DE102017218122A1 - Wärmeübertrager, insbesondere Batteriekühler, zum Temperieren von Batteriemodulen eines Kraftfahrzeugs - Google Patents

Wärmeübertrager, insbesondere Batteriekühler, zum Temperieren von Batteriemodulen eines Kraftfahrzeugs Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Wärmeübertrager (1) insbesondere einen Batteriekühler, zum Temperieren von Batteriemodulen eines Kraftfahrzeugs,
- mit einer Mehrzahl von Fluidkanälen (2) zum Durchströmen mit einem Fluid (F),
- mit einem Fluidverteiler (4), welcher zum Verteilen des Fluids (F) auf die einzelnen Fluidkanäle (2) fluidisch mit diesen kommuniziert,
- wobei die Fluidkanäle (2) über einen jeweiligen Fluiddurchlass (3) fluidisch mit einem vom Fluidverteiler (4) begrenzten und von dem Fluid (F) durchströmbaren Verteilerinnenraum (5) kommunizieren,
- wobei im Fluidverteiler (4) ein Fluideinlass (14) vorgesehen ist, über welchen das Fluid (F) zum Verteilen auf die Fluidkanäle (2) in den Verteilerinnenraum (5) einleitbar ist oder eingeleitet wird,
- wobei im Verteilerinnenraum (5) eine Fluidverteilungseinrichtung (11) vorgesehen ist, mittels welcher das in den Verteilerinnenraum (5) eingeleitete Fluid (F) auf die Fluidkanäle (2) verteilbar ist oder verteilt wird,
- wobei die Fluidverteilungseinrichtung (11) derart ausgebildet ist, dass sie den Strömungsquerschnitt (S) des Verteilerinnenraums (5) für das durch den Verteilerinnenraum (5) strömende Fluid (F) zumindest abschnittsweise reduziert.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Wärmeübertrager, insbesondere einen Batteriekühler, zum Temperieren bzw. Kühlen von Batteriemodulen eines Kraftfahrzeugs. Die Erfindung betrifft ferner eine Batterie-Anordnung mit einem solchen Wärmeübertrager sowie ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Wärmeübertragers.
  • Batteriemodule für Hybrid und Elektrofahrzeuge werden mittels sogenannter Wärmeübertrager gekühlt, welche hierzu thermische an die zu kühlenden Batteriemodule angekoppelt und von einem Kühlmittel - im Folgenden auch als „Fluid“ bezeichnet - durchströmt werden. Durch Wärmeübertragung von den Batteriemodulen an das Kühlmittel kann der gewünschte Kühleffekt erreicht werden.
  • Ein solcher Wärmeübertrager ist beispielsweise aus der DE 10 2012 217 870 A1 bekannt. Der Wärmeübertrager umfasst zwei Sammelkästen und mehrere zwischen den beiden Sammelkästen angeordnete Rohre. Ein erster der beiden Sammelkästen dient als so genannter Fluidverteiler zum Verteilen des Fluid auf die einzelnen Rohre, der zweite Sammelkasten zum Sammeln des Fluids nach dem Durchströmen besagter Rohre.
  • Von besonderer Bedeutung für den Praxisbetrieb mehrerer solcher Batteriemodule in einem Kraftfahrzeug ist ein einheitliches Temperaturniveau der Batteriemodule, d.h. die Kühlung der Batteriemodule soll derart erfolgen, dass diese infolge der Kühlung in etwa dieselbe Temperatur besitzen.
  • Soll eine große Anzahl an Batteriemodulen gekühlt werden, so ist dafür ein Wärmeübertrager mit großer Flächenausdehnung erforderlich. Dies wiederum erfordert eine Aufteilung des Kühlmittelstroms auf mehrere Kühlkanäle - im Folgenden auch als „Fluidkanäle“ bezeichnet - notwendig. Hierzu umfasst der Wärmeübertrager typischerweise einen Fluidverteiler, der fluidisch mit allen vorhandenen Fluidkanälen kommuniziert. Mit Hilfe des Fluidverteilers kann das Fluid also auf die einzelnen, fluidisch parallel geschalteten Fluidkanäle verteilt werden.
