversorgungsplatte 3 verlegt werden oder es ist auch denkbar, dass entsprechende Hohlräume in der Kühlmittelversorgungsplatte 3 gebildet werden, an die dann jeweils ein Anschluss für den Kühlmittelzulaufkanal 4 und den Kühlmittelablaufkanal 5 befestigt wird. An der Oberseite der Kühlmittelversorgungsplatte 3 sind in Reihe mehrere Anschlussöffnungen 6 an den Kühlmittelzulaufkanal 4 und in Reihe mehrere Anschlussöffnungen 7 an den Kühlmittelablaufkanal 5 vorgesehen. Ferner ist an jeder Stirnseite der Kühlmittelversorgungsplatte 3 ein Befestigungsflansch 20 vorgesehen.In 1 the arrangement is only with a part of the cooling elements 1 . 1A and part of the cells 2 shown the electrical energy storage. Every cell 2 is with electrical connections 16 Mistake. The cooling device not shown comprises a central coolant supply plate 3 into which a coolant inlet channel 4 and a coolant drainage channel 5 is integrated. The coolant inlet channel 4 and the coolant drainage channel 5 For example, either as a tube in the coolant supply plate 3 be laid or it is also conceivable that corresponding cavities in the coolant supply plate 3 are formed, then each a connection for the coolant inlet channel 4 and the coolant drainage channel 5 is attached. At the top of the coolant supply plate 3 are in series several connection openings 6 to the coolant inlet channel 4 and in series several connection openings 7 to the coolant outlet channel 5 intended. Further, on each end face of the coolant supply plate 3 a mounting flange 20 intended.

Die Kühlelemente 1, 1A sind jeweils als Kühltasche bzw. Kühlbag ausgebildet und jeweils zwischen benachbarten Zellen 2 des Energiespeichers parallel nebeneinander angeordnet, so dass jeweils ein Kühlelement 1, 1A zwei Zellen 2 zugeordnet ist, um diese entsprechend direkt zu kühlen. Auf diese Weise wird mehr Bauraum für die Kühlmittelanschlusstechnik geschaffen. Dadurch, dass die Kühlelemente 1 jeweils mit ihren Kühlflächen direkt an der Oberfläche der Zellen 2 anliegen, wird eine optimale Kühlleistung mit der vorgeschlagenen Kühlanordnung erzielt.The cooling elements 1 . 1A are each designed as a cooling bag or cooling bag and respectively between adjacent cells 2 of the energy store arranged parallel next to each other, so that in each case a cooling element 1 . 1A two cells 2 is assigned, in order to cool them directly. In this way, more space for the Kühlmittelanschlusstechnik is created. Because of the cooling elements 1 each with their cooling surfaces directly on the surface of the cells 2 abut, optimal cooling performance is achieved with the proposed cooling arrangement.

Wie insbesondere aus 2 ersichtlich ist, können alternativ oder auch zusätzlich Kühlbleche und/oder Druckplatten 17 zwischen benachbarten Zellen 2 angeordnet werden. Mögliche Toleranzen zwischen den Zellen 2 des Energiespeichers können über zwischen Zellen 2 angeordnete Druckplatten bzw. Druckpads 17 ausgeglichen werden. Dadurch, dass die einem Kühlelement 1, 1A zugeordnete Zelle 2 an der dem Kühlelement 1, 1A abgewandten Seitenfläche eine Druckplatte 17 oder eine Endplatte 20 zugeordnet ist, ergibt sich neben dem Toleranzausgleich zusätzlich eine Befestigungsmöglichkeit der Zellen 2 und der Kühlelemente 1, 1A an den Endplatten 19. Der ersten und der letzten Zelle 2 ist jeweils eine Endplatte 19 zugeordnet, wobei in 2 nur eine der Endplatten 19 dargestellt ist.As in particular from 2 can be seen, alternatively or in addition, cooling plates and / or printing plates 17 between adjacent cells 2 to be ordered. Possible tolerances between the cells 2 of the energy store can be over between cells 2 arranged printing plates or printing pads 17 be compensated. By doing that, a cooling element 1 . 1A associated cell 2 at the cooling element 1 . 1A opposite side surface of a pressure plate 17 or an end plate 20 is assigned, in addition to the tolerance compensation additionally a possibility of attachment of the cells 2 and the cooling elements 1 . 1A at the end plates 19 , The first and the last cell 2 is each an end plate 19 assigned, in 2 only one of the end plates 19 is shown.

