DE102018109517A1 - heat exchanger unit - Google Patents

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Sven Przybylski
Konstantin Tatarinov
Ricardo Avila Ibarra
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Benteler Automobiltechnik GmbH
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Benteler Automobiltechnik GmbH
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Wärmetauschereinheit für eine Batterieaufnahme mit einer Wand 3, in welcher Kühlkanäle 2 zur Durchleitung eines Kühlfluids angeordnet sind, wobei in den Kühlkanälen 2 von dem Kühlmittel umströmte Leitelemente 7 angeordnet sind, um das Kühlfluid in eine turbulente Strömung zu versetzen.The invention relates to a heat exchanger unit for a battery receptacle with a wall 3, in which cooling channels 2 are arranged for the passage of a cooling fluid, wherein in the cooling channels 2 flowed around by the coolant guide elements 7 are arranged to enable the cooling fluid in a turbulent flow.

Description

Die Erfindung betrifft eine Wärmetauschereinheit mit den Merkmalen im Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a heat exchanger unit having the features in the preamble of patent claim 1.

Batteriemodule für Elektrofahrzeuge werden in Batteriewannen oder auf Batterieträgern montiert. Es ist bekannt, Batterieträger bzw. die Batteriewanne mit Wärmetauschereinheiten zu versehen, um das Batteriemodul, das sich in dem Batterieträger bzw. in der Batteriewanne befindet, bei einer optimalen und gleichmäßigen Betriebstemperatur zu betreiben. Die elektrischen Eigenschaften von Batterien sind abhängig von der Betriebstemperatur. Die Temperatur hat Einfluss auf die Reaktionskinetik innerhalb der Batterien. Bei bestimmten Batteriezellen, wie beispielsweise Lithium-Ionen-Batterien, kommt es zu einer beschleunigten Alterung, sofern sie bei zu hoher Temperatur betrieben oder gelagert werden. Bei diesem Batterietyp kann es bei sehr niedrigen Temperaturen zu Lithium-Plating hingekommen. Typische Vorgaben für die Betriebsbedingungen umfassen daher Grenzwerte für die Stillstandstemperatur, die immer unter 90°C bleiben soll. Die Betriebstemperaturen sollen 40°C in der Regel nicht überschreiten. Bei den Lade-/Entladevorgängen sollen die Temperaturen typischerweise zwischen 0°C und 60°C (Lithium-Ionen-Batterien) bleiben. Darüber hinaus sollen auch die Temperaturdifferenzen innerhalb der Zelle bestimmte Grenzwerte nicht überschreiten, insbesondere kleiner 10 K bleiben. Zwischen den Zellen sollen die Temperaturdifferenzen 5 K nicht überschreiten. Diese Rahmenbedingungen können eingehalten werden, wenn Wärmetauschereinheiten in Form von Kühlplatten in die Batteriewannen eingelegt werden. Diese Kühlplatten besitzen Kühlkanäle, durch die ein Kühlmittel geleitet wird. Die Kühlkanäle können gerade oder mäanderförmig verlaufen. Sie werden in Längsrichtung durchströmt, wobei sich bereits kurz nach dem Eintritt in den Kühlkanal eine laminare Strömung einstellt. Durch die laminare Strömung stellt sich allerdings eine signifikant schlechtere Wärmeübertragung ein als bei einer turbulenten Strömung. Der Volumenstrom des Kühlmediums wird mithilfe einer Kühlmittelpumpe geregelt. Es wird angestrebt, den Energiebedarf der Kühlmittelpumpe zu senken, jedoch muss dann auch der Gegendruck zur Kühlmittelpumpe gesenkt werden. Allein durch die Reduzierung des Druckes wird die Kühlleistung reduziert, da weniger Kühlfluid durch die Kühlplatte strömt.Battery modules for electric vehicles are mounted in battery trays or on battery carriers. It is known to provide battery carrier or the battery tray with heat exchanger units to operate the battery module, which is located in the battery tray or in the battery tray, at an optimal and uniform operating temperature. The electrical properties of batteries depend on the operating temperature. The temperature has an influence on the reaction kinetics within the batteries. Certain battery cells, such as lithium-ion batteries, experience accelerated aging when operated or stored at too high a temperature. With this type of battery, it can become lithium-plating at very low temperatures. Typical operating conditions therefore include standstill temperature limits, which should always be below 90 ° C. The operating temperatures should not exceed 40 ° C in the rule. During charging / discharging, temperatures should typically remain between 0 ° C and 60 ° C (lithium-ion batteries). In addition, the temperature differences within the cell should not exceed certain limits, in particular remain smaller than 10 K. Between the cells, the temperature differences should not exceed 5 K. These conditions can be met if heat exchanger units are inserted in the form of cooling plates in the battery troughs. These cooling plates have cooling channels through which a coolant is passed. The cooling channels can be straight or meandering. They are flowed through in the longitudinal direction, which sets a laminar flow shortly after entering the cooling channel. Due to the laminar flow, however, a significantly lower heat transfer occurs than in a turbulent flow. The volume flow of the cooling medium is controlled by means of a coolant pump. It is desirable to reduce the energy consumption of the coolant pump, but then the back pressure to the coolant pump must be lowered. Simply by reducing the pressure, the cooling capacity is reduced because less cooling fluid flows through the cooling plate.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Wärmetauschereinheit einer Batterieaufnahme aufzuzeigen, bei welcher der Energiebedarf der Kühlmittelpumpe gesenkt werden kann, ohne die Kühlleistung zu reduzieren.On this basis, the invention has the object to provide a heat exchanger unit of a battery receptacle, in which the energy requirement of the coolant pump can be lowered without reducing the cooling capacity.

