-
Die vorliegende Erfindung betrifft a) eine Kühlvorrichtung für eine Batterieeinheit nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, wobei die Kühlvorrichtung einen Hohlraum aufweist und der Hohlraum von einem Kühlfluid durchströmbar ist und b) eine Batterieeinheit nach dem Oberbegriff von Anspruch 7 mit einer Kühlvorrichtung für eine Batterieeinheit sowie c) ein Verfahren zur Verbesserung des thermischen Kontakts einer Kühlvorrichtung für eine Batterieeinheit zu einer Batterieeinheit gemäß dem Anspruch 10.
-
STAND DER TECHNIK
-
In der modernen Technik werden Batteriesysteme verwendet, um für eine Vielzahl von Anwendungen elektrische Energie bereitzustellen. Dabei ist das Einsatzgebiet von Batteriesystemen besonders vielfältig, da sie sowohl bei stationären Anwendungen, wie beispielsweise Windkraftanlagen als auch in mobilen Anwendungen, wie beispielsweise in Hybrid- und Elektrofahrzeugen, eingesetzt werden können. Ferner ist auch eine Verwendung von Batteriesystemen im Endkundenbereich, wie beispielsweise bei Laptops oder Mobiltelefonen üblich. An derartige Batteriesysteme werden daher vielfältige und sehr hohe Anforderungen bezüglich der Zuverlässigkeit, der Sicherheit, der Leistungsfähigkeit und der Lebensdauer gestellt.
-
Um einen optimalen Betrieb eines derartigen Batteriesystems sicherzustellen, können die Batterieeinheiten eines derartigen Batteriesystems an ein Temperaturmanagementsystem angeschlossen sein. Durch ein derartiges Temperaturmanagementsystem können, um einen Betrieb der einzelnen Batterieeinheiten in einem optimalen Temperaturbereich zu gewährleisten, die Batterieeinheiten erwärmt aber selbstverständlich auch gekühlt werden. Derartige Temperaturmanagementsysteme weisen für diesen Zweck Kühlvorrichtungen auf, die zum Regeln der Temperatur der Batterieeinheit ausgebildet sind. Die in dieser Anmeldung offenbarten Kühlvorrichtungen sind dabei sowohl zum Kühlen als auch zum Heizen von Batterieeinheiten ausgebildet. Die Kühlvorrichtung kann für diesen Zweck zum Kontaktieren der einzelnen Batterieeinheiten ausgebildet sein. Bedingt durch montageverursachte Toleranzen kann es dabei vorkommen, dass die Kontaktierung der Batterieeinheit zur Kühlvorrichtung nicht vollständig sichergestellt werden kann.
-
Um diese Kontaktierung zu verbessern, ist beispielsweise aus der
DE 10 2009 058 809 A1 bekannt, die zur Kontaktierung mit der Batterieeinheit vorgesehene Kontaktoberfläche der Kühlvorrichtung mit einer mechanischen Vorspannung und insbesondere konvex auszubilden. Auf diese Weise kann erreicht werden, dass die Oberfläche der Kühlvorrichtung bei der Montage an die Batterieeinheit angepresst wird. Größere Unebenheiten der Batterieunterseite, wie sie beispielsweise bei einer Zusammensetzung einer Batterieeinheit aus mehreren Batteriemodulen auftreten können, können dadurch jedoch nicht ausgeglichen werden. Alternativ dazu offenbart die
DE 20 2012 101 076 U1 eine Kühlvorrichtung für ein Batteriesystem, in dem Kühlfluid in einem Kühlschlauch geführt ist. Durch eine Druckbeaufschlagung des Kühlschlauchs kann zum einen eine Kühlplatte zwischen dem Kühlschlauch und der Batterieeinheit an die Batterieeinheit angepresst oder zum anderen der Kühlschlauch selbst an die Unterseite der Batterieeinheit angepresst werden. Dadurch kann ein Luftspalt zwischen der Kühlvorrichtung und der Batterieeinheit vermieden werden. Nachteilig hierbei ist jedoch, dass ein Anpressen und damit eine gute Kontaktierung der Kühlvorrichtung zur Batterieeinheit nur dort sichergestellt werden kann, wo der Kühlschlauch in der Kühlvorrichtung positioniert ist. Eine Kontaktierung über die gesamte Kontaktoberfläche der Batterieeinheit kann somit, insbesondere bei einer unebenen Oberfläche der Batterieeinheit, nicht sichergestellt werden.
