DE102019212864B3 - Cooling device for cooling a vehicle battery, a vehicle battery and a motor vehicle with a vehicle battery - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Kühlvorrichtung (16) zum Kühlen einer Fahrzeugbatterie (10), die mindestens zwei Batteriemodule aufweist. Die Kühlvorrichtung umfasst eine Grundplatte (18), wobei die Grundplatte (18) auf einer der Fahrzeugbatterie zugewandten Seite eine Kanalstruktur (20) in einem ersten Bereich (38) und einem zweiten Bereich (40) aufweist, wobei der erste Bereich (38) zur Kühlung eines ersten Batteriemoduls (13) und der zweite Bereich (40) zur Kühlung eines zweiten Batteriemoduls (14) angeordnet ist. Die Kanalstruktur (20) ist von einem Kanalelement (22) überdeckt, so dass ein Teil des Kanalelements (22) zusammen mit der Kanalstruktur (20) einen von einem Kühlmittel durchströmbaren Kühlkanal bildet, wobei das Kanalelement (22) dazu ausgebildet ist, sich bei Durchströmen des Kühlmittels auszubreiten und wobei ein Rücklaufkanal (44) des Kühlkanals des zweiten Bereichs räumlich isoliert von dem Kühlkanal des ersten Bereichs ausgebildet ist. The invention relates to a cooling device (16) for cooling a vehicle battery (10) which has at least two battery modules. The cooling device comprises a base plate (18), the base plate (18) having a channel structure (20) in a first area (38) and a second area (40) on a side facing the vehicle battery, the first area (38) for Cooling of a first battery module (13) and the second area (40) for cooling a second battery module (14) is arranged. The channel structure (20) is covered by a channel element (22), so that a part of the channel element (22) together with the channel structure (20) forms a cooling channel through which a coolant can flow, the channel element (22) being designed to close Spread through the flow of the coolant and wherein a return channel (44) of the cooling channel of the second area is formed spatially isolated from the cooling channel of the first area.
Description
Die Erfindung betrifft eine Kühlvorrichtung zum Kühlen einer Fahrzeugbatterie, die mindestens zwei Batteriemodule aufweist, eine Fahrzeugbatterie mit mindestens zwei Batteriemodulen und mit einer Kühlvorrichtung sowie ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Fahrzeugbatterie.The invention relates to a cooling device for cooling a vehicle battery, which has at least two battery modules, a vehicle battery with at least two battery modules and a cooling device, and a motor vehicle with such a vehicle battery.
Eine Temperierung von einer Fahrzeugbatterie, insbesondere einer Traktionsbatterie in einem Elektrofahrzeug, erfolgt in den meisten Fällen mit einer Kühlvorrichtung, die eine metallische Kühlplatte aufweist, in welchen flüssige Kühlmittel, wie beispielsweise Wasserglykol-Gemische, durchgeleitet werden. Um einen Toleranzausgleich zwischen der Fahrzeugbatterie und einer Kühlvorrichtung herzustellen, wird üblicherweise ein Wärmeleitmedium, ein sogenannter Gap-Filler, zwischen die Fahrzeugbatterie und die Kühlvorrichtung appliziert, welcher einen zusätzlichen Prozessschritt darstellt und die Recycelbarkeit maßgeblich verschlechtert, da durch den Gap-Filler die Kühlvorrichtung mit der Fahrzeugbatterie teilweise verklebt wird. Zudem stellt der Gap-Filler einen hohen Kostenfaktor bei der Herstellung der Fahrzeugbatterie dar.A vehicle battery, in particular a traction battery in an electric vehicle, is tempered in most cases with a cooling device that has a metallic cooling plate through which liquid coolants, such as water-glycol mixtures, are passed. In order to compensate for tolerances between the vehicle battery and a cooling device, a heat-conducting medium, a so-called gap filler, is usually applied between the vehicle battery and the cooling device, which represents an additional process step and significantly worsens recyclability, since the gap filler also affects the cooling device the vehicle battery is partially glued. In addition, the gap filler represents a high cost factor in the manufacture of the vehicle battery.
Aus der
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Effizienz einer Kühlvorrichtung zu erhöhen.The object of the present invention is to increase the efficiency of a cooling device.
Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die abhängigen Patentansprüche, die folgende Beschreibung sowie die Figuren offenbart.The object is achieved by the subjects of the independent claims. Advantageous developments of the invention are disclosed by the dependent claims, the following description and the figures.
Durch die Erfindung ist eine Kühlvorrichtung zum Kühlen einer Fahrzeugbatterie bereitgestellt, wobei die Fahrzeugbatterie mindestens zwei Batteriemodule aufweist. Die Kühlvorrichtung weist eine Grundplatte auf, wobei die Grundplatte auf einer der Fahrzeugbatterie zugewandten Seite eine Kanalstruktur in einem ersten Bereich und einem zweiten Bereich aufweist, wobei der erste Bereich zur Kühlung eines ersten Batteriemoduls und der zweite Bereich zur Kühlung eines zweiten Batteriemoduls angeordnet ist. Die Kanalstruktur ist von einem Kanalelement überdeckt, so dass ein Teil des Kanalelements zusammen mit der Kanalstruktur einen von einem Kühlmittel durchströmbaren Kühlkanal bildet, wobei das Kanalelement dazu ausgebildet ist, sich bei Durchströmen des Kühlmittels auszubreiten. Der Kühlkanal des ersten Bereichs und der Kühlkanal des zweiten Bereichs sind von einem gemeinsamen Kühlmittelzulauf gespeist, wobei ein Rücklaufkanal des Kühlkanals des zweiten Bereichs räumlich isoliert von dem Kühlkanal des ersten Bereichs ausgebildet ist.The invention provides a cooling device for cooling a vehicle battery, the vehicle battery having at least two battery modules. The cooling device has a base plate, the base plate having a channel structure in a first area and a second area on a side facing the vehicle battery, the first area being arranged for cooling a first battery module and the second area being arranged for cooling a second battery module. The channel structure is covered by a channel element, so that part of the channel element together with the channel structure forms a cooling channel through which a coolant can flow, the channel element being designed to expand when the coolant flows through. The cooling channel of the first area and the cooling channel of the second area are fed by a common coolant inlet, a return channel of the cooling channel of the second area being spatially isolated from the cooling channel of the first area.
Mit anderen Worten umfasst die Kühlvorrichtung eine Grundplatte, auf der Vertiefungen bereitgestellt sind, die eine Kanalstruktur bilden. Die Kanalstruktur kann beispielsweise durch Einprägen oder Ausfräsen von Material der Grundplatte erzeugt werden. Es ist jedoch auch möglich, dass die Kanalstruktur bereits bei der Herstellung der Grundplatte, beispielsweise in einem 3D-Druckverfahren oder einem Spritzgussverfahren, erzeugt wird. Die Kanalstruktur kann zumindest in einem ersten Bereich und einem zweiten Bereich der Grundplatte vorhanden sein, wobei die Bereiche für eine Kühlung des jeweiligen Batteriemoduls vorgesehen sind. Hierzu kann jeder Bereich eine mäanderförmige Kanalstruktur aufweisen, die eine Grundfläche des jeweiligen Batteriemoduls abdecken kann. In Richtung des jeweiligen Batteriemoduls kann die Kanalstruktur von einem Kanalelement überdeckt sein, wobei die Kanalstruktur zusammen mit dem Kanalelement einen Kühlkanal bildet, der durch ein Kühlmittel durchströmt werden kann. Als Kühlmittel eignet sich insbesondere ein Fluid, wie beispielsweise Wasser oder ein Wasserglykol-Gem isch.In other words, the cooling device comprises a base plate on which recesses are provided which form a channel structure. The channel structure can be produced, for example, by embossing or milling out material from the base plate. However, it is also possible for the channel structure to be produced during the production of the base plate, for example in a 3D printing process or an injection molding process. The channel structure can be present at least in a first area and a second area of the base plate, the areas for cooling the respective Battery module are provided. For this purpose, each area can have a meandering channel structure that can cover a base area of the respective battery module. In the direction of the respective battery module, the channel structure can be covered by a channel element, the channel structure together with the channel element forming a cooling channel through which a coolant can flow. A fluid such as water or a water-glycol mixture is particularly suitable as the coolant.