Ferner ist aus 2 ersichtlich, dass der in der Kühlmittelversorgungsplatte 3 vorgesehenen Kühlmittelzulaufkanal 4 und der Kühlmittelablaufkanal 5 jeweils eine Kühlmittelleitschiene 18 zur entsprechenden Querschnittsanpassung aufweisen. Auf diese Weise kann eine Regulierung des Kühlmitteleinlassdruckes bei jedem Kühlelement 1, 1A realisiert werden, um eine gleichmäßige Durchströmung der angeschlossenen Kühlelemente 1, 1A sicherzustellen.Furthermore, it is off 2 seen in the coolant supply plate 3 provided coolant inlet channel 4 and the coolant drainage channel 5 one coolant rail each 18 have the corresponding cross-sectional adaptation. In this way, a regulation of the coolant inlet pressure at each cooling element 1 . 1A be realized to ensure a uniform flow through the connected cooling elements 1 . 1A sure.

In den 3 und 4 ist eine erste Ausführungsvariante eines als Kühlpad ausgebildeten Kühlelement 1 weist ein etwa plattenförmiges Unterteil 8 und ein plattenförmiges Oberteil 9 auf, die jeweils korrespondierende Vertiefungen aufweisen, welches insbesondere aus der Explosionsdarstellung gemäß 3 ersichtlich ist. Wenn das Oberteil 9 mit dem Unterteil 8 verbunden ist, bilden die Vertiefungen einen mit Kühlmittel durchströmbaren Innenraum bzw. Hohlraum 10 bei jedem Kühlelement 1. Der gebildete Innenraum 10 ermöglicht einen etwa U-förmigen Strömungsverlauf des Kühlmittels durch das Kühlelemente 1, wie in 4 angedeutet ist. Durch die U-Form wird quasi eine Zwangsführung des Kühlmittels in dem Innenraum 10 realisiert, welches sich positiv auf die Kühlleistung auswirkt. Als Kühlmittel zum Durchströmen des Innenraumes 10 kann ein flüssiges, gasförmiges oder dergleichen Medium verwendet werden. Beispielsweise kann Wasser als Kühlmittel eingesetzt werden.In the 3 and 4 is a first embodiment of a designed as a cooling pad cooling element 1 has an approximately plate-shaped lower part 8th and a plate-shaped top 9 on, each having corresponding recesses, which in particular from the exploded view according to 3 is apparent. If the shell 9 with the lower part 8th is connected, the recesses form an interspersed with coolant interior or cavity 10 at every cooling element 1 , The formed interior 10 allows an approximately U-shaped flow of the coolant through the cooling elements 1 , as in 4 is indicated. By the U-shape is virtually a forced operation of the coolant in the interior 10 realized, which has a positive effect on the cooling capacity. As a coolant to flow through the interior 10 For example, a liquid, gaseous or the like medium may be used. For example, water can be used as a coolant.

Das Oberteil 9 und das Unterteil 8 jedes Kühlelementes 1, 1A kann mithilfe eines Stanz-Prägewerkzeuges vorgefertigt werden, so dass dann die vorgefertigten Teile miteinander verschweißt oder hart gelötet werden können. Es ist auch denkbar, dass andere Verbindungsverfahren, wie zum Beispiel Kleben oder dergleichen je nach verwendetem Werkstoff eingesetzt werden.The top 9 and the lower part 8th each cooling element 1 . 1A can be prefabricated using a punching embossing tool, so that then the prefabricated parts can be welded or brazed together. It is also conceivable that other joining methods, such as gluing or the like, are used depending on the material used.