Diese Aufgabe wird mit einer Wärmetauschereinheit mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.This object is achieved with a heat exchanger unit having the features of patent claim 1.

Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.The subclaims relate to advantageous developments of the invention.

Die erfindungsgemäße Wärmetauschereinheit ist für eine Batterieaufnahme, d. h. für einen Batterieträger oder eine Batteriewanne vorgesehen. Sie besitzt eine Wand, in welcher Kühlkanäle zur Durchleitung eines Kühlfluids angeordnet sind. Die Wärmetauschereinheit kann als Kühlplatte bezeichnet werden und besitzt insbesondere eine flache Bauweise. Eine solche Platte kann beispielsweise unter Eingliederung eines Wärmeleitmaterials mit dem Batteriemodul wärmeleitend in Kontakt stehen. Das Wärmeleitmaterial kann fest oder auch pastös sein.The heat exchanger unit according to the invention is for a battery receptacle, d. H. intended for a battery tray or a battery tray. It has a wall in which cooling channels are arranged for the passage of a cooling fluid. The heat exchanger unit may be referred to as a cooling plate and in particular has a flat construction. By way of example, such a plate can be in heat-conducting contact with the battery module by incorporation of a heat-conducting material. The thermal interface material may be solid or pasty.

Die Wand, in welcher sich die Kühlkanäle befinden, ist insbesondere ein extrudiertes Profil, insbesondere aus einer Aluminiumlegierung. Ein solches Profil kann auf einer ersten Seite im Wesentlichen glatt sein, um eine geeignete Anlagefläche für das Batteriemodul bereitzustellen. Auf der anderen Seite können die Kühlkanäle innerhalb von stegartigen Erhebungen verlaufen. D. h. diese Außenseite der Wand muss nicht zwingend eben sein.The wall in which the cooling channels are located is in particular an extruded profile, in particular of an aluminum alloy. Such a profile may be substantially smooth on a first side to provide a suitable abutment surface for the battery module. On the other hand, the cooling channels can run within web-like elevations. Ie. this outside of the wall does not necessarily have to be even.

