DE102015115875A1 - Kühlsystem zum Temperieren einer Kraftfahrzeugbatterie sowie Verfahren zum Betrieb einer Batterieanordnung - Google Patents
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Abstract
Es ist ein Kühlsystem (20) zum Temperieren einer Kraftfahrzeugbatterie, mit einem Bodenblech (22) zur Ausbildung eines ebenen Abstellbodens (18) für Batteriemodule (16) der Kraftfahrzeugbatterie, einem mit dem Bodenblech (22) verbundenen Schließblech (24), wobei das Schließblech (24) durch Tiefziehen herstellbare Kanalrinnen (28) aufweist und die Kanalrinnen (28) gemeinsam mit einer von dem Abstellboden (18) weg weisenden Unterseite (30) des Bodenblechs (22) jeweils einen Kühlkanal (26) zur Durchfuhr eines, insbesondere flüssigen, Kühlmediums ausbilden, und einem zwischen dem Bodenblech (22) und dem Schließblech (24) angeordneten Trennblech (34) zur Abgrenzung einer Vorlauf-Sammelleitung (36) von einer Rücklauf-Sammelleitung (38), wobei die Vorlauf-Sammelleitung (36) und die Rücklauf-Sammelleitung (38) seitlich außerhalb des Abstellbodens (18) ausgebildet sind, wobei ein in Strömungsrichtung des Kühlmediums zur Rücklauf-Sammelleitung (38) führender Kühlkanal (26) die Vorlauf-Sammelleitung (36) kreuzt und/oder ein in Strömungsrichtung des Kühlmediums zur Vorlauf-Sammelleitung (36) führender Kühlkanal (26) die Rücklauf-Sammelleitung (38) kreuzt. Mit Hilfe des durch umgeformte Bleche kostengünstig zusammengesetzten Kühlsystems (20), das mit Hilfe des Trennblechs (34) auch sich kreuzende Strömungen und Sammelleitungen (36, 38) ausbilden kann, ist ein einfach und kostengünstig herstellbares Kühlsystem (20) zum Temperieren einer Kraftfahrzeugbatterie ermöglicht.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Kühlsystem sowie ein Verfahren zum Betrieb einer Batterieanordnung mit einem derartigen Kühlsystem, mit dessen Hilfe eine Kraftfahrzeugbatterie, insbesondere eine Traktionsbatterie zum rein elektrischen Antrieb eines Kraftfahrzeugs, temperiert werden kann.
- Aus
US 2014/00315064 A1 - Es besteht ein ständiges Bedürfnis ein Kühlsystem zum Temperieren einer Kraftfahrzeugbatterie einfach und kostengünstig herstellen zu können.
- Es ist die Aufgabe der Erfindung Maßnahmen aufzuzeigen, die ein einfach und kostengünstig herstellbares Kühlsystem zum Temperieren einer Kraftfahrzeugbatterie ermöglichen.
- Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch ein Kühlsystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 10. 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.
- Erfindungsgemäß ist ein Kühlsystem zum Temperieren einer, insbesondere als Traktionsbatterie zum rein elektrischen Antrieb eines Kraftfahrzeugs ausgestalteten, Kraftfahrzeugbatterie vorgesehen mit einem Bodenblech zur Ausbildung eines ebenen Abstellbodens für Batteriemodule der Kraftfahrzeugbatterie, einem mit dem Bodenblech verbundenen Schließblech, wobei das Schließblech durch Tiefziehen herstellbare Kanalrinnen aufweist und die Kanalrinnen gemeinsam mit einer von dem Abstellboden weg weisenden Unterseite des Bodenblech jeweils einen Kühlkanal zur Durchfuhr eines, insbesondere flüssigen, Kühlmediums ausbilden, und einem zwischen dem Bodenblech und dem Schließblech angeordneten Trennblech zur Abgrenzung einer Vorlauf-Sammelleitung von einer Rücklauf-Sammelleitung, wobei die Vorlauf-Sammelleitung und die Rücklauf-Sammelleitung seitlich außerhalb des Abstellbodens ausgebildet sind, wobei ein in Strömungsrichtung des Kühlmediums zur Rücklauf-Sammelleitung führender Kühlkanal die Vorlauf-Sammelleitung kreuzt und/oder ein in Strömungsrichtung des Kühlmediums zur Vorlauf-Sammelleitung führender Kühlkanal die Rücklauf-Sammelleitung kreuzt.