Bei Durchströmen des Kühlkanals mit dem Kühlmittel ist vorzugsweise vorgesehen, dass sich das Kanalelement in Richtung des Batteriemoduls ausbreitet und/oder ausdehnt. Das heißt, dass sich das Kanalelement elastisch verformen kann. Das Kanalelement kann insbesondere eine Folie aus Kunststoff oder einem Metall umfassen, die wasserundurchlässig ist und einen hohen Wärmeleitkoeffizienten aufweist. Das Kanalelement kann beispielsweise auch ein halbkreisförmiger Schlauch, insbesondere ein elastischer Gummischlauch, sein, der sich unter Druck in Richtung des jeweiligen Batteriemoduls ausdehnt. Somit kann erreicht werden, dass eine toleranzbedingte Lücke zwischen der Kühlvorrichtung und dem jeweiligen Batteriemodul der Fahrzeugbatterie überbrückt werden kann, ohne dass ein Wärmeleitmedium, wie beispielsweise einen Gap-Filler, zwischen die Kühlvorrichtung und die Fahrzeugbatterie eingebracht werden muss. Das heißt, dass sich das Kanalelement bei Durchströmen des Kühlmittels zu dem jeweiligen Batteriemodul ausbreitet und sich an eine Unterseite des Batteriemoduls anpasst, so dass ein flächiger oder formschlüssiger Kontakt zwischen dem Kanalelement und dem Batteriemodul entsteht. Über diesen kann dann Wärme von dem Batteriemodul an das Kühlmittel im Kühlkanal übertragen werden. Folglich ergibt sich der Vorteil, dass Toleranzschwankungen ausgeglichen werden können und dass auf den teuren Gap-Filler verzichtet werden kann. Auch kann eine Recycelbarkeit anders als bei konventionellen Aufbauten vollständig gewährleistet werden, da die Batteriemodule nicht mit der Kühlvorrichtung verklebt werden müssen.When the coolant flows through the cooling channel, it is preferably provided that the channel element spreads and / or expands in the direction of the battery module. This means that the channel element can be elastically deformed. The channel element can in particular comprise a film made of plastic or a metal which is impermeable to water and has a high coefficient of thermal conductivity. The channel element can, for example, also be a semicircular tube, in particular an elastic rubber tube, which expands under pressure in the direction of the respective battery module. It can thus be achieved that a tolerance-related gap between the cooling device and the respective battery module of the vehicle battery can be bridged without a heat-conducting medium, such as a gap filler, having to be introduced between the cooling device and the vehicle battery. This means that when the coolant flows through the channel element expands to the respective battery module and adapts to an underside of the battery module, so that a flat or form-fitting contact is created between the channel element and the battery module. This can then be used to transfer heat from the battery module to the coolant in the cooling duct. As a result, there is the advantage that tolerance fluctuations can be compensated for and that the expensive gap filler can be dispensed with. In contrast to conventional structures, recyclability can also be fully guaranteed, since the battery modules do not have to be glued to the cooling device.
Ferner werden der Kühlkanal des ersten Bereichs und des zweiten Bereichs von einem gemeinsamen Kühlmittelzulauf gespeist, wodurch zusätzliche Anschlüsse für den Kühlmittelzulauf des jeweiligen Bereichs eingespart werden können. Des Weiteren ist ein Rücklaufkanal des Kühlkanals des zweiten Bereichs räumlich isoliert von dem Kühlkanal des ersten Bereichs ausgebildet. Somit kann vermieden werden, dass der Rücklaufkanal des zweiten Bereichs, dessen Kühlmittel eine höhere Temperatur als das Kühlmittel im Kühlkanal des ersten Bereichs aufweisen kann, das Kühlmittel im ersten Bereich aufwärmt und somit eine Kühlleistung verschlechtert.Furthermore, the cooling channel of the first area and the second area are fed by a common coolant inlet, whereby additional connections for the coolant inlet of the respective area can be saved. Furthermore, a return channel of the cooling channel of the second area is designed to be spatially isolated from the cooling channel of the first area. It can thus be avoided that the return channel of the second area, the coolant of which can have a higher temperature than the coolant in the cooling channel of the first area, heats up the coolant in the first area and thus deteriorates a cooling performance.