  • Typischerweise variiert jedoch - etwa aufgrund der individuellen Kanalgeometrie der einzelnen Fluidkanäle - der in dem Fluid beim Durchströmen des Wärmeübertragers hervorgerufene Druckabfall, je nachdem, welcher der vorhandenen Fluidkanäle durchströmt wird. Dies hat eine Ungleichverteilung des Fluids in den einzelnen Fluidkanälen zur Folge. Damit wiederum geht eine unerwünschte inhomogene Kühlung der einzelnen Batteriemodule einher.
  • Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Ausführungsform für einen Wärmeübertrager zu schaffen, der sich insbesondere durch eine homogene Durchströmung der einzelnen Fluidkanäle mit Kühlmittel auszeichnet.
  • Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
  • Grundidee der Erfindung ist demnach, im Fluidverteiler eines Wärmeübertragers zum Verteilen eines Fluids auf die einzelnen Fluidkanäle eine Fluidverteilungseinrichtung vorzusehen, mittels welcher das in den Verteilerinnenraum eingeleitete Fluid auf die Fluidkanäle verteilt wird. Auf diese Weise kann die Verteilung des Fluids auf die einzelnen Fluidkanäle optimiert werden. Insbesondere kann durch geeignete Konfiguration der Fluidverteilungseinrichtung eine gleichmäßige Verteilung des Fluids auf die einzelnen Fluidkanäle erreicht werden.
  • Ein erfindungsgemäßer Wärmeübertrager, insbesondere ein Batteriekühler, zum Temperieren bzw. Kühlen von Batteriemodulen eines Kraftfahrzeugs umfasst eine Mehrzahl von Fluidkanälen zum Durchströmen mit einem Fluid. Der Wärmeübertrager weist einen Fluidverteiler auf, welcher zum Verteilen des Fluids auf die einzelnen Fluidkanäle fluidisch mit diesen kommuniziert. Dabei kommunizieren die Fluidkanäle über einen jeweiligen Fluiddurchlass fluidisch mit einem vom Fluidverteiler begrenzten und von dem Fluid durchströmbaren Verteilerinnenraum. Im Fluidverteiler ist ein Fluideinlass vorgesehen, über welchen das Fluid zum Verteilen auf die Fluidkanäle in den Verteilerinnenraum einleitbar ist oder eingeleitet wird. Erfindungsgemäß ist im Verteilerinnenraum eine Fluidverteilungseinrichtung vorhanden, mittels welcher das in den Verteilerinnenraum eingeleitete Fluid auf die Fluidkanäle verteilbar ist oder verteilt wird.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Fluidverteilungseinrichtung derart ausgebildet, dass sie den Strömungsquerschnitt des Verteilerinnenraums für das durch den Verteilerinnenraum strömende Fluid zumindest abschnittsweise reduziert. Mittels dieser Maßnahme kann die Verteilung des Fluids auf die einzelnen Fluidkanäle optimiert werden.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst die Fluidverteilungseinrichtung eine Mehrzahl von Begrenzungselementen, welche den Verteilerinnenraum in mehrere Verteilerkanäle unterteilen, von welchen wenigstens einer geschlossen ausgebildet ist. Unter „geschlossen ausgebildet“ wird dabei verstanden, dass es nicht möglich ist, dass das Fluid eingangsseitig in den Verteilerkanal einströmt und nach dem Durchströmen des Verteilerkanals ausgangsseitig wieder aus dem Verteilerkanal ausströmt. Ein derart ausgebildeter Strömungskanal reduziert den für das Fluid zur Verfügung stehenden Strömungsquerschnitt im Verteilerinnenraum.
  • Zur Reduzierung des Strömungsquerschnitts kann gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wenigstens ein Verteilerkanal an einem seiner beiden Längsenden fluiddicht verschlossen ausgebildet sein.