-
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
-
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend beschriebenen Nachteile bekannter Kühlvorrichtungen für eine Batterieeinheit, bekannter Batterieeinheiten sowie bekannter Verfahren zur Verbesserung des thermischen Kontakts einer Kühlvorrichtung für eine Batterieeinheit zu einer Batterieeinheit zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine derartige Kühlvorrichtung, eine derartige Batterieeinheit und ein derartiges Verfahren bereitzustellen, welche in einfacher und kostengünstiger Weise einen besonders guten Wärmeaustausch zwischen der Batterieeinheit und der Kühlvorrichtung ermöglichen, wobei insbesondere die Kühlvorrichtung mechanisch einfach ausgebildet ist.
-
Die voranstehende Aufgabe wird gelöst durch eine Kühlvorrichtung für eine Batterieeinheit mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1, durch eine Batterieeinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 7 sowie durch ein Verfahren zur Verbesserung des thermischen Kontakts einer Kühlvorrichtung zu einer Batterieeinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 10. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung für eine Batterieeinheit beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Batterieeinheit sowie dem erfindungsgemäßen Verfahren und jeweils umgekehrt, so dass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.
-
In einem ersten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch eine Kühlvorrichtung für eine Batterieeinheit, wobei die Kühlvorrichtung einen Hohlraum aufweist und der Hohlraum von einem Kühlfluid durchströmbar ist, gelöst. Insbesondere ist eine erfindungsgemäße Kühlvorrichtung dadurch gekennzeichnet, dass eine der Batterieeinheit zugewandte erste Oberfläche der Kühlvorrichtung mit dem Hohlraum in Wirkverbindung steht und derart verformbar ausgestaltet ist, dass durch eine Druckbeaufschlagung durch das Kühlfluid im Hohlraum die erste Oberfläche die Batterieeinheit flächig kontaktiert.
-
Die erfindungsgemäße Kühlvorrichtung weist einen Hohlraum auf, der von einem Kühlfluid durchströmbar ist. Das Kühlfluid kann Wärmeenergie von der Batterieeinheit aufnehmen und abtransportieren, wodurch die Batterieeinheit gekühlt wird. Selbstverständlich ist umgekehrt auch eine Abgabe von Temperaturenergie vom Kühlfluid auf die Batterieeinheit denkbar, wodurch die Batterieeinheit erwärmt werden kann. Durch eine erfindungsgemäße Kühlvorrichtung kann somit ein Betrieb einer Batterieeinheit in einem idealen Temperaturbereich sichergestellt werden. Um die Übertragung von Wärmeenergie zu ermöglichen, kann die Batterieeinheit auf der ihr zugewandten ersten Oberfläche der Kühlvorrichtung aufgesetzt werden. Um eine möglichst gute Übertragung der Wärmeenergie zwischen der Batterieeinheit und der Kühlvorrichtung zu ermöglichen, kann dabei vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass eine möglichst große Fläche der Batterieeinheit durch die Kühlvorrichtung kontaktierbar ist. So kann beispielsweise die Batterieeinheit oberhalb der Kühlvorrichtung angeordnet sein, so dass bevorzugt die gesamte Unterseite der Batterieeinheit durch die Kühlvorrichtung kontaktiert wird. Selbstverständlich sind auch andere Anordnungsformen, beispielsweise die Kühlvorrichtung oberhalb der Batterieeinheit oder an den Seiten der Batterieeinheit, denkbar. Die Oberfläche der Batterieeinheit, die durch die erste Oberfläche der Kühlvorrichtung kontaktiert wird, kann Unebenheiten aufweisen. Dies kann insbesondere dann der Fall sein, wenn die Batterieeinheit aus Batteriemodulen aufgebaut ist und die Batteriemodule montagebedingt zueinander leicht versetzt angeordnet sind, so dass beim Anordnen der Batterieeinheit auf der Kühlvorrichtung nur die Batteriemodule von der ersten Oberfläche der Kühlvorrichtung kontaktiert werden, die aus der