Die erfindungsgemäßen Kühlkanäle dienen zur Durchleitung eines Kühlfluids. Das Kühlfluid wird über eine Kühlfluidpumpe mit Druck beaufschlagt. Um laminare Strömungen in den Kühlkanälen zu vermeiden, sind Leitelemente in den Kühlkanälen angeordnet. Die Leitelemente dienen dazu, das Kühlfluid eine turbulente Strömung zu versetzen. Bei laminaren Strömungen erfolgt der Wärmetransport mangels fehlender Querbewegung der Teilchen des Kühlfluids überwiegend durch Wärmeleitung. In turbulenter Strömung übersteigt der Wärmeaustausch durch Mischbewegung die Wärmeübertragung durch Wärmeleitung. Die turbulente Strömung dient dazu, eine laminare Grenzschicht an der Wand des Kühlkanals zumindest teilweise in der Dicke zu reduzieren oder aufzuheben, um den Wärmeübergang von der Wand des Wärmetauschers in das Kühlfluid hinein zu verbessern. Es kann daher bei gleichem Bauraum und gleichem Strömungsvolumen mehr Wärme abtransportiert werden. Der Wirkungsgrad des Wärmetauschers wird verbessert, ohne dass es dazu einer stärkeren Kühlmittelpumpe bedarf. Bei gleicher Kühlleistung kann der Energiebedarf der Kühlmittelpumpe gesenkt werden. Dadurch wird die Verlustleistung des Elektrofahrzeugs reduziert und im Ergebnis der Wirkungsgrad und auch damit die Reichweite verbessert.The cooling channels according to the invention serve for the passage of a cooling fluid. The cooling fluid is pressurized via a cooling fluid pump. In order to avoid laminar flows in the cooling channels, guide elements are arranged in the cooling channels. The vanes serve to impart a turbulent flow to the cooling fluid. In laminar flows, the heat transfer takes place due to lack of transverse movement of the particles of the cooling fluid predominantly by heat conduction. In turbulent flow, the heat exchange by mixing movement exceeds the heat transfer by heat conduction. The turbulent flow serves to at least partially reduce or eliminate a laminar boundary layer on the wall of the cooling channel in thickness to improve the heat transfer from the wall of the heat exchanger into the cooling fluid. It can therefore be removed with the same space and the same flow volume more heat. The efficiency of the heat exchanger is improved without the need for a stronger coolant pump. With the same cooling capacity, the energy requirement of the coolant pump can be reduced. As a result, the power loss of the electric vehicle is reduced and as a result, the efficiency and thus the range improved.

Das wenigstens eine Leitelement ist in einem ersten Ausführungsbeispiel ein schraubenlinienförmig gewendelter Streifen aus Metall oder Kunststoff. Solche Leitelemente werden auch als statische Mischer bezeichnet. Grundsätzlich ist es möglich, auch dynamische Mischer einzusetzen, d. h. Rührwerke, allerdings ist der Antrieb der dynamischen Mischer aufwendiger als die Verwendung von statischen Leitelementen bzw. Mischern.The at least one guide element is in a first embodiment, a helically wound strip of metal or plastic. Such vanes are also referred to as static mixers. In principle, it is also possible to use dynamic mixers, ie agitators, but the drive of the dynamic mixers is more complicated than the use of static guide elements or mixers.

Die Leitelemente können unterschiedliche Ausgestaltungen haben. Ein schraubenlinienförmig gewendelter Streifen ist besonders kostengünstig herstellbar. Vorzugsweise besteht er aus elektrostatischen Gründen aus demselben Material wie die Wand, in der sich die Kühlkanäle befinden. Ein solcher schraubenlinienförmig gewendelter Streifen reduziert den Strömungsquerschnitt nur sehr geringfügig, da er sehr flach ist. Gleichzeitig bewirkt die fortgeführte Wendelung eine intensive Durchmischung des Kühlfluidstroms. Es ist durchaus möglich, mehrere derartiger Leitelemente hintereinander in einem Kühlkanal anzuordnen. Es können mehrere Leitelemente gleicher Bauart oder auch Leitelemente unterschiedlicher Bauart in einem Kühlkanal angeordnet sein. Gewendelte Streifen aus Metall oder Kunststoff können als kürzere Abschnitte eingebracht werden, so dass sich bei einem Wechsel von einem zum nächsten Abschnitt noch einmal ein Turbulenz erzeugender Übergang ergibt. Auch kann die Richtung, in welche das Kühlfluid turbulent geleitet wird, beim Wechsel von einem Leitelement zum nachfolgenden Leitelement wechseln.The guide elements can have different configurations. A helically wound strip is particularly inexpensive to produce. Preferably, for electrostatic reasons, it consists of the same material as the wall in which the cooling channels are located. Such a helically wound strip reduces the flow cross-section only very slightly, since it is very flat. At the same time, the continued coiling causes intensive mixing of the cooling fluid flow. It is quite possible to arrange a plurality of such guide elements one behind the other in a cooling channel. It can be arranged in a cooling channel a plurality of guide elements of the same type or guide elements of different types. Coiled strips of metal or plastic can be introduced as shorter sections, so that results in a change from one to the next section once again a turbulence generating transition. Also, the direction in which the cooling fluid is passed turbulently, change when switching from one guide element to the following guide element.