  • Bei einer vorteilhaften Weiterbildung umfasst der Fluidverteiler zur Begrenzung des Verteilerinnenraums ein sich entlang einer Längsrichtung erstreckendes Verteilergehäuse. Wenigstens ein Begrenzungselement der Fluidverteilungseinrichtung erstreckt sich entlang der Längsrichtung, so dass der Verteilerinnenraum quer zur Längsrichtung von diesem Begrenzungselement in zumindest zwei sich entlang der Längsrichtung erstreckende Verteilerkanäle unterteilt ist.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst die Fluidverteilungseinrichtung wenigstens zwei Begrenzungselemente, die unter Ausbildung einer Elementgruppe quer zur Längsrichtung im Abstand zueinander angeordnet sind. Mittels solcher, sich quer erstreckender Begrenzungselemente können einzelne Verteilerkanäle zur Reduzierung des Strömungsquerschnitts verschlossen werden.
  • Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform erstrecken sich die Begrenzungselemente einer Elementgruppe entlang der Längsrichtung über genau einen Fluiddurchlass hinweg. Auf diese Weise wird erreicht, dass nur ein Teil des den Fluiddurchlass passierenden Fluids in diesen Fluiddurchlass einströmen kann.
  • Besonders bevorzugt erstrecken sich die Begrenzungselemente einer Elementgruppe entlang der Längsrichtung über wenigstens zwei Fluiddurchlässe hinweg. Auch auf diese Weise wird erreicht, dass nur ein Teil des den Fluiddurchlass passierenden Fluids in diese Fluiddurchlasse einströmen kann.
  • Bei einer vorteilhaften Weiterbildung sind wenigstens zwei solche Elementgruppen vorgesehen, wobei die Begrenzungselemente der wenigstens zwei Elementgruppen entlang der Längsrichtung im Abstand zueinander angeordnet. Dabei sind eine erste Elementgruppe entlang der Längsrichtung im Bereich eines ersten Fluiddurchlasses und eine zweite Elementgruppe im Bereich eines zweiten Fluiddurchlasses angeordnet.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist wenigstens ein Verteilerkanal an seinen beiden Längsenden offen ausgebildet, so dass das Fluid im Betrieb des Wärmeübertragers an einem ersten Längsende in den Verteilerkanal einströmt und an einem zweiten Längsende aus dem Verteilerkanal ausströmt. Auf diese Weise wird ein Aufstauen des Fluids in diesem Verteilerkanal verhindert.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist wenigstens ein Verteilerkanal an einem seiner beiden Längsenden verschlossen, so dass der Strömungsquerschnitt des Verteilerinnenraums entlang der Längsrichtung durch diesen, längsseitig verschlossenen Verteilerkanal reduziert ist. Besonders zweckmäßig kann besagter Verteilerkanal an einem stromauf-seitigen Längsende verschlossen und an einem stromab-seitigen Längsende offen ausgebildet sein, oder umgekehrt.
  • Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist wenigstens ein Verteilerkanal, vorzugsweise an einem seiner beiden Längsenden, mittels eines sich quer, vorzugsweise orthogonal, zur Längsrichtung erstreckenden Begrenzungselements verschlossen ausgebildet.
  • Zweckmäßig kann sich das vorangehend erläuterte Begrenzungselement, welches sich quer zur Längsrichtung erstreckt, wenigstens zwei Begrenzungselemente miteinander verbinden, welche sich wiederum entlang der Längsrichtung erstrecken.
  • Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform stützt sich das wenigstens eine Begrenzungselement, welches sich quer zur Längsrichtung erstreckt, am Verteilergehäuse ab.
  • Zweckmäßig stützt sich das wenigstens eine quer zur Längsrichtung erstreckende Begrenzungselement entweder an einer Gehäusewand des Verteilergehäuses, in welcher die Fluidkanäle münden, oder an einer dieser Gehäusewand gegenüberliegenden Gehäusewand des Verteilergehäuses ab. Diese Maßnahme erlaubt eine stabile Fixierung des Begrenzungselements am Verteilergehäuse.
  • Bevorzugt ist der wenigstens eine Verteilerkanal durch einen Begrenzungselement der Fluidverteilungseinrichtung verschlossen, der sich quer zur Längsrichtung erstreckt.
  • Zweckmäßig kann zumindest ein Begrenzungselement als Gehäusewandung ausgebildet sein. Somit kann das Begrenzungselement im Zuge der Herstellung des Verteilergehäuses gefertigt werden, woraus sich Kostenvorteile bei der Herstellung ergeben.
