DE102017008165A1 - Kühler zum Kühlen wenigstens einer Komponente, insbesondere eines Kraftfahrzeugs - Google Patents

Kühler zum Kühlen wenigstens einer Komponente, insbesondere eines Kraftfahrzeugs Download PDF

Info

Publication number
DE102017008165A1
DE102017008165A1 DE102017008165.4A DE102017008165A DE102017008165A1 DE 102017008165 A1 DE102017008165 A1 DE 102017008165A1 DE 102017008165 A DE102017008165 A DE 102017008165A DE 102017008165 A1 DE102017008165 A1 DE 102017008165A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
flow direction
coolant
cooler
guide elements
flow
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102017008165.4A
Other languages
English (en)
Inventor
Daniel Dragicevic
Klaus Huber
Ramon Loro Toledo
Raphael Pfister
Jan Schaber
Bernd Spier
Frieder Stöhr
Nils Ziegler
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mercedes Benz Group AG
Original Assignee
Daimler AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Daimler AG filed Critical Daimler AG
Priority to DE102017008165.4A priority Critical patent/DE102017008165A1/de
Publication of DE102017008165A1 publication Critical patent/DE102017008165A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F3/00—Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
    • F28F3/02—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations
    • F28F3/06—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations the means being attachable to the element
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F13/00—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing
    • F28F13/06—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by affecting the pattern of flow of the heat-exchange media
    • F28F13/12—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by affecting the pattern of flow of the heat-exchange media by creating turbulence, e.g. by stirring, by increasing the force of circulation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F3/00—Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
    • F28F3/02—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations
    • F28F3/04—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations the means being integral with the element
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61—Types of temperature control
    • H01M10/613—Cooling or keeping cold
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/62—Heating or cooling; Temperature control specially adapted for specific applications
    • H01M10/625—Vehicles
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/655—Solid structures for heat exchange or heat conduction
    • H01M10/6556—Solid parts with flow channel passages or pipes for heat exchange
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D1/00—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators
    • F28D1/02—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid
    • F28D1/03—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with plate-like or laminated conduits
    • F28D1/0366—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with plate-like or laminated conduits the conduits being formed by spaced plates with inserted elements
    • F28D1/0375—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with plate-like or laminated conduits the conduits being formed by spaced plates with inserted elements the plates having lateral openings therein for circulation of the heat-exchange medium from one conduit to another
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D1/00—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators
    • F28D1/02—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid
    • F28D1/03—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with plate-like or laminated conduits
    • F28D1/0366—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with plate-like or laminated conduits the conduits being formed by spaced plates with inserted elements
    • F28D1/0383—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with plate-like or laminated conduits the conduits being formed by spaced plates with inserted elements with U-flow or serpentine-flow inside the conduits
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D21/00—Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
    • F28D2021/0019—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for
    • F28D2021/0028—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for for cooling heat generating elements, e.g. for cooling electronic components or electric devices
    • F28D2021/0031—Radiators for recooling a coolant of cooling systems
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D21/00—Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
    • F28D2021/0019—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for
