DE102019113603A1 - COOLING PLATE FOR A BATTERY FOR A MOTOR VEHICLE AND BATTERY FOR A MOTOR VEHICLE WITH A COOLING PLATE - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Kühlplatte (14) für eine Batterie (10) eines Kraftfahrzeugs, umfassend ein von einem Kühlmedium durchströmbares Hohlprofil (20), dessen Höhe bezogen auf eine Ausgangsform durch Aufbringen eines Innendrucks vergrößerbar und durch Aufbringen eines Außendrucks verkleinerbar ist; wobei das Hohlprofil (20) wenigstens einen eine obere Hohlprofilinnenseite (36) und eine untere Hohlprofilinnenseite (38) verbindendenden Dehnungssteg (34) aufweist, wobei der Dehnungssteg (34) einen Querschnitt aufweist, welcher die obere Hohlprofilinnenseite (36) und die untere Hohlprofilinnenseite (38) nicht auf kürzestem Weg miteinander verbindet, wenn das Hohlprofil (20) seine Ausgangsform aufweist, und beim Vergrößern der Höhe des Hohlprofils (20) gestreckt und beim Verkleinern der Höhe des Hohlprofils (20) gestaucht wird. Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Batterie (10) für ein Kraftfahrzeug mit einer derartigen Kühlplatte (14).The invention relates to a cooling plate (14) for a battery (10) of a motor vehicle, comprising a hollow profile (20) through which a cooling medium can flow, the height of which can be increased in relation to an initial shape by applying an internal pressure and reduced by applying an external pressure; wherein the hollow profile (20) has at least one expansion web (34) connecting an upper hollow profile inside (36) and a lower hollow profile inside (38), the expansion web (34) having a cross-section which defines the upper hollow profile inside (36) and the lower hollow profile inside ( 38) does not connect to one another in the shortest possible way when the hollow profile (20) has its original shape and is stretched when the height of the hollow profile (20) is increased and is compressed when the height of the hollow profile (20) is reduced. The invention also relates to a battery (10) for a motor vehicle with such a cooling plate (14).
Description
Technisches GebietTechnical area
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kühlplatte für eine Batterie eines Kraftfahrzeugs und eine Batterie für ein Kraftfahrzeug mit einer derartigen Kühlplatte.The present invention relates to a cooling plate for a battery of a motor vehicle and a battery for a motor vehicle having such a cooling plate.
Stand der TechnikState of the art
Es ist an sich bekannt, zur Kühlung von Batterien Kühlplatten vorzusehen, welche von einem Kühlmedium durchströmt werden können. Beispielsweise werden derartige Kühlplatten zwischen einzelnen Batteriemodulen angeordnet, sodass insbesondere in jeweiligen Batteriezellen der Batteriemodule entstehende überschüssige Wärme abgeführt werden kann.It is known per se to provide cooling plates for cooling batteries through which a cooling medium can flow. For example, cooling plates of this type are arranged between individual battery modules so that excess heat generated in particular in the respective battery cells of the battery modules can be dissipated.
Solche Kühlplatten und Batteriemodule weisen üblicherweise nur in gewissen Grenzen ebene Oberflächen auf. Tatsächlich sind harte Oberflächen ohne hohen Nacharbeitsaufwand nie ganz eben, sondern haben beispielsweise Buckel, Dellen, Kerben und dergleichen. Um gut Wärme übertragen zu können, ist es vorteilhaft, zwischen derartigen Kühlplatten und Batteriemodulen einen möglichst großflächigen Kontakt ohne Lufteinschlüsse zu realisieren.Such cooling plates and battery modules usually only have flat surfaces within certain limits. In fact, hard surfaces are never completely flat without a lot of reworking, but instead have bumps, dents, notches and the like. In order to be able to transfer heat effectively, it is advantageous to realize the largest possible contact without air inclusions between such cooling plates and battery modules.
Wird ein Batteriemodul auf einer Kühlplatte abgestellt bzw. positioniert, so gibt es in der Praxis üblicherweise keinen vollständigen flächigen Kontakt, sondern eher punktförmige oder linienförmige Kontaktierungen. Zwischen Kühlplatten und Batteriemodulen gibt es also üblicherweise immer gewisse Spalte. Toleranzbedingt kann es zwischen Kühlplatten und Batteriemodulen zu relativ großen Bauteil-, Form-, und/oder Lagetoleranzen kommen. Dabei kann es durchaus passieren, dass Spaltmaße von bis zu 0,7 mm oder auch mehr überbrückt werden müssen.If a battery module is placed or positioned on a cooling plate, in practice there is usually no complete flat contact, but rather point-like or linear contacts. There is usually always a certain gap between the cooling plates and the battery modules. Due to tolerances, there can be relatively large component, shape and / or position tolerances between the cooling plates and the battery modules. It may well happen that gaps of up to 0.7 mm or more have to be bridged.