- Das Kühlsystem kann durch gegebenenfalls umgeformte Bleche kostengünstig zusammengesetzt werden. Die Kühlkanäle können hierbei allein durch das Bodenblech und das Schließblech ausgebildet werden. Obwohl die Kühlkanäle dadurch in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sind, ist ein Kreuzen der jeweiligen Strömungen im Bereich der Sammelleitung möglich. Durch das Trennblech kann außerhalb des Abstellbodens der Kühlkanal in einem Bereich abgedeckt werden, wo zwischen dem Trennblech und dem Bodenblech eine der Sammelleitungen ausgebildet wird. Dadurch kann der Kühlkanal eine Länge in Strömungsrichtung aufweisen, bei welcher der Kühlkanal an der einen Sammelleitung vorbei zu der anderen Sammelleitung geführt ist und dabei die eine Sammelleitung kreuzt ohne bei dem Kreuzen mit der Sammelleitung zu kommunizieren. Wenn der Kühlkanal an der einen Sammelleitung angeschlossen werden soll, ist es ausreichend den Kühlkanal in Strömungsrichtung so kurz auszugestalten, dass der Kühlkanal nur mit der einen Sammelleitung kommuniziert und im Bereich der anderen Sammelleitung das Schließblech erst gar nicht vorgesehen ist oder flächig an dem Trennblech und/oder dem Bodenblech anliegt ohne einen Kühlmedium führenden Kanal auszubilden. Durch die sich kreuzenden Strömungen ist es nicht erforderlich sämtliche Batteriemodule in Reihe mit dem Kühlmedium zu kühlen, sondern es ist möglich die Batteriemodule oder Gruppen von Batteriemodulen mit parallelen Strömungen zu kühlen. Eine ungleichmäßige Kühlung der Batteriemodule wird dadurch vermieden oder zumindest reduziert. Eine Temperaturdifferenz zwischen dem Rücklauf des Kühlmediums zum Vorlauf des Kühlmediums kann dadurch besonders gering gehalten werden, wodurch eine hohe Kühlleistung erreicht werden kann. Mit Hilfe des durch umgeformte Bleche kostengünstig zusammengesetzten Kühlsystems, das mit Hilfe des Trennblechs auch sich kreuzende Strömungen und Sammelleitungen ausbilden kann, ist ein einfach und kostengünstig herstellbares Kühlsystem zum Temperieren einer Kraftfahrzeugbatterie ermöglicht.
- Die Vorlauf-Sammelleitung und/oder die Rücklauf-Sammelleitung kann insbesondere von dem Bodenblech teilweise begrenzt sein. Die Kanalrinnen des Schließblechs und/oder die Bereiche des Bodenblechs, welche die jeweilige Sammelleitung begrenzen, sind insbesondere spanlos, vorzugsweise durch Tiefziehen, hergestellt. Vorzugsweise sind das Bodenblech, das Schließblech und/oder das Trennblech ausschließlich durch Tiefziehen und Stanzen aus einem Endlosblech herstellbar. Vorzugsweise ist das Schließblech zwischen den Kühlkanälen mit dem Bodenblech, insbesondere stoffschlüssig, beispielweise durch Schweißen oder Löten, dichtend verbunden, so dass die einzelnen Kühlkanäle gegeneinander abgedichtet sind. Zusätzlich oder alternativ kann neben den Kühlkanälen zwischen dem Bodenblech und dem Schließblech ein Dichtmittel, beispielsweise als Dichtraupe, vorgesehen sein, um die Kühlkanäle gegeneinander abzudichten. Dadurch ist es möglich das Schließblech mit dem Bodenblech durch Punktschweißen zu verbinden. Bei der Verbindung des Schließblechs mit dem Bodenblech kann das Schließblech zwischen den Kühlkanälen flächig an dem Bodenblech anliegen. Auf den im Wesentlichen ebenen Abstellboden können die Batteriemodule der Kraftfahrzeugbatterie mit einer im Wesentlichen flächigen thermischen Anbindung abgesetzt sein. Seitlich außerhalb des Abstellbodens sind keine Batteriemodule vorgesehen, so dass die ebene Ausgestaltung des Bodenblechs nicht fortgesetzt sein muss. Stattdessen kann das Bodenblech von dem Schließblech weg verlaufen, insbesondere um die Sammelleitungen auszubilden.