    • F28D2021/008—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for for vehicles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2215/00—Fins
    • F28F2215/04—Assemblies of fins having different features, e.g. with different fin densities
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F3/00—Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
    • F28F3/02—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations
    • F28F3/04—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations the means being integral with the element
    • F28F3/042—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations the means being integral with the element in the form of local deformations of the element
    • F28F3/046—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations the means being integral with the element in the form of local deformations of the element the deformations being linear, e.g. corrugations
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F3/00—Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
    • F28F3/02—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations
    • F28F3/04—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations the means being integral with the element
    • F28F3/048—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations the means being integral with the element in the form of ribs integral with the element or local variations in thickness of the element, e.g. grooves, microchannels
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kühler (10) zum Kühlen wenigstens einer Komponente, mit wenigstens einem Kühlkanal (12), welcher von einem Kühlmittel zum Kühlen der Komponente entlang einer Strömungsrichtung (x) durchströmbar ist, und mit einer Mehrzahl von in den Kühlkanal (12) hineinragenden Leitelementen (16) zum Bewirken einer turbulenten Strömung (18) des Kühlmittels in dem Kühlkanal (12), wobei eine Flächendichte der Leitelemente (16) in Strömungsrichtung (x) zunimmt und/oder wenigstens eine jeweilige Außenabmessung der Leitelemente (16) in Strömungsrichtung (x) abnimmt.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Kühler zum Kühlen wenigstens einer Komponente, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
  • Ein solcher Kühler zum Kühlen wenigstens einer Komponente, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, ist beispielsweise bereits der DE 20 2012 102 349 U1 als bekannt zu entnehmen. Der Kühler weist wenigstens einen Kühlkanal auf, welcher von einem Kühlmittel, insbesondere eine Kühlflüssigkeit, zum Kühlen der Komponenten entlang einer Strömungsrichtung durchströmbar ist. Dies bedeutet, dass das Kühlmittel während eines Betriebs des Kühlers den Kühlkanal in die genannte Strömungsrichtung durchströmt. Außerdem weist der Kühler eine Mehrzahl von in den Kühlkanal hineinragenden Leitelementen auf, mittels welchen eine turbulente Strömung des Kühlmittels in den Kühlkanal bewirkbar ist beziehungsweise bewirkt wird.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Kühler der eingangsgenannte Art derart weiterzuentwickeln, dass das Kühlmittel und somit die Komponente besonders effektiv mittels des Kühlers gekühlt werden können.
  • Diese Aufgabe wird durch einen Kühler mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
  • Um einen Kühler der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art derart weiterzuentwickeln, dass mittels des Kühlers das Kühlmittel und somit die wenigstens eine Komponente besonders effektiv gekühlt werden können, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass eine Flächendichte der Leitelemente in Strömungsrichtung zunimmt und/oder wenigstens eine jeweilige Außenabmessung der Leitelemente in Strömungsrichtung abnimmt. Unter der Flächendichte ist eine Anzahl der Leitelemente pro Flächeneinheit zu verstehen. Bei der Außenabmessung handelt es sich beispielsweise um eine Länge und/oder eine Breite des jeweiligen Leitelements, sodass es beispielsweise vorgesehen ist, dass die Leitelemente in Strömungsrichtung kürzer und/oder schmaler werden. Darunter ist zu verstehen, dass beispielsweise die wenigstens eine Außenabmessung bei ersten der Leitelemente einen ersten Wert aufweist, während beispielsweise die wenigstens Außenabmessung bei zweiten der Leitelemente einen gegenüber dem ersten Wert geringeren zweiten Wert aufweist, wobei die zweiten Leitelemente in Strömungsrichtung des den Kühlkanal durchströmenden Kühlmittels auf die ersten Leitelemente folgen und somit stromab der ersten Leitelemente angeordnet sind. Es wurde gefunden, dass sich durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung beziehungsweise Anordnung der Leitelemente eine besonders vorteilhafte Strömung, insbesondere Turbulenzströmung, des Kühlmittels realisieren lässt, sodass ein besonders guter Wärmeübergang von dem Kühlmittel an den Kühler, insbesondere an den Kühlkanal begrenzende Wandungen des Kühlers, erfolgen kann. Dadurch kann das Kühlmittel besonders gut gekühlt werden.
