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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Batterieeinrichtung und ein Verfahren zur Herstellung einer Batterieeinrichtung für ein wenigstens teilweise elektrisch angetriebenes Fahrzeug. Die Batterieeinrichtung umfasst wenigstens eine Temperiereinrichtung mit wenigstens einem Kühlkörper. Die Kühlkanäle treten an wenigstens einer axialen Stirnseite des Kühlkörpers aus.
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Für die Funktion und Haltbarkeit der Batterie eines Elektrofahrzeugs ist ein zuverlässiges Temperaturmanagement in der Regel von großer Bedeutung. In der Regel sind solche Batterien mit einer Temperiereinrichtung ausgestattet, welche beispielsweise die Batteriezellen kühlen oder auch erwärmen kann.
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Eine gattungsgemäße Batterieeinrichtung mit einem Kühlkörper mit Kühlkanälen ist beispielsweise in der
EP 2 297 814 B1 gezeigt. Dort werden die stirnseitig offenen Kühlkanäle dadurch verschlossen, dass an den beiden axialen Enden des Kühlkörpers jeweils ein Sammler aufgesetzt wird.
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Demgegenüber ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Batterieeinrichtung mit einer wirksamen und zugleich konstruktiv unaufwendigen sowie wirtschaftlich herstellbaren Kühlung zur Verfügung zu stellen.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Batterieeinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Verfahren gemäß Anspruch 12. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der allgemeinen Beschreibung und der Beschreibung des Ausführungsbeispiels.
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Die erfindungsgemäße Batterieeinrichtung ist für ein wenigstens teilweise elektrisch angetriebenes Fahrzeug und insbesondere für ein Elektrofahrzeug vorgesehen. Die Batterieeinrichtung umfasst wenigstens eine Temperiereinrichtung mit wenigstens einem Kühlkörper. In dem Kühlkörper verlaufen eine Mehrzahl von Kühlkanälen. Die Kühlkanäle treten an wenigstens einer axialen Stirnseite des Kühlkörpers aus dem Kühlkörper aus. Dabei weist der Kühlkörper wenigstens eine zwischen wenigstens zwei, insbesondere zwei, benachbarten Kühlkanälen angeordnete und vollumfänglich von dem Kühlkörper umgebene Durchgangsöffnung auf. Insbesondere treten die benachbarten Kühlkanäle beide an der axialen Stirnseite des Kühlkörpers aus dem Kühlkörper aus.
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Die erfindungsgemäße Batterieeinrichtung bietet viele Vorteile. Einen erheblichen Vorteil bietet die erfindungsgemäße Durchgangsöffnung zwischen den benachbarten Kühlkanälen. Dadurch wird der Kühlmittelstrom unaufwendig und Bauraum sowie Gewicht sparend umgelenkt. Daher kann beispielsweise auf einen Umkehrsammler verzichtet werden. Zudem können bei der Erfindung die Kühlkanäle an der axialen Stirnseite des Kühlkörpers besonders unaufwendig verschlossen werden. Aufgrund der vollumfänglich von dem Kühlkörper umgebenen Durchgangsöffnung bleibt die Stirnseite des Kühlkörpers unbearbeitet bzw. unbeschädigt, sodass dort besonders gut Dichtstopfen oder andere kompakte Verschlussmöglichkeiten eingesetzt werden können. So kann auf die in der Regel sehr Bauraum intensiven Sammler zum Verschließen der Kühlkanäle verzichtet werden. Ein weiterer Vorteil ist, dass die erfindungsgemäße Durchgangsöffnung besonders unaufwendig und wirtschaftlich hergestellt bzw. in den Kühlkörper eingearbeitet werden kann.
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In allen Ausgestaltungen ist es besonders bevorzugt, dass der Kühlkörper einstückig ausgebildet ist. Bevorzugt ist auch, dass die Kühlkanäle radial geschlossen ausgebildet sind. Vorzugsweise sind die radial geschlossenen Kühlkanäle in den einstückigen Kühlkörper integriert. Das bietet viele Vorteile hinsichtlich der Herstellung und auch der Kühlwirkung. Insbesondere stellt der Kühlkörper einen radial geschlossenen Kanalquerschnitt bereit. Insbesondere ist der Querschnitt eines Kühlkanals nicht aus zwei oder mehr Teilen zusammengesetzt. Insbesondere ist der Kühlkörper nicht aus zwei oder mehr Teilen zusammengesetzt.