Die erfindungsgemäßen Leitelemente sind in ihrer Geometrie an die Gestalt, d. h. im Querschnitt der Kühlkanäle angepasst. Ein schraubenlinienförmig gewendelter Streifen besitzt daher eine Breite die im Wesentlichen dem Innendurchmesser des Kühlkanals entspricht. Die verdrillte Form verlängert den Strömungspfad.The guide elements according to the invention are in their geometry to the shape, d. H. adapted in cross section of the cooling channels. A helically wound strip therefore has a width which substantially corresponds to the inner diameter of the cooling channel. The twisted shape extends the flow path.

In der Grundform besitzen die erfindungsgemäßen Leitelemente vorzugsweise ein sich in Längsrichtung des Kühlkanals erstreckendes mittleres Teil und an das mittlere Teil angeschlossene Leitkörper. Bei dem mittleren Teil kann es sich um einen Stab mit rundem Querschnitt handeln. Der mittlere Teil kann beispielsweise im Spritzgussverfahren hergestellt sein. Auch die Leitkörper können materialeinheitlich im gleichen Arbeitsschritt zusammen mit dem Stab im Spritzgussverfahren hergestellt sein. Da das Leitelement und auch die Leitkörper selber keine wärmeübertragende Funktion haben, sind sie vorzugsweise besonders leicht und vorzugsweise auch aus Kunststoff gefertigt. Grundsätzlich ist es allerdings auch möglich, Leitkörper separat von dem mittleren Teil zu fertigen und in einem eigenen Fertigungsschritt mit dem mittleren Teil zu fügen, beispielsweise mit den mittleren Teil zu verkleben.In the basic form, the guide elements according to the invention preferably have a central part extending in the longitudinal direction of the cooling channel and a guide body connected to the middle part. The middle part may be a rod with a round cross section. The middle part can be produced, for example, by injection molding. Also, the guide body can be made of the same material in the same step together with the rod by injection molding. Since the guide element and the guide body itself have no heat-transferring function, they are preferably particularly light and preferably made of plastic. In principle, however, it is also possible to manufacture guide body separately from the middle part and to add in a separate manufacturing step with the middle part, for example, to bond with the middle part.

Wenn es sich bei dem mittleren Teil um einen streifenförmigen Körper handelt, können insbesondere bei metallischen Werkstoffen Umformungen vorgenommen werden. Hierdurch können in mehrere Richtungen weisende Ausstellungen geschaffen werden, die als Leitkörper fungieren. Die Ausstellungen sind insbesondere in entgegengesetzte Richtungen orientiert, so dass sich möglichst keine laminare Strömung ausbilden kann und die Grenzschichten häufig durchbrochen werden.If the middle part is a strip-shaped body, transformations can be carried out, in particular in the case of metallic materials. As a result, multi-directional exhibitions can be created, which act as a guide body. The exhibitions are oriented in particular in opposite directions, so that as far as possible no laminar flow can form and the boundary layers are often broken.

Das Leitelement kann auch aus Kunststoff im Spritzgussverfahren hergestellt werden, selbst wenn es sich dabei um einen streifenförmigen Körper handelt, an dem in mehrere Richtungen weisende Ausstellungen angeordnet sind.The guide element can also be made of plastic by injection molding, even if it is a strip-shaped body are arranged on the multi-directional exhibitions.

Die an dem Leitelement angeordneten Leitkörper können beispielsweise als Keil, Flügel, Schaufel oder Block gestaltet sein. Sie können geklebt, gelötet, geschweißt oder auch geklemmt werden.The guide elements arranged on the guide element can be designed, for example, as a wedge, wing, blade or block. They can be glued, soldered, welded or clamped.

Im Ergebnis ist durch die erfindungsgemäßen Einsätze in den Kühlkanälen keine Vergrößerung des Leitungsdurchmessers der Kühlkanäle erforderlich. Die turbulente Strömung verbessert den Wärmeübergang und verbessert gleichmäßig die Wärmeaufnahme von den Wänden bzw. den Batteriemodulen in das Kühlfluid. Die Batteriemodule altern dadurch insgesamt gleichmäßiger.As a result, no enlargement of the line diameter of the cooling channels is required by the inserts according to the invention in the cooling channels. The turbulent flow improves the heat transfer and evenly improves the absorption of heat from the walls or battery modules into the cooling fluid. As a result, the battery modules age more evenly overall.