Der Rücklaufkanal des zweiten Bereichs kann vorzugsweise an der Kanalstruktur des ersten Bereichs vorbeigeleitet werden. Besonders bevorzugt kann vorgesehen sein, dass der Rücklaufkanal des zweiten Bereichs auf einer entfernten Ebene zu dem Kühlkanal des ersten Bereichs verläuft. Durch die Erfindung ergibt sich der Vorteil, dass eine Effizienz durch die Isolation des Rücklaufkanals des zweiten Bereichs gesteigert werden kann, da sich die Kühlkanäle nicht gegenseitig aufwärmen.The return channel of the second area can preferably be routed past the channel structure of the first area. It can particularly preferably be provided that the return duct of the second area runs on a plane that is remote from the cooling duct of the first area. The invention has the advantage that efficiency can be increased through the insulation of the return duct of the second area, since the cooling ducts do not mutually warm up.
Zu der Erfindung gehören auch Ausführungsformen, durch die sich zusätzliche Vorteile ergeben.The invention also includes embodiments which result in additional advantages.
Eine Ausführungsform sieht vor, dass die Grundplatte im ersten Bereich auf einer der Fahrzeugbatterie abgewandten Seite eine Rücklaufstruktur aufweist, die von dem Kanalelement überdeckt ist und zusammen mit der Rücklaufstruktur den Rücklaufkanal des Kühlkanals des zweiten Bereichs bildet, wobei die Grundplatte vom Kühlkanal des zweiten Bereichs zu dem Rücklaufkanal des zweiten Bereichs eine Durchdringung durch die Grundplatte aufweist. Mit anderen Worten wird die räumliche Isolierung des Rücklaufkanals des zweiten Bereichs dadurch erreicht, dass der Rücklaufkanal des zweiten Bereichs auf der entgegengesetzten Seite der Grundplatte angeordnet ist, wobei der Rücklaufkanal durch eine Rücklaufstruktur in der Grundplatte gebildet ist, die von dem Kanalelement, das sich bei Durchströmen des Kühlmittels ausdehnen kann, überdeckt ist. Die Rücklaufkanalstruktur kann in gleicher Weise wie die Kanalstruktur in die Grundplatte eingearbeitet sein und eine Vertiefung in der Grundplatte bilden. Eine Verbindung von dem Kühlkanal des zweiten Bereichs, der sich auf der Batteriemodul zugewandten Seite befindet, zu dem Rücklaufkanal des zweiten Bereichs, der sich auf der Batteriemodul abgewandten Seite befindet, kann durch eine Durchdringung der Grundplatte erzeugt werden. Die Durchdringung kann beispielsweise eine Bohrung oder Aussparung durch die Grundplatte sein. Durch diese Ausführungsform ergibt sich der Vorteil, dass der Rücklaufkanal des zweiten Bereichs leicht von dem Kühlkanal des ersten Bereichs räumlich isoliert werden kann, ohne dass zusätzliche Leitungen und Anschlüsse verwendet werden müssen. Durch diese Ausführungsform kann eine Effizienz der Kühlvorrichtung gesteigert werden.One embodiment provides that the base plate has a return structure in the first area on a side facing away from the vehicle battery, which is covered by the channel element and, together with the return structure, forms the return channel of the cooling channel of the second area, the base plate from the cooling channel to the second area the return channel of the second area has a penetration through the base plate. In other words, the spatial isolation of the return channel of the second area is achieved in that the return channel of the second area is arranged on the opposite side of the base plate, the return channel being formed by a return structure in the base plate, which is formed by the channel element that is located at Can expand through the flow of coolant is covered. The return channel structure can be incorporated into the base plate in the same way as the channel structure and form a recess in the base plate. A connection from the cooling channel of the second area, which is located on the side facing the battery module, to the return channel of the second area, which is located on the side facing away from the battery module, can be created by penetrating the base plate. The penetration can, for example, be a bore or recess through the base plate. This embodiment has the advantage that the return channel of the second area can easily be spatially isolated from the cooling channel of the first area without the need to use additional lines and connections. With this embodiment, the efficiency of the cooling device can be increased.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der Rücklaufkanal des zweiten Bereichs unter einem Rücklaufkanal des ersten Bereichs angeordnet ist. Mit anderen Worten kann der erste Bereich einen eigenen Rücklaufkanal aufweisen, der auf der Fahrzeugbatterie zugewandten Seite verläuft, wobei der Rücklaufkanal des zweiten Bereichs auf der Fahrzeugbatterie abgewandten Seite unterhalb des Rücklaufkanals des ersten Bereichs angeordnet ist. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass Anschlüsse für den jeweiligen Rücklaufkanal an einer gleichen Position der Kühlvorrichtung angeordnet werden können, wodurch ein Raumbedarf für die Kühlvorrichtung verringert werden kann.It is preferably provided that the return channel of the second area is arranged below a return channel of the first area. In other words, the first area can have its own return channel which runs on the side facing the vehicle battery, the return channel of the second area being arranged on the side facing away from the vehicle battery below the return channel of the first area. This has the advantage that connections for the respective return duct can be arranged at the same position of the cooling device, whereby a space requirement for the cooling device can be reduced.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Grundplatte zwischen dem ersten Bereich und dem Rücklaufkanal des zweiten Bereichs einen wärmeisolierenden Zwischenboden aufweist. Der wärmeisolierende Zwischenboden kann beispielsweise aus dem gleichen Material wie die Grundplatte gebildet sein und wärmeisolierend wirken. Beispielsweise kann zwischen den Rücklaufkanälen des ersten und zweiten Bereichs der Zwischenboden als ein Steg von beispielsweise 1,5 mm Höhe ausgebildet sein, der die Rücklaufkanäle räumlich trennt und wärmeisolierend wirkt. Insbesondere kann der Zwischenboden aus Kunststoff gebildet sein, wobei eine Höhe des Zwischenbodens so gewählt ist, dass keine oder nur ein geringfügiger Anteil an Wärme von dem Rücklaufkanal des zweiten Bereichs in die Kanalstruktur des ersten Bereichs übertragen wird. Auch kann vorgesehen sein, dass in dem Zwischenboden ein wärmeisolierendes Material mit einem geringen Wärmeleitkoeffizienten eingearbeitet ist, wodurch ein Wärmeübertrag reduziert werden kann. Beispielsweise kann als wärmeisolierendes Material eine Keramik, ein Kunststoffschaum und/oder ein Glasfaserverbundwerkstoff verwendet werden. Durch diese Ausführungsform ergibt sich der Vorteil, dass ein Wärmeübertrag zwischen dem Rücklaufkanal des zweiten Bereichs und der Kanalstruktur des ersten Bereichs verringert werden kann, wodurch sich eine Effizienz der Kühlvorrichtung erhöht.In an advantageous embodiment it is provided that the base plate has a heat-insulating intermediate floor between the first area and the return duct of the second area. The heat-insulating intermediate floor can, for example, be formed from the same material as the base plate and have a heat-insulating effect. For example, between the return channels of the first and second area, the intermediate floor can be designed as a web of, for example, 1.5 mm high, which spatially separates the return channels and has a heat-insulating effect. In particular, the intermediate floor can be formed from plastic, the height of the intermediate floor being selected such that no or only a small amount of heat is transferred from the return duct of the second area into the duct structure of the first area. It can also be provided that a heat-insulating material with a low coefficient of thermal conductivity is incorporated in the intermediate floor, as a result of which heat transfer can be reduced. For example, a ceramic, a plastic foam and / or a glass fiber composite material can be used as the heat insulating material. This embodiment has the advantage that a heat transfer between the return duct of the second area and the duct structure of the first area can be reduced, which increases the efficiency of the cooling device.
Eine Ausführungsform sieht vor, dass die Grundplatte und der Zwischenboden aus einem einteiligen Kunststoffelement ausgebildet sind. Das einteilige Kunststoffelement kann beispielsweise durch ein Spritzgussverfahren oder ein 3D-Druckverfahren hergestellt sein. Durch diese Ausführungsform ergibt sich der Vorteil, dass die Grundplatte und der Zwischenboden leicht reproduzierbar hergestellt werden können, wodurch Kosten bei der Herstellung der Kühlvorrichtung eingespart werden können.One embodiment provides that the base plate and the intermediate floor are formed from a one-piece plastic element. The one-piece plastic element can be produced, for example, by an injection molding process or a 3D printing process. This embodiment has the advantage that the base plate and the intermediate floor can be produced easily reproducibly, whereby costs in the production of the cooling device can be saved.