- Insbesondere sind die Vorlauf-Sammelleitung und die Rücklauf-Sammelleitung zu einem Großteil, insbesondere im Wesentlichen vollständig, in Schwerkraftrichtung oberhalb eines Höhenniveaus der Unterseite des Abstellbodens angeordnet. Die Erstreckung des Schließblechs in vertikaler Richtung ist dadurch im Wesentlichen durch die Höhe der Kühlkanäle bestimmt. Die Böden der in dem Schließblech ausgebildeten Kanalrinnen können ein unteres Endniveau des Kühlsystems ausbilden. Über das Bodenniveau der Kanalrinnen nach unten abstehende Teilbereiche können vermieden werden, so dass das Kühlsystem leicht durch eine im Wesentlichen ebene Platte nach unten hin geschützt und abgedeckt sein kann.
- Vorzugsweise ist zwischen dem Trennblech und dem Schließblech ein Kulissenblech zur dichtenden Abdeckung der Vorlauf-Sammelleitung und der Rücklauf-Sammelleitung gegenüber den Kühlkanälen vorgesehen, wobei das Kulissenblech Verbindungsöffnungen zur jeweiligen fluidischen Verbindung der Kühlkanäle mit der Vorlauf-Sammelleitung oder der Rücklauf-Sammelleitung aufweist. Das Trennblech und das Bodenblech können dadurch einfacher gestaltet werden. Das Trennblech und das Bodenblech können gemeinsam die Vorlauf-Sammelleitung und die Rücklauf-Sammelleitung begrenzen, wobei eine Seite der jeweiligen Sammelleitung auch von dem Kulissenblech überdeckt und/oder ausgebildet sein kann. Je nachdem welcher Kühlkanal an der Vorlauf-Sammelleitung oder an der Rücklauf-Sammelleitung angeschlossen werden soll, weist das Kulissenblech im Bereich der Vorlauf-Sammelleitung oder im Bereich der Rücklauf-Sammelleitung die Verbindungsöffnung auf, damit der entsprechende Kühlkanal mit der Vorlauf-Sammelleitung oder mit der Rücklauf-Sammelleitung kommunizieren kann. Falls im Bereich der Verbindungsöffnung das Trennblech an dem Kulissenblech anliegen sollte, ist in diesem Fall auch in dem Trennblech eine korrespondierende Öffnung vorgesehen, um die fluidische Anbindung des Kühlkanals mit der entsprechenden Sammelleitung zu ermöglichen.
- Besonders bevorzugt umlaufen die Vorlauf-Sammelleitung und die Rücklauf-Sammelleitung den Abstellboden zu einem Großteil ringförmig. Die Kühlkanäle können in Art von Seitenkanälen von der radial äußeren Vorlauf-Sammelleitung nach innen entlang des Abstellbodens geführt werden und an einer anderen Stelle radial außen in die Rücklauf-Sammelleitung einmünden. Hierbei ist es nicht erforderlich den Kühlkanal zurück zu seiner Anbindung mit der Vorlauf-Sammelleitung zu führen. Stattdessen kann der Kühlkanal an einer deutlich beabstandeten Stelle, beispielsweise an einem gegenüberliegenden Ende, an der Rücklauf-Sammelleitung angeschlossen werden. Dies ermöglicht eine Vielzahl möglicher Strömungsverläufe für die Kühlkanäle, die eine kühlungsoptimierte Gestaltung der Strömungswege des Kühlmediums ermöglicht. Vorzugsweise sind die Vorlauf-Sammelleitung und die Rücklauf-Sammelleitung zumindest U-förmig mit zwei im Wesentlichen parallel zueinander verlaufenden Teilstrecken ausgestaltet.