Oberfläche der Batterieeinheit am weitesten hervorstehen. Batteriemodule, die zurückgesetzt angeordnet sind, werden von der Kühlvorrichtung allein durch die Anordnung der Kühlvorrichtung an der Batterieeinheit nicht kontaktiert. Die erfindungsgemäße Kühlvorrichtung weist einen Hohlraum auf, der durch ein Kühlfluid durchströmbar ist. Ferner ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die erste Oberfläche der Kühlvorrichtung mit diesem Hohlraum in Wirkverbindung steht. Durch eine Druckbeaufschlagung im Hohlraum der Kühlvorrichtung durch das Kühlfluid kann insbesondere diese erste Oberfläche verformt werden. Dadurch ist es möglich, die erste Oberfläche der Batterieeinheit derart zu verformen, dass die erste Oberfläche die Batterieeinheit flächig kontaktiert. Insbesondere kann, erläutert am obigen Beispiel, die erste Oberfläche derart verformt werden, dass auch Batteriemodule der Batterieeinheit kontaktiert werden, die montagebedingt zurückgesetzt montiert sind. Selbstverständlich können auch andere Unebenheiten der kontaktierten Oberfläche der Batterieeinheit durch die Verformung der ersten Oberfläche der Kühlvorrichtung ausgeglichen werden. Insgesamt kann dadurch sichergestellt werden, dass die erste Oberfläche der Kühlvorrichtung die Batterieeinheit flächig, insbesondere vollständig flächig kontaktiert. Ein Luftspalt zwischen der Kühlvorrichtung und der Batterieeinheit kann dadurch, zumindest größtenteils, vermieden werden. Bei einem Aufbau der Batterieeinheit aus Batteriemodulen kann eine Kontaktierung sämtlicher Batteriemodule durch die erste Oberfläche der Kühlvorrichtung sichergestellt werden. Das verwendete Kühlfluid ist dabei bevorzugt eine Flüssigkeit, da dadurch eine bessere Kraftübertragung bei der Verformung der ersten Oberfläche durch das Kühlfluid erreicht werden kann. Auch ist der zur Verformung der ersten Oberfläche bei einem flüssigen Kühlfluid geringere nötige Überdruck eines gegenüber dem nötigen Überdruck bei einem gasförmigen Kühlfluid vorteilhaft. Durch eine erfindungsgemäße Kühlvorrichtung kann somit eine besonders gute Kontaktierung der Batterieeinheit durch die Kühlvorrichtung und damit eine besonders gute Wärmeübertragung von der Batterieeinheit zum Kühlfluid bzw. umgekehrt sichergestellt werden. Ein Betrieb einer Batterieeinheit in einem idealen Temperaturbereich, die mit einer erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung ausgestattet ist, kann somit zu jeder Zeit sichergestellt werden. Dadurch kann beispielsweise auch die Lebensdauer der Batterieeinheit verlängert werden.
-
Ferner kann bei einer erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung für eine Batterieeinheit vorgesehen sein, dass die erste Oberfläche plastisch verformbar ausgebildet ist. Eine plastische Verformung ist dabei insbesondere eine irreversible Verformung. Dadurch wird ermöglicht, dass die erste Oberfläche der Kühlvorrichtung ihre einmal an die kontaktierte Oberfläche der Batterieeinheit angepasste Form beibehält. Der Druck, mit dem das Kühlfluid durch den Hohlraum strömt, kann somit nach erfolgter Verformung der ersten Oberfläche reduziert werden. Dadurch kann die Betriebssicherheit einer erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung erhöht werden, da durch einen niedrigeren Druck des Kühlfluids die kühlfluidleitenden Komponenten der Kühlvorrichtung, wie beispielsweise Leitungen oder Ventile, weniger belastet werden. Selbstverständlich kann jedoch bei einem Austausch der Batterieeinheit, wobei die neue Batterieeinheit selbstverständlich von der ersten Batterieeinheit unterschiedliche Unebenheiten aufweisen kann, durch eine kurzzeitige Erhöhung des Drucks des Kühlfluids die erste Oberfläche der Kühlvorrichtung an die neue Batterieeinheit angepasst werden. Ein Austausch der Batterieeinheiten bei Beibehaltung der Kühlvorrichtung ist somit problemlos möglich.
