DE102017125004B4 - Process for manufacturing a cooling profile for a battery module - Google Patents
Process for manufacturing a cooling profile for a battery module Download PDFInfo
- Publication number
- DE102017125004B4 DE102017125004B4 DE102017125004.2A DE102017125004A DE102017125004B4 DE 102017125004 B4 DE102017125004 B4 DE 102017125004B4 DE 102017125004 A DE102017125004 A DE 102017125004A DE 102017125004 B4 DE102017125004 B4 DE 102017125004B4
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- hollow chamber
- chambers
- profile
- cooling
- profiles
- 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.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
- B21C23/00—Extruding metal; Impact extrusion
- B21C23/02—Making uncoated products
- B21C23/04—Making uncoated products by direct extrusion
- B21C23/08—Making wire, bars, tubes
- B21C23/085—Making tubes
-
- 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
-
- 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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
Abstract
Verfahren zur Herstellung eines Kühlprofils für ein Batteriemodul, wobei das Kühlprofil mehrere Kühlkammern für ein Kühlmittel besitzt, mit den Schritten- Strangpressen eines Hohlkammerprofilstrangs (10) aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung mit mehreren Kammern (11),- wobei der Hohlkammerprofilstrang (10) eine Höhe (H) von kleiner 5 mm und einer Breite bis zu 120 mm besitzt,- wobei keine Kammer (11) im Bereich der Längsränder (12) angeordnet ist und die aus dem Aluminiummaterial bestehenden Längsränder (12) eine Breite (B) von mindestens 9 mm besitzen,- Abtrennen von Hohlkammerprofilen (10', 10") einer gewünschten Länge vom stranggepressten Hohlkammerprofilstrang (10),- Verbinden von zwei oder mehr Hohlkammerprofilen (10', 10") entlang ihrer Längsräder (12) durch Reibrührschweißen.Method for producing a cooling profile for a battery module, the cooling profile having a plurality of cooling chambers for a coolant, with the steps of extruding a hollow chamber profile extrusion (10) made of aluminum or an aluminum alloy with a plurality of chambers (11), - the hollow chamber profile extrusion (10) having a height (H) of less than 5 mm and a width of up to 120 mm, - with no chamber (11) being arranged in the area of the longitudinal edges (12) and the longitudinal edges (12) consisting of the aluminum material having a width (B) of at least 9 mm, - cutting off hollow chamber profiles (10', 10") of a desired length from the extruded hollow chamber profile strand (10), - connecting two or more hollow chamber profiles (10', 10") along their longitudinal wheels (12) by friction stir welding.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Kühlprofils für ein Batteriemodul, ein solches Kühlprofil für ein Batteriemodul eines Kraftfahrzeugs sowie die Verwendung des Kühlprofils.The invention relates to a method for producing a cooling profile for a battery module, such a cooling profile for a battery module of a motor vehicle and the use of the cooling profile.
Bekannte Kühlprofile oder Kühlplatten für ein Batteriemodul eines Kraftfahrzeugs werden von unten an den Batteriekasten gefügt oder sind Bestandteil des Batteriekastenbodens, wo sie mit Modulwänden oder Stützelementen verschraubt oder über Kaltfügeverbindungen verbunden sind. Darüber hinaus besteht der Wunsch, eine Kühlung auch im Deckel eines Batteriekastens vorzusehen und möglichst den gesamten Batteriekasten mit einem einteiligen gekühlten Deckel abzudecken. Hierbei besteht der Wunsch nach Kühlprofilen geringer Höhe.Known cooling profiles or cooling plates for a battery module of a motor vehicle are joined to the battery box from below or are part of the battery box floor, where they are screwed to module walls or support elements or connected via cold joints. In addition, there is a desire to also provide cooling in the cover of a battery box and, if possible, to cover the entire battery box with a one-piece, cooled cover. In this case, there is a desire for cooling profiles with a low height.