An jedes Kühlelement 1, 1A kann beispielsweise als Drehteil oder als Spritzguss-Kunststoffteil ein Kühlmittelzulaufstutzen 11 und ein Kühlmittelablaufstutzen 12 an einer zugeordneten Öffnung angeformt oder befestigt werden, die dann beispielsweise durch einfaches Einstecken mit den Anschlussöffnungen 6 und 7 verbunden werden können. Um die Steckverbindung entsprechend abzudichten, können die Kühlmittelzulaufstutzen 11 und die Kühlmittelablaufstutzen 12 mit einem Dichtelement, zum Beispiel einem O-Ring 13 versehen werden, wie dies beispielhaft in 4A angedeutet ist. Der Kühlmittelzulaufstutzen 11 und der Kühlmittelablaufstutzen 12 können vorzugsweise an der der Kühlmittelversorgungsplatte 3 zugeordneten Stirnseite des Kühlelements 1, 1A angeordnet sein. Die Kühlelemente 1, 1A weisen an ihrer der Kühlmittelversorgungsplatte 3 abgewandten Stirnseite zumindest einen Verbindungsabschnitt 15 auf, mit dem die Befestigung und Beabstandung der Kühlelemente 1, 1A bzw. der Zellen 2 an den Endplatten 19 realisiert wird. Es ist auch denkbar, dass die Kühlelemente 1, 1A entsprechend elastisch ausgeführt werden, so dass eine parallel ausgerichtete Anschlusstechnik für den Kühlmittelzulaufkanal 4 und den Kühlmittelablaufkanal 5 an der zum Beispiel als Spritzgussteil ausgebildeten Kühlmittelversorgungsplatte 3 realisiert wird.To every cooling element 1 . 1A For example, as a rotary part or as an injection-molded plastic part, a coolant inlet nozzle 11 and a coolant outlet 12 be molded or attached to an associated opening, which then, for example, by simply plugging with the connection openings 6 and 7 can be connected. To seal the connector accordingly, the coolant inlet nozzles can 11 and the coolant outlet 12 with a sealing element, for example an O-ring 13 be provided, as exemplified in 4A is indicated. The coolant inlet nozzle 11 and the coolant outlet 12 may preferably be on the coolant supply plate 3 associated end face of the cooling element 1 . 1A be arranged. The cooling elements 1 . 1A have at their the coolant supply plate 3 facing away from at least one connecting portion 15 on, with the attachment and spacing of the cooling elements 1 . 1A or the cells 2 at the end plates 19 is realized. It is also conceivable that the cooling elements 1 . 1A be carried out correspondingly elastic, so that a parallel aligned connection technology for the coolant inlet channel 4 and the coolant drainage channel 5 on the example formed as an injection molded part coolant supply plate 3 is realized.

Um den Innenraum jedes Kühlelements 1, 1A gegenüber der Umgebung abzudichten, sind die Ränder von Oberteil 9 und Unterteil 8 als umlaufende Verbindungsfläche 14 ausgeführt, die bei Bedarf ergänzend abgedichtet werden kann. Zusätzlich ist bei der Ausführungsvariante gemäß 3 und 4 ein Mittelabschnitt ebenfalls als Verbindungsfläche 14 ausgeführt. Dadurch wird die U-Form des Innenraumes 10 gebildet, wodurch zusätzlich die Stabilität des Kühlelementes 1 erhöht wird.Around the interior of each cooling element 1 . 1A To seal against the environment, the edges of shell are 9 and lower part 8th as a circumferential connection surface 14 executed, which can be additionally sealed if necessary. In addition, in the embodiment according to 3 and 4 a middle section also as a connecting surface 14 executed. This will change the U shape of the interior 10 formed, which in addition the stability of the cooling element 1 is increased.