  • Der Erfindung liegt insbesondere die Erkenntnis zugrunde, dass sich durch die Leitelemente im Vergleich zu herkömmlichen Kühlern eine gezielte Turbulenzerhöhung realisieren lässt, wodurch ein vorteilhafter Wärmeübergang zwischen dem Kühler und dem beispielsweise als Flüssigkeit ausgebildeten Kühlmittel realisiert werden kann. Hierdurch können Verlustleistungen und somit ein hoher Betrag an Wärme auf geringem Bauraum abgeführt werden. Dabei hängt die Wärmestromdichte q̇ im Fall von Konvektion von Wärmeübergangskoeffizienten α sowie von der vorherrschenden Temperaturdifferenz zwischen Wandoberfläche und Fluidtemperatur, das heißt Kühlmitteltemperatur ab. Mit dem Wärmeübergangskoeffizienten lässt sich also die Wärmestromdichte erhöhen. In laminarer Strömung ist der Wärmeübergangskoeffizient aufgrund der Ausbildung einer Temperatur- und Strömungsgrenzschicht niedriger als in turbulenter Strömung. In turbulenten Strömungen sorgt eine Quervermischung im Kühlmittel dafür, dass die Temperaturgradienten in Wandnähe wesentlich höher als in laminarer Strömung sind. Das Verhältnis aus Wärmeübertragung durch Konvektion und Wärmeleitung ist gegeben durch dimensionslose Nusselt-Zahl mit der Wärmeleitzahl λ und der charakteristischen, problembezogenen Länge dh. Da es sich bei α nicht um eine Stoffeigenschaft handelt, sondern um eine Größe, die von allen Variablen des betrachteten Vorgangs beeinflusst wird, existiert eine Vielzahl an Nusselt-Korrelationen, die je nach Anwendungsfall zur Berechnung von α herangezogen werden. Für Kanalströmungen mit geringer Temperaturdifferenz zwischen Annahmetemperatur und Fühltemperatur kann die Dittus-Bölte-Korrelation zur empirischen Berechnung der Nusselt-Zahl herangezogen werden. Dabei ist die Reynolds-Zahl das Verhältnis aus Trägheitskräften und Reibungskräften und hängt von der Geschwindigkeit w, der charakteristischen Länge dh sowie der kinematischen Viskosität v. Eine weitere, zur Berechnung der Nusselt-Zahl notwendige dimensionslose Kennzahl ist die Prandtl-Zahl, welche das Verhältnis von Impulsaustausch zu Wärmeaustausch zu Diffusion angibt. In der Prandtl-Zahl enthalten sind insbesondere die Temperaturleitfähigkeit a, die spezifische Wärmekapazität cp und die dynamische Viskosität η. Aus den genannten Abhängigkeiten geht hervor, dass man für unveränderbare Temperaturen, Fluidgeschwindigkeiten sowie Stoffwerte lediglich über die an- beziehungsweise überströmte Geometrie des Kühlers, insbesondere einer Kühlerplatte des Kühlers, Einfluss auf die Turbulenz und somit den Wärmeübergang nehmen kann.
  • Der Kühlkanal wird beispielsweise entlang einer senkrecht zur Strömungsrichtung verlaufenden ersten Richtung sowie beispielsweise entlang einer senkrecht zur ersten Richtung und senkrecht zur Strömungsrichtung verlaufenden zweiten Richtung durch jeweiligen Wandungen beziehungsweise Wandungselemente des Kühlers begrenzt, wobei die Wandungen beziehungsweise Wandungselemente beispielsweise durch jeweilige Platten, insbesondere Kühlerplatten gebildet sind. Dabei stehen die Leitelemente beispielsweise von wenigstens einer oder von genau einer der Platten ab und ragen in den Kühlkanal hinein, wobei sich die Leitelemente beispielsweise von der einen Platte durchgängig und somit unterbrechungsfrei bis zu einer der einen Platte gegenüberliegenden anderen der Platten erstrecken.
  • Dadurch, dass die wenigstens eine Außenabmessung in Strömungsrichtung des den Kühlkanal durchströmenden Kühlmittels abnimmt, ist eine Variation der wenigstens eine Außenabmessung und somit wenigstens eine Größe der Leitelemente vorgesehen, wobei durch Optimierung der Variation ein besonders vorteilhafter Wärmeübergang von dem Kühlmittel an den Kühler realisiert werden kann. Weitere Optimierungsmöglichkeiten sind beispielsweise die Variation einer Schrittweite und/oder eines jeweiligen Winkels der Leitelemente, insbesondere zur Strömungsrichtung.
  • Das jeweilige Leitelement ist dabei beispielsweise länglich ausgebildet und weist dadurch eine Längserstreckungsrichtung auf. In der Folge weist das jeweilige Leitelement eine entlang der Längserstreckungsrichtung verlaufende Länge und eine senkrecht zur Länge verlaufende Breite auf, wobei die in Strömungsrichtung abnehmende Außenabmessung die Länge und/oder die Breite ist. Vorzugsweise sind die Leitelemente in Strömungsrichtung aufeinanderfolgend mit abwechselnd unterschiedlicher Ausrichtung ihrer Längserstreckungsrichtung bezüglich der Strömungsrichtung angeordnet, wobei beispielsweise die jeweiligen Längserstreckungsrichtungen den jeweils gleichen Winkel mit der Strömungsrichtung einschließen.