Um eine möglichst gute thermische Anbindung zwischen Kühlplatten und Batteriemodulen zu ermöglichen, ist es üblich, sogenanntes Gapfillermaterial einzusetzen. Dabei handelt es sich um Wärmeleitmaterial, welches Spalte bzw. Lufteinschlüsse zwischen Kühlplatten und Batteriemodulen ausfüllen kann. Solches Gapfillermaterial leitet Wärme zwar nicht optimal, jedoch wesentlich besser als Luft. Je dünner ein derartiges Gapfillermaterial aufgetragen werden kann, desto besser ist üblicherweise eine thermische Anbindung zwischen Kühlplatte und Batteriemodul. Zudem ist es erstrebenswert, möglichst wenig von diesem recht teuren Gapfillermaterial zu verbrauchen, um Kosten einzusparen.In order to enable the best possible thermal connection between cooling plates and battery modules, it is common to use so-called gap filler material. This is a heat-conducting material that can fill gaps or air pockets between cooling plates and battery modules. Such gap filler material does not conduct heat optimally, but it does so much better than air. The thinner such a gap filler material can be applied, the better the thermal connection between the cooling plate and the battery module. In addition, it is desirable to use as little as possible of this very expensive gap filler material in order to save costs.
Beschreibung der ErfindungDescription of the invention
Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, eine Lösung bereitzustellen, mittels welcher auf besonders einfache und zuverlässige Weise eine besonders gute thermische Anbindung zwischen einer Kühlplatte und wenigstens einem Batteriemodul einer Batterie ermöglicht werden kann.It is therefore the object of the invention to provide a solution by means of which a particularly good thermal connection between a cooling plate and at least one battery module of a battery can be made possible in a particularly simple and reliable manner.
Diese Aufgabe wird durch eine Kühlplatte für eine Batterie eines Kraftfahrzeugs und durch eine Batterie mit einer derartigen Kühlplatte mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weitere mögliche Ausgestaltungen der Erfindung sind insbesondere in den Unteransprüchen angegeben.This object is achieved by a cooling plate for a battery of a motor vehicle and by a battery with such a cooling plate having the features of the independent claims. Further possible configurations of the invention are given in particular in the subclaims.
Die erfindungsgemäße Kühlplatte für eine Batterie eines Kraftfahrzeugs umfasst ein von einem Kühlmedium durchströmbares Hohlprofil dessen Höhe bezogen auf eine Ausgangsform durch Aufbringen eines Innendrucks vergrößerbar und durch Aufbringen eines Außendrucks verkleinerbar ist. Eine Verformung des Hohlprofils kann dabei elastisch oder auch plastisch aufgrund der Material- und/oder Temperatureigenschaften des Hohlprofils erfolgen oder aufgrund zusätzlicher konstruktiver Elemente des Hohlprofils. Bei dem Hohlprofil kann es sich insbesondere um ein dünnwandiges Hohlprofil handeln, beispielsweise mit einer Wandstärke von ca. 0,4 mm. Das dünnwandige Hohlprofil kann beispielsweise aus Aluminium hergestellt sein, wobei es sich bei dem Hohlprofil zum Beispiel um ein Strangpressprofil handeln kann. Als Kühlmedium kann beispielsweise ein Gemisch aus Wasser und Glykol eingesetzt werden, welches das Hohlprofil durchströmen und somit überschüssige Wärme von Batteriezellen und Batteriemodulen aufnehmen und abtransportieren kann.The cooling plate according to the invention for a battery of a motor vehicle comprises a hollow profile through which a cooling medium can flow, the height of which can be increased in relation to an initial shape by applying an internal pressure and reduced by applying an external pressure. Deformation of the hollow profile can take place elastically or also plastically due to the material and / or temperature properties of the hollow profile or due to additional structural elements of the hollow profile. The hollow profile can in particular be a thin-walled hollow profile, for example with a wall thickness of approx. 0.4 mm. The thin-walled hollow profile can be made from aluminum, for example, and the hollow profile can be an extruded profile, for example. A mixture of water and glycol, for example, can be used as a cooling medium, which can flow through the hollow profile and thus absorb and transport away excess heat from battery cells and battery modules.