In 5 ist eine zweite Ausführungsvariante eines Kühlelementes 1A im Rahmen einer Explosionsdarstellung gezeigt. Zwischen dem Oberteil 9 und dem Unterteil 8 jedes Kühlelementes 1A ist ein Trennelement bzw. Trennblech 21 vorgesehen, so dass der Innenraum 10 in zumindest einen unteren Strömungsraum und zumindest einen oberen Strömungsraum getrennt wird. Wie beispielsweise der Strömungsverlauf gemäß 6D zeigt, können in dem oberen Strömungsraum drei Strömungskanäle mithilfe des Trennelementes 21 gebildet werden, in denen das Kühlmedium kammartig parallel in eine Richtung strömt, wobei am Ende des oberen Strömungsraumes drei Ausnehmungen 22 quasi als Durchströmungsöffnungen in dem Trennblech bzw. Trennelement 21 vorgesehen sind, durch die das Kühlmedium in den unteren Strömungsraum strömt. Der untere Strömungsraum wird ebenfalls durch das Trennelement 21 in mehrere Strömungskanäle unterteilt, durch die das Kühlmedium kammartig parallel strömt. Die Strömungsrichtung des Kühlmediums in dem oberen Strömungsraum und in dem unteren Strömungsraum ist gegenläufig, welches durch die Strömungsrichtungspfeile in den Figuren angedeutet ist. Durch den gegenläufigen Strömungsverlauf wird der Kühleffekt weiter verbessert. Mithilfe der Ausnehmungen 22 in dem Trennelement 21 wird somit eine strömungsmäßige Verbindung zwischen dem oberen Strömungsraum und dem unteren Strömungsraum jedes Kühlelementes 1A realisiert.In 5 is a second embodiment of a cooling element 1A shown in an exploded view. Between the shell 9 and the lower part 8th each cooling element 1A is a separating element or separating plate 21 provided so that the interior 10 is separated into at least one lower flow space and at least one upper flow space. Such as the flow according to 6D shows, in the upper flow space three flow channels by means of the separating element 21 are formed, in which the cooling medium flows in a comb-like manner in a parallel direction, wherein at the end of the upper flow space three recesses 22 virtually as throughflow openings in the separating plate or separating element 21 are provided, through which the cooling medium flows in the lower flow space. The lower flow space is also through the separator 21 divided into several flow channels through which the cooling medium flows in a comb-like manner. The flow direction of the cooling medium in the upper flow space and in the lower flow space is opposite, which is indicated by the flow direction arrows in the figures. Due to the opposite flow, the cooling effect is further improved. Using the recesses 22 in the separator 21 thus becomes a fluid connection between the upper flow space and the lower flow space of each cooling element 1A realized.

Ferner sind in den 6A bis 6E mögliche Strömungsverläufe des Kühlmediums in den Kühlelementen 1, 1A beispielhaft angedeutet. 6A zeigt einen U-förmigen Strömungsverlauf, wobei 6B einen etwa S-förmigen Strömungsverlauf darstellt. In 6C ist ein kammartiger paralleler Strömungsverlauf gezeigt. Wenn ein derartiger Strömungsverlauf in einem Kühlelement 1 mit einem nicht abgetrennten Innenraum 10 vorgesehen wird, sind der Kühlmittelzulaufstutzen 11 und der Kühlmittelablaufstutzen 12 jeweils an einer Stirnseite des Kühlelementes 1 vorgesehen. Gemäß 6D ist ein kammartig paralleler, gegenläufiger Strömungsverlauf gezeigt. Ein derartiger Strömungsverlauf wird bei einem getrennten Innenraum 10 mit oberem Strömungsraum und unterem Strömungsraum, wie in 5 dargestellt, realisiert. Schließlich zeigt 6E einen etwa spiralförmigen Strömungsverlauf.Furthermore, in the 6A to 6E possible flow patterns of the cooling medium in the cooling elements 1 . 1A indicated by way of example. 6A shows a U-shaped flow, wherein 6B represents an approximately S-shaped flow pattern. In 6C a comb-like parallel flow pattern is shown. If such a flow path in a cooling element 1 with a non-separated interior 10 is provided, are the coolant inlet nozzle 11 and the coolant outlet 12 in each case on an end face of the cooling element 1 intended. According to 6D is shown a comb-like parallel, opposite flow. Such a flow path is at a separate interior 10 with upper flow space and lower flow space, as in 5 shown, realized. Finally shows 6E an approximately spiral flow pattern.

Unabhängig von den jeweiligen Ausführungsvarianten der Kühlelemente 1, 1A kann die vorgeschlagene Kühlanordnung in vorteilhafter Weise mit wenigen Werkzeugen ohne Spezialteile kostengünstig hergestellt werden, so dass insgesamt ein geringes Gewicht und ein geringer Bauraumbedarf notwendig ist.Regardless of the respective embodiments of the cooling elements 1 . 1A the proposed cooling arrangement can be advantageously produced inexpensively with a few tools without special parts, so that overall a low weight and a small space requirement is necessary.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1, 1A1, 1A: Kühlelementcooling element
22: Zellecell
33: KühlmittelversorgungsplatteCoolant supply plate
44: KühlmittelzulaufkanalCoolant inlet channel
55: KühlmittelablaufkanalCoolant flow channel
66: Anschlussöffnungen an den KühlmittelzulaufkanalConnection openings on the coolant inlet channel
77: Anschlussöffnungen an den KühlmittelablaufkanalConnection openings on the coolant outlet channel
88th: Unterteillower part
99: Oberteiltop
1010: Hohl- bzw. InnenraumHollow or interior
1111: KühlmittelzulaufstutzenCoolant inlet connection
1212: KühlmittelablaufstutzenCoolant drain connection
1313: O-RingO-ring
1414: Verbindungsflächeinterface
1515: Verbindungsabschnittconnecting portion
1616: elektrischer Anschlusselectrical connection
1717: Druckplatteprinting plate
1818: KühlmittelleitschieneKühlmittelleitschiene
1919: Endplatteendplate
2020: Befestigungsflanschmounting flange
2121: Trennelementseparating element
2222: Ausnehmungrecess