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Besonders bevorzugt wird der Kühlkörper durch ein Strangpressprofil mit einer Mehrzahl von in Längsrichtung des Strangpressprofils verlaufenden Profilhohlräumen bereitgestellt. Dabei werden die Kühlkanäle insbesondere jeweils durch wenigstens einen Profilhohlraum gebildet. In einer solchen Ausgestaltung bietet die Erfindung besonders viele Vorteile. Insbesondere verlaufen die Kühlkanäle in Längsrichtung des Strangpressprofils. Insbesondere verlaufen die Profilhohlräume zwischen zwei axialen Stirnseiten des Strangpressprofils. Insbesondere verlaufen die Kühlkanäle in Längsrichtung des Strangpressprofils. Insbesondere sind die Kühlkanäle in dem Strangpressprofil integriert. Insbesondere sind die für die Kühlkanäle vorgesehenen Profilhohlräume radial geschlossen ausgebildet. In allen Ausgestaltungen kann vorgesehen sein, dass anstelle des Strangpressprofils ein Stranggussprofil oder ein anderes geeignetes Strangprofil eingesetzt wird. Insbesondere wird der Kühlkörper durch wenigstens ein und vorzugsweise nur ein Strangprofil bereitgestellt.
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In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung sind die Kühlkanäle jeweils paarweise über wenigstens eine Durchgangsöffnung miteinander verbunden. Insbesondere sind zwischen den Paaren keine Durchgangsöffnungen angeordnet. Die Kühlkanäle können auch gruppenweise mittels Durchgangsöffnungen miteinander verbunden sein. Beispielsweise können so drei oder mehr benachbarte Kühlkanäle miteinander verbunden werden. Dabei sind zwischen den einzelnen Gruppen insbesondere keine Durchgangsöffnungen angeordnet. Möglich ist auch, dass alle Kühlkanäle mittels Durchgangsöffnungen miteinander verbunden sind.
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Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, dass zwischen wenigstens zwei Paaren von Kühlkanälen wenigstens ein Hohlraum angeordnet ist. Dieser Hohlraum ist insbesondere ein Profilhohlraum des Strangpressprofils. Dabei ist der Hohlraum insbesondere ein anderer Profilhohlraum als der für einen Kühlkanal vorgesehene Profilhohlraum. Der Hohlraum verläuft insbesondere parallel zu den Kühlkanälen. Der Hohlraum ist insbesondere nicht von einem Kühlmittel durchströmbar. Der Hohlraum ist insbesondere in den Kühlkörper integriert. Der Hohlraum verläuft insbesondere zwischen zwei axialen Stirnseiten des Kühlkörpers. Insbesondere ist eine Mehrzahl von Hohlräumen vorgesehen, welche vorzugsweise parallel zueinander verlaufen. Insbesondere treten die Hohlräume an zwei gegenüberliegenden axialen Stirnseiten des Kühlkörpers aus dem Kühlkörper aus. Es ist möglich, dass an den axialen Stirnseiten Austrittsöffnungen für die Hohlräume vorgesehen sind. Die Hohlräume können auch wenigstens teilweise verschlossen sein.
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Die Kühlkanäle treten insbesondere über jeweils wenigstens eine Austrittsöffnung an der axialen Stirnseite des Kühlkörpers aus. Dabei sind die Austrittsöffnungen jeweils einzeln mit wenigstens einem Verschlusselement kühlmitteldicht verschlossen. Möglich ist auch, dass die Austrittsöffnungen jeweils eines Paares von Kühlkanälen mit wenigstens einem gemeinsamen Verschlusselement kühlmitteldicht verschlossen sind. Es können auch die Austrittsöffnungen jeweils einer Gruppe von Kühlkanälen mit wenigstens einem gemeinsamen Verschlusselement kühlmitteldicht verschlossen sein.
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Das Verschlusselement ist insbesondere plattenförmig ausgebildet. Beispielsweise ist das Verschlusselement eine Platte bzw. ein Plättchen oder umfasst wenigstens ein solche. Insbesondere ist ein rundes Plättchen vorgesehen. Möglich ist auch, dass das Verschlusselement als ein Stopfen bzw. Dichtstopfen oder dergleichen ausgebildet ist oder wenigstens einen solchen umfasst. Das bietet ein unaufwendiges und sicheres und zugleich Bauraum sparendes Verschließen der Austrittsöffnungen.