Das Dokument
Für das Verbinden weniger filigraner Profile beschreibt das Dokument
Bekannte flache Ausführungen eines Batteriekastendeckels bestehen aus plattierten Blechkonstruktionen, die durch Löten und Schweißen miteinander verbunden sind und wo durch Aufblasen Kühlkanäle erzeugt werden. In nachteiliger Weise können solche Konstruktionen nicht in so geringer Höhe erzeugt werden. Des Weiteren sind für die Herstellung eines solchen Profils mehrere Verfahrensschritte notwendig, wobei in nachteiliger Weise in den Kühlkanälen Trennmittel, Flussmittel und andere Komponenten verbleiben, die für die Verbindungsbildung verwendet wurden. Insbesondere Flussmittel verunreinigen die Kühl- bzw. Kältemittel, welche durch solch ein Kühlprofil fließen sollen. Es hat sich insbesondere gezeigt, dass die Wirkung von Korrosionsinhibitoren in den Kühlflüssigkeiten durch die Anwesenheit der Flussmittel beeinträchtigt wird. Die Flussmittel führen somit zu einer schnelleren Korrosion von solchen Kühlprofilen.Known flat designs of a battery box cover consist of plated sheet metal constructions which are connected to one another by soldering and welding and where cooling channels are created by inflation. The disadvantage is that such constructions cannot be produced at such a low level. Furthermore, several process steps are necessary for the production of such a profile, with the disadvantage that separating agents, fluxes and other components that were used to form the connection remain in the cooling channels. In particular, fluxes contaminate the coolants or refrigerants that are intended to flow through such a cooling profile. In particular, it has been shown that the effect of corrosion inhibitors in the coolants is impaired by the presence of the flux. The fluxes thus lead to faster corrosion of such cooling profiles.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin ein verbessertes Kühlprofil bereitzustellen, welches auf einfache Weise herstellbar ist.The object of the present invention is to provide an improved cooling profile which can be produced in a simple manner.
Diese Aufgabe wird mit einem Kühlprofil für ein Batteriemodul eines Kraftfahrzeugs gelöst, welches nach einem Verfahren gemäß Anspruch 1 hergestellt wird. Vorteilhafte Ausführungen beschreiben die Unteransprüche. Weiterhin wird die Aufgabe gelöst durch ein solches Kühlprofil für ein Batteriemodul eines Kraftfahrzeugs sowie die Verwendung des Kühlprofils.This object is achieved with a cooling profile for a battery module of a motor vehicle, which is produced using a method according to claim 1. The dependent claims describe advantageous embodiments. Furthermore, the object is achieved by such a cooling profile for a battery module of a motor vehicle and the use of the cooling profile.
Ein solches Kühlprofil besitzt mehrere Kühlkammern für die Durchleitung eines Kühlmittels. Die Kühlkammern verlaufen parallel zueinander von einem Ende des Kühlprofils bis zum anderen Ende und sind im Kühlprofil beispielsweise durch Stege voneinander getrennt. Die Kammern können runde, ovale oder mehreckige Querschnitte aufweisen. Bevorzugt wird ein rechteckiger Querschnitt mit parallel zueinander verlaufenden Stegen, welche die Kammern voneinander abtrennen. Solche Stege haben eine Dicke von 0,3 mm bis 3 mm, bevorzugt ist eine Dicke von 0,3 mm bis 0,6 mm. Die Mindeststegdicke von 0,3 mm gewährleistet, dass das durch Strangpressen hergestellte Hohlkammerprofil, welches als Ausgangsprodukt bei der Herstellung des Kühlprofils dient, nach dem Pressen nicht einfällt.Such a cooling profile has several cooling chambers for the passage of a coolant. The cooling chambers run parallel to one another from one end of the cooling profile to the other end and are separated from one another in the cooling profile, for example by webs. The chambers can have round, oval or polygonal cross sections. A rectangular cross-section with webs running parallel to one another, which separate the chambers from one another, is preferred. Such webs have a thickness of 0.3 mm to 3 mm, preferably a thickness of 0.3 mm to 0.6 mm. The minimum web thickness of 0.3 mm ensures that the extruded hollow chamber profile, which is used as the starting product for the production of the cooling profile, does not collapse after pressing.
