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Die Erfindung betrifft ein Kühlsystem, mit dessen Hilfe eine Kraftfahrzeugbatterie, insbesondere eine Traktionsbatterie zum rein elektrischen Antrieb eines Kraftfahrzeugs, temperiert werden kann.
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Aus
CH 672 951 A5 ist ein Heizkörper mit mehreren parallel zueinander angeordneten Flachrohren bekannt, bei dem die Flachrohre an ihren axialen Endbereichen in den Flachseiten Bohrungen aufweisen, die mit Bohrungen eines quer zu den Flachrohren verlaufenden Sammlerrohrs fluchten. An den von außen zugänglichen Kontaktkanten zwischen der Flachseite des jeweiligen Flachrohrs mit dem Sammelrohr sind die Flachrohre mit dem Sammlerrohr über eine Schweißnaht miteinander verschweißt.
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Es besteht ein ständiges Bedürfnis ein Kühlsystem zum Temperieren einer Kraftfahrzeugbatterie einfach und kostengünstig herstellen zu können.
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Es ist die Aufgabe der Erfindung Maßnahmen aufzuzeigen, die ein einfach und kostengünstig herstellbares Kühlsystem zum Temperieren einer Kraftfahrzeugbatterie ermöglichen.
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch ein Kühlsystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung angegeben, die jeweils einzeln oder in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können.
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Erfindungsgemäß ist ein Kühlsystem zum Temperieren einer, insbesondere als Traktionsbatterie zum rein elektrischen Antrieb eines Kraftfahrzeugs ausgestalteten, Kraftfahrzeugbatterie vorgesehen mit mindestens einem Flachrohr zur Förderung eines Kühlmediums, einem an dem mindestens einen Flachrohr angeschlossenen Sammlerrohr, wobei das Sammlerrohr eine Sammleröffnung und das Flachrohr eine mit der Sammleröffnung kommunizierende Flachrohröffnung aufweist, und einem stirnseitig auf dem Flachrohr dichtend aufgesteckten Verbindungsstück, wobei das Verbindungsstück einen die Sammleröffnung mit der Flachrohröffnung verbindenden Verbindungskanal aufweist.
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Mit Hilfe des Verbindungsstücks kann der mit der Flachrohröffnung kommunizierende Verbindungskanal von dem Flachrohr abstehen und eine Formgebung herstellen, die im Wesentlichen einer Ausstülpung des Flachrohrs im Bereich der Flachrohröffnung entspricht. Im Gegensatz zu einer einstückigen Ausstülpung des Flachrohrs kann das Verbindungsstück jedoch deutlich mehr Material aufweisen und eine geeignete Konturierung aufweisen, die es ermöglicht das Sammlerrohr schnell und einfach anzuschließen. Beispielsweise braucht das Sammlerrohr mit seiner Sammleröffnung lediglich auf das Verbindungsstück aufgesteckt oder in das Verbindungsstück eingesteckt werden, um eine fluiddichte Verbindung des Sammlerrohrs mit dem Flachrohr zu erreichen. Das Verbindungsstück kann hierbei, beispielsweise über in dem Verbindungsstück integrierte Dichtelemente, eine ausreichende Abdichtung gegenüber dem Sammlerrohr und/oder gegenüber dem Flachrohr bereitstellen. Bei der Montage kann das Verbindungstück in Längsrichtung des Flachrohrs auf das Flachrohr aufgesteckt werden und das Sammlerrohr quer zur Längsrichtung des Flachrohrs an dem Verbindungsstück angeschlossen werden. Mit Hilfe des stirnseitig aufgesteckten Verbindungsstücks kann die Montage des Kühlsystems einfach und schnell erfolgen, so dass ein einfach und kostengünstig herstellbares Kühlsystem zum Temperieren einer Kraftfahrzeugbatterie ermöglicht ist.