Das Hohlprofil weist wenigstens einen eine obere Hohlprofilinnenseite und eine untere Hohlprofilinnenseite verbindenden Dehnungssteg auf. Der Dehnungssteg weist einen Querschnitt auf, welcher die obere Hohlprofilinnenseite und die untere Hohlprofilinnenseite nicht auf kürzestem Weg miteinander verbindet, wenn das Hohlprofil seine Ausgangsform aufweist, wobei der Querschnitt des Dehnungsstegs beim Vergrößern der Höhe des Hohlprofils gestreckt und beim Verkleinern der Höhe des Hohlprofils gestaucht wird. Der Querschnitt des Dehnungsstegs erstreckt sich also in Hochrichtung des Hohlprofils bzw. der Kühlplatte nicht gerade von unten nach oben, um die beiden Hohlprofilinnenseiten miteinander zu verbinden. Unter der Ausgangsform des Hohlprofils ist insbesondere diejenige Form zu verstehen, welche das Hohlprofil nach der Herstellung aufweist. Unter der Ausgangsform des Hohlprofils ist insbesondere auch diejenige Form bzw. Gestalt des Hohlprofils zu verstehen, wenn weder von innen noch von außen ein Druck auf das Hohlprofil ausgeübt wird.The hollow profile has at least one expansion web connecting an upper hollow profile inside and a lower hollow profile inside. The expansion bar has a cross-section which does not connect the upper hollow profile inside and the lower hollow profile inside by the shortest route when the hollow profile has its original shape, the cross section of the expansion bar being stretched when the height of the hollow profile is increased and compressed when the height of the hollow profile is reduced . The cross-section of the expansion bar does not extend straight up in the vertical direction of the hollow profile or the cooling plate from bottom to top in order to connect the two inner sides of the hollow profile. The starting shape of the hollow profile is to be understood in particular as that shape which the hollow profile has after manufacture. The initial shape of the hollow profile is also to be understood in particular as that shape or shape of the hollow profile when no pressure is exerted on the hollow profile from either the inside or the outside.
Dadurch, dass der Querschnitt des Dehnungsstegs die obere Hohlprofilinnenseite und die untere Hohlprofilinnenseite nicht auf kürzestem Weg miteinander verbindet, kann das Hohlprofil besonders einfach verformt werden, um dessen Höhe bezogen auf seine Ausgangsform zu vergrößern oder auch zu verkleinern. Der besagte Innendruck zum Vergrößern der Höhe des Hohlprofils kann beispielsweise mittels des Kühlmediums aufgebracht werden, indem dieses mit einem erhöhten Druck in das Hohlprofil eingebracht wird. Dadurch kann das Hohlprofil durch eine Art Innenhochdruckumformverfahren aufgeweitet werden, in Folge dessen die Höhe des Hohlprofils verändert werden kann. Ebenso ist es möglich, von außen, beispielsweise von einer Oberseite und von einer Unterseite, Druck auf das Hohlprofil auszuüben, in Folge dessen die Höhe des Hohlprofils verkleinert werden kann.Because the cross section of the expansion bar does not connect the upper hollow profile inside and the lower hollow profile inside by the shortest path, the hollow profile can be deformed particularly easily in order to increase or decrease its height relative to its original shape. Said internal pressure for increasing the height of the hollow profile can be applied, for example, by means of the cooling medium by introducing it into the hollow profile with an increased pressure. As a result, the hollow profile can be expanded by a type of internal high-pressure forming process, as a result of which the height of the hollow profile can be changed. It is also possible to exert pressure on the hollow profile from the outside, for example from an upper side and from a lower side, as a result of which the height of the hollow profile can be reduced.
Sowohl bei der Vergrößerung als auch bei der Verkleinerung der Höhe des Hohlprofils trägt der wenigstens eine Dehnungssteg dazu bei, dass das Hohlprofil einerseits dadurch zuverlässig innenseitig abgestützt wird und andererseits dennoch relativ einfach verformt werden kann. Beim Vergrößern der Höhe des Hohlprofils wird der in der Ausgangsform insbesondere eine gestauchte Gestalt aufweisende Dehnungssteg insbesondere in Hochrichtung des Hohlprofils gestreckt. Dabei verändert sich die Form des Querschnitts des Dehnungsstegs. Wird hingegen die Höhe des Hohlprofils verkleinert, so wird der Querschnitt des Dehnungsstegs insbesondere in Hochrichtung des Hohlprofils gesehen gestaucht.Both when increasing and reducing the height of the hollow profile, the at least one expansion web contributes to the fact that the hollow profile is reliably supported on the inside and, on the other hand, can still be deformed relatively easily. When the height of the hollow profile is increased, the expansion web, which in the initial shape has in particular a compressed shape, is stretched in particular in the vertical direction of the hollow profile. The shape of the cross section of the expansion bar changes. If, on the other hand, the height of the hollow profile is reduced, the cross section of the expansion web is compressed, in particular viewed in the vertical direction of the hollow profile.