-
Darüber hinaus kann eine erfindungsgemäße Kühlvorrichtung dahin gehend ausgebildet sein, dass im Hohlraum eine Verwirbelungsvorrichtung angeordnet ist. Durch eine derartige Verwirbelungsvorrichtung kann eine optimale Verteilung des Kühlfluids im Hohlraum sichergestellt werden. Dadurch kann die Kühlleistung der Kühlvorrichtung optimiert werden. Insbesondere kann die Verwirbelungsvorrichtung dabei dergestalt ausgebildet sein, dass immer möglichst kühles Kühlfluid nahe der ersten Oberfläche der Kühlvorrichtung strömt, wodurch eine besonders gute Kühlung der Batterieeinheit sichergestellt werden kann. Bei einer Heizung der Batterieeinheit kann selbstverständlich umgekehrt vorgesehen sein, dass durch die Verwirbelungsvorrichtung immer besonders heißes Kühlfluid nahe der ersten Oberfläche und damit nahe der Batterieeinheit strömt. Eine Verwirbelungsvorrichtung einer erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung kann dabei beispielsweise schaufelförmig ausgebildet sein. Auch kann eine Verwirbelungsvorrichtung z.B. Leitbleche und/oder Turbulatoren aufweisen. Durch eine Verwirbelungsvorrichtung kann insbesondere somit die Kühlleistung bzw. die Heizleistung einer erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung nochmals erhöht werden.
-
Auch kann bei einer erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung vorgesehen sein, dass die Kühlvorrichtung zumindest eine erste und eine zweite Platte aufweist, wobei die erste Oberfläche durch die erste Platte gebildet ist. Dies stellt eine besonders einfache Art und Weise dar, eine erfindungsgemäße Kühlvorrichtung aufzubauen. Die Platten können dabei beispielsweise am Rand verlötet sein, wobei dadurch durch die beiden Platten insbesondere auch die äußere Hülle der Kühlvorrichtung gebildet sein kann. Die Platten sind dabei bevorzugt aus Metall, besonders bevorzugt aus Aluminium ausgebildet. Metall und insbesondere Aluminium sind sehr gute Wärmeleiter, wodurch eine Übertragung von Wärmeenergie zwischen dem Kühlfluid und der Batterieeinheit besonders gut möglich ist. Selbstverständlich kann das Material der Platten auch unterschiedlich sein, wobei beispielsweise die erste Platte, die die erste Oberfläche bildet, aus Metall zur besseren Wärmeenergieübertragung und die zweite Platte beispielsweise aus einem Kunststoffmaterial zur Gewichtsreduktion gebildet sein kann. Wiederum können die Ränder der Platten in diesem Fall durch ein geeignetes Fügeverfahren, beispielsweise Kleben oder Laserschweißen, miteinander verbunden sein. Auch eine Beschichtung der Platten ist denkbar, insbesondere beispielsweise um einen Korrosionsschutz der Platten oder eine noch bessere thermische Anbindung der Batterieeinheit an die durch die erste Platte gebildete erste Oberfläche zu erreichen. Zusammenfassend kann durch das Aufweisen einer ersten und zweiten Platte, wobei die erste Oberfläche durch die erste Platte gebildet ist, der Aufbau einer erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung vereinfacht und damit bei der Montage der Kühlvorrichtung Kosten und Zeit eingespart werden.
-
Darüber hinaus kann bei einer bevorzugten Weiterentwicklung einer erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung vorgesehen sein, dass der Hohlraum durch die erste und die zweite Platte gebildet ist. Insbesondere kann dabei vorgesehen sein, dass der Hohlraum ausschließlich durch die erste und die zweite Platte gebildet ist. Dadurch ist eine erfindungsgemäße Kühlvorrichtung nochmals einfacher aufgebaut, da keine zusätzlichen Bauteile zur Bildung des Hohlraums benötigt werden. Durch die Einsparung von zusätzlichen Bauteilen ist eine derartige erfindungsgemäße Kühlvorrichtung auch besonders leicht. Insbesondere bei einem Einsatz einer erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung in mobilen Anwendungen, beispielsweise bei Mobiltelefonen oder tragbaren Computern, kann dies von Vorteil sein. Da zusätzlich auch die erste Oberfläche der Kühlvorrichtung durch die erste Platte gebildet wird, kann dadurch ein besonders guter thermischer Kontakt zwischen dem Kühlfluid im Hohlraum und der Batterieeinheit sichergestellt werden. Eine noch bessere Temperierung der Batterieeinheit kann somit erreicht werden.