- Insbesondere ist mindestens ein Kühlkanal an voneinander wegweisenden Seiten an der Vorlauf-Sammelleitung und an der Rücklauf-Sammelleitung und/oder mindestens ein Kühlkanal an in gleicher Richtung weisenden Seiten an der Vorlauf-Sammelleitung und an der Rücklauf-Sammelleitung angeschlossen. Der Kühlkanal kann durch die Anbindung an die Sammelleitungen an gegenüberliegenden Enden beispielsweise im Wesentlichen gerade verlaufen und einen geringen Strömungswiderstand bieten. Dadurch können besonders viele Kühlkanäle nebeneinander vorgesehen werden. Bei einer Anbindung der Kühlkanäle an die Sammelleitungen an der gleichen Seite können die Kühlkanäle im Wesentlichen U-förmig ausgestaltet sein. Dadurch kann der Kühlkanal leicht an nicht zu kühlenden Einbauten herumgeführt werden.
- Vorzugsweise sind ein Kühlkanal und ein unmittelbar benachbarter Kühlkanal mit unterschiedlichen Strömungsrichtungen an der Vorlauf-Sammelleitung und an der Rücklauf-Sammelleitung angeschlossen, insbesondere zur Kühlung desselben Batteriemoduls im Gegenstromprinzip. Die Batteriemodule können dadurch gleichmäßig gekühlt werden.
- Besonders bevorzugt ist auf dem Bodenblech ein, insbesondere elastisch, verformbares Anlageelement zur Bereitstellung eines flächigen Wärmeleitkontakts zwischen dem Bodenblech und dem Batteriemodul vorgesehen. Das insbesondere als „Gappad“ bezeichnete Anlageelement kann durch seine Verformbarkeit einen ebenen Kontakt zum Abstellboden des Bodenblechs und einen ebenen Kontakt zu dem Batteriemodul herstellen. Ein möglicher verbleibender Spalt zwischen dem Bodenblech und dem Batteriemodul kann durch das Anlageelement ausgefüllt werden. Durch den flächigen Kontakt mit dem Bodenblech und mit dem Batteriemodul ist ein hoher Wärmeleitstrom über das Anlageelement ermöglicht. Das Anlageelement kann eine hierzu geeignete Wärmeleitfähigkeit aufweisen, die vorzugsweise im Bereich der Wärmeleitfähigkeit des Bodenblechs und des Batteriemoduls liegt. Das Anlageelement kann beispielsweise als eine Silikonmatte oder Wärmeleitpaste ausgestaltet sein.
- Insbesondere ist das Bodenblech von dem Eigengewicht des Batteriemoduls auf das Schließblech zu einbeulbar, wobei das Bodenblech im eingebeulten Zustand von einem designierten Innendruck des Kühlkanals zur flächigen thermischen Anbindung an die Batteriemodule ausbeulbar ist. Selbst wenn aufgrund einer besonders kostengünstigen geringen Blechdicke des Bodenblechs das Bodenblech von dem Eigengewicht der Batteriemodule eingebeult werden sollte, kann der in den Kühlkanälen anliegende Innendruck das Bodenblech wieder in seine gewünschte Form zurück ausbeulen, wodurch eine flächige thermische Anbindung der Batteriemodule an dem Bodenblech sichergestellt werden kann. Hierzu kann insbesondere ein inkompressibles Kühlmedium, vorzugsweise eine Flüssigkeit, beispielsweise Kühlwasser, verwendet werden, wodurch sich leicht entsprechend hohe Drücke in den Kühlkanälen erreichen lassen.
- Vorzugsweise ist mit Hilfe des Trennblechs eine thermische Isolierung zwischen der Vorlaufsammelleitung und der Rücklauf-Sammelleitung ausgebildet. Eine Erwärmung des kalten Kühlmediums in der Vorlauf-Sammelleitung durch das warme Kühlmedium in der Rücklauf-Sammelleitung kann dadurch vermieden oder zumindest deutlich reduziert werden. beispielsweise ist mit Hilfe eines weiteren Trennblechs zwischen der Vorlaufsammelleitung und der Rücklauf-Sammelleitung ein Zwischenkanal ausgebildet, der als thermischer Widerstand wirkt.