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Das Flachrohr kann insbesondere einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt aufweisen, wobei vorzugsweise die breitere Flachseite insbesondere auf das Sammlerrohr zu weist und/oder die Flächennormale der breiteren Flachseite in beziehungsweise entgegen der Schwerkraftrichtung weist. Insbesondere sind mehrere Flachrohre vorgesehen, die vorzugsweise im Wesentlichen parallel zueinander nebeneinander angeordnet sind. Besonders bevorzugt sind mehrere Verbindungstücke vorgesehen, deren jeweilige Verbindungskanäle auf einem definierten seitlichen Abstand zueinander angeordnet sind, wobei die mehreren Verbindungstücke miteinander verbunden sind, insbesondere einstückig miteinander, beispielsweise durch Kunststoffspritzguss, ausgestaltet sind. Unmittelbar nebeneinander angeordnete Flachrohre können über einen Spalt voneinander getrennt sein. Insbesondere ist es möglich, dass sich unmittelbar nebeneinander angeordnete Flachrohre mit der gleichen Strömungsrichtung berühren, so dass ein thermischer Ausgleich zwischen den benachbarten Flachrohren stattfinden kann, um lokale Wärmequellen besser kühlen zu können. Vorzugsweise sind mehrere Flachrohre an einem gemeinsamen Sammlerrohr angeschlossen. Ferner ist es möglich beispielsweise jeweils zwei Flachrohre wechselseitig mit einem Sammlerrohr zu verbinden, so dass das Kühlmedium im Zick-zack über die in Reihe geschalteten Flachrohre gefördert werden kann. Vorzugsweise sind die entgegen der Schwerkraftrichtung weisenden Flachseiten benachbarter Flachrohre in einer gemeinsamen flachen Ebene angeordnet, so dass eine Kraftfahrzeugbatterie unmittelbar oder mittelbar, beispielsweise über ein zwischengeschaltetes Bodenschott, auf den Flachrohren abgesetzt werden kann. Die Flachrohre können dadurch für die Kraftfahrzeugbatterie einen Abstellboden ausbilden und dadurch leicht thermisch an die Kraftfahrzeugbatterie angekoppelt werden. Vorzugsweise können die Flachrohre das Eigengewicht der Kraftfahrzeugbatterie abtragen. Zudem können die Flachrohre als eine Schutzpanzerung zum Schutz der Kraftfahrzeugbatterie vor von einem Untergrund ausgehenden Schlägen wirken. Die Kraftfahrzeugbatterie kann dadurch sehr weit unten im Kraftfahrzeug positioniert werden, wodurch ein günstiger Schwerpunkt des Kraftfahrzeugs erreicht werden kann.
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Insbesondere ist das Verbindungsstück mit dem Flachrohr dichtend verklebt. Durch die Klebeverbindung kann das Verbindungsstück ortsfest mit dem Flachrohr verbunden sein und nicht unabsichtlich von dem Flachrohr abrutschen. Hierbei kann durch den verwendeten Kleber gleichzeitig eine Abdichtung erfolgen, so dass ein separates Dichtelement eingespart werden kann. Insbesondere ist es dadurch möglich eine Schweißverbindung einzusparen.
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Vorzugsweise weist das Verbindungsstück eine stirnseitig an dem Flachrohr anliegende Kappe zur Begrenzung eines Aufsteckwegs des Verbindungsstücks auf dem Flachrohr auf. Durch die stirnseitig anliegende Kappe kann der Verbindungskanal automatisch in eine geeignete Relativlage zur Flachrohröffnung positioniert werden, in welcher der Verbindungskanal insbesondere im Wesentlichen koaxial zur Flachrohröffnung angeordnet ist. Beispielsweise ist es dadurch nicht erforderlich an dem Flachrohr Anschläge vorzusehen, um das Verbindungsstück in der richtigen Relativlage auszurichten und zu befestigen.
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Besonders bevorzugt ist das Flachrohr stirnseitig geöffnet ausgeführt, wobei eine stirnseitige Öffnung des Flachrohrs von der Kappe des Verbindungsstücks vollständig abgedeckt ist. Das Flachrohr kann dadurch eine einfach herzustellende Geometrie aufweisen. Da das Verbindungsstück sowieso dichtend mit dem Flachrohr verbunden ist, kann die im Flachrohr verbleibende stirnseitige Öffnung durch die Kappe ohne zusätzlichen Aufwand ebenfalls mit abgedichtet werden.