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Das Verschlusselement ist vorzugsweise stoffschlüssig mit dem Kühlkörper verbunden. Insbesondere ist das Verschlusselement mittels eines Fügeverfahrens und vorzugsweise eines Schweißverfahrens mit dem Kühlkörper verbunden. Besonders bevorzugt ist das Verschlusselement mittels Rotationsschweißen mit dem Kühlkörper verschweißt. Das bietet ein zügiges und besonders zuverlässiges Verschließen der Austrittsöffnungen. Möglich ist auch, dass das Verschlusselement formschlüssig und/oder kraftschlüssig mit dem Kühlkörper verbunden ist.
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In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung erstreckt sich die Durchgangsöffnung nur über eine zwischen den Kühlkanälen angeordnete Trennwand. Dadurch kann die Umlenkung besonders unaufwendig hergestellt werden. Die Durchgangsöffnung ist insbesondere als eine Querbohrung und/oder als ein Langloch in der Trennwand ausgebildet.
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In einer ebenfalls besonders vorteilhaften Ausgestaltung erstreckt sich die Durchgangsöffnung sowohl über eine zwischen den Kühlkanälen angeordnete Trennwand als auch über eine die Kühlkanäle nach außen hin begrenzende Außenwand, sodass der Kühlkanal über die Durchgangsöffnung von außen zugänglich ist. Das bietet eine besonders gute Zugänglichkeit für die Herstellung der Durchgangsöffnung. Insbesondere umfasst der Kühlkörper wenigstens eine Trennwand und vorzugsweise eine Mehrzahl von Trennwänden. Insbesondere umfasst der Kühlkörper wenigstens eine Außenwand und vorzugsweise zwei oder mehr Außenwände, zum Beispiel eine obere und eine untere Außenwand. Der sich über die Außenwand erstreckende Teil der Durchgangsöffnung ist insbesondere die nachfolgend beschriebene Zugangsöffnung. Die Zugangsöffnung ist insbesondere ein Rundloch und vorzugsweise eine Bohrung. Insbesondere erstreckt sich die Durchgangsöffnung so weit über die Außenwand, dass ein Zugang zu zwei benachbarten Kühlkanälen erfolgt.
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Es ist bevorzugt, dass der über die Außenwand erstreckende Teil der Durchgangsöffnung mit wenigstens einer Verschlusseinheit kühlmitteldicht verschlossen ist. Insbesondere wird bei den Durchgangsöffnungen der sich über die Außenwand erstreckende Teil jeweils mit wenigstens einer Verschlusseinheit verschlossen. Die Verschlusseinheit ist insbesondere plattenförmig ausgebildet. Beispielsweise ist die Verschlusseinheit eine Platte bzw. ein Plättchen oder umfasst wenigstens ein solche. Insbesondere ist ein rundes Plättchen vorgesehen. Möglich ist auch, dass die Verschlusseinheit als ein Stopfen bzw. Dichtstopfen oder dergleichen ausgebildet ist oder wenigstens einen solchen umfasst.
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Das bietet ein unaufwendiges und sicheres und zugleich Bauraum sparendes Verschließen.
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Die Verschlusseinheit ist vorzugsweise stoffschlüssig mit dem Kühlkörper verbunden. Insbesondere ist die Verschlusseinheit mittels eines Fügeverfahrens und vorzugsweise eines Schweißverfahrens mit dem Kühlkörper verbunden. Besonders bevorzugt ist die Verschlusseinheit mittels Rotationsschweißen mit dem Kühlkörper verschweißt. Das bietet ein zügiges und besonders zuverlässiges Verschließen. Möglich ist auch, dass die Verschlusseinheit formschlüssig und/oder kraftschlüssig mit dem Kühlkörper verbunden ist.
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Es ist möglich und bevorzugt, dass der Kühlkörper plattenförmig ausgebildet ist. Dabei ist vorgesehen, dass der Kühlkörper wenigstens einen Aufnahmeraum für wenigstens ein Batteriemodul an wenigstens einer Seite gehäuseartig begrenzt. Möglich und bevorzugt ist auch, dass der Kühlkörper wenigstens einen Aufnahmeraum für wenigstens ein Batteriemodul bereitstellt und den Aufnahmeraum vorzugsweise an wenigstens zwei und insbesondere wenigstens drei Seiten gehäuseartig begrenzt. Insbesondere begrenzt der Kühlkörper den Aufnahmeraum an wenigstens vier Seiten gehäuseartig. Der Kühlkörper ist vorzugsweise U-förmig oder rohrartig ausgebildet. Insbesondere umschließt der Kühlkörper den Aufnahmeraum radial vollständig. Insbesondere lässt der Kühlkörper den Aufnahmeraum an den axialen Stirnseiten offen.