  • Besonders zweckmäßig ist die wenigstens eine Gehäusewandung am Verteilergehäuse befestigt oder integral am Verteilergehäuse ausgeformt. Diese Variante erweist sich als besonders preisgünstig.
  • Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
  • Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
  • Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
  • Es zeigen, jeweils schematisch:
    • 1 den prinzipiellen Aufbau eines erfindungsgemäßen Wärmeübertragers,
    • 2-5 verschiedene Ausgestaltungsvarianten des Wärmeübertragers der 1 in einer Detaildarstellung.
  • 1 illustriert in schematischer, stark vereinfachter Darstellung einen als Batteriekühler ausgebildeten Wärmeübertrager 1 zum Temperieren mehrerer Batteriemodule 20 eines Kraftfahrzeugs. In 1 sind exemplarisch drei solche Batteriemodule 20 in gestrichelter Darstellung angedeutet. Der Wärmeübertrager 1 umfasst außerdem mehrere Fluidkanäle 2, die fluidisch getrennt zueinander von einem Fluid F in Form eines geeigneten Kühlmittels durchströmt werden können und in 1 nur grobschematisch angedeutet sind.
  • Im Beispiel der 1 sind exemplarisch neun solche Fluidkanäle 2 gezeigt. Der Übersichtlichkeit halber sind die Fluidkanäle 2 im Abstand zueinander dargestellt. Benachbarte Fluidkanäle 2 können aber auch ohne Abstand zueinander angeordnet sein. Die Fluidkanäle können durch Rohrkörper begrenzt sein. Bevorzugt ist aber eine Ausbildung der Fluidkanäle 2 mit Hilfe zweier schalenartiger Kanalplatten (nicht gezeigt), die zusammen einen Platteninnenraum begrenzen. Die einzelnen Fluidkanäle 2 können in diesem Fall durch sickenartige Vertiefungen begrenzt sein, die in zumindest einer der beiden Kanalplatten ausgebildet sind. Die zu temperierenden Batteriemodule 20 sind thermisch mit den Fluidkanälen verbunden. Sind die Fluidkanäle 2 als Rohrkörper realsiert, so können die Batteriemodule 20 mit ihren Batteriegehäusen 21 (in 1 gestrichelt angedeutet) mechanisch an einem oder mehreren Rohrkörpern anliegen. Sind die Fluidkanäle 2 in einer oder zwei Kühlplatten gebildet, so können die Batteriemodule 20 mit ihren Batteriegehäusen 21 auf einer Außenseite einer der beiden Kühlplatten angeordnet sein. Im Beispielszenario sind die Fluidkanäle 2 längsförmig ausgebildet und erstrecken sich geradlinig und parallel zueinander entlang einer gemeinsamen Kanal-Längsrichtung K. Die Fluidkanäle 2 können wie in 1 angedeutet quer zur Kanal-Längsrichtung K.
  • Wie 1 erkennen lässt, umfasst der Wärmeübertrager 1 einen gemeinsamen Fluidverteiler 4, der einen Verteilerinnenraum 5 begrenzt. Jeder der Fluidkanäle 2 mündet mittels eines Fluiddurchlasses 3, der an einem in Kanal-Längsrichtung K ersten Längsende 6a des jeweiligen Fluidkanals angeordnet ist, in einem gemeinsamen Fluidverteiler 4. Somit kann das Fluid F vom Verteilerinnenraum 5 über die Fluiddurchlässe 3 auf die einzelnen Fluidkanäle 2 verteilt werden.
  • Der Fluidverteiler 4 umfasst zur Begrenzung des Verteilerinnenraums 5 ein sich entlang einer Längsrichtung L erstreckendes Verteilergehäuse 9. Durch die Längsrichtung L wird für das Fluid F eine Hauptströmungsrichtung H definiert. Wie 1 erkennen lässt, sind die Fluiddurchlässe 3 der Fluidkanäle 2 entlang der Längsrichtung L im Abstand zueinander in einer Gehäusewand 10a des Verteilergehäuse 9 des Fluidverteilers 4 angeordnet. Im Verteilergehäuse 9 kann ein Fluideinlass 14 zum Einbringen des Fluids F in den Verteilerinnenraum 5 vorgesehen sein. Alle Fluiddurchlässe 3 sind bzgl. der Hauptströmungsrichtung H stromab des Fluideinlasses 14 angeordnet.