  • Vorzugsweise sind die Leitelemente länglich erhabene Elemente, deren Längserstreckungsrichtung einen 45 Grad betragenden Winkel mit der Strömungsrichtung einschließen. Sind dabei die Leitelemente im Wechsel gespiegelt, das heißt mit abwechselnd unterschiedlicher Ausrichtung angeordnet, so weisen die Leitelemente beziehungsweise ihre Längserstreckungsrichtung beispielsweise einen Winkel von +/-45 Grad zur Strömungsrichtung auf. Hierdurch kann ein besonders hoher Turbulenzeintrag in das Kühlmittel durch ständige Umlenkung des Kühlmittels beziehungsweise dessen Strömung realisiert werden. Unter der Variation der Schrittweite sowie des Winkels ist insbesondere zu verstehen, dass beispielsweise der Abstand beziehungsweise der Winkel, den die Längserstreckungsrichtung mit der Strömungsrichtung einschließt, variiert werden kann. Eine Verdichtung des Turbulenzeintrags kann beispielsweise entlang der Strömungsrichtung durch dichter werdende Verteilung der beispielsweise kleiner werdenden Leitelemente realisiert werden, sodass die Flächendichte in Strömungsrichtung zunimmt.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
  • Die Zeichnung zeigt in:
    • 1 ausschnittsweise eine schematische Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Kühlers;
    • 2 ausschnittsweise eine weitere schematische Schnittansicht des Kühlers; und
    • 3 ausschnittsweise eine weitere schematische Schnittansicht des Kühlers.
  • In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
  • 1 zeigt ausschnittsweise in einer schematischen Schnittansicht einen im Ganzen mit 10 bezeichneten Kühler zum Kühlen wenigstens einer Komponente, insbesondere eines Kraftfahrzeugs wie beispielsweise eines Kraftwagens. Das Kraftfahrzeug ist beispielsweise als Hybrid- oder Elektrofahrzeug ausgebildet und weist somit beispielsweise wenigstens eine elektrische Maschine auf, mittels welcher das Kraftfahrzeug elektrisch antreibbar ist. Hierzu wird die elektrische Maschine in einem Motorbetrieb und somit als Elektromotor betrieben. Um die elektrische Maschine in einem Motorbetrieb zu betreiben, wird die elektrische Maschine mit elektrischer Energie beziehungsweise elektrischem Strom versorgt, die beziehungsweise der in einer zum Speichern von elektrischer Energie ausgebildeten Speichereinrichtung wie beispielsweise einer Batterie gespeichert ist. Bei der zuvor genannten wenigstens einen Komponente handelt es sich beispielsweise um die Batterie und/oder um die elektrische Maschine, sodass beispielsweise mittels des Kühlers 10 die Batterie gekühlt werden kann. Somit kann durch den Kühler 10 eine Batteriekühlung dargestellt werden.
  • Um die wenigstens eine Komponente zu kühlen, ist beispielweise wenigstens ein von einem Kühlmittel durchströmbarer Kühlkreislauf vorgesehen. Das Kühlmittel ist beispielsweise eine Flüssigkeit, kann jedoch alternativ als Gas ausgebildet sein. In dem Kühlkreislauf sind der Kühler 10 und die wenigstens eine Komponente angeordnet, sodass der Kühler 10 und die Komponente von dem Kühlmittel durchströmbar sind. Beispielsweise in Folge eines Wärmeübergangs von der Komponente an das die Komponente durchströmende Kühlmittel wird die Komponente gekühlt. Ferner wird dadurch das Kühlmittel erwärmt. Um das Kühlmittel wieder zu kühlen und in der Folge die Komponente effektiv kühlen zu können, wird das Kühlmittel mittels des Kühlers 10 gekühlt. Dies erfolgt über einen Wärmeübergang von dem den Kühler 10 durchströmenden Kühlmittel an den Kühler 10 und beispielsweise von dem Kühler 10 an einen den Kühler 10 umströmendes Fluid, welches beispielsweise Luft beziehungsweise ein Gas oder eine Flüssigkeit ist.
  • Hierzu weist der Kühler 10 wenigstens einen von dem Kühlmittel zum Kühlen der Komponente durchströmbaren kühlbaren Kühlkanal 12 auf, durch welchen das Kühlmittel in eine beziehungsweise entlang einer Strömungsrichtung x hindurchströmen kann. Die Strömungsrichtung x wird auch als Hauptströmungsrichtung bezeichnet und ist beispielsweise eine von einem ersten Punkt zu einem zweiten Punkt verlaufende und dabei von dem ersten Punkt zu dem zweiten Punkt weisende, geradlinige Richtung, in welche das Kühlmittel durch den Kühlkanal 12 von dem ersten Punkt zu dem zweiten Punkt strömt.
  • In 1 ist eine senkrecht zur Strömungsrichtung x verlaufende erste Richtung y gezeigt. Außerdem ist in 1 eine senkrecht zur Strömungsrichtung x und senkrecht zur ersten Richtung y verlaufende zweite Richtung z gezeigt. Beispielsweise entlang der ersten Richtung y ist der Kühlkanal 12 durch einander gegenüberliegende und beispielsweise durch Platten 14 des Kühlers 10 gebildete Wandungselemente begrenzt. Entlang der zweiten Richtung z ist beispielsweise der Kühlkanal 12 durch gegenüberliegende, in 1 nicht erkennbare und beispielsweise als weitere Platten ausgebildete Wandungselemente des Kühlers 10 begrenzt. Die vorherigen und folgenden Ausführungen zu den Platten 14 können ohne weiteres auch auf die weiteren Platten übertragen werden und umgekehrt. Strömt das Kühlmittel durch den Kühlkanal 12, so kann es die Platten 14 und die weiteren Platten direkt anströmen und somit direkt berühren beziehungsweise kontaktieren, sodass beispielsweise ein Wärmeübergang von dem Kühlmittel an die Platten 14 und an die weiteren Platten erfolgen kann. Hierdurch kann das Kühlmittel gekühlt werden.