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Es ist möglich, dass der Kühlkörper Teil einer Gehäuseeinrichtung zur Aufnahme wenigstens eines Batteriemoduls ist. Insbesondere stellt der Kühlkörper eine Gehäuseeinrichtung bzw. einen Teil der Gehäuseeinrichtung bereit. Möglich ist auch, dass der Kühlkörper zusätzlich zu einer Gehäuseeinrichtung vorgesehen ist.
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Das erfindungsgemäße Verfahren dient zur Herstellung einer Batterieeinrichtung für ein wenigstens teilweise elektrisch angetriebenes Fahrzeug. Die Batterieeinrichtung umfasst wenigstens eine Temperiereinrichtung mit wenigstens einem Kühlkörper. In dem Kühlkörper verlaufen eine Mehrzahl von Kühlkanälen. Die Kühlkanäle treten an wenigstens einer axialen Stirnseite des Kühlkörpers aus dem Kühlkörper aus. Dabei wird mit wenigstens einem Trennwerkzeug, insbesondere mit einem spanabhebenden Werkzeug und vorzugsweise mit einem Fräswerkzeug, wenigstens eine zwischen wenigstens zwei benachbarten Kühlkanälen angeordnete und vollumfänglich von dem Kühlkörper umgebene Durchgangsöffnung in den Kühlkörper eingearbeitet. Das spanabhebende Werkzeug kann auch ein Bohrwerkzeug sein. Möglich sind auch andere spanabhebende Werkzeuge. Insbesondere wird kein Durchstich zur axialen Stirnseite hergestellt.
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Auch das erfindungsgemäße Verfahren bietet viele Vorteile und ermöglicht eine besonders unaufwendige Herstellung der Batterieeinrichtung mit einem wirksamen und zugleich besonders kompakten und gewichtsoptimierten Kühlkörper.
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Insbesondere wird mit dem Verfahren die zuvor beschriebene Batterieeinrichtung hergestellt. Insbesondere ist das Verfahren so ausgestaltet, dass die zuvor beschriebene Batterieeinrichtung herstellbar ist. Insbesondere ist die erfindungsgemäße Batterieeinrichtung dazu geeignet und ausgebildet, nach dem hier beschriebenen Verfahren hergestellt zu werden.
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In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung wird das Trennwerkzeug von der axialen Stirnseite des Kühlkörpers aus in den Kühlkanal eingeführt. Die Durchgangsöffnung wird dann vorzugsweise mit dem eingeführten Trennwerkzeug in wenigstens eine zwischen den Kühlkanälen angeordnete Trennwand insbesondere beabstandet von der axialen Stirnseite des Kühlkörpers eingearbeitet. Die Durchgangsöffnung wird insbesondere beabstandet von einer Austrittsöffnung der Kühlkanäle eingearbeitet.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung wird das Trennwerkzeug abgewinkelt zur Längsrichtung des Kühlkanals eingeführt. Insbesondere weist das Trennwerkzeug einen geringeren Durchmesser als die Öffnungsweite des Kühlkanals auf. Insbesondere ist der Durchmesser des Trennwerkzeugs maximal halb so groß wie die Öffnungsweite des Kühlkanals. Beispielsweise beträgt die Öffnungsweite des Kühlkanals 8 mm und der Durchmesser des Trennwerkzeugs 3 mm. Möglich sind auch andere Abmessungen.
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Besonders bevorzugt wird mit dem eingeführten Trennwerkzeug eine Schwenkbewegung ausgeführt. Insbesondere wird dabei eine als Langloch ausgebildete Durchgangsöffnung in die Trennwand eingearbeitet. Möglich ist auch, dass eine als Querbohrung ausgebildete Durchgangsöffnung in die Trennwand eingearbeitet wird.
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In einer ebenfalls besonders vorteilhaften Ausgestaltung wird mit dem Trennwerkzeug in wenigstens eine die Kühlkanäle nach außen hin begrenzende Außenwand des Kühlkörpers wenigstens eine Zugangsöffnung eingearbeitet. Die Durchgangsöffnung wird dann vorzugsweise von der Zugangsöffnung aus mit dem Trennwerkzeug in wenigstens eine zwischen den Kühlkanälen angeordnete Trennwand insbesondere beabstandet von der axialen Stirnseite des Kühlkörpers eingearbeitet.