- Die Erfindung betrifft ferner eine Batterieanordnung für ein Kraftfahrzeug mit einer, insbesondere als Traktionsbatterie zum rein elektrischen Antrieb eines Kraftfahrzeugs ausgestalteten, Kraftfahrzeugbatterie, wobei die Kraftfahrzeugbatterie mehrere Batteriemodule aufweist, einem Kühlsystem, das wie vorstehend beschrieben aus- und weitergebildet sein kann, zum Temperieren der Batteriemodule, wobei die Batteriemodule auf dem von dem Bodenblech des Kühlsystems ausgebildeten Abstellboden abgesetzt sind, und einem die Batteriemodule seitlich umgebenen Batterierahmen, wobei das Kühlsystem mit dem Batterierahmen umlaufend abgedichtet verbunden ist. Mit Hilfe des durch umgeformte Bleche kostengünstig zusammengesetzten Kühlsystems, das mit Hilfe des Trennblechs auch sich kreuzende Strömungen und Sammelleitungen ausbilden kann, ist ein einfach und kostengünstig herstellbares Kühlsystem zum Temperieren einer Kraftfahrzeugbatterie ermöglicht. Durch die umlaufende Abdichtung ist zudem ein Innenraum der Kraftfahrzeugbatterie ausreichend zur Umgebung hin abgedichtet, so dass insbesondere kein Wasser eindringen kann. Vorzugsweise liegt das Bodenblech unmittelbar an dem Batterierahmen an, so dass selbst bei einer versagenden Dichtung innerhalb des Kühlsystems der Innenraum der Kraftfahrzeugbatterie durch das Bodenblech vor leckendem Kühlmedium, insbesondere Kühlwasser, geschützt ist.
- Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Betrieb einer Batterieanordnung, die wie vorstehend beschrieben aus- und weitergebildet sein kann, bei dem das Bodenblech des Kühlsystems von dem Eigengewicht der Batteriemodule in Richtung des Schließblechs eingebeult wird, ein, insbesondere inkompressibles, Kühlmedium unter Druck in die Kühlkanäle eingeleitet wird und das Bodenblech durch den Innendruck des Kühlkanals zur flächigen thermischen Anbindung an die Batteriemodule ausgebeult wird. Mit Hilfe des durch umgeformte Bleche kostengünstig zusammengesetzten Kühlsystems der Batterieanordnung, das mit Hilfe des Trennblechs auch sich kreuzende Strömungen und Sammelleitungen ausbilden kann, ist ein einfach und kostengünstig herstellbares Kühlsystem zum Temperieren einer Kraftfahrzeugbatterie ermöglicht. Selbst wenn aufgrund einer besonders kostengünstigen geringen Blechdicke des Bodenblechs das Bodenblech von dem Eigengewicht der Batteriemodule eingebeult werden sollte, kann der in den Kühlkanälen anliegende Innendruck das Bodenblech wieder in seine gewünschte Form zurück ausbeulen, wodurch eine flächige thermische Anbindung der Batteriemodule an dem Bodenblech sichergestellt werden kann. Hierzu kann insbesondere ein inkompressibles Kühlmedium, vorzugsweise eine Flüssigkeit, beispielsweise Kühlwasser, verwendet werden, wodurch sich leicht entsprechend hohe Drücke in den Kühlkanälen erreichen lassen.
- Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele exemplarisch erläutert, wobei die nachfolgend dargestellten Merkmale sowohl jeweils einzeln als auch in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können. Es zeigen:
-
1 : eine schematische Draufsicht auf eine Batterieanordnung, -
2 : eine schematische Schnittansicht der Batterieanordnung aus1 in Querrichtung, -
3 : eine schematische Schnittansicht der Batterieanordnung aus1 in Längsrichtung, -
4 : eine schematische Schnittansicht eines Kühlsystems der Batterieanordnung aus1 in Querrichtung in einer ersten Schnittebene, -
5 : eine schematische Schnittansicht des Kühlsystems aus4 in einer zweiten Schnittebene, -
6 : eine schematische Schnittansicht des Kühlsystems aus4 in einer dritten Schnittebene, -
7 : eine schematische Explosionsdarstellung des Kühlsystems aus4 und -
8 : eine schematische Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform des Kühlsystems aus4 . - Das in
1 dargestellte Batteriesystem10 weist mehrere zwischen Längsstreben12 und Querstreben14 eingesetzte Batteriemodule16 auf. Wie in2 dargestellt sind die Batteriemodule16 direkt oder indirekt über ein nicht dargestelltes zwischengeschaltetes Gappad auf einem ebenen Abstellboden18 eines Kühlsystems20 abgesetzt, mit dessen Hilfe die Batteriemodule16 vorgeheizt und/oder auf eine gewünschte Betriebstemperatur gekühlt werden sollen. Der Abstellboden18 ist durch ein Bodenblech22 ausgebildet, das zusammen mit einem unteren Schließblech24 Kühlkanäle26 ausbildet. Hierzu sind in dem Schließblech24 durch Tiefziehen eingebrachte Kanalrinnen28 vorgesehen, die zusammen mit einer von dem Abstellboden18 wegweisenden Unterseite30 des Unterbodens18 den Kühlkanal26 begrenzen. Zwischen einem die Batteriemodule16 seitlich umgebenen Batterierahmen32 und dem nächsten benachbarten Batteriemodul ist der Unterboden18 nach oben ausgewölbt, so dass mit Hilfe eines zwischen dem Bodenblech22 und dem Schließblech24 angeordneten Trennblech34 eine Vorlauf-Sammelleitung36 und eine Rücklauf-Sammelleitung38 abgetrennt ist. Wie in3 dargestellt können jeweils zwei Kühlkanäle26 nebeneinander mit unterschiedlichen Strömungsrichtungen unter jeweils einem Batteriemodul verlaufen. - Wie in
4 dargestellt ist zwischen dem Trennblech34 und dem Schließblech24 ein die Vorlauf-Sammelleitung36 und die Rücklauf-Sammelleitung38 abdeckendes Kulissenblech40 vorgesehen. Zum Anschluss eines Kühlkanals26 mit der Vorlauf-Sammelleitung36 weist das Kulissenblech40 eine Verbindungsöffnung42 , über welche die Vorlauf-Sammelleitung36 mit dem entsprechenden Kühlkanal26 kommunizieren kann. Wie in5 dargestellt ist zum Anschluss des Kühlkanals26 mit der Rücklauf-Sammelleitung38 die Kanalrinne28 länger ausgeführt, so dass der Kühlkanal26 die Vorlauf-Sammelleitung36 kreuzen kann. Die Vorlauf-Sammelleitung36 ist hierbei durch das Kulissenblech40 gegenüber dem Kühlkanal26 abgedichtet. Das Kulissenblech40 weist in diesem Fall eine Verbindungsöffnung42 im Bereich der Rücklauf-Sammelleitung38 auf, wobei in dem dargestellten Ausführungsbeispiel zusätzlich eine korrespondierende Öffnung44 in dem Trennblech34 vorgesehen ist, um eine fluidische Verbindung zwischen der Rücklauf-Sammelleitung38 und dem Kühlkanal26 herzustellen. Wie in6 gezeigt kann zwischen den Kühlkanälen26 eine vollständige Abdichtung der Sammelleitungen38 zu den Kühlkanälen26 vorliegen, beispielsweise mit Hilfe von Dichtmittel und/oder Schweißungen, so dass Kurzschlussströmungen zwischen der Vorlauf-Sammelleitung36 und der Rücklauf-Sammelleitung38 über einen Kühlkanal26 vermieden sind. - Insbesondere ist es möglich, dass das Bodenblech