Durch Vorsehen des wenigstens einen Dehnungsstegs ist es also möglich, insbesondere die Höhe des Hohlprofils durch Kraftaufbringung bzw. Druckaufbringung von innen und von außen zu verändern. So ist es möglich, vor allem die Höhe des Hohlprofils an eine Einbausituation bzw. Toleranzsituation innerhalb einer Batterie eines Kraftfahrzeugs anzupassen.By providing the at least one expansion web, it is therefore possible, in particular, to change the height of the hollow profile by applying force or applying pressure from inside and outside. It is thus possible, in particular, to adapt the height of the hollow profile to an installation situation or tolerance situation within a battery of a motor vehicle.
Führen beispielsweise Bauteil-, Form- und/oder Lagetoleranzen am Hohlprofil und/oder eines zugehörigen Batteriemoduls dazu, dass sich ein relativ großer Spalt zwischen dem Hohlprofil und dem Batteriemodul einstellen würde, so kann das Hohlprofil quasi von innen aufgeblasen werden, um die Höhe des Hohlprofils zu vergrößern. In Folge dessen kann ein Spalt zwischen dem Hohlprofil und einer Batteriemodulseite erheblich verkleinert werden. Genauso kann auch umgekehrt vorgegangen werden, falls tatsächlich die Situation erfordern sollte, dass die Höhe des Hohlprofils zu groß sein sollte. In dem Fall wird das Hohlprofil einfach vor allem in Hochrichtung gestaucht. Beispielsweise ist es bei der erfindungsgemäßen Kühlplatte möglich, durch Aufbringen eines Innendrucks von 1 bar das Hohlprofil in dessen Höhe um 0,4 mm auszudehnen. Wäre ohne die Maßnahme beispielsweise ein Spalt zwischen dem Hohlprofil und einer Batteriemodulseite 0,7 mm hoch, so ist dieser nach dem Ausdehnen des Hohlprofils nur noch 0,3 mm hoch. Entsprechend weniger Gapfillermaterial muss eingesetzt werden. Dies spart einerseits Kosten und andererseits kann die thermische Anbindung zwischen dem Hohlprofil der Kühlplatte und einer entsprechenden Batteriemodulseite verbessert werden.For example, if component, shape and / or positional tolerances on the hollow profile and / or an associated battery module lead to a relatively large gap between the hollow profile and the battery module, the hollow profile can be inflated from the inside, so to speak, by the height of the To enlarge the hollow profile. As a result, a gap between the hollow profile and a battery module side can be significantly reduced. In the same way, the reverse procedure can also be used if the situation should actually require that the height of the hollow profile should be too great. In that case, the hollow profile is simply compressed in the vertical direction. For example, in the case of the cooling plate according to the invention, it is possible to expand the height of the hollow profile by 0.4 mm by applying an internal pressure of 1 bar. If, without the measure, a gap between the hollow profile and a battery module side would be 0.7 mm high, for example, this is only 0.3 mm high after the hollow profile has been expanded. Correspondingly less gap filler material has to be used. On the one hand, this saves costs and, on the other hand, the thermal connection between the hollow profile of the cooling plate and a corresponding battery module side can be improved.
Eine mögliche Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass ein oberer Anbindungsbereich, an welchem der Dehnungssteg mit der oberen Hohlprofilinnenseite verbunden ist, und ein unterer Anbindungsbereich, an welchem der Dehnungssteg mit der unteren Hohlprofilinnenseite verbunden ist, gegenüberliegend voneinander angeordnet sind. Da diese Anbindungsbereiche bzw. Anbindungsstellen bezogen auf eine Querrichtung des Hohlprofils an derselben Position angeordnet sind, kann beim Ausdehnen des Hohlprofils und auch beim Stauchen des Hohlprofils verhindert werden, dass eine Oberseite und eine Unterseite des Hohlprofils bezogen auf die Querrichtung des Hohlprofils zueinander abgleiten bzw. sich zueinander verschieben.A possible embodiment of the invention provides that an upper connection area, on which the expansion bar is connected to the upper hollow profile inside, and a lower connection area, at which the expansion bar is connected to the lower hollow profile inside, are arranged opposite one another. Since these connection areas or connection points are arranged in the same position in relation to a transverse direction of the hollow profile, when expanding the hollow profile and also when compressing the hollow profile, it can be prevented that an upper side and a lower side of the hollow profile slide relative to one another in relation to the transverse direction of the hollow profile. shift towards each other.