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Insbesondere erfolgt die Herstellung der Zugangsöffnung mit demselben Trennwerkzeug wie die Herstellung der Durchgangsöffnung. Insbesondere erfolgen die Herstellung der Zugangsöffnung und der Durchgangsöffnung in einem Arbeitsschritt. Die Durchgangsöffnung ist insbesondere quer zur Längsachse der Kühlkanäle bzw. radial zu den Kühlkanälen angeordnet. Insbesondere erstreckt sich die Zugangsöffnung über zwei benachbarte Kühlkanäle. Die Zugangsöffnung und/oder die Durchgangsöffnung können gebohrt und/oder gefräst werden. Die Zugangsöffnung liegt insbesondere quer zur Strömungsrichtung des Kühlmittels in den Kühlkanälen. Die Außenwand des Kühlkörpers mit der Zugangsöffnung liegt insbesondere quer zur axialen Stirnseite des Kühlkörpers.
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Die Kühlkanäle an der axialen Stirnseite des Kühlkörpers und/oder die Zugangsöffnung werden vorzugsweise kühlmitteldicht und insbesondere stoffschlüssig verschlossen. Die Kühlkanäle an der axialen Stirnseite des Kühlkörpers und/oder die Zugangsöffnung werden insbesondere mittels eines Fügeverfahrens und vorzugsweise mittels eines Schweißverfahrens und besonders bevorzugt mittels Rotationsschweißen verschlossen.
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Insbesondere werden die Kühlkanäle einer axialen Stirnseite des Kühlkörpers mit dem zuvor beschriebenen Verschlusselement verschlossen. Insbesondere wird die Zugangsöffnung mit der zuvor beschriebenen Verschlusseinheit verschlossen. So können die entsprechenden Öffnungen zügig und unaufwendig und zugleich besonders sicher und langfristig kühlmitteldicht verschlossen werden.
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Insbesondere ist die Durchgangsöffnung dazu geeignet und ausgebildet, ein Kühlmittel der Temperiereinrichtung innerhalb des Kühlkörpers von einem Kühlkanal in den benachbarten Kühlkanal zu überführen bzw. umzulenken. Insbesondere entspricht dabei der eine Kanal einem Vorlaufkanal und der benachbarte Kanal dem Rücklaufkanal oder umgekehrt. Insbesondere sind die Kühlkanäle von einem Kühlmittel durchströmbar.
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Insbesondere weist die Durchgangsöffnung keinen Durchstich zur axialen Stirnseite des Kühlkörpers auf. Insbesondere ist die Durchgangsöffnung in einem endständigen Viertel und vorzugsweise Achtel und besonders bevorzugt Zehntel oder auch Zwanzigstel des Kühlkörpers und/oder des Kühlkanals angeordnet. Insbesondere weist der Kühlkörper eine Mehrzahl von Durchgangsöffnungen hinauf.
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In allen Ausgestaltungen ist es bevorzugt, dass die Kühlkanäle in den Kühlkörper integriert sind. Insbesondere umgibt der Kühlkörper die Kühlkanäle radial vollumfänglich mit Ausnahme der wenigstens einen Durchgangsöffnung. Insbesondere weisen die Kühlkanäle innerhalb des Kühlkörpers einen radial geschlossenen Kanalquerschnitt auf.
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Insbesondere verlaufen die Kühlkanäle zwischen zwei axialen Stirnseiten des Kühlkörpers. Die Kühlkanäle verlaufen insbesondere parallel zueinander. Insbesondere treten die Kühlkanäle an zwei gegenüberliegenden axialen Stirnseiten des Kühlkörpers aus dem Kühlkörper aus. Insbesondere weist der Kühlkörper an der axialen Stirnseite und vorzugsweise an beiden axialen Stirnseiten Austrittsöffnungen für die Kühlkanäle auf. Insbesondere weist der Kühlkörper an der axialen Stirnseite und insbesondere an beiden axialen Stirnseiten jeweils eine Austrittsöffnung für einen Kühlkanal auf. Möglich ist auch, dass der Kühlkörper jeweils eine Austrittsöffnung für eine Gruppe von Kühlkanälen und zum Beispiel für ein Paar bestehend aus zwei Kühlkanälen aufweist.