22 seitlich übersteht, um das Kühlsystem20 mit dem Batterierahmen32 zu verbinden und/oder das Bodenblech22 seitlich umzubiegen, um die übrigen Bleche36 ,40 ,24 durch Bördeln miteinander zu verbinden und zusammenzuhalten. Zusätzlich können die Bleche22 ,36 ,40 ,24 des Kühlsystems20 durch Punktschweißen und/oder Kleben miteinander verbunden sein. - Ferner ist es möglich das Kühlsystem
20 über ein Verbindungsmittel, beispielsweise eine Schraube, mit dem Batterierahmen32 zu verbinden, wobei das Verbindungsmittel durch sämtliche Bleche36 ,40 ,24 hindurchgeführt ist und diese dadurch gegen den Batterierahmen32 presst. Zusätzlich oder alternativ kann das Kühlsystem20 über ein Verbindungsmittel, beispielsweise eine Schraube, mit mindestens einer Längsstrebe12 und/oder mit mindestens einer Querstrebe14 verbunden sein. - Wie in
7 dargestellt können die Bleche22 ,36 ,40 ,24 des Kühlsystems20 leicht durch Tiefziehen und Stanzen von einem Endlosblech, insbesondere dem selben Endlosblech, hergestellt und automatisiert zusammengesetzt und miteinander verbunden werden. Hierbei können die Kanalrinnen28 in dem Schließblech24 einen geraden, einen im Wesentlichen U-förmigen oder je nach Anwendungsfall einen sonstigen mehr oder weniger komplizierten Verlauf aufweisen. - Wie in
8 dargestellt kann mit Hilfe des Trennblechs34 eine thermische Isolierung zwischen der Vorlauf-Sammelleitung36 und der Rücklauf-Sammelleitung38 ausgebildet werden. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein weiteres Trennblech46 vorgesehen, das zusammen mit dem Trennblech34 zwischen der Vorlauf-Sammelleitung36 und der Rücklauf-Sammelleitung38 einen Zwischenkanal48 begrenzt. In dem Zwischenkanal48 ist kein Kühlmedium vorgesehen. Der Zwischenkanal48 ist stattdessen lediglich mit Luft gefüllt oder vorzugsweise evakuiert. Durch den Zwischenkanal48 kann der Wärmeleitwiderstand zwischen der Vorlauf-Sammelleitung36 und der Rücklauf-Sammelleitung38 signifikant erhöht werden, so dass ein Wärmestrom zwischen der Vorlauf-Sammelleitung36 und der Rücklauf-Sammelleitung38 deutlich reduziert werden kann. Eine Erwärmung des kalten Kühlmediums in der Vorlauf-Sammelleitung36 durch das warme Kühlmedium in der Rücklauf-Sammelleitung38 kann dadurch vermieden oder zumindest deutlich reduziert werden. Zusätzlich oder alternativ kann das Trennblech34 aus einem Material hergestellt sein, das im Vergleich zu Stahl eine geringere Wärmeleitfähigkeit aufweise. Das Trennblech34 kann hierzu entsprechend legiert sein oder beispielsweise aus einem Kunststoff hergestellt sein. Zusätzlich oder alternativ kann das Trennblech34 mit einem, vorzugsweise aus einem Kunststoffmaterial hergestellten, thermischen Isoliermaterial beschichtet sein. - 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
-
- US 2014/00315064 A1 [0002]
Claims (10)
- Kühlsystem zum Temperieren einer, insbesondere als Traktionsbatterie zum rein elektrischen Antrieb eines Kraftfahrzeugs ausgestalteten, Kraftfahrzeugbatterie, mit einem Bodenblech (
22 ) zur Ausbildung eines ebenen Abstellbodens (18 ) für Batteriemodule (16 ) der Kraftfahrzeugbatterie, einem mit dem Bodenblech (22 ) verbundenen Schließblech (24 ), wobei das Schließblech (24 ) durch Tiefziehen herstellbare Kanalrinnen (28 ) aufweist und die Kanalrinnen (28 ) gemeinsam mit einer von dem Abstellboden (18 ) weg weisenden Unterseite (30 ) des Bodenblechs (22 ) jeweils einen Kühlkanal (26 ) zur Durchfuhr eines, insbesondere flüssigen, Kühlmediums ausbilden, und einem zwischen dem Bodenblech (22 ) und dem Schließblech (24 ) angeordneten Trennblech (34 ) zur Abgrenzung einer Vorlauf-Sammelleitung (36 ) von einer Rücklauf-Sammelleitung (38 ), wobei die Vorlauf-Sammelleitung (36 ) und die Rücklauf-Sammelleitung (38 ) seitlich außerhalb des Abstellbodens (18 ) ausgebildet sind, wobei ein in Strömungsrichtung des Kühlmediums zur Rücklauf-Sammelleitung (38 ) führender Kühlkanal (26 ) die Vorlauf-Sammelleitung (36 ) kreuzt und/oder ein in Strömungsrichtung des Kühlmediums zur Vorlauf-Sammelleitung (36 ) führender Kühlkanal (26 ) die Rücklauf-Sammelleitung (38 ) kreuzt. - Kühlsystem nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Vorlauf-Sammelleitung (