Zur Herstellung des neuen Kühlprofils wird im ersten Verfahrensschritt ein Hohlkammerprofilstrang aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung durch Strangpressen hergestellt und zwar in einer presstechnisch günstigen Breite, d.h. in einer Breite bis 120 mm. Bevorzugt werden Hohlkammerprofilstränge einer Breite von 40 mm bis 100 mm hergestellt. In besonderer Weise besitzt dieser durch Strangpressen hergestellte Hohlkammerprofilstrang eine Höhe von kleiner 5 mm, vorzugsweise von 0,8 mm bis 3 mm. Für den Querschnitt eines gewünschten Kühlprofils werden bevorzugt mehrere Kühlkammern im Hohlkammerprofilstrang vorgesehen, die nebeneinander angeordnet sind. Es werden jedoch keine Kammern im Bereich der Längsränder erzeugt. Die Längsränder bestehen bis zu einer Breite von mindestens 9 mm aus dem verwendeten Aluminiummaterial. Nach dem Strangpressen werden Hohlkammerprofile einer gewünschten Länge vom stranggepressten Hohlkammerprofilstrang abgetrennt und anschließend werden diese Hohlkammerprofile entlang ihrer Längsränder durch Reibrührschweißen miteinander verbunden. Um eine gewünschte Breite eines Kühlprofils für einen Deckel eines Batteriemoduls herzustellen, werden mehrere solcher Hohlkammerprofile durch Reibrührschweißen verbunden. Es ist auf diese Weise möglich, ein großflächiges Kühlprofil, beispielsweise zur Verwendung als Batteriemoduldeckel, zu erzeugen.To produce the new cooling profile, a hollow chamber profile strand made of aluminum or an aluminum alloy is extruded in the first step of the process, in a width that is favorable for pressing technology, i.e. in a width of up to 120 mm. Hollow profile strands with a width of 40 mm to 100 mm are preferably produced. In a special way, this extruded hollow chamber profile strand has a height of less than 5 mm, preferably from 0.8 mm to 3 mm. For the cross section of a desired cooling profile, several cooling chambers are preferably provided in the hollow chamber profile strand, which are arranged next to one another. However, no chambers are created in the area of the longitudinal edges. The longitudinal edges consist of the aluminum material used up to a width of at least 9 mm. After extrusion, hollow chamber profiles of a desired length are separated from the extruded hollow chamber profile strand and these hollow chamber profiles are then connected to one another along their longitudinal edges by friction stir welding. In order to produce a desired width of a cooling profile for a battery module cover, several such hollow chamber profiles are connected by friction stir welding. In this way it is possible to produce a large-area cooling profile, for example for use as a battery module cover.
Durch die geringe Höhe von kleiner 5 mm ist der Raumbedarf eines solchen Kühlprofils sehr gering, so dass ein solches Kühlprofil in vorteilhafter Weise ein Batteriemodul eines Kraftfahrzeugs ergänzen kann. Trotz der geringen Höhe des neuen Kühlprofils besitzt dieses eine ausreichende Querschnittsfläche zum Durchströmen eines Kühlmittels. So werden in einem solchen Kühlprofil mehrere nebeneinander angeordnete Kammern vorgesehen, die insgesamt mindestens 60% der Fläche des Kühlprofils ausmachen. Nur im Bereich der Längsränder des stranggepressten Hohlkammerprofilstrangs werden keine Kammern vorgesehen, da die Profile an ihren Längskanten miteinander verbunden werden, nämlich durch Reibrührschweißen, was zu einer hochfesten Verbindung führt. Diese Verbindungbereiche sind im Kühlprofil ohne Kühlkammern. Die Kammergröße und Kammerform kann je nach Anwendungsfall gewählt werden. Ein solches Kühlprofil kann mittels eines Kühlmittels, beispielsweise einer wässrige Glykolmischung oder mittels eines Kältemittel auf Basis von Fluorkohlenwasserstoffen oder Kohlendioxyd im Anwendungsfall gekühlt werden und so die entstehende Wärme der im Batteriemodul vorhandenen Batteriezellen abführen.Due to the low height of less than 5 mm, the space requirement of such a cooling profile is very small, so that such a cooling profile advantageously supplements a battery module of a motor vehicle can zen Despite the low height of the new cooling profile, it has a sufficient cross-sectional area for a coolant to flow through. In such a cooling profile, several chambers arranged next to one another are provided, which together make up at least 60% of the area of the cooling profile. Only in the area of the longitudinal edges of the extruded hollow chamber profile strand are no chambers provided, since the profiles are connected to one another at their longitudinal edges, namely by friction stir welding, which leads to a high-strength connection. These connection areas are in the cooling profile without cooling chambers. The chamber size and chamber shape can be selected depending on the application. Such a cooling profile can be cooled in the application by means of a coolant, for example an aqueous glycol mixture or by means of a refrigerant based on fluorocarbons or carbon dioxide, and thus dissipate the heat generated by the battery cells present in the battery module.
Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnungen beschrieben. Die Zeichnung zeigt:
-
1 einen Querschnitt eines durch Strangpressen hergestellten Hohlkammerprofils, -
2 das Verbinden von zwei Hohlkammerprofilen durch Reibrührschweißen.
-
1 a cross section of a hollow chamber profile produced by extrusion, -
2 the connection of two hollow chamber profiles by friction stir welding.
Bei diesem Profil sind die beiden äußeren Kammern 11' größer als die weiteren, mittleren Kammern 11, siehe
Entsprechend der gewünschten Breite des gewünschten Kühlprofils werden mehrere solcher Hohlkammerprofile 10', 10" an ihren Längsrändern 12 miteinander verbunden. Dieses Verbinden kann einzeln und nacheinander erfolgen. Bei einer weiteren verfahrensvariante werden gleichzeitig mehrere Hohlkammerprofile 10', 10" nebeneinander angeordnet, entsprechende Werkzeuge 20 vorgesehen, um dann gleichzeitig durch Reibrührschweißen miteinander verbunden zu werden.Depending on the desired width of the desired cooling profile, several such
Das erzielte Kühlprofil weist eine beliebige, gewünschte Breite auf und kann damit eine großflächige Struktur darstellen. Die Höhe bleibt unverändert, in diesem Fall 2,5 mm. Ein solches Kühlprofil wird bevorzugt für einen Deckel eines Batteriemoduls zur Anwendung bei Kraftfahrzeugen eingesetzt, da zwischen Fahrzeugboden und Batteriekasten nur ein geringer Raum zur Verfügung steht. Ein solches Kühlprofil kann des Weiteren auch zusätzlich im Bereich eines Bodens oder einer Wandung eines Batteriemoduls vorgesehen werden.The cooling profile achieved has any desired width and can therefore represent a large-area structure. The height remains unchanged, in this case 2.5 mm. Such a cooling profile is preferably used for a cover of a battery module for use in motor vehicles, since only a small amount of space is available between the vehicle floor and the battery box. Furthermore, such a cooling profile can also be provided in the area of a base or a wall of a battery module.