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Es ist möglich, dass an der axialen Stirnseite des Kühlkörpers, welche der axialen Stirnseite mit der bzw. den Durchgangsöffnungen gegenüberliegt, wenigstens ein Anschlussteil angeordnet ist. Das Anschlussteil ist insbesondere ein Einlasssammler und/oder Auslasssammler. Insbesondere stellt das Anschlussteil wenigstens eine Schnittstelle zum fluidischen Koppeln der Kühlkanäle mit wenigstens einer außerhalb des Kühlkörpers verlaufenden Versorgungsleitung bereit. Das Anschlussteil dient insbesondere zum Zulauf und/oder Ablauf des Kühlmediums aus dem Kühlkörper. Insbesondere weist die Batterieeinrichtung für den Kühlkörper keinen Umkehrsammler auf.
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Unter einem Paar bzw. einer paarweisen Verbindung werden erfindungsgemäß zwei Kühlkanäle verstanden. Unter einem Paar von Kühlkanälen werden dabei insbesondere die Kühlkanäle verstanden, welche mit wenigstens eine Durchgangsöffnung miteinander verbunden sind.
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Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird der Begriff Kühlen vorzugsweise im Sinne von Temperieren verwendet, sodass darunter auch ein Erwärmen bzw. Erhitzen verstanden wird.
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Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Ausführungsbeispielen, die im Folgenden mit Bezug auf die beiliegenden Figuren erläutert werden.
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In den Figuren zeigen:
- 1 eine stark schematisierte Darstellung einer erfindungsgemäßen Batterieeinrichtung in einer teilweise transparenten Draufsicht;
- 2 die Batterieeinrichtung der 1 in einer geschnittenen Seitenansicht;
- 3 eine Detaildarstellung der Batterieeinrichtung der 1 in einer geschnittenen Draufsicht;
- 4 eine vergrößerte Darstellung der Batterieeinrichtung der 3 während der Herstellung;
- 5 eine stark schematisierte Darstellung einer weiteren erfindungsgemäßen Batterieeinrichtung in einer geschnittenen Seitenansicht;
- 6 die Batterieeinrichtung der 5 in einer teilweise transparenten Draufsicht; und
- 7 eine Detaildarstellung der Batterieeinrichtung der 6 in einer geschnittenen Seitenansicht.
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1 zeigt eine erfindungsgemäße Batterieeinrichtung 1, welche hier als eine Hochvolt-Batterie für ein wenigstens teilweise elektrisch angetriebenes Fahrzeug und beispielsweise für ein Elektrofahrzeug ausgebildet ist und nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wird. Die Batterieeinrichtung 1 ist in den 2 bis 4 zudem in anderen Darstellungen gezeigt bzw. vergrößert dargestellt und wird nun mit Bezug zu den 1 bis 4 näher beschrieben.
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Die Batterieeinrichtung 1 umfasst einen Kühlkörper 3, welcher Teil einer hier nicht näher dargestellten Temperiereinrichtung 2 ist. Mit der Temperiereinrichtung 2 erfolgt beispielsweise eine Kühlung von Batteriemodulen 101 und den darin aufgenommenen Batteriezellen. Bei Bedarf kann mittels der Temperiereinrichtung 2 auch eine Erwärmung der Batteriemodule 101 erfolgen. Der hier gezeigte Kühlkörper 3 ist einstückig und als ein Strangpressprofil 6 ausgebildet.
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Der Kühlkörper 3 ist hier Teil einer hier nur teilweise gezeigten Gehäuseeinrichtung 73, welche einen Aufnahmeraum 63 zur Aufnahme einer Mehrzahl von Batteriemodulen 101 und bei Bedarf auch weiterer Batteriekomponenten bereitstellt. Hier sind nur einige der vorgesehenen Batteriemodule 101 skizziert. Die Gehäuseeinrichtung 73 wird hier aus einem oder auch aus mehreren Strangpressprofilen 6 hergestellt. Somit bietet der Kühlkörper 3 neben der Kühlfunktion hier auch die Funktion einer Einhausung der Batteriemodule 101.
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Beispielsweise kann die Gehäuseeinrichtung 73 aus plattenförmigen Strangpressprofilen 6 bzw. Kühlkörpern 3 zusammengesetzt werden. Die Gehäuseeinrichtung 73 kann beispielsweise auch aus u-förmigen Strangpressprofilen 6 bzw. Kühlkörpern 3 zusammengesetzt werden. In einem anderen Beispiel kann das Strangpressprofil 6 bzw. der Kühlkörper 3 auch rohrartig ausgebildet sein und den Aufnahmeraum 63 rohrartig umgeben.
