DE102019105133A1

DE102019105133A1 - Temperierstruktur

Info

Publication number: DE102019105133A1
Application number: DE102019105133.9A
Authority: DE
Inventors: Erik Person
Original assignee: Mahle International GmbH
Current assignee: Mahle International GmbH
Priority date: 2019-02-28
Filing date: 2019-02-28
Publication date: 2020-09-03
Also published as: CN111628241A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Temperierstruktur (1,1') zur Temperierung einer Batterie (2).Erfindungswesentlich ist dabei,- dass die Temperierstruktur (1,1') eine erste und eine zweite Längsseite (6,7) und eine erste und eine zweite Querseite (8,9) aufweist, wobei an der ersten Querseite (8) ein Zulauf (10) und ein Ablauf (11) vorgesehen sind,- dass der Zulauf (10) im Wesentlichen mittig der ersten Querseite (8) angeordnet ist, wogegen der Ablauf (11) außermittig, insbesondere im Eckbereich zur ersten Längsseite (6), angeordnet ist,- dass eine als Strömungsweiche ausgebildete erste Querwand (24) vorgesehen ist, die einen über den Zulauf (10) einströmenden Fluidstrom (13) in einen ersten und einen zweiten Fluidteilstrom (14,15) aufteilt,- dass die Strömungskanäle (19,20,22,23,26,27) so angeordnet sind, der erste Fluidteilstrom (14) eine erste U-Schleife (16) und eine sich daran anschließende und mit dem Ablauf (11) verbundene zweite U-Schleife (17) durchströmt, während der zweite Fluidteilstrom (15) eine dritte U-Schleife (18) und gemeinsam mit dem ersten Fluidteilstrom (14) die sich daran anschließende und mit dem Ablauf (11) verbundene zweite U-Schleife (17) durchströmt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Temperierstruktur zur Temperierung einer Batterie mit einer ersten Platte und einer zweiten Platte gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft außerdem einem Temperierplatte mit zwei solchen Temperierstrukturen sowie eine Batteriekühleinrichtung mit einer solchen Temperierstruktur.
In elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugen, beispielsweise reinen Elektrofahrzeugen oder Plug-In-Hybridfahrzeugen, werden einzelne Batteriezellen zu Modulen zusammengefasst. Um diese in einem optimalen Leistungsbereich halten und zugleich vor einer zu schnellen Alterung schützen zu können, werden die Batteriezellen thermisch konditioniert, insbesondere gekühlt.
Hierfür eingesetzte Temperierstrukturen bestehen üblicherweise aus zwei Kühlplatten (2-Layer-Design), die an die Batteriezellen bzw. an das Zellmodul angebracht werden. Zur Reduzierung der Teileanzahl und der Komplexität wird beispielsweise der Ansatz verfolgt, die Temperierfunktion, insbesondere die Kühlfunktion, in ein Bodenblech eines Batteriegehäuses zu integrieren. Dieses Bodenblech besitzt dabei zwei Platten, die fluiddicht miteinander verbunden, beispielsweise verlötet, sind und die zwischen sich Strömungskanäle zur Führung eines Temperierfluids, beispielsweise eines Kühlfluids, begrenzen. Um dabei eine möglichst gleichmäßige Konditionierung bzw. Temperierung der einzelnen Batteriezellen erreichen zu können, wird üblicherweise eine U-förmige Strömungsführung eingesetzt.
Nachteilig bei einer derartigen U-förmigen Strömungsführung ist insbesondere bei größeren Temperierstrukturen, die zur Kühlung mehrerer Batteriemodule bzw.