Bezugszeichenlistereference list
- 1010
- Hohlkammerprofilstranghollow chamber profile strand
- 10', 10"10', 10"
- Hohlkammerprofilhollow chamber profile
- 11, 11'11, 11'
- Kammernchambers
- 12, 12'12, 12'
- Längsrandlong edge
- 13, 13'13, 13'
- Längskantelong edge
- 1414
- Stegweb
- 2020
- WerkzeugTool
Claims (9)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102017125004.2A DE102017125004B4 (en) | 2017-10-25 | 2017-10-25 | Process for manufacturing a cooling profile for a battery module |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102017125004.2A DE102017125004B4 (en) | 2017-10-25 | 2017-10-25 | Process for manufacturing a cooling profile for a battery module |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102017125004A1 DE102017125004A1 (en) | 2019-04-25 |
DE102017125004B4 true DE102017125004B4 (en) | 2022-04-21 |
Family
ID=63965666
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102017125004.2A Active DE102017125004B4 (en) | 2017-10-25 | 2017-10-25 | Process for manufacturing a cooling profile for a battery module |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102017125004B4 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE202021103122U1 (en) | 2021-06-09 | 2021-06-18 | Erbslöh Aluminium Gmbh | Battery module for a motor vehicle |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE60102997T2 (en) | 2000-11-17 | 2005-04-28 | Hitachi, Ltd. | friction stir welding |
US20150027677A1 (en) | 2012-02-02 | 2015-01-29 | Carrier Corporation | Multiple tube bank heat exchanger assembly and fabrication method |
CN207282666U (en) | 2017-09-26 | 2018-04-27 | 姚杰 | Ultra-thin friction rabbling welding form aluminum alloy melt cold plate |
-
2017
- 2017-10-25 DE DE102017125004.2A patent/DE102017125004B4/en active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE60102997T2 (en) | 2000-11-17 | 2005-04-28 | Hitachi, Ltd. | friction stir welding |
US20150027677A1 (en) | 2012-02-02 | 2015-01-29 | Carrier Corporation | Multiple tube bank heat exchanger assembly and fabrication method |
CN207282666U (en) | 2017-09-26 | 2018-04-27 | 姚杰 | Ultra-thin friction rabbling welding form aluminum alloy melt cold plate |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE102017125004A1 (en) | 2019-04-25 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE69815901T2 (en) | NOZZLE STRUCTURE FOR ROCKET NOZZLES WITH COOLED NOZZLE WALLS | |
DE69206427T2 (en) | Honeycomb panel with inlays for attaching an element to an opening in the panel, and method of manufacturing the same. | |
DE69031328T2 (en) | Passenger car structures and their manufacturing processes | |
DE69735964T2 (en) | Plate structure and friction welding process | |
DE19844035C1 (en) | Shell component for an aircraft, and method for its production | |
DE3615300C2 (en) | ||
EP0894697A2 (en) | Profiled beam for the frame of a commercial vehicle and method for its manufacture | |
DE19622661A1 (en) | Process for manufacturing vehicle frame | |
DE2241407A1 (en) | HEAT EXCHANGERS AND THE PROCESS FOR THEIR MANUFACTURING | |
EP2244045A2 (en) | Plate heat exchanger with profiles | |
DE3006850A1 (en) | HEAT EXCHANGER AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF | |
DE102017125004B4 (en) | Process for manufacturing a cooling profile for a battery module | |
DE202005015627U1 (en) | Heat exchanger network and thus equipped heat exchanger | |
WO2014147071A1 (en) | Method for producing a roll-clad aluminium workpiece, roll-clad aluminium workpiece and use therefor | |
EP2792445A1 (en) | Hollow profile connection using a friction stir welding process | |
DE2552622A1 (en) | Construction element for making hollow sections - has matching rims shaped so that identical elements can be joined together | |
DE19921458A1 (en) | Method and device for producing a hollow chamber profile from thermoplastic by the cooling nozzle method | |
DE9406559U1 (en) | Hollow chamber profile made of metal | |
DE4428813C2 (en) | Device for static mixing of fluids, in particular thermoplastic, and method for producing such a device | |
DE102017223691A1 (en) | Method and device for producing a plate-like fluid container | |
EP1291908A2 (en) | Method of fabrication of heat sinks | |
DE319224C (en) | Process for the production of framed latticework | |
DE102009055876A1 (en) | Method for joining two workpieces by laser, comprises moving first-and second workpiece and the laser relative to one another, and aligning the first- and second workpiece and the center axis of the laser beam in parallel to each other | |
DE102007041221B3 (en) | Method for producing a terminal strip | |
EP2792446A1 (en) | Hollow profile connection using friction stir welding |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R083 | Amendment of/additions to inventor(s) | ||
R163 | Identified publications notified | ||
R012 | Request for examination validly filed | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R020 | Patent grant now final |