  • Der Kühler 10 weißt darüber hinaus eine Mehrzahl von in den Kühlkanal 12 hineinragenden Leitelementen 16 zum Bewirken einer turbulenten Strömung 18 des Kühlmittels in dem Kühlkanal 12 auf. In 1 veranschaulichen Pfeile 20 eine Strömung des Kühlmittels durch den Kühlkanal 12, wobei mittels der Leitelemente 16 eine turbulente Strömung 18 beziehungsweise turbulente Strömungen 18 des Kühlmittels in dem Kühlkanal 12 bewirkt werden. Durch das Bewirken solche turbulenter Strömungen 18 kann ein besonders effektiver Wärmeübergang von dem Kühlmittel an den Kühler 10 erfolgen.
  • Um nun einen besonders hohen Turbulenzeintrag in das Kühlmittel und in der Folge eine besonders effektive Kühlung des Kühlmittels und somit der wenigstens einen Komponente realisieren zu können, ist es bei dem Kühler 10 vorgesehen, dass eine Flächendichte der Leitelemente 16 in Strömungsrichtung des Kühlmittels zunimmt und/oder wenigstens eine jeweilige Außenabmessung der Leitelemente 16 in Strömungsrichtung des Kühlmittels abnimmt.
  • Aus 2 ist eine mit 22 bezeichnete der weiteren Platten erkennbar. Wie anhand der in 2 gezeigten Platte 22 erkennbar ist, steht beispielsweise das jeweilige Leitelement 16, insbesondere entlang der zweiten Richtung z, von der weiteren Platte 22 ab und ragt dabei in den Kühlkanal 12 hinein. Das jeweilige Leitelement 16 ist somit ein Vorsprung oder eine Erhebung, welche von der jeweiligen weiteren Platte 22 absteht. Dabei ist das jeweilige Leitelement 16 länglich ausgebildet und weißt somit eine Längserstreckungsrichtung auf, sodass das jeweilige Leitelement 16 eine entlang der Längserstreckungsrichtung verlaufende Länge und eine senkrecht dazu verlaufende Breite aufweist. Bei der zuvor genannten wenigstens einen Außenabmessung handelt es sich beispielsweise um die Länge und/oder die Breite.
  • Ferner ist besonders gut aus 1 erkennbar, dass die Leitelemente in Strömungsrichtung x aufeinanderfolgend mit abwechselnd unterschiedlicher Ausrichtung ihrer Längserstreckungsrichtung bezüglich der Strömungsrichtung x angeordnet sind, wobei jedoch die jeweiligen Längserstreckungsrichtungen der Leitelemente 16 den gleichen Winkel mit der Strömungsrichtung x einschließen. Der jeweilige Winkel beträgt dabei 45 Grad, sodass durch die abwechselnd unterschiedliche Ausrichtung der Leitelemente 16 diese in einem jeweiligen Winkel von +/- 45 Grad zur Strömungsrichtung x verlaufen. Hierdurch verläuft die Strömung 20 S-förmig oder wellenförmig durch den Kühlkanal 12 hindurch auf ihrem Weg entlang der Strömungsrichtung x durch den Kühlkanal 12.
  • Die in Strömungsrichtung zunehmende Flächendichte sowie die in Strömungsrichtung abnehmende Außenabmessung sind besonders gut aus 3 erkennbar. In einem ersten Bereich 24 des Kühlkanals 12 sind erste der Leitelemente 16 angeordnet. In einem sich in Strömungsrichtung x an den ersten Bereich 24 anschließenden zweiten Bereich 26 des Kühlkanals sind zweite der Leitelemente 16 angeordnet. Die Bereiche 24 und 26 sind beispielsweise auf gegenüberliegenden Seiten einer zwischen den Bereichen 24 und 26 liegenden Trennwand 28 des Kühlers 10 angeordnet. In Strömungsrichtung x ist der zweite Bereich 26 stromab des ersten Bereichs 24 angeordnet, sodass die ersten Leitelemente 16 länger als die zweiten Leitelemente sind. Ferner ist die Flächendichte in dem Bereich 26 größer als in dem Bereich 24, sodass die zweiten Leitelemente 16 dichter angeordnet sind als die ersten Leitelemente 16. Hierdurch kann auf geringem Bauraum ein besonders hoher Betrag an Wärme über den Kühler 10 abgeführt werden.
  • Besonders gut aus 1 ist erkennbar, dass mittels der Leitelemente 16 eine ständige Umlenkung der Strömung 20 auf ihrem Weg entlang der Strömungsrichtung x durch den Kühlkanal 12 bewirkt wird, wodurch ein besonders hoher Turbulenzeintrag in das Kühlmittel realisiert wird. In der Folge kann in kurzer Zeit und auf geringem Bauraum eine besonders große Wärmemenge von dem Kühlmittel an den Kühler 10 übergehen.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    Kühler
    12
    Kühlkanal
    14
    Platte
    16
    Leitelemente
    18
    turbulente Strömung
    20
    Strömung
    22
    weitere Platte
    24
    erster Bereich
    26
    zweiter Bereich
    28
    Trennwand
    x
    Strömungsrichtung
    y
    erste Richtung
    z
    zweite Richtung
  • 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 202012102349 U1 [0002]