Batteriezellen eingesetzt wird, dass eine erhöhte Anzahl von Anschlüssen (Zulauf und Ablauf) vorgesehen werden muss, da Kreuzungsstellen ausgeschlossen werden müssen. Die erhöhte Anzahl von Anschlüssen wiederum führt zu einem erhöhten konstruktiven Aufwand und zu erhöhten Kosten. Auch kann eine Länge der einzelnen Strömungskanäle nicht beliebig verlängert werden, da ansonsten die Batteriezellen nicht mehr gleichmäßig, sondern unterschiedlich stark gekühlt werden und zudem der Strömungswiderstand innerhalb der Temperierstruktur steigt.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich daher mit dem Problem, für eine Temperierstruktur der gattungsgemäßen Art eine verbesserte oder zumindest eine alternative Ausführungsform anzugeben, die eine möglichst gleichmäßige Temperierung vieler Batteriezellen bei gleichzeitig reduzierter Anzahl an Anschlüssen ermöglicht.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, bei einer Temperierstruktur zur Temperierung einer Batterie mit einer ersten und einer zweiten Platte, die in miteinander verbundenem Zustand Strömungskanäle zwischen sich begrenzen, nach einem Zulauf eine Aufteilung eines Temperierfluidstroms in zwei Fluidteilströme vorzunehmen und diese zunächst getrennt U-förmig durch separate Bereich der Temperierstruktur zu leiten, um diese beiden Fluidteilströme anschließend wiederum U-förmig gemeinsam zu einem Ablauf zu führen. Insgesamt sind somit drei U-Schleifen in der erfindungsgemäßen Temperierstruktur vorgesehen, wobei die erste U-Schleife ausschließlich vom ersten Fluidteilstrom, die dritte U-Schleife ausschließlich vom zweiten Fluidteilstrom und die zweite U-Schleife von beiden Fluidteilströmen durchströmt wird. Eine Aufteilung des Temperierfluidstroms erfolgt dabei unmittelbar nach dem Zulauf an einer als Weiche dienenden ersten Querwand noch vor Erreichen einer ersten Batteriezelle. Die erfindungsgemäße Temperierstruktur besitzt eine erste und eine zweite Längsseite sowie eine orthogonal dazu verlaufende erste und zweite Querseite, wobei an der ersten Querseite ein Zulauf und ein Ablauf vorgesehen sind. Der Zulauf ist dabei im Wesentlichen mittig der ersten Querseite angeordnet, wogegen der Ablauf außermittig, insbesondere im Eckbereich zur ersten Längsseite, angeordnet ist. Im Bereich des Zulaufs ist die zuvor beschriebene als Querwand ausgebildete Strömungsweiche angeordnet, die den über den Zulauf einströmenden (Temperier-)Fluidstrom in einen ersten Fluidteilstrom und einen zweiten Fluidteilstrom aufteilt. Die Strömungskanäle innerhalb der Temperierstruktur sind dabei erfindungsgemäß derart angeordnet, dass der erste Fluidteilstrom die mit dem Zulauf verbundene erste U-Schleife und die sich daran anschließende und mit dem Ablauf verbundene zweite U-Schleife durchströmt, während der zweite Fluidteilstrom die ebenfalls mit dem Zulauf verbundene dritte U-Schleife und gemeinsam mit dem ersten Fluidteilstrom die sich daran anschließende und mit dem Ablauf verbundene zweite U-Schleife durchströmt. Mit einer derartigen Temperierstruktur ist es somit möglich, durch die Aufteilung des Fluidstroms direkt im Einströmbereich, das heißt im Bereich des Zulaufs, in zwei Fluidteilströme eine vergleichsweise gleichmäßige Aufteilung des Temperierfluidstroms (Kühlmediums) zu erreichen und dadurch eine vergleichsweise gleichmäßige Temperierung (Kühlung) der Module bzw. Batteriezellen zu ermöglichen. Die erste und dritte U-Schleife sind dabei hinsichtlich ihres jeweiligen Querschnitts kleiner ausgelegt als die zweite U-Schleife, in welcher beide Fluidteilströme gemeinsam strömen.