Die Gestaltung der Leitelemente kann von Kühlkanal zur Kühlkanal variieren und insbesondere in Anpassung an den gewünschten Wärmeübergang gewählt sein. Dadurch können unterschiedliche Strömungsgeschwindigkeiten und damit Bereiche mit unterschiedlichen Wärmeübergängen realisiert werden. Auch kann der Durchmesser oder der Drall eines Leitelements von Kanal zu Kanal geändert werden, um die Wärmetauschereinheit an die individuellen Bedürfnisse zur Wärmeübertragung anzupassen. Die Leitelemente selbst können hierbei klemmend in die Kühlkanäle eingesetzt sein, damit sie sich durch den Fluidstrom nicht mitdrehen.The design of the guide elements can vary from the cooling channel to the cooling channel and in particular be selected in adaptation to the desired heat transfer. This allows different flow velocities and thus areas with different heat transfer can be realized. Also, the diameter or twist of a baffle may be changed from channel to channel to tailor the heat exchanger unit to the individual heat transfer needs. The guide elements themselves can be used by clamping in the cooling channels, so they do not rotate with the fluid flow.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in den 1 bis 6 dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt:

  • 1 einen Teilbereich einer Wärmetauschereinheit in einer perspektivischen Darstellung;
  • 2 in perspektivischer Darstellung eine erste Ausführungsform eines Leitelements;
  • 3 in perspektivischer Darstellung eine weitere Wärmetauschereinheit in einer Detaildarstellung;
  • 4 in perspektivischer Darstellung eine weitere Ausführungsform eines Leitelements;
  • 5 in perspektivischer Darstellung eine weitere Ausführungsform eines Leitelements und
  • 6 ein Spritzwerkzeug zur Herstellung mehrerer Leitelemente.
The invention is described below with reference to the 1 to 6 illustrated embodiments explained in more detail. It shows:
  • 1 a portion of a heat exchanger unit in a perspective view;
  • 2 in a perspective view of a first embodiment of a guide element;
  • 3 in a perspective view another heat exchanger unit in a detailed view;
  • 4 in a perspective view of another embodiment of a guide element;
  • 5 in a perspective view of another embodiment of a guide element and
  • 6 an injection mold for producing a plurality of guide elements.

1 zeigt einen Teilbereich einer Wärmetauschereinheit 1. Die Wärmetauschereinheit 1 kann mehrere Kühlkanäle 2 besitzen, die parallel zueinander verlaufen. Dieser Verlauf ergibt sich insbesondere bei einer im Extrusionsverfahren hergestellten Wärmetauschereinheit. Die Wärmetauschereinheit 1 besteht insbesondere aus einem Aluminiumwerkstoff. 1 shows a portion of a heat exchanger unit 1 , The heat exchanger unit 1 can have several cooling channels 2 own, which run parallel to each other. This course results in particular in a heat exchanger unit produced in the extrusion process. The heat exchanger unit 1 consists in particular of an aluminum material.