  • Die zu temperierenden bzw. zu kühlenden Batteriemodule 20 sind im Bereich der Fluidkanäle 2 thermisch mit diesen verbunden, so dass von den Batteriemodulen 20 Wärme auf das durch die Fluidkanäle 2 strömende Fluid F übertragen werden kann. Dabei können jedem Batteriemodul 20, wie in 1 angedeutet, mehrere Fluidkanäle 2 - im Beispiel der 3 exemplarisch genau drei Fluidkanäle 2 -zugeordnet sein. Denkbar ist aber auch eine Anordnung eines einzigen Batteriemoduls 20 derart, dass es mit zwei oder mehr Fluidkanälen 2 thermisch verbunden ist. In diesem Fall dienen die betreffenden Fluidkanäle 2 zur abschnittsweisen, also lokalen Temperierung des betreffenden Batteriemoduls 20.
  • An einem dem ersten Längsende 6a entlang der Kanal-Längsrichtung K gegenüberliegenden, zweiten Längsende 6b münden die Fluidkanäle 2 in einen Sammlerinnenraum 8, der von einem Fluidsammler 7 begrenzt ist. Auf diese Weise kann das Fluid F nach dem Durchströmen der Fluidkanäle 2 gesammelt und aus dem Wärmeübertrager 1 ausgeleitet werden.
  • Die 2 zeigt eine Detaildarstellung des Fluidverteilers 4 im Bereich von vier Fluiddurchlässen 3. Demnach ist im Verteilerinnenraum 5 eine Fluidverteilungseinrichtung 11 vorgesehen (diese ist in 1 aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht gezeigt). Mittels der Fluidverteilungseinrichtung 11 kann das in den Verteilerinnenraum 5 eingebrachte Fluid F auf die Fluidkanäle 2 verteilt werden. Hierfür umfasst die Fluidverteilungseinrichtung 11 eine Mehrzahl von Begrenzungselementen 12, welche den Verteilerinnenraum 5 in mehrere Verteilerkanäle 13, 13* unterteilen. Dabei ist wenigstens ein Verteilerkanal 13, 13* mit Hilfe der Begrenzungselemente 12 an zumindest einem seiner Längsenden 18a, 18b geschlossen ausgebildet. Der Begriff „geschlossen ausgebildet“ bedeutet im vorliegenden Zusammenhang ist, so dass der Verteilerkanal 13 zur Reduzierung des Strömungsquerschnitts nicht von dem Fluid F durchströmbar ist. Mit anderen Worten, das Fluid F kann bei diesem Verteilerkanal 13 nicht in den Verteilerkanal 13 eintreten und nach dem Durchströmen desselben wieder aus dem Verteilerkanal 13 austreten.
  • Zur Begrenzung des Verteilerinnenraums 5 umfasst der Fluidverteiler 4 ein sich entlang einer Längsrichtung L erstreckendes Verteilergehäuse 9. Durch die Längsrichtung L wird eine Hauptströmungsrichtung H für das Fluid F in dem Verteilerinnenraum definiert. Wie 2 erkennen lässt, münden die Fluidkanäle 2 entlang der Längsrichtung L im Abstand zueinander in den Fluidverteiler 4.
  • Demnach wird die Fluidverteilungseinrichtung 11 durch mehrere Begrenzungselemente 12 gebildet, die sowohl die sich im Abstand zueinander entlang der Längsrichtung L erstrecken.
  • Die Begrenzungselemente 12können als Gehäusewandungen ausgebildet sein, die im Verteilerinnenraum 5 angeordnet sind. Die Gehäusewandungen können am Verteilergehäuse 9 befestigt sein oder integral am Verteilergehäuse 9 ausgeformt sein.