Eine Ausführungsform sieht vor, dass das Kanalelement als eine Folie ausgebildet ist, die die Kanalstruktur und die Rücklaufkanalstruktur überdeckt, und die aus einem elastisch dehnbaren Kunststoff oder einer elastisch dehnbaren Hybridfolie ausgebildet ist, wobei die Folie gasdicht mit der Grundplatte verbunden ist. Mit anderen Worten kann das Kanalelement eine elastisch dehnbare Kunststofffolie oder eine elastisch dehnbare Hybridfolie sein, die beispielsweise eine Wandstärke von 0,05 mm bis 0,5 mm aufweist. Die Folie kann sich insbesondere bei Durchströmen des Kühlkanals mit dem Kühlmittel ausbreiten, wodurch sich die Folie an einer Außenfläche des Batteriemoduls anschmiegen kann. Somit kann eine Toleranz zwischen der Kühlvorrichtung und der Fahrzeugbatterie ausgeglichen werden. Außerdem kann durch das Ausbreiten der Folie an das Batteriemodul der Fahrzeugbatterie ein flächiger Kontakt hergestellt werden, über den ein effektiver Wärmetransport möglich ist. Eine Hybridfolie kann insbesondere eine Folie mit mehreren Zwischenschichten sein, vorzugsweise eine mehrlagige Verbundfolie, die wasserundurchlässig sein kann und eine hohe Schlagzähigkeit und einen hohen Wärmeleitkoeffizienten aufweisen kann. Beispielsweise kann die Hybridfolie Kunststoffe, wie Polypropylen und Polyethylen, umfassen. Die gasdichte Verbindung der Folie an die Grundplatte kann beispielsweise über ein Verkleben oder ein Verschweißen der Folie an die Grundplatte durchgeführt werden. Durch diese Ausführungsform ergibt sich der Vorteil, dass ein kostengünstiges Material zur Überbrückung von Toleranzen und Übertragung von Wärme bereitgestellt werden kann.One embodiment provides that the channel element is designed as a film that covers the channel structure and the return channel structure, and that is made of an elastically stretchable plastic or an elastically stretchable hybrid film, the film being gas-tightly connected to the base plate. In other words, the channel element can be an elastically stretchable plastic film or an elastically stretchable hybrid film which, for example, has a wall thickness of 0.05 mm to 0.5 mm. The film can spread in particular when the coolant flows through the cooling channel, as a result of which the film can nestle against an outer surface of the battery module. Thus, a tolerance between the cooling device and the vehicle battery can be compensated for. In addition, by spreading the film on the battery module of the vehicle battery, a flat contact can be made, through which an effective heat transport is possible. A hybrid film can in particular be a film with several intermediate layers, preferably a multi-layer composite film which can be impermeable to water and can have high impact strength and a high coefficient of thermal conductivity. For example, the hybrid film can comprise plastics such as polypropylene and polyethylene. The gas-tight connection of the film to the base plate can be carried out, for example, by gluing or welding the film to the base plate. This embodiment has the advantage that a cost-effective material for bridging tolerances and transferring heat can be provided.
Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass ein Anschluss des Kühlmittelzulaufs und ein Anschluss der Rücklaufkanäle des ersten und zweiten Bereichs in die Grundplatte integriert sind. Das heißt, dass Anschlüsse, insbesondere Anschlüsse des Kühlmittels, an der Grundplatte vorgesehen sind. Beispielsweise können hierbei Steckverbindung oder Schraubverbindungen für Kühlmittelschläuche in die Grundplatte integriert sein. Ferner können Aussparungen zur Montage, insbesondere Schraubgewinde oder Aussparungen für Bolzen, in die Grundplatte integriert sein, um somit eine Montage mit der Fahrzeugbatterie zu erleichtern. Durch diese Ausführungsform ergibt sich der Vorteil, dass Verbindungsmittel von Anschlüssen mit der Grundplatte eingespart werden können, wodurch Kosten reduziert werden. Auch kann eine Ausfallwahrscheinlichkeit der Kühlvorrichtung durch undichte Stellen minimiert werden, da weniger Bauteile verwendet werden, die potentiell undicht sein könnten.Another embodiment provides that a connection for the coolant inlet and a connection for the return ducts of the first and second areas are integrated into the base plate. This means that connections, in particular connections of the coolant, are provided on the base plate. For example, plug connections or screw connections for coolant hoses can be integrated into the base plate. Furthermore, recesses for assembly, in particular screw threads or recesses for bolts, can be integrated into the base plate in order to facilitate assembly with the vehicle battery. This embodiment has the advantage that connecting means for connections to the base plate can be saved, which reduces costs. The probability of failure of the cooling device due to leaks can also be minimized, since fewer components are used that could potentially leak.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Fahrzeugbatterie mit mindestens zwei Batteriemodulen und mit einer Kühlvorrichtung nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen. Hierbei ergeben sich gleiche Vorteile und Variationsmöglichkeiten wie bei der Kühlvorrichtung.Another aspect of the invention relates to a vehicle battery with at least two battery modules and with a cooling device according to one of the preceding embodiments. This results in the same advantages and possible variations as with the cooling device.
Eine Ausführungsform der Fahrzeugbatterie sieht vor, dass das Kanalelement des Rücklaufkanals des zweiten Bereichs bei Durchströmen des Kühlmittels durch den Rücklaufkanal in Kontakt mit einem Batteriegehäuseboden steht und dazu ausgebildet ist, Wärme zu übertragen, wobei der Batteriegehäuseboden dazu ausgebildet ist, das Kühlmittel im Rücklaufkanal zu kühlen. Mit anderen Worten kann sich das Kanalelement des Rücklaufkanals ausbreiten, so dass es auf einem Batteriegehäuseboden aufliegt, wodurch Wärme zwischen dem Kühlmittel des Rücklaufkanals und dem Batteriegehäuseboden übertragen werden kann. Der Batteriegehäuseboden kann insbesondere eine Wärmetauscherfunktion aufweisen, indem das Kühlmittel des Rücklaufkanals des zweiten Bereichs gekühlt wird. Der Batteriegehäuseboden kann vorzugsweise ein metallischer Batteriegehäuseboden sein, durch den Wärme abtransportiert und verteilt werden kann. Durch diese Ausführungsform ergibt sich der Vorteil, dass der Batteriegehäuseboden dem warmen Kühlmittel Wärme entzieht, was zu einer Effizienzsteigerung zur Kühlung der Fahrzeugbatterie beiträgt.One embodiment of the vehicle battery provides that the channel element of the return channel of the second region is in contact with a battery housing bottom when the coolant flows through the return channel and is designed to transfer heat, the battery housing bottom being designed to cool the coolant in the return channel . In other words, the channel element of the return channel can spread out so that it is on a Battery housing bottom rests, whereby heat can be transferred between the coolant of the return channel and the battery housing bottom. The battery housing bottom can in particular have a heat exchanger function in that the coolant of the return duct of the second region is cooled. The battery housing bottom can preferably be a metallic battery housing bottom, through which heat can be transported away and distributed. This embodiment has the advantage that the battery housing bottom draws heat from the warm coolant, which contributes to an increase in the efficiency of cooling the vehicle battery.
Erfindungsgemäß ist auch ein Kraftfahrzeug mit einer Fahrzeugbatterie nach einem der vorhergehenden Ausführungsformen bereitgestellt. Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug ist bevorzugt als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen, oder als Personenbus oder Motorrad ausgestaltet.According to the invention, a motor vehicle with a vehicle battery according to one of the preceding embodiments is also provided. The motor vehicle according to the invention is preferably designed as a motor vehicle, in particular as a passenger vehicle or truck, or as a passenger bus or motorcycle.