Die Wärmetauschereinheit 1 besitzt eine Wand 3. In diese Wand 3 sind die Kühlkanäle 2 eingebettet. Die Wand 3 besitzt eine erste Seite 4. Diese erste Seite 4 befindet sich in der Bildebene der 1 oben. Sie ist im Wesentlichen glatt und dafür vorgesehen, mit einem nicht näher dargestellten Batteriemodul in Kontakt zu kommen. Dies erfolgt unter Eingliederung eines Wärmeleitmaterials. Hierbei kann es sich um ein Wärme leitendes Pad oder eine Wärme leitende Paste handeln. Die typische Spaltbreite, die hierbei überbrückt werden muss, liegt in einer Größenordnung von 1 mm bis 2 mm, insbesondere 0,5 mm bis 1,5 mm. Die erste Seite 4 kann auch als Kühlseite bezeichnet werden. Der ersten Seite 4 gegenüber liegend befindet sich die zweite Seite 5, die auch als Außenseite oder Rückseite bezeichnet werden kann. In dieser Rückseite 4 befinden sich Erhebungen 6, die sich dadurch ergeben, dass im Bereich der Erhebungen 6 die Kühlkanäle 2 verlaufen. Im dicksten Bereich der Erhebungen 6 ist die Wand insgesamt etwa 4 - 6mal so dick wie im Bereich zwischen zwei benachbarten Erhebungen 6. Diese wulstartigen Erhebungen 6 besitzen fließende Übergänge zu den dünneren Bereichen der Wand 3. Die Erhebungen 6 sind so konfiguriert, dass die Wands, welche die Kühlkanäle 2 umgibt, eine bestimmte Mindestdicke zur ersten Seite 4 und zur zweiten Seite 5 hin nicht unterschreitet. Da zudem der Kühlkanal 2 einen Durchmesser aufweist, der mindestens doppelt so groß ist wie die geringste Wanddicke, ergibt sich, dass die Erhebung 6 mindestens viermal so dick ist wie die Wand 3 in den übrigen Bereichen benachbart der Erhebung 6.The heat exchanger unit 1 owns a wall 3 , In this wall 3 are the cooling channels 2 embedded. The wall 3 owns a first page 4 , This first page 4 is located in the picture plane of 1 above. It is essentially smooth and intended to come in contact with a battery module, not shown. This is done by incorporating a Wärmeleitmaterials. This may be a heat-conducting pad or a heat-conducting paste. The typical gap width, which must be bridged here, is on the order of 1 mm to 2 mm, in particular 0.5 mm to 1.5 mm. The first page 4 can also be referred to as a cooling side. The first page 4 Opposite is the second side 5 , which can also be referred to as outside or back. In this back 4 there are surveys 6 that result from being in the field of surveys 6 the cooling channels 2 run. In the thickest area of the elevations 6 the wall is about 4 - 6 times as thick as in the area between two adjacent elevations 6 , These bead-like elevations 6 have flowing transitions to the thinner areas of the wall 3 , The surveys 6 are configured so that the walls, which are the cooling channels 2 surrounds a certain minimum thickness to the first page 4 and to the second page 5 not below. In addition, since the cooling channel 2 has a diameter which is at least twice as large as the smallest wall thickness, it follows that the survey 6 at least four times as thick as the wall 3 in the remaining areas adjacent to the survey 6 ,

In den Kühlkanal 2 ist ein wendelförmiges Leitelement 7 eingesetzt, dass in einer Einzeldarstellung in 2 dargestellt ist. Das Leitelement 7 ist schraubenlinienförmig und mit gleichbleibender Steigung gewendelt. Es ist aus einem Streifen aus Metall (Blech) hergestellt. Aus elektrostatischen Gründen und Korrosionsgründen besteht das Blech aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung. Die Steigung der Wendel ist so gewählt, dass sich in dem Kühlkanal 2 eine turbulente Strömung einstellt. Je nach gewünschtem Wärmeübergang und je nach gewünschter Strömungsgeschwindigkeit kann die Steigung variiert werden. Die Leitelemente 7 sind austauschbar. Insbesondere können innerhalb eines Kühlkanals 2 auch Leitelemente 7 mit unterschiedlichen Steigungen eingesetzt sein. Gleiches gilt insbesondere für unterschiedliche Kühlkanäle. Dadurch kann innerhalb der Wärmetauschereinheit ein bestimmter Temperaturgradient eingestellt werden. Es ist eine gezieltere Kühlung des Batteriemoduls möglich.In the cooling channel 2 is a helical guide element 7 used that in a detail in 2 is shown. The guiding element 7 is helical and coiled with a constant pitch. It is made of a strip of metal (sheet metal). For electrostatic reasons and corrosion reasons, the sheet is made of aluminum or an aluminum alloy. The pitch of the helix is chosen so that in the cooling channel 2 sets a turbulent flow. Depending on the desired heat transfer and depending on the desired flow rate, the slope can be varied. The guiding elements 7 are interchangeable. In particular, within a cooling channel 2 also guide elements 7 be used with different gradients. The same applies in particular to different cooling channels. As a result, a specific temperature gradient can be set within the heat exchanger unit. It is a more targeted cooling of the battery module possible.