-
Auch kann bei einer erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung ferner vorgesehen sein, dass im Hohlraum eine Verwirbelungsvorrichtung angeordnet ist und die Verwirbelungsvorrichtung mit der zweiten Platte verbunden ist. Durch eine Verwirbelungsvorrichtung kann, wie oben bereits beschrieben, die Wärmeenergieübertragung zwischen dem Kühlfluid und der Batterieeinheit nochmals gesteigert werden. Durch eine Verbindung der Verwirbelungsvorrichtung mit der zweiten Platte ist es möglich, dass die Verwirbelungsvorrichtung fest im Hohlraum angeordnet ist. Eine derartige Verbindung kann beispielsweise ein Verlöten oder ein Verkleben sein. Die Verwirbelungsvorrichtung ist dabei insbesondere nicht mit der ersten Platte verbunden. Eine Behinderung der Verformung der ersten Platte, die insbesondere die erste Oberfläche bildet, durch die Verwirbelungsvorrichtung kann so sicher vermieden werden. Eine derartige Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung stellt dabei eine besonders einfache Ausgestaltung dar, da der Hohlraum durch die erste und zweite Platte gebildet ist und die Verwirbelungsvorrichtung nur mit der zweiten Platte verbunden ist. Weitere Bauteile zur Bildung des Hohlraums und zur Verwirbelung des Kühlfluids können eingespart werden.
-
In einem zweiten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch eine Batterieeinheit mit einer Kühlvorrichtung für eine Batterieeinheit gelöst. Insbesondere kann bei der erfindungsgemäßen Batterieeinheit vorgesehen sein, dass die Kühlvorrichtung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung ausgestaltet ist. Sämtliche Vorteile, die zu einer erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung für eine Batterieeinheit gemäß dem ersten Aspekt beschrieben worden sind, ergeben sich somit selbstverständlich auch für eine erfindungsgemäße Batterieeinheit, die eine derartige Kühlvorrichtung für eine Batterieeinheit aufweist.
-
Darüber hinaus kann bei einer erfindungsgemäßen Batterieeinheit vorgesehen sein, dass die Batterieeinheit aus zumindest zwei Batteriemodulen aufgebaut ist. Dabei kann die Batterieeinheit insbesondere modular aus den zumindest zwei Batteriemodulen aufgebaut sein. Vielfältige Aufbaumöglichkeiten, insbesondere in der Anzahl der Batteriemodule und deren Größe, sind somit möglich. Ferner kann bei einem Aufbau einer Batterieeinheit aus zumindest zwei Batteriemodulen montagebedingt vorkommen, dass die von den Batteriemodulen gebildete Oberfläche deutlich Unebenheiten aufweist. Insbesondere können die Batteriemodule leicht versetzt zueinander angeordnet sein, wodurch diese Unebenheiten erzeugt werden können. Dadurch, dass eine erfindungsgemäße Batterieeinheit mit einer Kühlvorrichtung für eine Batterieeinheit gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung ausgestaltet ist, können derartige Unebenheiten sicher und zuverlässig ausgeglichen werden. Ein Betrieb einer erfindungsgemäßen Batterieeinheit aufgebaut aus zumindest zwei Batteriemodulen in einem idealen Temperaturbereich kann somit zu jeder Zeit sichergestellt werden.
-
Ferner kann eine erfindungsgemäße Batterieeinheit dahin gehend ausgestaltet sein, dass auf der Kühlvorrichtung ein Kontaktmittel vorgesehen ist. Insbesondere kann bevorzugt vorgesehen sein, dass das Kontaktmittel auf der ersten Oberfläche der Kühlvorrichtung angeordnet ist. Ein derartiges Kontaktmittel kann beispielsweise eine Wärmeleitpaste sein, um den thermischen Kontakt zwischen der ersten Oberfläche der Kühlvorrichtung und der Batterieeinheit nochmals zu verbessern. Insbesondere kann bei einer erfindungsgemäßen Batterieeinheit dieses Kontaktmittel besonders dünn aufgetragen sein, da es nur zur Verbesserung des thermischen Kontakts und nicht zum Ausgleich von Unebenheiten zwischen der Batterieeinheit und der Kühlvorrichtung dient. Eine Einsparung von derartigen Kontaktmitteln bei einer erfindungsgemäßen Batterieeinheit ist somit ermöglicht.