Eine weitere mögliche Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass der Querschnitt des Dehnungsstegs wenigstens einen zumindest im Wesentlichen s-förmigen Abschnitt aufweist. Beispielsweise kann der Querschnitt zickzackförmig von der oberen Hohlprofilinnenseite zur unteren Hohlprofilinnenseite verlaufen. Diese Zickzackform weist zumindest eine einfache s-Form auf. Innerhalb einer von der Hochrichtung und Querrichtung aufgespannten Ebene können z.B. zwei Abschnitte des Querschnitts diagonal verlaufen, wobei ein dazwischen liegender Abschnitt z.B. in Querrichtung verlaufen kann. Wird das Hohlprofil aufgeweitet, so stellen sich die diagonalen Abschnitte steiler auf und ermöglich so eine kontrollierte Aufweitung des Hohlprofils. Es ist auch möglich, dass der Querschnitt des Dehnungsstegs mehrere s-förmige Abschnitte aufweist, die aufeinander folgen. Mit anderen Worten kann der Querschnitt des Dehnungsstegs also eine Vielzahl von Abschnitten aufweisen, welche sich in einer Zickzackform aneinanderreihen. Durch diese Formgebung des Querschnitts wird insbesondere das Ausdehnen des Hohlprofils in Hochrichtung begünstigt. Gleichzeitig kann durch diese Form des Querschnitts eine gute Abstützwirkung des Hohlprofils im Inneren gewährleistet werden.Another possible embodiment of the invention provides that the cross section of the expansion web has at least one at least substantially S-shaped section. For example, the cross section can run in a zigzag shape from the upper hollow profile inside to the lower hollow profile inside. This zigzag shape has at least a simple s-shape. Within a plane spanned by the vertical and transverse directions, e.g. two sections of the cross-section run diagonally with an intermediate section e.g. can run in the transverse direction. If the hollow profile is widened, the diagonal sections stand up more steeply and thus enable a controlled widening of the hollow profile. It is also possible that the cross section of the expansion web has several S-shaped sections which follow one another. In other words, the cross-section of the expansion web can thus have a plurality of sections which are lined up in a zigzag shape. This shaping of the cross section in particular promotes the expansion of the hollow profile in the vertical direction. At the same time, this shape of the cross section ensures a good support effect for the hollow profile inside.
Gemäß einer weiteren möglichen Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Dehnungssteg sich parallel zur Längsrichtung der Kühlplatte erstreckt, insbesondere über die gesamte Länge des Hohlprofils. Dadurch kann das Hohlprofil, sofern nur ein einziger Dehnungssteg vorgesehen ist, in zwei Kammern unterteilt werden.According to a further possible embodiment of the invention, it is provided that the expansion web extends parallel to the longitudinal direction of the cooling plate, in particular over the entire length of the hollow profile. As a result, the hollow profile can be divided into two chambers if only a single expansion web is provided.
In weiterer möglicher Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Kühlplatte mehrere der Dehnungsstege aufweist, welche parallel zueinander angeordnet sind. Dadurch kann ein besonders gleichmäßiges Aufdehnen und Stauchen des Hohlprofils in Hochrichtung gewährleistet werden. Zudem sorgt die Vielzahl der Dehnungsstege dafür, dass das Hohlprofil innenseitig relativ stabil abgestützt wird. Zudem sorgen die Dehnungsstege dafür, dass von einem Batteriemodul abgegebene Wärme die Kühlplatte, insbesondere das Hohlprofil, nicht nur außenseitig erwärmt. Über die Dehnungsstege kann Wärme ins Innere des Hohlprofils geleitet werden, welches vom Kühlmedium durchströmt werden kann.In a further possible embodiment of the invention, it is provided that the cooling plate has several of the expansion webs, which are arranged parallel to one another. In this way, a particularly uniform expansion and compression of the hollow profile in the vertical direction can be ensured. In addition, the large number of expansion bars ensures that the hollow profile is supported relatively stable on the inside. In addition, the expansion bars ensure that the heat given off by a battery module does not only heat the cooling plate, in particular the hollow profile, on the outside. Heat can be conducted into the interior of the hollow profile via the expansion webs, through which the cooling medium can flow.