Ein alternatives Ausführungsbeispiel einer Wärmetauschereinheit 1 zeigt 3. Die zu 1 eingeführten Bezugszeichen werden für im Wesentlichen identische Bauteile weiter verwendet. Der wesentliche Unterschied gegenüber dem Ausführungsbeispiel der 1 besteht in dem andersartigen Leitelement 8. Dieses Leitelement ist als Einzelheit in 4 dargestellt. Es besitzt einen mittleren Teil 9, der von einem im Querschnitt kreisförmigen Stab gebildet ist. An diesen mittleren Teil schließen sich Leitkörper 10 an. Hierbei handelt es sich um kleine Flügel, die paarweise, diametral angeordnet sind. Die Leitkörper 10 sind in Längsrichtung des stabförmigen Leitelements 8 im Abstand zueinander angeordnet. Zwischen zwei aufeinanderfolgenden Leitkörpern bleibt etwa die Länge eines Leitkörpers frei. Es ist zu erkennen, dass es zwei Arten von Leitkörpern 10 gibt, so dass die Strömung einmal im Uhrzeigersinn und einmal gegen den Uhrzeigersinn um das mittlere Teil 9 bewegt wird. Dementsprechend sind in Strömungsrichtung aufeinanderfolgende Leitkörper 10 auch in unterschiedliche Richtungen orientiert. Jeder der Leitkörper 10 erstreckt sich über einen Umfangsbereich kleiner als 180°. Die Leitkörper 10 sind streifenförmig konfiguriert und erzeugen einen Drall in dem Kühlfluid, der von Leitkörperpaar zu Leitkörperpaar die Richtung wechselt. Hierdurch kommt es zu starken Turbulenzen in dem Kühlfluid. Der Wärmeübergang wird erheblich verbessert.An alternative embodiment of a heat exchanger unit 1 shows 3 , The too 1 introduced reference numerals are used for substantially identical components. The main difference compared to the embodiment of 1 exists in the different kind of guide element 8th , This guiding element is as a detail in 4 shown. It has a middle part 9 which is formed by a cross-sectionally circular rod. At this middle part close Leitkörper 10 at. These are small wings, which are arranged in pairs, diametrically. The guide body 10 are in the longitudinal direction of the rod-shaped guide element 8th spaced apart. Between two successive guide bodies remains about the length of a guide body free. It can be seen that there are two types of guide bodies 10 There, so that the flow once in a clockwise direction and once counterclockwise around the middle part 9 is moved. Accordingly, in the flow direction successive guide body 10 also oriented in different directions. Each of the guide bodies 10 extends over a circumferential region smaller than 180 °. The guide body 10 are configured strip-shaped and generate a twist in the cooling fluid, the direction changes from one pair of bodies to Leitkörperpaar. This leads to strong turbulence in the cooling fluid. The heat transfer is significantly improved.

Das Ausführungsbeispiel der 5 zeigt eine weitere Variante eines Leitelements 11. Hierbei handelt es sich um einen Blechstreifen mit in mehreren Richtungen weisenden Ausstellungen 12. Die Ausstellungen 12 sind durch Umformung des streifenförmigen Körpers hergestellt. Die Ausstellungen 12 sind paarweise angeordnet. Sie weisen vergleichbar zu Flügeln in einem ersten Längenabschnitt nach oben und in einem darauf folgenden Längenabschnitt nach unten. Hierbei sind die Flügel so angestellt, dass die Strömung jeweils zur Mitte des Kühlkanals 2 geleitet wird. Die Flügel bilden gewissermaßen trichterförmige Verjüngungen. Dies führt dazu, dass die Strömung immer wieder von der Wand der Kühlkanäle 2 wegbewegt wird und im darauf folgenden Bereich wieder zu den Wänden hin strömen wird. Dadurch werden laminare Grenzschichten aufgebrochen und der Wärmeübergang verbessert.The embodiment of 5 shows a further variant of a guide element 11 , This is a sheet metal strip with multi-directional exhibitions 12 , The exhibitions 12 are made by forming the strip-shaped body. The exhibitions 12 are arranged in pairs. They have comparable to wings in a first longitudinal section up and in a subsequent section down. Here, the wings are adjusted so that the flow to the center of the cooling channel 2 is directed. The wings form a kind of funnel-shaped rejuvenation. This causes the flow again and again from the wall of the cooling channels 2 is moved away and in the following area will flow back to the walls. This breaks up laminar boundary layers and improves the heat transfer.