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Innerhalb des Kühlkörpers 3 verlaufen hier eine Mehrzahl von Kühlkanälen 4 zum Leiten eines Kühlmittels und beispielsweise einer Kühlflüssigkeit. Zur besseren Veranschaulichung der Kühlkanäle 4 ist der Kühlkörper 3 in der 1 teilweise transparent dargestellt, sodass die darin verlaufenden Kühlkanäle abschnittsweise erkennbar sind.
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Die Kühlkanäle 4 sind hier so in den Kühlkörper 3 integriert, dass diese radial vom Kühlkörper 3 umschlossen sind und somit einen geschlossenen Kanalquerschnitt aufweisen. Der Kühlkörper 3 ist hier einstückig ausgebildet und wird Strangpressprofil 6 bereitgestellt.
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Die Kühlkanäle 4 verlaufen hier parallel zueinander und in Längsrichtung des Strangpressprofil 6 bzw. des Kühlkörpers 3. Dabei erstrecken sich die Kühlkanäle 4 zwischen zwei axialen Stirnseiten 13, 130 des Kühlkörpers 3. Die Kühlkanäle 4 treten an jeweils einer Austrittsöffnung 33 an der axialen Stirnseite 13 aus. Die Austrittsöffnungen 33 an der gegenüberliegenden axialen Stirnseite 130 sind hier nicht näher dargestellt und beispielsweise durch einen Einlasssammler und/oder Auslasssammler verschlossen. An dieser Stirnseite 130 erfolgt hier der Zu- und Ablauf des Kühlmittels.
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Das Strangpressprofil 6 weist hier eine Mehrzahl in Längsrichtung verlaufender Profilhohlräume 16, 26 auf. Dabei werden die Kühlkanäle 4 durch jeweils einen Profilhohlraum 16 bereitgestellt. Zwischen zwei benachbarten Kühlkanälen 4 ist hier jeweils ein Hohlraum 23 vorgesehen, welcher nicht als Kühlkanal 4 dient bzw. nicht von einem Kühlmittel durchflossen ist. In der hier gezeigten Ausgestaltung wird der Hohlraum 23 durch die entsprechenden Profilhohlräume 26 bereitgestellt. Durch den Hohlraum 23 können Gewicht und Material eingespart werden.
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Zwischen zwei benachbarten Kühlkanälen 4 ist hier jeweils eine Durchgangsöffnung 5 eingearbeitet, sodass dort eine Umlenkung des Kühlmittels von dem einen in den anderen Kühlkanal 4 erfolgt. Die Durchgangsöffnung 5 ist hier vollumfänglich von dem Kühlkörper 3 umgeben, sodass kein Durchstich zu der axialen Stirnseite 13 des Kühlkörpers 3 erfolgt. Dadurch ist ein besonders sicheres und unaufwendiges Verschließen der Austrittsöffnungen 33 möglich, beispielsweise durch die hier gezeigten Verschlusselemente 7.
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Die Verschlusselemente 7 sind beispielsweise als runde Plättchen ausgeführt und durch Rotationsschweißen kühlmitteldicht mit dem Kühlkörper verbunden. Dabei ist für die Kühlkanäle 4 jeweils ein Verschlusselement 7 vorgesehen. Dadurch wird besonders wenig Bauraum benötigt und die Austrittsöffnungen 33 können stoffschlüssig und somit besonders sicher verschlossen werden.
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In der hier gezeigten Ausgestaltung ist die Durchgangsöffnung 5 in einer zwischen den benachbarten Kühlkanälen 4 angeordneten Trennwand 43 eingearbeitet. Dabei wird die Trennwand 43 beabstandet von der axialen Stirnseite 13 durchbrochen, sodass die Trennwand 43 an der Stirnseite 13 unbearbeitet bleibt und somit besonders gut verschließbar ist.
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Zur Veranschaulichung der Herstellung der Durchgangsöffnung 5 ist in der 4 die Bearbeitung der Trennwand 43 mittels eines Trennwerkzeug 9 skizziert. Das Trennwerkzeug 9 ist beispielsweise als ein Fräswerkzeug 19 ausgebildet. Alternativ kann auch ein Bohrwerkzeug oder dergleichen eingesetzt werden.