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung weist die erste U-Schleife einen ersten Strömungskanal und einen zweiten Strömungskanal auf, die parallel zu den Längsseiten verlaufen. Der erste Strömungskanal verläuft dabei direkt entlang der zweiten Längsseite der Temperierstruktur, während der zweite Strömungskanal benachbart zum ersten Strömungskanal verläuft. Der erste Strömungskanal ist somit zwischen der zweiten Längsseite (außen) und dem zweiten Strömungskanal angeordnet. Hierdurch kann eine entlang der zweiten Längsseite optimierte Kühlung erreicht werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung weist die zweite U-Schleife einen dritten Strömungskanal und einen vierten Strömungskanal auf. Der dritte Strömungskanal verläuft dabei entlang einer mittig angeordneten, ersten Trennwand und direkt benachbart zum zweiten Strömungskanal, während der vierte Strömungskanal direkt benachbart und entlang der ersten Längsseite der Temperierstruktur verläuft. Der dritte und vierte Strömungskanal besitzt dabei üblicherweise einen größeren Querschnitt als der erste und zweite Strömungskanal, da im dritten und vierten Strömungskanal nicht nur der aus dem ersten und zweiten Strömungskanal stammende erste Fluidteilstrom, sondern auch der zweite Fluidteilstrom strömt und zum Ablauf geleitet wird.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung weist die dritte U-Schleife einen fünften Strömungskanal und einen sechsten Strömungskanal auf. Die dritte U-Schleife ist dabei innerhalb der zweiten U-Schleife angeordnet und wird somit U-förmig vom dritten Strömungskanal und dem vierten Strömungskanal sowie einem diese beiden Strömungskanäle verbindenden Querkanal umgriffen. Der fünfte Strömungskanal verläuft dabei direkt benachbart zum vierten Strömungskanal, so dass der vierte Strömungskanal zwischen dem fünften Strömungskanal und der ersten Längsseite der Temperierstruktur angeordnet ist, während der sechste Strömungskanal entlang der ersten Trennwand und zwischen dieser und dem fünften Strömungskanal verläuft. Betrachtet man somit die Temperierstruktur von oben, so befindet sich links unten der Ablauf und unten in der Mitte der Zulauf, während von links nach rechts der vierte, der fünfte, der sechste, der dritte, der zweite und der erste Strömungskanal angeordnet sind. Die mittige erste Trennwand liegt dabei zwischen dem sechsten und dem dritten Strömungskanal.
Zwischen den einzelnen Strömungskanälen sind dabei weitere Trennwände angeordnet, die die U-förmige Strömung bewirken. Zwischen dem ersten und dem zweiten Strömungskanal ist dabei eine mit der Querwand verbundene zweite Trennwand vorgesehen, während zwischen dem zweiten und dem dritten Strömungskanal eine mit der zweiten Querseite verbundene dritte Trennwand angeordnet ist. In dem ausschließlich vom zweiten Fluidteilstrom durchströmten fünften und sechsten Kanal ist zwischen diesen eine mit der als Strömungsweiche dienenden ersten Querwand verbundene, vierte Trennwand angeordnet, während zwischen dem sechsten und dem dritten Strömungskanal die mit keiner der beiden Querseiten verbundene erste Trennwand mittig angeordnet ist. Zwischen dem vierten und dem fünften Strömungskanal ist zusätzlich noch eine mit der ersten Querseite verbundene fünfte Trennwand angeordnet. Die einzelnen Trennwände stellen dabei Erhebungen in der ersten Platte dar, über welche die beiden Platten dicht miteinander verbunden sind.
Dabei kann die erste Platte beispielsweise die geprägten Strömungskanäle aufweisen, während die zweite Platte eben ist, wodurch nicht nur eine konstruktiv einfache Fertigung ermöglicht wird, sondern zugleich auch eine großflächige wärmeübertragende Anbindung der zu kühlenden Module bzw. Batteriezellen über die zweite Platte. Ein Verbinden der beiden Platten kann dabei mittels verlöten, verkleben oder verschweißen erfolgen.