Die 6 zeigt in rein schematischer Darstellung ein Beispiel eines Formhohlraumes eines Spritzwerkzeuges, bei welchem in einem Fertigungsdurchgang sowohl die Leitkörper als auch die zentralen Leitelemente hergestellt werden können. Diese Herstellungsweise ermöglicht eine ausgesprochen kostengünstige Produktion derartiger Leitelemente in großer Stückzahl.The 6 shows in a purely schematic representation of an example of a mold cavity of an injection molding tool, in which both the guide body and the central guide elements can be produced in a production passage. This method of production allows a very cost-effective production of such guide elements in large quantities.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 -1 -
Wärmetauschereinheitheat exchanger unit
2 -2 -
Kühlkanalcooling channel
3 -3 -
Wandwall
4 -4 -
erste Seitefirst page
5 -5 -
zweite Seitesecond page
6 -6 -
Erhebungsurvey
7 -7 -
Leitelementvane
8 -8th -
Leitelementvane
9 -9 -
mittleres Teilmiddle part
10 -10 -
Leitkörperconducting body
11 -11 -
Leitelementvane
12 -12 -
Ausstellungexhibition

Claims (11)

Wärmetauschereinheit für eine Batterieaufnahme mit einer Wand (3), in welcher Kühlkanäle (2) zur Durchleitung eines Kühlfluids angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass in den Kühlkanälen (2) von dem Kühlmittel umströmte Leitelemente (7, 8 11) angeordnet sind, um das Kühlfluid in eine turbulente Strömung zu versetzen.Heat exchanger unit for a battery receptacle with a wall (3), in which cooling channels (2) are arranged for the passage of a cooling fluid, characterized in that in the cooling channels (2) flowed around by the coolant guide elements (7, 8 11) are arranged to the To put cooling fluid in a turbulent flow. Wärmetauschereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Leitelement (7) ein schraubenlinienförmig gewendelter Streifen aus Metall oder Kunststoff ist.Heat exchanger unit after Claim 1 , characterized in that at least one guide element (7) is a helically wound strip of metal or plastic. Wärmetauschereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Leitelement (7, 8) ein sich in Längsrichtung des Kühkanals (2) erstreckenden mitteres Teil (9) und an das mittlere Teil (9) angeschlossene Leitkörper (10) aufweist.Heat exchanger unit after Claim 1 , characterized in that a guide element (7, 8) has a in the longitudinal direction of the cooling channel (2) extending middle part (9) and to the central part (9) connected to the guide body (10). Wärmetauschereinheit nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, dass das das mittlere Teil (9) ein Stab mit rundem Querschnitt ist.Heat exchanger unit after Claim 2 characterized in that the middle part (9) is a rod with a round cross-section. Wärmetauschereinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitkörper (10) separat von dem mittleren Teil (9) gefertigt sind und mit dem mittleren Teil (9) gefügt sind.Heat exchanger unit after Claim 3 , characterized in that the guide bodies (10) are manufactured separately from the central part (9) and are joined to the central part (9). Wärmetauschereinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das mittlere Teil (9) und die Leitkörper (10) materialeinheitlich im Spitzgussverfahren hergestellt sind.Heat exchanger unit after Claim 3 , characterized in that the middle part (9) and the guide body (10) are made of the same material by injection molding. Wärmetauschereinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das das Leitelement (11) ein streifenförmiger Körper ist, an welchem in mehrere Richtungen weisende Ausstellungen (12) angeordnet sind.Heat exchanger unit after Claim 3 , characterized in that the guide element (11) is a strip-shaped body on which multi-directional exhibitions (12) are arranged. Wärmetauschereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Leitelement (11) aus Blech geformt ist.Heat exchanger unit according to one of Claims 1 to 5 or 7 , characterized in that the guide element (11) is formed from sheet metal. Wärmtauschereinheit nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Blech aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung besteht.Heat exchanger unit after Claim 8 , characterized in that the sheet is made of aluminum or an aluminum alloy. Wärmtauschereinheit nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Leitelement (11) aus Kunststoff im Spritzverfahren hergestellt ist.Heat exchanger unit after Claim 7 , characterized in that the guide element (11) is made of plastic by injection molding. Wärmetauschereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Leitelement (11) klemmend in einen Kühlmittelkanal eingesetzt ist.Heat exchanger unit according to one of Claims 1 to 9 , characterized in that the guide element (11) is inserted by clamping into a coolant channel.
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