Eine weitere mögliche Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass das Hohlprofil wenigstens einen Trennsteg aufweist, welcher an einer der Hohlprofilinnenseiten angeordnet und von der anderen Hohlprofilinnenseite beabstandet ist. Bezogen auf die Hochrichtung des Hohlprofils ist dieser Trennsteg also nicht durchgängig. Der Trennsteg sorgt insbesondere dafür, dass das Hohlprofil nicht nur in äußeren Bereichen erwärmt wird, sondern auch eine Wärmeübertragung ins Innere des Hohlprofils erfolgt, wenn das Hohlprofil an einem Batteriemodul angeordnet ist. Dadurch kann eine besonders gute Wärmeübertragung vom betreffenden Batteriemodul über das Hohlprofil an das Kühlmedium erfolgen, welches das Hohlprofil durchströmt. Dadurch, dass der wenigstens eine Trennsteg die Hohlprofilinnenseiten nicht miteinander verbindet, verhindert der Trennsteg nicht das Ausdehnen bzw. Stauchen des Hohlprofils in Hochrichtung.Another possible embodiment of the invention provides that the hollow profile has at least one separating web, which is arranged on one of the hollow profile insides and is spaced apart from the other hollow profile inner. In relation to the vertical direction of the hollow profile, this separating web is therefore not continuous. The separating web ensures in particular that the hollow profile is not only heated in the outer regions, but that heat is also transferred into the interior of the hollow profile when the hollow profile is arranged on a battery module. This allows particularly good heat transfer from the battery module in question via the hollow profile to the cooling medium which flows through the hollow profile. Because the at least one separating web does not connect the inner sides of the hollow profile to one another, the separating web does not prevent the hollow profile from expanding or compressing in the vertical direction.
Gemäß einer weiteren möglichen Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass ein Querschnitt des Trennstegs parallel zur Hochrichtung der Kühlplatte verläuft. Mit anderen Worten verläuft der Trennsteg also bezogen auf die Hochrichtung der Kühlplatte bzw. des Hohlprofils gerade. Andere Formgebungen sind allerdings auch möglich, beispielsweise ebenfalls eine Zickzackform oder dergleichen, solange der Trennsteg die Hohlprofilinnenseiten nicht miteinander verbindet. Eine nicht gerade Form des Querschnitts kann insbesondere zur Oberflächenvergrößerung des Trennsteges beitragen, was sich positiv auf die thermodynamischen Eigenschaften des Hohlprofils auswirken kann.According to a further possible embodiment of the invention, it is provided that a cross section of the separating web runs parallel to the vertical direction of the cooling plate. In other words, the separating web runs straight in relation to the vertical direction of the cooling plate or the hollow profile. However, other shapes are also possible, for example also a zigzag shape or the like, as long as the separating web does not connect the inner sides of the hollow profile to one another. A non-straight shape of the cross-section can in particular contribute to increasing the surface area of the separating web, which can have a positive effect on the thermodynamic properties of the hollow profile.
Eine weitere mögliche Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass der Trennsteg sich parallel zur Längsrichtung der Kühlplatte erstreckt, insbesondere über die gesamte Länge des Hohlprofils. Dadurch kann ein besonders gleichmäßiger Wärmeeintrag von der Batterie unter Vermittlung des Trennstegs auf das Kühlmedium erfolgen, welches das Hohlprofil durchströmt.Another possible embodiment of the invention provides that the separating web extends parallel to the longitudinal direction of the cooling plate, in particular over the entire length of the hollow profile. As a result, heat can be introduced from the battery in a particularly uniform manner to the cooling medium, which flows through the hollow profile, through the intermediary of the separating web.
In weiterer möglicher Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass bezogen auf die Querrichtung der Kühlplatte zwischen zwei der Dehnungsstege mehrere der Trennstege angeordnet sind. Die Dehnungsstege unterteilen also das Hohlprofil in jeweilige voneinander getrennte Kammern, wobei innerhalb dieser Kammern mehrere der Trennstege angeordnet sind. Dadurch kann das die jeweiligen Kammern durchströmende Kühlmedium besonders homogen Wärme vom zugehörigen Batteriemodul aufnehmen.In a further possible embodiment of the invention, it is provided that, with respect to the transverse direction of the cooling plate, several of the separating webs are arranged between two of the expansion webs. The expansion webs thus subdivide the hollow profile into chambers which are separate from one another, several of the separating webs being arranged within these chambers. As a result, the cooling medium flowing through the respective chambers can absorb heat from the associated battery module in a particularly homogeneous manner.
Eine weitere mögliche Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Trennstege alternierend an der oberen Hohlprofilinnenseite und der unteren Hohlprofilinnenseite angeordnet sind. Insbesondere wenn oberseitig und unterseitig vom Hohlprofil jeweilige Batteriemodule angeordnet sind, trägt dies dazu bei, dass besonders gleichmäßig sowohl vom oberen als auch vom unteren Batteriemodul Wärme auf das Kühlmedium innerhalb des Hohlprofils übertragen werden kann.Another possible embodiment of the invention provides that the separating webs are arranged alternately on the upper hollow profile inside and the lower hollow profile inside. In particular, if respective battery modules are arranged on the top and bottom of the hollow profile, this contributes to the fact that heat can be transferred to the cooling medium within the hollow profile particularly evenly from both the upper and the lower battery module.