36 ) und die Rücklauf-Sammelleitung (38 ) zu einem Großteil, insbesondere im Wesentlichen vollständig, in Schwerkraftrichtung oberhalb eines Höhenniveaus der Unterseite (30 ) des Abstellbodens (18 ) angeordnet sind. - Kühlsystem nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Trennblech (
34 ) und dem Schließblech (24 ) ein Kulissenblech (40 ) zur dichtenden Abdeckung der Vorlauf-Sammelleitung (36 ) und der Rücklauf-Sammelleitung (38 ) gegenüber den Kühlkanälen (26 ) vorgesehen ist, wobei das Kulissenblech (40 ) Verbindungsöffnungen (42 ) zur jeweiligen fluidischen Verbindung der Kühlkanäle (26 ) mit der Vorlauf-Sammelleitung (36 ) oder der Rücklauf-Sammelleitung (38 ) aufweist. - Kühlsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass die Vorlauf-Sammelleitung (
36 ) und die Rücklauf-Sammelleitung (38 ) den Abstellboden (18 ) zu einem Großteil ringförmig umlaufen. - Kühlsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Kühlkanal (
26 ) an voneinander wegweisenden Seiten an der Vorlauf-Sammelleitung (36 ) und an der Rücklauf-Sammelleitung (38 ) und/oder mindestens ein Kühlkanal (26 ) an in gleicher Richtung weisenden Seiten an der Vorlauf-Sammelleitung (36 ) und an der Rücklauf-Sammelleitung (38 ) angeschlossen ist. - Kühlsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, dass ein Kühlkanal (
26 ) und ein unmittelbar benachbarter Kühlkanal (26 ) mit unterschiedlichen Strömungsrichtungen an der Vorlauf-Sammelleitung (36 ) und an der Rücklauf-Sammelleitung (38 ) angeschlossen sind, insbesondere zur Kühlung desselben Batteriemoduls (16 ) im Gegenstromprinzip. - Kühlsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Bodenblech (
22 ) ein, insbesondere elastisch, verformbares Anlageelement zur Bereitstellung eines flächigen Wärmeleitkontakts zwischen dem Bodenblech (22 ) und dem Batteriemodul (16 ) vorgesehen ist. - Kühlsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, dass das Bodenblech (
22 ) von dem Eigengewicht des Batteriemoduls (16 ) auf das Schließblech (24 ) zu einbeulbar ist, wobei das Bodenblech (22 ) im eingebeulten Zustand von einem designierten Innendruck des Kühlkanals (26 ) zur flächigen thermischen Anbindung an die Batteriemodule (16 ) ausbeulbar ist. - Batterieanordnung für ein Kraftfahrzeug mit einer, insbesondere als Traktionsbatterie zum rein elektrischen Antrieb eines Kraftfahrzeugs ausgestalteten, Kraftfahrzeugbatterie, wobei die Kraftfahrzeugbatterie mehrere Batteriemodule (
16 ) aufweist, einem Kühlsystem (20 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 zum Temperieren der Batteriemodule (16 ), wobei die Batteriemodule (16 ) auf dem von dem Bodenblech (22 ) des Kühlsystems (20 ) ausgebildeten Abstellboden (18 ) abgesetzt sind, und einem die Batteriemodule (16 ) seitlich umgebenen Batterierahmen (32 ), wobei das Kühlsystem (20 ) mit dem Batterierahmen (32 ) umlaufend abgedichtet verbunden ist. - Verfahren zum Betrieb einer Batterieanordnung (
10 ) nach Anspruch 9, bei dem das Bodenblech (22 ) des Kühlsystems (20 ) von dem Eigengewicht der Batteriemodule (16 ) in Richtung des Schließblechs (24 ) eingebeult wird, ein, insbesondere inkompressibles, Kühlmedium unter Druck in die Kühlkanäle (26 ) eingeleitet wird und das Bodenblech (22 ) durch den Innendruck des Kühlkanals (26 ) zur flächigen thermischen Anbindung an die Batteriemodule (16 ) ausgebeult wird.
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