-
Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Verbesserung des thermischen Kontakts einer Kühlvorrichtung für eine Batterieeinheit gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung zu einer Batterieeinheit. Insbesondere ist das erfindungsgemäße Verfahren zur Verbesserung des thermischen Kontakts einer Kühlvorrichtung für eine Batterieeinheit zu einer Batterieeinheit durch folgende Schritte gekennzeichnet:
- a) Anordnen der Kühlvorrichtung an der Batterieeinheit,
- b) Durchströmen des Hohlraums der Kühlvorrichtung mit einem Kühlfluid,
- c) Verformen der ersten Oberfläche des Hohlraums und
- d) Flächiges Kontaktieren der Batterieeinheit durch die erste Oberfläche.
-
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Verbesserung des thermischen Kontakts einer Kühlvorrichtung für eine Batterieeinheit zu einer Batterieeinheit wird durch eine Kühlvorrichtung für eine Batterieeinheit gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung ausgeführt. Selbstverständlich kann ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Verbesserung des thermischen Kontakts einer Kühlvorrichtung für eine Batterieeinheit zu einer Batterieeinheit auch von einer Batterieeinheit gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung ausgeführt werden, da insbesondere diese Batterieeinheit eine Kühlvorrichtung für eine Batterieeinheit gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung aufweist. Durch das Verformen der ersten Oberfläche des Hohlraums können Unebenheiten der Batterieeinheit ausgeglichen werden. Ein flächiges Kontaktieren über die gesamte mögliche Kontaktfläche zwischen der Batterieeinheit und der Kühlvorrichtung kann so sichergestellt werden. Auf diese Weise kann eine besonders gute Übertragung von Wärmeenergie zwischen dem Kühlfluid in der Kühlvorrichtung und der Batterieeinheit ermöglicht werden. Dadurch ist ein Betrieb der Batterieeinheit in einem idealen Temperaturbereich ermöglicht. Eine Erhöhung der Betriebssicherheit der Batterieeinheit und eine Verlängerung der Lebensdauer der Batterieeinheit können somit erreicht werden. Selbstverständlich können bei der Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens die Schritte b) bis d) auch gleichzeitig und zeitlich deutlich vom Schritt a) getrennt durchgeführt werden, ohne den Offenbarungsgehalt der Erfindung zu verlassen.
-
BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
-
Die erfindungsgemäßes Kühlvorrichtung für eine Batterieeinheit und ihre Weiterbildungen sowie deren Vorteile, die erfindungsgemäße Batterieeinheit und ihre Weiterbildungen sowie deren Vorteile sowie das erfindungsgemäße Verfahren sowie dessen Vorteile werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen jeweils schematisch:
-
1 eine Schnittansicht einer Batterieeinheit und einer Kühlvorrichtung gemäß dem Stand der Technik und
-
2 eine Batterieeinheit und eine erfindungsgemäße Kühlvorrichtung. Elemente mit gleicher Funktion und Wirkungsweise sind in den 1 und 2 jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
-
1 zeigt eine Kühlvorrichtung 1 für eine Batterieeinheit 10 und einen Teil einer Batterieeinheit 10 gemäß dem Stand der Technik. Die Kühlvorrichtung 1 und die Batterieeinheit 10 sind dabei in einer Schnittansicht dargestellt. Die Batterieeinheit 10 ist aus mehreren Batteriemodulen 11 aufgebaut. Deutlich sichtbar ist, dass montagebedingt die einzelnen Batteriemodule 11 leicht versetzt zueinander angeordnet sind. Dadurch ergibt sich eine der Kühlvorrichtung 1 zugewandte Kontaktfläche der Batterieeinheit 10 mit deutlichen Unebenheiten. Bei einer Kontaktierung der Batterieeinheit 10 mit der Kühlvorrichtung 1, insbesondere der durch die eine erste Platte 5 gebildeten ersten Oberfläche 4 der Kühlvorrichtung 1, kommt es daher zu einem nicht gleichmäßigen Anliegen der ersten Oberfläche 4 der Kühlvorrichtung 1 an den Batteriemodulen 11 der Batterieeinheit 10. Eine Kühlvorrichtung 1 gemäß dem Stand der Technik weist ferner eine zweite Platte 6 auf und einen Hohlraum 2, der durch ein Kühlfluid 3 durchströmbar ist. Um eine optimale Verteilung des Kühlfluids 3 im Hohlraum 2 zu gewährleisten, ist im Hohlraum 2 eine Verwirbelungsvorrichtung 7 angeordnet. Durch die oben beschriebene Unebenheit der Batterieeinheit 10 kontaktieren im abgebildeten Beispiel nur zwei der vier Batteriemodule 11 der Batterieeinheit 10 die erste Oberfläche 4 der Kühlvorrichtung 1. Nur zu diesen kontaktierten Batteriemodulen 11 kann eine effiziente Wärmeenergieübertragung zwischen den Batteriemodulen 11 und der Kühlvorrichtung 1, insbesondere dem Kühlfluid 3 der Kühlvorrichtung 1, sichergestellt werden. Ein derartiger Kontakt zu den beiden übrigen Batteriemodulen 11 liegt nicht vor, da sie montagebedingt etwas zurückgesetzt sind und sich daher ein Luftspalt zwischen diesen Batteriemodulen 11 und der starren und insbesondere nicht verformbaren ersten Oberfläche 4 der Kühlvorrichtung 1 bildet. Für diese Batteriemodule 11 kann eine effiziente Wärmeenergieübertragung nicht sichergestellt werden. Diese Batteriemodule 11 können daher im Laufe des Betriebs, beispielsweise überhitzen und so die Betriebssicherheit bzw. die Lebensdauer der Batterieeinheit 10 herabsetzen.