Eine weitere mögliche Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass gegenüberliegende Längsseiten des Hohlprofils jeweils eine Hohlprofilseite und Hohlprofilunterseite nicht auf kürzestem Weg miteinander verbinden, wenn das Hohlprofil seine Ausgangsform aufweist. Beispielsweise können die Längsseiten des Hohlprofils einen bogenförmigen Querschnitt oder wenigstens einen zumindest im Wesentlichen s-förmigen Abschnitt aufweisen. Mit anderen Worten können also jeweilige Querschnitte der Längsseiten des Hohlprofils bogenförmig oder auch beispielsweise s-förmig ausgestaltet sein. Beispielsweise ist es möglich, dass die Längsseiten des Hohlprofils bezogen auf ihren Querschnitt die gleiche Form wie die Dehnungsstege aufweisen. Dies kann das Aufdehnen und Stauchen des Hohlprofils in Hochrichtung begünstigen.A further possible embodiment of the invention provides that opposite longitudinal sides of the hollow profile each do not connect a hollow profile side and a hollow profile underside to one another by the shortest path when the hollow profile has its original shape. For example, the longitudinal sides of the hollow profile can have an arcuate cross-section or at least one at least essentially S-shaped section. In other words, the respective cross-sections of the longitudinal sides of the hollow profile can be designed in an arc-shaped or, for example, an S-shape. For example, it is possible for the longitudinal sides of the hollow profile to have the same shape as the expansion webs in relation to their cross section. This can promote the expansion and compression of the hollow profile in the vertical direction.
Gemäß einer weiteren möglichen Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass jeweilige offene Stirnseiten des Hohlprofils von jeweiligen Endabschnitten der Kühlplatte verschlossen sind, wobei zumindest einer der Endabschnitte einen Anschluss zum Zuführen und/oder Abführen des Kühlmittels aufweist Die Endabschnitte können je nachdem, wie die Anschlüsse für die Zuführung und Abführung der Kühlmittel angeordnet sind, auch dazu dienen, eine Kühlmittelumlenkung von einer Kammer des Hohlprofils zur anderen Kammer des Hohlprofils zu bewerkstelligen.According to a further possible embodiment of the invention, it is provided that respective open end faces of the hollow profile are closed by respective end sections of the cooling plate, at least one of the end sections having a connection for supplying and / or discharging the coolant.The end sections can, depending on how the connections are arranged for the supply and discharge of the coolant, also serve to accomplish a coolant deflection from one chamber of the hollow profile to the other chamber of the hollow profile.
Die erfindungsgemäße Batterie für ein Kraftfahrzeug umfasst wenigstens eine erfindungsgemäße Kühlplatte oder wenigstens eine mögliche Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kühlplatte, wobei diese an einer Batteriemodulseite eines Batteriemoduls der Batterie angeordnet ist. Beispielsweise ist es auch möglich, jeweils eine der Kühlplatten zwischen einem Paar von Batteriemodulen anzuordnen. Insbesondere durch die Möglichkeit der Aufweitung der Kühlplatte in Hochrichtung ist es möglich, Spaltmaße zwischen der Kühlplatte und jeweiligen Batteriemodulseiten zu verringen.The battery according to the invention for a motor vehicle comprises at least one cooling plate according to the invention or at least one possible embodiment of the cooling plate according to the invention, this being arranged on a battery module side of a battery module of the battery. For example it is also possible to arrange one of the cooling plates between a pair of battery modules. In particular, due to the possibility of widening the cooling plate in the vertical direction, it is possible to reduce gaps between the cooling plate and the respective battery module sides.
Schließlich sieht eine mögliche Ausführungsform der Batterie vor, dass an einer der Batteriemodulseite zugeordneten Seite des Hohlprofils der Kühlplatte eine Matte aus einem Wärmeleitmaterial angeordnet ist. Mit anderen Worten ist es möglich, eine Art Gapfillermatte auf der Seite des Hohlprofils aufzukleben oder anderweitig anzuordnen, welche der Batteriemodulseite zugeordnet ist. Die Handhabung solcher Gapfillermatten ist wesentlich einfacher und man benötigt kein Dosiersystem, um den Gapfiller aufzutragen.Finally, one possible embodiment of the battery provides that a mat made of a thermally conductive material is arranged on a side of the hollow profile of the cooling plate assigned to the battery module side. In other words, it is possible to glue or otherwise arrange a type of gap filler mat on the side of the hollow profile which is assigned to the battery module side. The handling of such gap filler mats is much easier and you don't need a dosing system to apply the gap filler.