Mit der erfindungsgemäßen Temperierstruktur kann aufgrund der vergleichsweise gleichen Längen der einzelnen Strömungskanäle eine natürliche Gleichverteilung des Temperierfluids erreicht werden, so dass auf zusätzliche Drosseln verzichtet werden kann, wodurch die Temperierstruktur für unterschiedliche Betriebspunkte optimal betrieben werden kann. Durch die an der als Strömungsweiche ausgebildeten ersten Querwand vorgenommene Aufteilung des Temperierfluidstroms kann zudem eine Temperaturspreizung in dem Temperierfluid geschaffen werden, wodurch ebenfalls eine deutlich verbesserte, gleichmäßige Temperierung erzielt werden kann. Im dritten und vierten Strömungskanal, in welchem ein Abführen beider Fluidteilströme zum Ablauf erfolgt, kann je nach Querschnitt der beiden Strömungskanäle der Volumenstrom erhöht werden, wodurch eine weitere Temperaturzunahme im Temperierfluid, beispielsweise Kühlmedium, reduziert und dadurch ebenfalls eine gleichmäßige Temperaturverteilung erreicht werden können. Durch die Aufteilung des (Temperier-) Fluidstroms noch vor den ersten Batteriezellen, werden zudem lokale tiefe Temperaturen in den ersten Batteriezellen reduziert, ebenso wie die Temperaturgradienten in den ersten Batteriezellen. Durch die erfindungsgemäße Temperierstruktur ist es auf jeden Fall möglich, eine Anzahl an Anschlüssen auf lediglich zwei zu reduzieren, wodurch eine erhebliche Kostenreduzierung erreicht werden kann.
Die vorliegende Erfindung beruht weiter auf dem allgemeinen Gedanken, eine Temperierplatte mit zwei solchen Temperierstrukturen anzugeben, wobei die erste Temperierstruktur über ihre zweite Längsseite mit der ersten Längsseite der zweiten Temperierstruktur verbunden ist. Rein theoretisch ist dabei selbstverständlich auch denkbar, dass die jeweiligen ersten bzw. zweiten Platten der jeweiligen Temperierstruktur einstückig ausgebildet sind, so dass eine solche Temperierplatte ebenfalls lediglich noch eine erste Platte und eine zweite Platte besitzt, jedoch zwei Zuläufe, zwei Abläufe und jeweils die doppelte Anzahl an Trennwänden bzw. Strömungskanälen. Hierdurch lässt sich die erfindungsgemäße Temperierstruktur nahezu beliebig vervielfachen und dadurch auch die Temperierung bzw. Kühlung größerer Module ermöglichen.
Die vorliegende Erfindung beruht weiter auf dem allgemeinen Gedanken, die zuvor beschriebene Temperierstruktur bei einer Batteriekühleinrichtung, insbesondere bei einem Elektro- oder Hybridfahrzeug, einzusetzen und zur Kühlung einer Batterie zu verwenden. Hierdurch lassen sich die in Bezug auf die Temperierstruktur genannten Vorteile, insbesondere hinsichtlich Kosten reduzieren, auch die Batteriekühleinrichtung bzw. ein Elektro- oder Hybridfahrzeug übertragen.
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, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.
Es zeigen, jeweils schematisch,

1 eine stark schematisierte Ansicht auf eine erfindungsgemäße Temperierstruktur mit Trennwänden und Strömungskanälen und einem möglichen Strömungsverlauf,
2 eine Darstellung wie in 1, jedoch bei einer bildlichen Ansicht auf die Temperierstruktur,
3 eine Temperierplatte mit zwei entsprechend der 1 dargestellten und miteinander verbundenen Temperierstrukturen,
4 eine Darstellung wie in 2, jedoch bei einer Temperierplatte mit zwei solchen Temperierstrukturen,
5 eine Ansicht auf die Temperierplatte gemäß der 4,
6 eine Schnittdarstellung durch eine erfindungsgemäße Batterieküh lei nrichtung.

Entsprechend den 1 bis 5, weist eine erfindungsgemäße Temperierstruktur 1 zur Temperierung, insbesondere zur Kühlung, einer Batterie 2 (vgl. 6), insbesondere in einem Elektro- oder Hybridfahrzeug 3, eine erste Platte 4 (vgl. die 1 bis 5) und eine zweite Platte 5 (vgl. 6) auf, die in miteinander verbundenem Zustand Strömungskanäle 19, 20, 22, 23, 26, 27 zwischen sich begrenzen.