Claims

Arrangement with several cells arranged approximately parallel to each other ( 2 ) of an electrical energy storage device and with a plurality of cooling elements through which coolant flows ( 1 . 1A ) a cooling device for direct cooling of the cells ( 2 ), each cooling element ( 1 . 1A ) two cells ( 2 ), and wherein the cooling elements ( 1 . 1A ) are connected to a common coolant supply of the cooling device.

Arrangement according to claim 1, characterized in that for the common coolant supply several approximately parallel juxtaposed cooling elements ( 1 . 1A ) each via a coolant inlet nozzle ( 11 ) and a coolant outlet ( 12 ) with a coolant supply plate ( 3 ) are frictionally connected or positively connected.

Arrangement according to claim 2, characterized in that in the coolant supply plate ( 3 ) a coolant inlet channel ( 4 ) and a coolant drainage channel ( 5 ) is integrated.

Arrangement according to claim 3, characterized in that in the coolant inlet channel ( 4 ) and in the coolant drainage channel ( 5 ) at least one of the respective cross-sectional shape changing Kühlmittelelleitschiene ( 18 ) is provided.

Arrangement according to claim 3 or 4, characterized in that along the coolant inlet channel ( 4 ) and along the coolant outlet channel ( 5 ) in each case a plurality of connection openings arranged in series ( 6 . 7 ) on the coolant supply plate ( 3 ) are provided in the respectively assigned coolant inlet nozzle ( 11 ) and associated coolant outlets ( 12 ) of each cooling element ( 1 . 1A ) are plugged.

Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that each cooling element ( 1 . 1A ) a lower part ( 8th ) and a top ( 9 ), which at least at their edges as connecting surfaces ( 14 ) are interconnected, so that a coolant-flowed interior ( 10 ) is provided.

Arrangement according to claim 6, characterized in that the interior ( 10 ) is designed such that an approximately U-shaped flow or an approximately S-shaped flow or an approximately comb-shaped parallel flow or an approximately spiral flow in the interior ( 10 ) is provided.

Arrangement according to one of claims 6, characterized in that in the cooling element ( 1A ) between the lower part ( 8th ) and the upper part ( 9 ) at least one separating element ( 21 ) is provided so that the interior ( 10 ) is separated into at least one lower flow space and at least one upper flow space, which via at least one recess ( 22 ) in the separating element ( 21 ) are fluidly connected to each other.

Arrangement according to claim 8, characterized in that in both flow spaces, a comb-shaped parallel flow course is provided, which in relation to the upper flow space and the lower flow space in opposite directions in the cooling element ( 1A ) is aligned.

Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that on the coolant supply plate ( 3 ) associated end face of each cooling element ( 1 . 1A ) the coolant inlet nozzle ( 11 ) and the coolant outlet ( 12 ) are provided.

Arrangement according to claim 7, characterized in that in a cooling element ( 1 ) with an approximately comb-shaped parallel flow course of the coolant inlet nozzle ( 11 ) and the coolant outlet ( 12 ) opposite each one at an end face of the cooling element ( 1 ) is arranged.

Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the coolant inlet nozzle ( 11 ) and the coolant outlet ( 12 ) of each cooling element ( 1 . 1A ) each as a plastic injection molded part or as a metallic rotary part at an associated opening of the cooling element ( 1 . 1A ) is molded or attached.

Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the one cooling element ( 1 . 1A ) associated cell ( 2 ) at the cooling element ( 1 . 1A ) facing away from side surface of a printing plate ( 17 ) or an end plate ( 19 ) is assigned for dimensionally packaged cells and cooling elements.

Arrangement according to claim 13, characterized in that on the coolant supply plate ( 3 ) facing away from each end of each cooling element ( 1 . 1A ) at least one connecting section ( 15 ) arranged with at least one end plate ( 19 ) for fixing each cooling element ( 1 . 1A ) is provided.