Weitere mögliche Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung möglicher Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.Further possible advantages, features and details of the invention emerge from the following description of possible exemplary embodiments and with reference to the drawing. The features and feature combinations mentioned above in the description as well as the features and feature combinations shown below in the description of the figures and / or in the figures alone can be used not only in the respectively specified combination, but also in other combinations or alone, without the scope of the invention to leave.
FigurenlisteFigure list
Die Zeichnung zeigt in:
-
1 eine Perspektivansicht einer Batterie für ein Kraftfahrzeug mit mehreren Batteriemodulen, wobei zwischen den Batteriemodulen Kühlplatten angeordnet sind; -
2 eine Draufsicht auf die Batterie; -
3 eine Querschnittansicht der Batterie entlang der in2 gekennzeichneten Schnittebene A-A; -
4 eine Perspektivansicht einer ersten Ausführungsform der Kühlplatte; -
5 eine Perspektivansicht einer zweiten Ausführungsform der Kühlplatte; -
6 eine Perspektivansicht einer dritten Ausführungsform der Kühlplatte; -
7 eine Perspektivansicht einer ersten Ausführungsform eines Endabschnitts für die Kühlplatten; -
8 eine Perspektivansicht einer zweiten Ausführungsform eines Endabschnitts für die Kühlplatten; -
9 eine Perspektivansicht einer weiteren Ausführungsform eines Endabschnitts der Kühlplatte; -
10 eine Perspektivansicht eines Hohlprofils der Kühlplatte, welches mittels eines Kühlmediums durchströmbar ist; -
11 eine perspektivische Detailansicht des Hohlprofils; -
12 eine Frontalansicht des Hohlprofils.
-
1 a perspective view of a battery for a motor vehicle with a plurality of battery modules, wherein cooling plates are arranged between the battery modules; -
2 a plan view of the battery; -
3 a cross-sectional view of the battery along the line in FIG2 marked cutting plane AA; -
4th a perspective view of a first embodiment of the cooling plate; -
5 a perspective view of a second embodiment of the cooling plate; -
6th a perspective view of a third embodiment of the cooling plate; -
7th a perspective view of a first embodiment of an end portion for the cooling plates; -
8th a perspective view of a second embodiment of an end portion for the cooling plates; -
9 a perspective view of a further embodiment of an end portion of the cooling plate; -
10 a perspective view of a hollow profile of the cooling plate, through which a cooling medium can flow; -
11 a perspective detailed view of the hollow profile; -
12 a front view of the hollow profile.
Gleiche oder funktionsgleiche Elemente wurden in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Identical or functionally identical elements have been provided with the same reference symbols in the figures.
Eine Batterie
In
In
In
Beispielsweise ist es möglich, dass durch den oberen rechten Anschluss
In
In
In
In
In
In
In
Das mittels des Kühlmediums durchströmbare Hohlprofil
Wie zu erkennen, befinden sich ein oberer nicht näher bezeichneter Anbindungsbereich, an welchem der Dehnungssteg
Wie anhand von
Wie zu erkennen, sind die Trennstege
In
Durch die beschriebene Gestaltung des Hohlprofils
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 1010
- Batteriebattery
- 1212
- BatteriemoduleBattery modules
- 1414th
- KühlplattenCooling plates
- 1616
- ZulaufIntake
- 1818th
- Ablaufprocedure
- 2020th
- Hohlprofil der KühlplatteHollow profile of the cooling plate
- 2222nd
- Endabschnitt der KühlplatteEnd section of the cooling plate
- 2424
- Endabschnitt der Kühlplatte mit KühlmittelumlenkungEnd section of the cooling plate with coolant deflection
- 2626th
- Anschlüsse der EndabschnitteConnections of the end sections
- 2828
- Endabschnitt der KühlplatteEnd section of the cooling plate
- 3030th
- Trennwand in den EndabschnittenPartition wall in the end sections
- 3232
- Kammern im HohlprofilChambers in the hollow profile
- 3434
- Dehnungsstege des HohlprofilsExpansion bars of the hollow profile
- 3636
- obere Hohlprofilinnenseiteupper hollow profile inside
- 3838
- untere Hohlprofilinnenseitelower hollow profile inside
- 4040
- Trennstege des HohlprofilsSeparators of the hollow profile
- 4242
- Längsseiten des HohlprofilsLong sides of the hollow profile
- 4444
- HohlprofiloberseiteHollow profile top
- 4646
- Hohlprofilunterseite Hollow profile underside
- xx
- LängsrichtungLongitudinal direction
- yy
- QuerrichtungTransverse direction
- zz
- HochrichtungVertical direction
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-
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