Zu der Erfindung gehören auch Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens, die Merkmale aufweisen, wie sie bereits im Zusammenhang mit den Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs beschrieben worden sind. Aus diesem Grund sind die entsprechenden Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens hier nicht noch einmal beschrieben.The invention also includes further developments of the method according to the invention which have features such as have already been described in connection with the further developments of the motor vehicle according to the invention. For this reason, the corresponding developments of the method according to the invention are not described again here.
Die Erfindung umfasst auch die Kombinationen der Merkmale der beschriebenen Ausführungsformen.The invention also includes the combinations of the features of the described embodiments.
Im Folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt:
-
1 eine schematische Seitenansicht einer Fahrzeugbatterie mit einer Kühlvorrichtung gemäß einer beispielshaften Ausführungsform; -
2 eine schematische Draufsicht auf eine Kühlvorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform; -
3 eine schematische Draufsicht einer Kühlvorrichtung gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform; -
4 eine schematische Perspektivansicht einer Durchdringung durch eine Grundplatte einer Kühlvorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform.
-
1 a schematic side view of a vehicle battery with a cooling device according to an exemplary embodiment; -
2 a schematic plan view of a cooling device according to an exemplary embodiment; -
3 a schematic top view of a cooling device according to a further exemplary embodiment; -
4th a schematic perspective view of a penetration through a base plate of a cooling device according to an exemplary embodiment.
Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Bei den Ausführungsbeispielen stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsformen jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden. Daher soll die Offenbarung auch andere als die dargestellten Kombinationen der Merkmale der Ausführungsformen umfassen. Des Weiteren sind die beschriebenen Ausführungsformen auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.The exemplary embodiments explained below are preferred embodiments of the invention. In the exemplary embodiments, the described components of the embodiments each represent individual features of the invention that are to be considered independently of one another and that also develop the invention independently of one another. Therefore, the disclosure is intended to include combinations of the features of the embodiments other than those shown. Furthermore, the described embodiments can also be supplemented by further features of the invention already described.
In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen jeweils funktionsgleiche Elemente.In the figures, the same reference symbols denote functionally identical elements.
In
Die Fahrzeugbatterie
Die Kühlvorrichtung
Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass sich die Kanalstruktur
Die Kanalstruktur
In vorteilhafter Weise ist die Folie
Die Folie
Besonders bevorzugt können der Kühlkanal des ersten Bereichs und des zweiten Bereichs von einem gemeinsamen Kühlmittelzulauf
Dazu kann insbesondere vorgesehen sein, dass in der Grundplatte
Um eine räumliche Isolierung des Rücklaufkanals des zweiten Bereichs zu erreichen, kann eine Durchdringung
Bevorzugt kann der Rücklaufkanal des zweiten Bereichs unter einem Rücklaufkanal des ersten Bereichs angeordnet sein, wobei der Rücklaufkanal des ersten Bereichs bevorzugt auf der Batteriemodul zugewandten Seite der Grundplatte
Zwischen den Rücklaufkanälen kann ein Zwischenboden
Für eine weitere Effizienzsteigerung der Kühlvorrichtung
In
Die Grundplatte
Vorzugsweise können der erste Bereich
Vorzugsweise können die Rücklaufkanäle
In
In
Die Kühlvorrichtung
In einer anderen beispielhaften Ausführungsform besteht ein Aspekt darin, eine aktive aufblasbare Kühlung bereitzustellen, welche sich durch einen Fluiddruck an Batteriezellen eines Batteriemoduls anschmiegt. Diese Kühlvorrichtung
Hinzu kommt ein Zwischenboden
Durch die Konstruktion der Kühlvorrichtung
Insgesamt zeigen die Beispiele, wie durch die Erfindung ein aktives Kühlsystem für ein batteriebetriebenes elektrisches Fahrzeug mit integriertem Rücklauf und einem Wärmetauscher bereitgestellt werden kann.Overall, the examples show how the invention can provide an active cooling system for a battery-operated electric vehicle with an integrated return line and a heat exchanger.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102019212864.5A DE102019212864B3 (en) | 2019-08-27 | 2019-08-27 | Cooling device for cooling a vehicle battery, a vehicle battery and a motor vehicle with a vehicle battery |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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2019
- 2019-08-27 DE DE102019212864.5A patent/DE102019212864B3/en active Active
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