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Um das Gewicht und den Bauraum eines üblicherweise benötigten Umkehrsammlers einzusparen, wird mit dem Trennwerkzeug 9 die Durchgangsöffnung 5 zwischen den benachbarten Kühlkanälen 4 eingearbeitet. Somit kann die Umlenkung über eine innenliegende Querbohrung bzw. über ein Langloch zwischen den benachbarten Kühlkanälen 4 erfolgen.
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Dazu wird das Trennwerkzeug 9 hier schräg bzw. abgewinkelt in einen Kühlkanal 4 eingeführt, ohne dass dieser bzw. dessen Trennwand 43 im Bereich der Stirnseite 13 beschädigt wird. Das bietet den Vorteil, dass die Originalgeometrie noch zum Abdichten der Austrittsöffnungen 33 eingesetzt werden kann, beispielsweise mit Rotationsschweißen oder Dichtstopfen.
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Durch einen Kühlkanal 4 mit einem Durchmesser von zum Beispiel 8 mm kann mit einem entsprechend kleineren Fräswerkzeug 19 die Querbohrung für die Durchgangsöffnung 5 gesetzt werden. Beispielsweise kann auch mit einem relativ kleinen Fräswerkzeug 19, zum Beispiel 3 mm, die Querbohrung zu einem quer verlaufenden Langloch ausgeführt werden. Dazu wird das Fräswerkzeug 19 verschwenkt.
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In der hier gezeigten Ausgestaltung wird die Querbohrung nur zwischen zwei nebeneinanderliegenden Kühlkanälen 4 gesetzt. Zwischen diesen Paaren von Kühlkanälen 4 erstreckt sich dann jeweils der als Profilhohlraum 26 ausgebildete Hohlraum 23, um Gewicht und Material einzusparen.
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In den 5 bis 7 ist eine Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Batterieeinrichtung 1 gezeigt, bei der sich die Durchgangsöffnung 5 sowohl über die zwischen den Kühlkanälen 4 angeordnete Trennwand 43 als auch über eine Außenwand 53 des Kühlkörpers 3 erstreckt. Die Außenwand begrenzt hier die Kühlkanäle 4 nach oben. Die Durchgangsöffnung kann sich auch über eine die Kühlkanäle 4 nach unten begrenzende Außenwand 53 erstrecken.
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Wie in der 6 besonders gut zu erkennen, verläuft der sich über die Außenwand 53 erstreckende Teil der Durchgangsöffnung 5 hier oberhalb von zwei benachbarten bzw. gepaarten Kühlkanälen 4.
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Der in der Außenwand 53 liegende Teil der Durchgangsöffnung 5 dient hier als eine Zugangsöffnung 15 zur Herstellung der Durchgangsöffnung 5 in der Trennwand 43 zwischen den benachbarten Kühlkanälen 4. Durch diese Zugangsöffnung 15 kann die Trennwand 43 abgetragen werden.
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In der hier gezeigten Ausführung erfolgt die Herstellung der Zugangsöffnung 15 zusammen mit der Herstellung der Durchgangsöffnung 5. Dazu wird eine entsprechend große Bohrung von oben oder auch von unten in den Kühlkörper 3 bzw. das Strangpressprofil 6 gesetzt. Dabei wird die unterhalb der Zugangsöffnung 15 liegende Trennwand 43 entfernt, sodass die Durchgangsöffnung 5 hergestellt wird.
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Die Zugangsöffnungen 15 werden anschließend jeweils mit einer Verschlusseinheit 8 verschlossen. Das erfolgt beispielsweise in der gleichen Art und Weise wie das Verschließen der Austrittsöffnungen 33. Beispielsweise werden die Zugangsöffnungen 15 jeweils mit einer Platte bzw. einem Dichtstopfen vorzugsweise mittels Rotationsschweißen verschlossen. Auch die Austrittsöffnungen 33 werden hier wie zuvor beschrieben verschlossen.
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Durch die hier vorgestellte Erfindung kann ein üblicherweise vorgesehener Umkehrsammler komplett eingespart werden. Dadurch werden auch die für den Umkehrsammler vorgesehenen Dichtstellen vermieden, sodass auch potenzielle Leckagestellen erheblich reduziert werden. Dadurch ergibt sich ein besonders zuverlässiger Betrieb der Batterieeinrichtung 1 und ein erheblich reduzierter Serviceaufwand. Zudem werden Bauteile und Kosten sowie auch Bauraum und Gewicht eingespart.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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