Die Temperierstruktur 1 besitzt dabei eine erste Längsseite 6 und eine zweite Längsseite 7 sowie eine ersten Querseite 8 und eine zweite Querseite 9, wobei an der ersten Querseite 8 ein Zulauf 10 und ein Ablauf 11 für (Temperier-) Fluid vorgesehen ist. Der Zulauf 10 ist dabei im Wesentlichen mittig der ersten Querseite 8 angeordnet, wogegen der Ablauf 11 außermittig, insbesondere im Eckbereich zur ersten Längsseite 6, angeordnet ist. Unmittelbar im Bereich des Zulaufs 10 ist eine als erste Querwand 12 ausgebildete Strömungsweiche bzw. eine als Strömungsweiche ausgebildete Querwand 12 vorgesehen, die einen über den Zulauf 10 einströmenden Fluidstrom 13 in einen ersten Fluidteilstrom 14 und einen zweiten Fluidteilstrom 15 aufteilt. Der erste Fluidteilstrom 14 ist dabei gemäß den 1 und 3 mit rechteckigen Ausgangspunkten der Strömungspfeile dargestellt, während der zweite Fluidteilstrom 15 mit runden Ausgangspunkten der jeweiligen Strömungspfeile dargestellt ist. Die Strömungskanäle 19, 20, 22, 23, 26, 27 sind dabei derart angeordnet, dass der erste Fluidteilstrom 14 eine erste U-Schleife 16 und eine sich daran anschließende und eine mit dem Ablauf 11 verbundene zweite U-Schleife 17 durchströmt, während der zweite Fluidteilstrom 15 eine dritte U-Schleife 18 und anschließend gemeinsam mit dem ersten Fluidteilstrom 14 die sich daran anschließende und mit dem Ablauf 11 verbundene zweite U-Schleife 17 durchströmt. Die erste U-Schleife 16 wird somit ausschließlich vom ersten Fluidteilstrom 14 durchströmt, beginnend vom Zulauf 10, während die dritte U-Schleife 18 ausschließlich vom zweiten Fluidteilstrom 15 durchströmt wird, während die zweite U-Schleife 17 von beiden Fluidteilströmen 14, 15 gemeinsam durchströmt wird. Durch die gemäß den 1 und 3 dargestellte Strömungsführung innerhalb der erfindungsgemäßen Temperierstruktur 1 kann eine gleichmäßige Aufteilung des Temperierfluidstroms 13 über die gesamte Temperierstruktur 1 geschaffen werden, wodurch insbesondere zusätzliche Drosseln entfallen und eine gleichmäßige Temperierung der wärmeübertragend mit der Temperierstruktur 1 verbundenen Batterie 2 möglich ist. Von besonderem Vorteil hierbei ist jedoch, dass mit der erfindungsgemäßen Temperierstruktur 1 auch eine große Anzahl von Batterien 2 bzw. Modulen oder Batteriezellen kühlbar ist und hierfür lediglich je Temperierstruktur 1 ein Zulauf 10 und ein Ablauf 11 erforderlich sind, was eine deutliche konstruktive Vereinfachung und damit eine deutliche Kostenreduzierung darstellt.
Betrachtet man die 1 bis 5 weiter, so kann erkennen, dass die ersten U-Schleife 16 einen ersten Strömungskanal 19 und einen zweiten Strömungskanal 20 aufweist, die parallel zu den Längsseiten 6, 7 verlaufen und über einen stirnseitig angeordneten ersten Querkanal 21 zur U-Form verbunden sind. Der erste Strömungskanal 19 verläuft dabei gemäß den 1 und 2 direkt entlang der zweiten Längsseite 7, während der zweite Strömungskanal 20 benachbart zum ersten Strömungskanal 19 verläuft, so dass letzterer zwischen der Längsseite 7 und dem zweiten Strömungskanal 20 angeordnet ist.