  • Demnach ist sind die Verteilerkanäle 13 der Fluidverteilungseinrichtung 11 durch mehrere Begrenzungselemente 12 begrenzt, die sich jeweils entlang der Längsrichtung L erstrecken und sowohl entlang der Längsrichtung L als auch entlang der Querrichtung Q im Abstand zueinander angeordnet sind. Jeweils ein sich entlang der Längsrichtung L erstreckendes Begrenzungselement 12 begrenzt zwei in Querrichtung Q benachbarte und sich entlang der Längsrichtung L erstreckende Verteilerkanäle 13. Die Verteilerkanäle 13 können an ihren beiden Längsenden 18a, 18b offen ausgebildet sein, so dass das Fluid F im Betrieb des Wärmeübertragers 1 an einem ersten Längsende 18a in den jeweiligen Verteilerkanal 13 einströmt und an einem zweiten Längsende 18b aus dem Verteilerkanal 13 ausströmt.
  • Entlang der Querrichtung Q benachbart zueinander angeordnete und bezüglich der Längsrichtung auf Höhe eines bestimmten Fluiddurchlasses 3 angeordnete Begrenzungselemente 12 bilden eine einzelne Elementgruppe 16a-16d aus. Folglich sind in 2 exemplarisch vier Elementgruppen 16a-16d gezeigt, so dass jede Elementgruppe 16a-16d einem jeweiligen Fluiddurchlass 3a-3d zugeordnet ist. Die Begrenzungselemente 12 verschiedener Elementgruppen 16a-16d sind entlang der Längsrichtung L im Abstand zueinander angeordnet.
  • Im Beispiel der 2 erstrecken sich die Begrenzungselemente 12 einer jeweiligen Elementgruppe 16a-16d entlang der Längsrichtung L über genau einen Fluiddurchlass 3a-3d hinweg. Zwischen zwei in Längsrichtung L benachbarten Elementgruppen 16a-d ist ein jeweiliger Zwischenraum 17a-17c ausgebildet, durch welchen das Fluid F hindurchströmen kann. Auf diese Weise kann das Fluid F zwischen in der Querrichtung Q benachbarten Verteilerkanälen 13 wechseln.
  • Die Fluidverteilungseinrichtung 11 ist derart ausgebildet, dass sie für das durch den Verteilerinnenraum 5 strömende Fluid F den Strömungsquerschnitt S des Verteilerinnenraums 5 abschnittsweise reduziert. Hierzu sind mehrere der Verteilerkanäle 13 an einem ihrer beiden Längsenden 18a, 18b verschlossen. Auf diese Weise wird der Strömungsquerschnitt S des Verteilerinnenraums 5 entlang der Längsrichtung L reduziert.
  • Im Beispiel der 2 sind die zusätzlich mit 13* bezeichneten Verteilerkanäle 13 an dem stromauf-seitigen Längsende 18a offen und am stromabseitigen Längsende 18b geschlossen ausgebildet. Zum Verschließen der stromabseitigen Längsenden 18b sind Begrenzungselemente 12 vorgesehen, die sich entlang der Querrichtung Q erstrecken. Besagte Begrenzungselemente 12 sind in den Figuren zusätzlich mit dem Bezugszeichen 12* bezeichnet. Im Beispielszenario der 2 stützen sich die Begrenzungselemente 12* mit Längsenden 15a, 15b am Verteilergehäuse 9 ab. Im Beispiel der 2 erfolgt die Abstützung an einer ersten Gehäusewand 10a, in welcher die Fluiddurchlässe 3 angeordnet sind, oder an einer zweiten Gehäusewand 10b, der einer ersten Gehäusewand 10a gegenüberliegt, Die Begrenzungselemente 12 können am Verteilergehäuse 9 bzw. an der ersten Gehäusewand 10a befestigt oder integral an diesem/dieser ausgeformt sein.
  • Das Beispiel der 3 unterscheidet sich von jenem der 2 darin, dass die Begrenzungselemente 12 einer Elementgruppe 16a sich entlang der Längsrichtung L über mehrere Fluiddurchlässe 3 hinweg erstrecken. Im Beispiel der 3 erstrecken sich die Begrenzungselemente 12 über drei Fluiddurchlässe 3a-3c hinweg. Somit kann das in einen bestimmten Verteilerkanal 13 eingeleitetes Fluid F den betreffenden Verteilerkanal 13 erst nach dem Passieren von drei Fluiddurchlässen wechseln.