-
Im Gegensatz dazu ist in 2 eine Kühlvorrichtung 1 für eine Batterieeinheit 10 gemäß der Erfindung gezeigt. Die Batterieeinheit 10, aufgebaut aus vier Batteriemodulen 11, ist die gleiche Batterieeinheit 10 wie in 1 gezeigt. Auch hier sind von den vier Batteriemodulen 11 zwei der Batteriemodule 11 montagebedingt leicht zurückgesetzt montiert. Im Gegensatz zu einer Kühlvorrichtung 1 gemäß dem Stand der Technik ist bei einer Kühlvorrichtung 1 gemäß der Erfindung die erste Oberfläche 4 verformbar ausgestaltet. Dabei kann, wie in dem abgebildeten Ausgestaltungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung 1, die erste Oberfläche 4 durch eine erste Platte 5 gebildet sein. Durch den Hohlraum 2 der Kühlvorrichtung 1, der hier durch die erste Platte 5 und die zweite Platte 6 gebildet ist, strömt ein Kühlfluid 3. Durch eine Druckbeaufschlagung durch dieses Kühlfluid 3 wird die erste Oberfläche 4 bzw. die erste Platte 5 verformt. Dadurch ist es möglich, ein flächiges Kontaktieren der ersten Oberfläche 4 an allen Batteriemodulen 11 der Batterieeinheit 10 sicherzustellen. Alle Batteriemodule 11 werden somit effektiv thermisch an das Kühlfluid 3 angebunden. Eine effiziente Wärmeenergieübertragung zwischen der Batterieeinheit 10, insbesondere allen Batteriemodulen 11 der Batterieeinheit 10 und dem Kühlfluid 3, das durch den Hohlraum 2 der Kühlvorrichtung 1 strömt, kann somit sichergestellt werden. Die gesamte Batterieeinheit 10 kann somit in einem Temperaturbereich betrieben werden, der für einen sicheren und insbesondere langlebigen Betrieb der Batterieeinheit 10 günstig ist. Um den thermischen Kontakt zwischen der ersten Oberfläche 4 der Kühlvorrichtung 1 und den Batteriemodulen 11 der Batterieeinheit 10 nochmals zu verstärken, ist in der abgebildeten Ausgestaltungsform zwischen der Kühlvorrichtung 1 und der Batterieeinheit 10 noch ein Kontaktmittel 12 vorgesehen. Dieses Kontaktmittel 12 kann beispielsweise eine Wärmeleitpaste sein. Dadurch, dass die Unebenheiten der Oberfläche der Batterieeinheit 10 bereits durch die Verformung der ersten Oberfläche 4 der Kühlvorrichtung 1 ausgeglichen sind, kann die Menge des verwendeten Kontaktmittels 12 minimal gehalten werden. Ein Ausgleich von Unebenheiten der Batterieeinheit 10 durch das Kontaktmittel 12 ist nicht nötig. Vermeidbare Kosten für eine große Menge derartiger Kontaktmittel 12 können somit ebenfalls eingespart werden.
-
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
-
- DE 102009058809 A1 [0004]
- DE 202012101076 U1 [0004]