Claims (6)

  1. Kühler (10) zum Kühlen wenigstens einer Komponente, mit wenigstens einem Kühlkanal (12), welcher von einem Kühlmittel zum Kühlen der Komponente entlang einer Strömungsrichtung (x) durchströmbar ist, und mit einer Mehrzahl von in den Kühlkanal (12) hineinragenden Leitelementen (16) zum Bewirken einer turbulenten Strömung (18) des Kühlmittels in dem Kühlkanal (12), dadurch gekennzeichnet, dass eine Flächendichte der Leitelemente (16) in Strömungsrichtung (x) zunimmt und/oder wenigstens eine jeweilige Außenabmessung der Leitelemente (16) in Strömungsrichtung (x) abnimmt.
  2. Kühler (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Leitelement (16) länglich ausgebildet ist und dadurch eine Längserstreckungsrichtung aufweist.
  3. Kühler (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Leitelement (16) eine entlang der Längserstreckungsrichtung verlaufende Länge und eine senkrecht dazu verlaufende Breite aufweist.
  4. Kühler (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die in Strömungsrichtung (x) abnehmende Außenabmessung die Länge und/oder die Breite ist.
  5. Kühler (10) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitelemente (16) in Strömungsrichtung (x) aufeinanderfolgend mit abwechselnd unterschiedlicher Ausrichtung ihrer Längserstreckungsrichtung bezüglich der Strömungsrichtung (x) angeordnet sind.
  6. Kühler (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweiligen Längserstreckungsrichtungen den gleichen Winkel mit der Strömungsrichtung (x) einschließen.
DE102017008165.4A 2017-08-29 2017-08-29 Kühler zum Kühlen wenigstens einer Komponente, insbesondere eines Kraftfahrzeugs Withdrawn DE102017008165A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102017008165.4A DE102017008165A1 (de) 2017-08-29 2017-08-29 Kühler zum Kühlen wenigstens einer Komponente, insbesondere eines Kraftfahrzeugs