  • Die 4 zeigt eine Variante des Beispiels der 2. Im Beispiel der 4 verbindet das sich entlang der Querrichtung Q erstreckende Begrenzungselement 12* mehrere sich entlang der Längsrichtung L erstreckende Begrenzungselemente 12 - in 4 sind dies exemplarisch drei solche Begrenzungselemente 12 -und verbindet diese Begrenzungselemente 12 miteinander. Außerdem stützt sich das Begrenzungselement 12* mit einem Längsende 15a an der zweiten Gehäusewand 10b des Verteilergehäuses 9 ab, welcher der ersten Gehäusewand 10a gegenüberliegt, in welcher die Fluiddurchlässe 3, 3a-3d angeordnet sind.
  • Im Beispiel der 4 und 5 sind mittels eines jeweiligen Begrenzungselements 12* die stromauf-seitigen Längsenden 18a der Verteilerkanäle 13* verschlossen. Im Beispiel der 2 und 3 sind mittels eines jeweiligen Begrenzungselements 12* die stromab-seitigen Längsenden 18b der Verteilerkanäle 12 verschlossen. Im Beispiel der 4 erstrecken sich die Begrenzungselemente 12 einer jeweiligen Elementgruppe 16a-16d entlang der Längsrichtung L über genau einen Fluiddurchlass 3a-3d hinweg.
  • Die 5 zeigt eine Kombination der Varianten gemäß den 4 und 3. Im Beispiel der 5 erstrecken sich Begrenzungselemente 12 einer Elementgruppe 16a entlang der Längsrichtung L über mehrere Fluiddurchlässe 3 hinweg. Im Beispiel der 5 erstrecken sich die Begrenzungselemente 12 in analoger Weise zum Beispiel der 3 über drei Fluiddurchlässe 3a-3c hinweg. Somit kann das in einen bestimmten Verteilerkanal 13 eingeleitetes Fluid F den betreffenden Verteilerkanal 13 erst nach dem Passieren von drei Fluiddurchlässen wechseln.
  • Im Beispiel der 4 und 5 sind sich quer zur Längsrichtung erstreckende Begrenzungselemente 12* gezeigt, die jeweils mehrere - im Beispielszenario jeweils drei - quer zur Längsrichtung L benachbart angeordnete und sich entlang der Längsrichtung erstreckende Begrenzungselemente 12 miteinander verbinden
  • 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 102012217870 A1 [0003]

Claims (18)

  1. Wärmeübertrager (1), insbesondere Batteriekühler, zum Temperieren von Batteriemodulen eines Kraftfahrzeugs, - mit einer Mehrzahl von Fluidkanälen (2) zum Durchströmen mit einem Fluid (F), - mit einem Fluidverteiler (4), welcher zum Verteilen des Fluids (F) auf die einzelnen Fluidkanäle (2) fluidisch mit diesen kommuniziert, - wobei die Fluidkanäle (2) über einen jeweiligen Fluiddurchlass (3) fluidisch mit einem vom Fluidverteiler (4) begrenzten und von dem Fluid (F) durchströmbaren Verteilerinnenraum (5) kommunizieren, - wobei im Fluidverteiler (4) ein Fluideinlass (14) vorgesehen ist, über welchen das Fluid (F) zum Verteilen auf die Fluidkanäle (2) in den Verteilerinnenraum (5) einleitbar ist oder eingeleitet wird, - wobei im Verteilerinnenraum (5) eine Fluidverteilungseinrichtung (11) vorgesehen ist, mittels welcher das in den Verteilerinnenraum (5) eingeleitete Fluid (F) auf die Fluidkanäle (2) verteilbar ist oder verteilt wird.
  2. Wärmeübertrager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluidverteilungseinrichtung (11) derart ausgebildet ist, dass sie den Strömungsquerschnitt (S) des Verteilerinnenraums (5) für das durch den Verteilerinnenraum (5) strömende Fluid (F) zumindest abschnittsweise reduziert.
  3. Wärmeübertrager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluidverteilungseinrichtung (11) eine Mehrzahl von Begrenzungselementen (12, 12*) umfasst, welche den Verteilerinnenraum (5) in mehrere Verteilerkanäle (13) unterteilen, von welchen wenigstens einer geschlossen ausgebildet ist.