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Insbesondere bildet das Verbindungsstück einen den Verbindungskanal aufweisenden Anschlussstutzen zum Ankuppeln des Sammlerrohrs aus, wobei der Anschlussstutzen insbesondere als Teil einer standardisierten VDA Kühlwasserkupplung ausgestaltet ist. Das Verbindungsstück ist in seiner Formgestaltung vergleichsweise frei, so dass auch ohne große Schwierigkeiten eine komplizierte Formgestaltung vorgesehen werden kann. Dadurch kann insbesondere der den Verbindungskanal ausbildende Teil des Verbindungsstücks einen geometrisch optimieren Anschlussstutzen ausbilden, mit dessen Hilfe beispielsweise ein Schnellverschluss ausgebildet werden kann. Durch den Anschlussstutzen kann das Anschließen des Sammlerrohrs vereinfacht und beschleunigt werden. Durch die Anpassung des Anschlussstutzens an ein Standardbauteil kann auch für das Sammlerrohr ein kostengünstiges Standardbauteil verwendet werden, das einen schnellen und dichten Anschluss des Sammlerrohrs an das Verbindungsstück ermöglicht.
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Vorzugsweise ist das Sammlerrohr über ein mit der Sammleröffnung kommunizierendes, insbesondere separates, Kupplungselement mit dem Verbindungsstück befestigt, wobei der Kupplungselement insbesondere als Teil einer standardisierten VDA Kühlwasserkupplung ausgestaltet ist. Das Kupplungselement kann beispielsweise mit dem Sammlerrohr fest verbunden sein, so dass die Anschlussgeometrie zur Befestigung mit dem Verbindungsstück nicht durch das Sammlerrohr selber, sondern durch ein mit dem Sammlerrohr verbundenes separates Kupplungselement ausgebildet sein kann. Das Kupplungselement kann hierbei ein kostengünstiges Standardbauteil sein.
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Besonders bevorzugt weist das Sammlerrohr einen abstehenden Rohransatz auf, wobei der Rohransatz an seiner freien abstehenden Stirnseite die Sammleröffnung ausbildet. Der Rohransatz kann vergleichbar zu einem Stutzen von dem übrigen Sammlerrohr abstehen. Der Rohransatz kann eine geeignete Länge aufweisen, um auf das Verbindungsstück sicher aufgesteckt oder in das Verbindungsstück sicher eingesteckt werden zu können. Ferner kann der Rohransatz eine geeignete Länge aufweisen, um auf das Kupplungselement sicher aufgesteckt oder in das Kupplungselement sicher eingesteckt werden zu können. Die Länge des Rohransatzes ermöglicht beispielsweise eine Verbindungstechnik, bei der sich ein Tannenbaumprofil in eine an dem Tannenbaumprofil anliegende Wandung eingräbt und dadurch nicht ohne weiteres wieder gelöst werden kann. Der Rohransatz ermöglicht dadurch eine besonders sichere Verbindungstechnik mit dem Kupplungselement und/oder mit dem Verbindungsstück.
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Insbesondere ist zwischen dem Verbindungsstück und dem Sammlerrohr ein, insbesondere als O-Ring, ausgestaltetes Dichtelement zur Abdichtung des Verbindungsstücks gegen das Sammlerrohr vorgesehen. Das Dichtelement kann insbesondere zwischen dem Verbindungsstück und dem Sammlerrohr verquetscht sein. Dadurch kann eine ausreichende Abdichtung erreicht werden.
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Vorzugsweise weist das Flachrohr einen Strömungsquerschnitt mit einer in Richtung der Längserstreckung des Verbindungskanals verlaufenden Höhe h auf, wobei die Sammleröffnung zu der Flachrohröffnung um einen Abstand a beabstandet ist, wobei insbesondere 1,0 ≤ a/h ≤ 10,0, vorzugsweise 2,0 ≤ a/h ≤ 8,0 und besonders bevorzugt 3,0 ≤ a/h ≤ 5,0 gilt. Die Sammleröffnung ist dadurch zum Flachrohr und zur Flachrohröffnung hinreichend stark beabstandet, um das Verbindungsstück zwischenschalten zu können. Der Abstand der Sammleröffnung zu der Flachrohröffnung ist groß genug, um das Sammlerrohr sicher und dicht anschließen zu können.