Die zweite U-Schleife 17 weist einen dritten Strömungskanal 22 und einen vierten Strömungskanal 23 auf, die ebenfalls beide parallel zu den Längsseiten 6, 7 verlaufen. Der dritte Strömungskanal 22 verläuft dabei entlang einer mittig angeordneten, ersten Trennwand 24 und direkt benachbart zum zweiten Strömungskanal 20, während der vierte Strömungskanal 23 entlang der ersten Längsseite 6 verläuft. Der dritte und vierte Strömungskanal 22, 23 sind dabei über einen zweiten Querkanal 25 zur U-Form verbunden.
Die dritte U-Schleife 18 besitzt schließlich einen fünften Strömungskanal 26 sowie einen sechsten Strömungskanal 27, die ebenfalls wiederum zu parallel zu den Längsseiten 6, 7 verlaufen. Der fünfte und sechste Strömungskanal 26, 27 ist dabei über einen dritten Querkanal 28 zur U-Form verbunden. Aus den 1 bis 5 ist darüber hinaus erkennbar, dass der fünfte Strömungskanal 26 direkt benachbart zum vierten Strömungskanal 23 verläuft, während der sechste Strömungskanal 27 entlang der ersten Trennwand 24 und zwischen dieser und dem fünften Strömungskanal 26 verläuft. Der sechste Strömungskanal 27 und der zweite Strömungskanal 20 münden dabei über einen vierten Querkanal 29 in den dritten Strömungskanal 22.
Gemäß den 1 bis 5 ist zwischen dem ersten und dem zweiten Strömungskanal 19, 20 eine mit der Querwand 12 verbundene zweite Trennwand 20 angeordnet, während zwischen dem zweiten und dem dritten Strömungskanal 20, 22 eine mit der zweiten Querseite 9 verbundene dritte Trennwand 31 angeordnet ist. Zwischen dem fünften und sechsten Strömungskanal 26, 27 ist eine mit der ersten Querwand 12 verbundene vierte Trennwand 32 angeordnet, während zwischen dem sechsten und dem dritten Strömungskanal 27, 22 die zuvor erwähnte und gemäß den gezeichneten Ausführungsformen in den 1 bis 5 deutlich dickere erste Trennwand 24 angeordnet ist. Diese ist mit keiner der Querseiten 8, 9 verbunden. Zwischen dem vierten und dem fünften Strömungskanal 23, 26 ist schließlich eine mit der ersten Querseite 8 verbundene fünfte Trennwand 33 angeordnet. Dabei sind die fünfte Trennwand 33 und die erste Trennwand 24 über eine zweite Querwand 34 miteinander verbunden.
Gemäß den 1 und 2 ergibt sich dabei für eine erfindungsgemäße Temperierstruktur 1 von links nach rechts folgende Anordnung: Erste Längsseite 6, vierter Strömungskanal 23, fünfte Trennwand 33, fünfter Strömungskanal 26, vierte Trennwand 32, sechster Strömungskanal 27, erste Trennwand 24, dritter Strömungskanal 22, dritte Trennwand 31, zweiter Strömungskanal 20, zweite Trennwand 30 und erster Strömungskanal 19, sofern eine Betrachtungsebene auf ungefähr der Hälfte der Höhe der Längsseite 6 liegt.
Betrachtet man die 1 bis 5 weiter, so kann man erkennen, dass die dritte U-Schleife 18 innerhalb der zweiten U-Schleife 17 angeordnet ist, das heißt von dieser defacto umgriffen wird.
Die erste Platte 4 der erfindungsgemäßen Temperierstruktur 1 kann dabei geprägt ausgebildet sein und die geprägten Strömungs- bzw. Querkanäle 19, 20, 21, 22, 23, 25, 26, 27, 28 und 29 aufweisen, während die zweite Platte 5 eben ist und dadurch eine großflächige wärmeübertragende Anbindung an die zu kühlende Komponente, beispielsweise die Batterie 2, ermöglicht (vgl. 6). Die erste und zweite Platte 4, 5 sind dabei vorzugsweise miteinander verlötet, verklebt oder verschweißt.