  4. Wärmeübertrager nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Reduzierung des Strömungsquerschnitts (S) wenigstens ein Verteilerkanal (13) an einem seiner beiden Längsenden (18a, 18b) fluiddicht verschlossen ausgebildet ist.
  5. Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - der Fluidverteiler (4) zur Begrenzung des Verteilerinnenraums (5) ein sich entlang einer Längsrichtung (L) erstreckendes Verteilergehäuse (9) umfasst, - wenigstens ein Begrenzungselement (12, 12*) der Fluidverteilungseinrichtung sich entlang der Längsrichtung (L) erstreckt, so dass der Verteilerinnenraum (5) quer zur Längsrichtung (L) von diesem Begrenzungselement (12, 12*) in zumindest zwei sich entlang der Längsrichtung (L) erstreckende Verteilerkanäle (13) unterteilt ist.
  6. Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Begrenzungselemente (12, 12*) vorgesehen sind, die unter Ausbildung einer Elementgruppe (16, 16a-16d) quer zur Längsrichtung (L) im Abstand zueinander angeordnet sind.
  7. Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Begrenzungselemente (12, 12*) einer Elementgruppe (16a-16d) sich entlang der Längsrichtung (L) über genau einen Fluiddurchlass (3, 3a-3d) hinweg erstrecken.
  8. Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Begrenzungselemente (12, 12*) einer Elementgruppe (16a-16d) sich entlang der Längsrichtung (L) über wenigstens zwei Fluiddurchlässe (3, 3a-3d) hinweg erstrecken.
  9. Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Elementgruppen (16a-16d) vorgesehen sind, wobei die Begrenzungselemente (12, 12*) der wenigstens zwei Elementgruppen (16a-16d) entlang der Längsrichtung (L) im Abstand zueinander angeordnet sind, so dass eine erste Elementgruppe (16a-16d) entlang der Längsrichtung (L) im Bereich eines ersten Fluiddurchlasses (3, 3a-3d) angeordnet ist und eine zweite Elementgruppe (16a-16d) im Bereich eines zweiten Fluiddurchlasses (3, 3a-3d) angeordnet ist.
  10. Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Verteilerkanal (13) an seinen beiden Längsenden (18a, 18d) offen ausgebildet ist, so dass das Fluid im Betrieb des Wärmeübertragers (1) an einem ersten Längsende (18a) in den Verteilerkanal (13) einströmt und an einem zweiten Längsende (18b) wieder aus dem Verteilerkanal (13) ausströmt.
  11. Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Verteilerkanal (13, 13*) an einem seiner beiden Längsenden (18a, 18d) verschlossen ist, so dass der Strömungsquerschnitt (S) des Verteilerinnenraums (5) entlang der Längsrichtung (L) durch den verschlossenen Verteilerkanal reduziert ist.
  12. Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verteilerkanal (13, 13*) an einem stromauf-seitigen Längsende (18a) verschlossen und an einem stromab-seitigen Längsende (18b) offen ausgebildet ist, oder umgekehrt.
  13. Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Verteilerkanal (13, 13*), vorzugsweise an einem seiner beiden Längsenden (18a, 18b), mittels eines sich quer, vorzugsweise orthogonal, zur Längsrichtung (L) erstreckenden Begrenzungselements (12*) verschlossen ist.
  14. Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das sich quer zur Längsrichtung (L) erstreckende Begrenzungselement (12*) wenigstens zwei Begrenzungselemente (12) miteinander verbindet, die sich entlang der Längsrichtung (L) erstrecken.
  15. Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich das wenigstens eine quer zur Längsrichtung (L) erstreckende Begrenzungselement (12*) am Verteilergehäuse (9) abstützt.
  16. Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich das wenigstens eine quer zur Längsrichtung (L) erstreckende Begrenzungselement (12*) entweder an einer Gehäusewand (10a) des Verteilergehäuses (9), in welcher die Fluidkanäle (2) münden, oder an einer dieser Gehäusewand (10a) gegenüberliegenden Gehäusewand (10b) des Verteilergehäuses (9) abstützt.
  17. Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Begrenzungselement (12, 12*) als Gehäusewandung ausgebildet ist.
  18. Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Gehäusewandung am Verteilergehäuse (9) befestigt ist oder integral am Verteilergehäuse (9) ausgeformt ist.
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