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Die Erfindung betrifft ferner eine Batterieanordnung für ein Kraftfahrzeug mit einer, insbesondere als Traktionsbatterie zum rein elektrischen Antrieb eines Kraftfahrzeugs ausgestalteten, Kraftfahrzeugbatterie und einem Kühlsystem, das wie vorstehend beschrieben aus- und weitergebildet sein kann, zum Temperieren der Kraftfahrzeugbatterie, wobei die Kraftfahrzeugbatterie auf einer Flachseite des Flachrohrs direkt oder indirekt abgesetzt ist und eine zur Flachseite des Flachrohrs weisende Unterseite der Kraftfahrzeugbatterie über die Flachseite des Flachrohrs von dem Kühlsystem temperierbar ist. Mit Hilfe des stirnseitig aufgesteckten Verbindungsstücks kann die Montage des Kühlsystems einfach und schnell erfolgen, so dass ein einfach und kostengünstig herstellbares Kühlsystem zum Temperieren einer Kraftfahrzeugbatterie ermöglicht ist.
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Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegende Zeichnung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels exemplarisch erläutert, wobei die nachfolgend dargestellten Merkmale sowohl jeweils einzeln als auch in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können. Es zeigt:
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1: eine schematische Schnittansicht eines Kühlsystems.
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Das in 1 dargestellte Kühlsystem 10 weist mehrere nebeneinander parallel angeordnete Flachrohre 12 auf, die mit einem gemeinsamen Sammlerrohr 14 fluidisch verbunden sind, um aus dem Sammlerrohr 14 ein Kühlmedium zu entnehmen und/oder oder in das Sammlerrohr 14 das Kühlmedium zu fördern. Das jeweilige Flachrohr 12 weist eine stirnseitige Öffnung 16 auf, die von einer Kappe 18 eines stirnseitig auf das Flachrohr 12 aufgesteckten Verbindungsstücks 20 abgedeckt ist. Das Verbindungsstück 20 ist mit dem Flachrohr 12 verklebt, wodurch die stirnseitige Öffnung 16 des Flachrohrs 12 abgedichtet ist.
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Das Flachrohr 12 weist eine zum Sammlerrohr 14 weisende Flachrohröffnung 22 auf, die über das Verbindungsstück 20 mit einer zum Flachrohr 12 weisenden Sammleröffnung 24 des Sammlerrohrs 14 kommuniziert. Das Verbindungsstück 20 weist hierzu einen Verbindungskanal 26 auf, der sich an der Flachrohröffnung 22 unmittelbar anschließt. Durch die Verklebung des Verbindungsstücks 20 mit dem Flachrohr 12 ist auch der Übergang zwischen der Flachrohröffnung 22 und dem Verbindungskanal 26 des Verbindungsstücks 20 abgedichtet.
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Um das Sammlerrohr 14 an das Flachrohr 12 anzuschließen, ist der den Verbindungskanal 26 ausbildende Teil des Verbindungsstücks 20 als Anschlussstutzen 28 einer standardisierten VDA Kühlwasserkupplung ausgestaltet. Ein zu dem Anschlussstutzen 28 korrespondierendes Kupplungselement 30, das ebenfalls Teil der standardisierten VDA Kühlwasserkupplung ist, ist mit einem Rohransatz 32 des Sammlerrohrs 14 fest verbunden. Zwischen dem Kupplungselement 30 des Sammlerrohrs 14 und dem Anschlussstutzen 28 des Verbindungsstücks 20 ist ein integriertes Dichtelement 34 vorgesehen, um die Verbindung des Kupplungselements 30 mit dem Anschlussstutzen 28 abzudichten. Durch das Kupplungselement 30 und den Anschlussstutzen 28 ist insbesondere eine Schnellkupplung ausgestaltet.
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Auf einer zum Sammlerrohr 14 weisenden Flachsseite 36 der Flachrohre 12 kann zur Ausbildung einer Batterieanordnung eine Kraftfahrzeugbatterie abgesetzt und thermisch angeschlossen werden, so dass das Kühlsystem 10 die Kraftfahrzeugbatterie mit Hilfe des durch das Sammlerrohr 14 und das Flachrohr 12 geförderte Kühlmedium zum Kühlen und/oder Vorwärmen geeignet temperieren kann. Die Kraftfahrzeugbatterie kann hierzu insbesondere an dem Flachrohr 12 anliegen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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