Betrachtet man beispielsweise die 3 bis 5, so kann man dort eine Temperierplatte 35 mit zwei gemäß den 1 und 2 dargestellten Temperierstrukturen 1 erkennen, wobei die erste Temperierstruktur 1 über ihre zweite Längsseite 7 mit der ersten Längsseite 6 der zweiten Temperierstruktur 1' verbunden ist. Zwischen den beiden Temperierstrukturen 1, 1' ist dabei ein verbreiterter Bereich 37, wobei die erste Platte 4 der ersten und zweiten Temperierstruktur 1, 1' zusammenhängend und einstückig ausgebildet sein können, ebenso wie die zweite Platte 5, so dass die gesamte Temperierplatte 35 lediglich jeweils eine erste Platte 4 und eine zweite Platte 5 besitzt. Werden mehrere derartige Temperierstrukturen 1, 1' zu einer Temperierplatte 35 zusammengefasst, so besitzt jede Temperierstruktur 1, 1' einen eigenen Zulauf 10 und eigenen Ablauf 11.
Eingesetzt wird die erfindungsgemäße Temperierstruktur 1 bzw. die erfindungsgemäße Temperierplatte 35 beispielsweise in einer Batteriekühleinrichtung 36 (vgl. 6), insbesondere für ein Elektro- oder Hybridfahrzeug 3, und dient dort der Temperierung bzw. Kühlung der Batterie 2, um diese einerseits vor einer zu schnellen Alterung schützen und andererseits in einem optimalen Temperaturbereich halten zu können. Mittels des Temperierfluids kann dabei sowohl ein Erwärmen als auch ein Kühlen der Batterie 2 erfolgen.
Betrachtet man nochmals die 1 bis 5, so kann man erkennen, dass beispielsweise die einzelnen Strömungskanäle 22, 25 und 23 der zweiten U-Schleife 17 einen größeren Querschnitt aufweisen, um dort einen schnelleren Abfluss des Temperierfluids zu erreichen. Hierdurch kann ebenfalls eine gleichmäßige Temperierung unterstützt werden. Die erste, zweite und dritte U-Schleife 16, 17, 18 sind dabei gleichgerichtet, wobei die erste U-Schleife 16 und die zweite U-Schleife 17 nebeneinander angeordnet ist und die zweite U-Schleife 17 die dritte U-Schleife 18 umgreift. Durch die Anordnung der als Strömungsweiche dienenden (ersten) Querwand 12 noch vor den ersten Zellen bzw. vor der Batterie 2, können lokale tiefe Temperaturen in den ersten Zellen reduziert werden, ebenso wie die Temperaturgradienten in diesen ersten Zellen.
Mit der erfindungsgemäßen Temperierstruktur 1 kann somit eine deutliche Vergleichmäßigung der Temperaturverteilung und damit ein deutlich gleichmäßigeres Temperieren, insbesondere Kühlen, der Batterie erreicht werden, wobei die Temperierstruktur 1 zur Temperierung, insbesondere zur Kühlung, mehrerer Module bzw. Batterien 2 bis Batteriezellen ausgebildet ist, jedoch jeweils lediglich einen einzigen Zulauf 10 und einen einzigen Ablauf 11 erfordert, was eine deutliche konstruktive Vereinfachung darstellt.

Claims

Temperierstruktur (1,1') zur Temperierung einer Batterie (2) mit einer ersten Platte (4) und einer zweiten Platte (5), die in miteinander verbundenem Zustand Strömungskanäle (19,20,22,23,26,27) zwischen sich begrenzen, dadurch gekennzeichnet, - dass die Temperierstruktur (1,1') eine erste und eine zweite Längsseite (6,7) und eine erste und eine zweite Querseite (8,9) aufweist, wobei an der ersten Querseite (8) ein Zulauf (10) und ein Ablauf (11) vorgesehen sind, - dass der Zulauf (10) im Wesentlichen mittig der ersten Querseite (8) angeordnet ist, wogegen der Ablauf (11) außermittig, insbesondere im Eckbereich zur ersten Längsseite (6), angeordnet ist, - dass eine als Strömungsweiche ausgebildete erste Querwand (24) vorgesehen ist, die einen über den Zulauf (10) einströmenden Fluidstrom (13) in einen ersten und einen zweiten Fluidteilstrom (14,15) aufteilt, - dass die Strömungskanäle (19,20,22,23,26,27) so angeordnet sind, dass der erste Fluidteilstrom (14) eine erste U-Schleife (16) und eine sich daran anschließende und mit dem Ablauf (11) verbundene zweite U-Schleife (17) durchströmt, während der zweite Fluidteilstrom (15) eine dritte U-Schleife (18) und gemeinsam mit dem ersten Fluidteilstrom (14) die sich daran anschließende und mit dem Ablauf (11) verbundene zweite U-Schleife (17) durchströmt.
Temperierstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste U-Schleife (16) einen ersten Strömungskanal (19) und einen zweiten Strömungskanal (20) aufweist, die parallel zu den Längsseiten (6,7) verlaufen.
Temperierstruktur nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Strömungskanal (19) direkt entlang der zweiten Längsseite (7) verläuft, während der zweite Strömungskanal (20) benachbart zum ersten Strömungskanal (19) verläuft.
Temperierstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite U-Schleife (17) einen dritten Strömungskanal (22) und einen vierten Strömungskanal (23) aufweist, die parallel zu den Längsseiten (6,7) verlaufen.
Temperierstruktur nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte Strömungskanal (22) entlang einer mittig angeordneten ersten Trennwand (24) und direkt benachbart zum zweiten Strömungskanal (20) verläuft, während der vierte Strömungskanal (23) entlang der ersten Längsseite (6) verläuft.
Temperierstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte U-Schleife (18) einen fünften Strömungskanal (26) und einen sechsten Strömungskanal (27) aufweist, die parallel zu den Längsseiten (6,7) verlaufen.
Temperierstruktur nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der fünfte Strömungskanal (26) direkt benachbart zum vierten Strömungskanal (23) verläuft, während der sechste Strömungskanal (27) entlang der ersten Trennwand (24) und zwischen dieser und dem fünften Strömungskanal (26) verläuft.
Temperierstruktur nach einem der Ansprüche 2, 4 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass der sechste Strömungskanal (27) und der zweite Strömungskanal (20) in den dritten Strömungskanal (22) münden.
Temperierstruktur nach einem der Ansprüche 2, 4 und 6, oder nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass - zwischen dem ersten und dem zweiten Strömungskanal (19,20) eine mit der ersten Querwand (12) verbundene zweite Trennwand (30) angeordnet ist, - zwischen dem zweiten und dem dritten Strömungskanal (20,22) eine mit der zweiten Querseite (9) verbundene dritte Trennwand (31) angeordnet ist, - zwischen dem fünften und dem sechsten Strömungskanal (26,27) eine mit der ersten Querwand (12) verbundene vierte Trennwand (32) angeordnet ist, - zwischen dem sechsten und dem dritten Strömungskanal (27,22) die mit keiner Querseite (8,9) verbundene erste Trennwand (24) angeordnet ist, - zwischen dem vierten und dem fünften Strömungskanal (23,26) eine mit der ersten Querseite (8) verbundene fünfte Trennwand (33) angeordnet ist.
Temperierstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte U-Schleife (18) innerhalb der zweiten U-Schleife (17) angeordnet ist.
Temperierstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - die erste Platte (4) geprägte Strömungskanäle (19,20,22,23,26,27) aufweist, während die zweite Platte (5) eben ist, und/oder - die erste Platte (4) und die zweite Platte (5) miteinander verlötet, verklebt oder verschweißt sind.
Temperierplatte (35) mit zwei Temperierstrukturen (1,1') nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Temperierstruktur (1) über ihre zweite Längsseite (7) mit der ersten Längsseite (6) der zweiten Temperierstruktur (1') verbunden ist.
Batteriekühleinrichtung (35), insbesondere für ein Elektro- oder Hybridfahrzeug (3), mit einer Temperierstruktur (1,1') nach einem der vorhergehenden Ansprüche, und mit einer Batterie (2), die mit der Temperierstruktur (1,1') verbunden ist.