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102017008165.4A DE102017008165A1 (de) 2017-08-29 2017-08-29 Kühler zum Kühlen wenigstens einer Komponente, insbesondere eines Kraftfahrzeugs

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102017008165A1 true DE102017008165A1 (de) 2019-02-28

Family

ID=65320910

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102017008165.4A Withdrawn DE102017008165A1 (de) 2017-08-29 2017-08-29 Kühler zum Kühlen wenigstens einer Komponente, insbesondere eines Kraftfahrzeugs

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102017008165A1 (de)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102019127581B3 (de) * 2019-10-14 2020-12-31 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Energiespeicher mit einer Mehrzahl von Energiespeicherzellen und Verfahren zur Herstellung einer Kühlplatte eines Energiespeichers
CN114719661A (zh) * 2022-04-29 2022-07-08 南通中船机械制造有限公司 一种可自动横向扫描流体的强化传热元件
WO2023099721A1 (en) 2021-12-02 2023-06-08 Sabic Global Technologies B.V. Plastic metal hybrid cooling tray with turbulators for ev battery module
DE102022003614A1 (de) 2022-09-29 2024-04-04 Mercedes-Benz Group AG Trägerplatte mit Wärmetauscher und Hochvoltbatterie mit Trägerplatte

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE202012102349U1 (de) 2011-07-14 2012-07-18 Visteon Global Technologies, Inc. Batteriekühler

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE202012102349U1 (de) 2011-07-14 2012-07-18 Visteon Global Technologies, Inc. Batteriekühler

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102019127581B3 (de) * 2019-10-14 2020-12-31 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Energiespeicher mit einer Mehrzahl von Energiespeicherzellen und Verfahren zur Herstellung einer Kühlplatte eines Energiespeichers
WO2023099721A1 (en) 2021-12-02 2023-06-08 Sabic Global Technologies B.V. Plastic metal hybrid cooling tray with turbulators for ev battery module
CN114719661A (zh) * 2022-04-29 2022-07-08 南通中船机械制造有限公司 一种可自动横向扫描流体的强化传热元件
CN114719661B (zh) * 2022-04-29 2024-04-12 南通中船机械制造有限公司 一种可自动横向扫描流体的强化传热元件
DE102022003614A1 (de) 2022-09-29 2024-04-04 Mercedes-Benz Group AG Trägerplatte mit Wärmetauscher und Hochvoltbatterie mit Trägerplatte

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102017008165A1 (de) Kühler zum Kühlen wenigstens einer Komponente, insbesondere eines Kraftfahrzeugs
DE112007000829B4 (de) Anordnung aus Wechselrichter und Kühler und ihre Verwendung
DE112018002536T5 (de) Gegenstrom-wärmetauscher mit seitlichen einlassarmaturen
EP2532036B1 (de) Wärmetauscher für thermoelektrische generatoren
DE102009033613A1 (de) Thermoelektrische Vorrichtung mit Rohrbündeln
EP3062054B1 (de) Wärmetauscher, insbesondere für ein kraftfahrzeug
DE112007001424T5 (de) Kühlkörper und Kühler
DE102012000549A1 (de) Wärmetauscherrohr und Verfahren zum Verwenden desselben
DE102007063172A1 (de) Thermoelektrischer Generator und Verfahren zum Betrieb eines thermoelektrischen Generators
DE10018642A1 (de) Drehelektromaschine
DE102013216523A1 (de) Plattenwärmeübertrager
DE102017009416A1 (de) Temperaturmanagementgerät für Fahrzeugbatterien
DE102017200335A1 (de) Wärmetauscher mit einer verbesserten Verstopfungsbeständigkeit
DE112018005305B4 (de) Kühlkörperanordnung
DE102017214023A1 (de) Batterie, insbesondere Traktionsbatterie, für ein Kraftfahrzeug
EP3014207B1 (de) Wärmeübertrager
DE102011118483A1 (de) Wärmeübertrager
DE102018003173A1 (de) Speichereinrichtung zum Speichern von elektrischer Energie für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen
EP2481899A1 (de) Wärmetauscher
EP2107328A1 (de) Verdampfer
DE102018117059A1 (de) Batteriemodul für eine Traktionsbatterie eines elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugs
DE102007044537A1 (de) Kühlkörper
WO2016146294A1 (de) Wärmetauscher, insbesondere für ein kraftfahrzeug
WO2003078911A2 (de) Wärmetauscher und kühlsystem
DE102021202091A1 (de) Mehrlagige Bremswiderstandvorrichtung für ein Fahrzeug

Legal Events

Date Code Title Description
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee