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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Speichergehäuseanordnung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie ein Fahrzeug mit einer entsprechenden Speichergehäuseanordnung.
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Fahrzeughersteller setzen derzeit in verstärktem Maße auf Fahrzeuge mit Hybridantrieb oder reinem Elektroantrieb. Derartige Fahrzeuge benötigen elektrische Energiespeicher zur Versorgung des jeweiligen elektrischen Antriebs mit elektrischer Energie.
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Die Leistungsfähigkeit der Energiespeicher und die damit verfügbare Energie sind in starkem Maße von der Temperatur der Energiespeicher abhängig, so dass diese möglichst in einem optimalen Temperaturbereich gehalten werden müssen, um eine möglichst hohe Leistung abrufbar zu machen. Da die Energiespeicher jedoch im Betrieb des Fahrzeugs bzw. bei Abgabe der elektrischen Energie thermische Energie in Form von Wärme erzeugen und sich damit über den optimalen Temperaturbereich hinaus erwärmen, muss eine Kühlung der Energiespeicher vorgesehen werden.
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Bekannte Kühlvorrichtungen sind üblicherweise aktiv ausgeführt und erfordern selbst elektrische Energie, so dass hierdurch einerseits die für den Antrieb verfügbare Kapazität und somit eine Reichweite des Fahrzeugs reduziert wird und andererseits die Energiespeicher zusätzliche Wärme produzieren.
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Eine im Wesentlichen passive Kühlung von elektrischen Speichereinheiten in einem Fahrzeug, insbesondere in einem Motorrad, ist beispielsweise aus der
DE 10 2011 078 267 A1 bekannt.
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Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte Kühlung für elektrische Energiespeicher für Fahrzeuge bereitzustellen, welche die vorgenannten Nachteile zumindest reduziert oder sogar beseitigt.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst mit einer Speichergehäuseanordnung gemäß dem Gegenstand des Patentanspruchs 1 sowie einem Fahrzeug nach Patentanspruch 10. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweils abhängigen Patentansprüchen.
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Demnach wird eine Speichergehäuseanordnung für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Neigefahrzeug, zur Aufnahme mehrerer elektrischer Speichereinheiten vorgeschlagen, wobei die Speichergehäuseanordnung ein erstes Gehäusemodul zur Aufnahme einer ersten Anzahl der elektrischen Speichereinheiten und ein zweites Gehäusemodul zur Aufnahme einer zweiten Anzahl der elektrischen Speichereinheiten umfasst, wobei zwischen dem ersten und dem zweiten Gehäusemodul ein Kühlkanal zum Abführen von thermischer Energie der Speichereinheiten gebildet ist. Außerdem ist der Kühlkanal in einem Betriebszustand der Speichergehäuseanordnung in vertikaler Richtung erstreckt.
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Es wird also eine Speichergehäuseanordnung als elektrischer Energiespeicher bereitgestellt, welche zumindest das erste und das zweite Gehäusemodul als Subkomponenten umfasst. Die Gehäusemodule können separat voneinander ausgebildet sein, oder als Abschnitte eines gemeinsamen, einteiligen Gehäuses.
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Beispielsweise können die beiden Gehäusemodule spiegelsymmetrisch zu einer Fahrzeuglängsachse angeordnet werden. So können ein Gehäusemodul auf einer linken Seite und das andere Gehäusemodul auf einer rechten Seite einer Fahrzeuglängsachse positioniert sein.
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In beiden Gehäusemodulen können jeweils die elektrischen Speichereinheiten vorgesehen werden. Der Begriff „Speichereinheit“ umfasst insbesondere Batteriezellen, Kondensatoren oder andere Einrichtungen, die zum Speichern von elektrischer Energie geeignet und bestimmt sind. Die einzelnen Speichereinheiten können parallel und/oder seriell miteinander verschaltet sein. Mehrere Speichereinheiten können zu einem Speichermodul miteinander verschaltet sein. Jedes der Gehäusemodule kann eines oder mehrere miteinander verschaltete Speichermodule aufweisen.
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Vorzugsweise sind die Speichereinheiten zur Bereitstellung der elektrischen Energie als primäre Antriebsenergie für ein primär elektrisch angetriebenes Fahrzeug vorgesehen, also ein rein elektrisch angetriebenes Fahrzeug oder ein Hybridfahrzeug.
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Wie beschrieben, ist zwischen dem ersten und dem zweiten Gehäusemodul der Kühlkanal ausgebildet, der zum Abführen von thermischer Energie der Speichereinheiten vorgesehen ist. Beispielsweise kann also abzuführende thermische Energie von den sich im Betrieb erwärmenden Speichereinheiten auf die Gehäusemodule übertragen werden, von wo die thermische Energie auf ein in dem Kühlkanal strömenden Luftstrom übertragen und mit dessen Hilfe über den Kühlkanal abgeführt wird.
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Um eine besonders vorteilhafte Kühlwirkung zu erzielen, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, den Kühlkanal derart auszurichten, dass dieser in einem Betriebszustand in vertikaler Richtung erstreckt ist. Dies bedeutet, dass im Betriebszustand der Speichergehäuseanordnung (und damit vorzugsweise auch in einem Betriebszustand des Fahrzeugs) der Kühlkanal „stehend“ ausgerichtet ist und somit als Kamin wirkt. Der auf diese Weise erzeugte „Kamineffekt“, bewirkt eine passiv angetriebene Zwangsdurchströmung des Kühlkanals. Die in dem Kanal befindliche Luft wird durch die beschriebene Aufnahme der thermischen Energie erwärmt und steigt in dem vertikal stehenden Kühlkanal auf. Gleichzeitig wird in einem unteren Bereich des Kühlkanals Luft, beispielsweise Umgebungsluft, angezogen und strömt somit nach, wodurch der in dem Kühlkanal aufsteigende Luftstrom entsteht.
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Auch ist es möglich die Speichereinheiten innerhalb der Gehäusemodule auf bestimmte Art und Weise anzuordnen, die dazu geeignet ist eine Unterstützung des Kamineffekts zu bewirken. So können bei einer unterschiedlich intensiven Nutzung definierter Speichereinheiten, jene stark belasteten Speichereinheiten (die Leistungszellen) aufgrund ihrer stärkeren thermischen Erwärmung in einem oberen Bereich des jeweiligen Gehäusemoduls angeordnet werden, wohingegen die weniger stark belasteten und damit grundsätzlich kühleren Speicherelemente (die sogenannten Ausdauerzellen) unterhalb davon angeordnet werden. Auf diese Weise wird eine verstärkte Erwärmung des Luftstroms im oberen Bereich des Kühlkanals konzentriert, wodurch der Luftstrom nochmals beschleunigt und eine verstärkte Kühlleistung erzielt werden kann.
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Des Weiteren kann der Kühlkanal an einem unteren ersten Ende eine Lufteinlassöffnung aufweisen, die einen größeren Strömungsquerschnitt (beziehungsweise Strömungsquerschnitt) aufweist als eine an einem oberen zweiten Ende vorgesehene Luftaustrittsöffnung. Auf diese Weise kann die entstehende Kühlwirkung zusätzlich erhöht werden. Aufgrund der Verengung des Strömungsquerschnitts des Kühlkanals an seinem oberen Ende wird eine Art „Venturi-Düse“ gebildet, wobei die aufsteigende erwärmte Luft zusätzlich beschleunigt wird. Gleichzeitig wird mehr Luft am unteren Ende in die Lufteinlassöffnung eingezogen beziehungsweise muss dort nachströmen. Ein auf diese Weise erhöhter Luftstrom erhöht entsprechend die Kühlwirkung der gesamten Speichergehäuseanordnung.
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Hierbei kann sich ein Strömungsquerschnitt des Kühlkanals im Verlauf zwischen dem unteren Ende und dem oberen Ende des Kühlkanals verjüngen werden, um die strömungsbeeinflussenden Rahmenbedingungen zu verbessern.
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Zum Beispiel kann diese Verjüngung stufenförmig und/oder kontinuierlich ausgebildet sein.
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Dies bedeutet, dass der Srömungsquerschnitt, also beispielsweise der für die Strömungsführung relevante innere Querschnitt des Kühlkanals, in seinem Verlauf zwischen dem unteren Ende und dem oberen Ende entweder eine oder mehrere Stufen aufweisen. In diesem Fall weist der Kühlkanal entlang seines Verlaufs zwei oder mehrere Abschnitte mit zueinander unterschiedlich großen Strömungsquerschnitten auf. Vorzugsweise nimmt hierbei die Größe der Strömungsquerschnitte mit jeder Stufe ab. Alternativ oder zusätzlich hierzu kann der Kühlkanal einen oder mehrere Abschnitte mit einer kontinuierlichen Querschnittsverjüngung, also einer kontinuierlichen Querschnittsverkleinerung aufweisen.
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In jedem Fall wird durch die beschriebenen Möglichkeiten der Querschnittsverjüngung eine Beschleunigung des durch den Kühlkanal hindurchströmenden Luftstroms bewirkt.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform wird der Kühlkanal zumindest abschnittsweise von jeweils mindestens einem Wandabschnitt der beiden Gehäusemodule gebildet. Dies bedeutet, dass der jeweilige Wandabschnitt des jeweiligen Gehäusemoduls gleichzeitig auch einen Teil beziehungsweise Abschnitt der Kanalwandung bildet und somit den Kühlkanal zumindest lokal begrenzt. Mit anderen Worten bildet eine äußere Oberfläche des jeweiligen Wandabschnitts des Gehäusemoduls gleichzeitig eine innere Oberfläche des Kühlkanals, insbesondere eine strömungsleitende innere Oberfläche. Auf diese Weise kann auf eine separate zusätzliche Kanalwandung des Kühlkanals verzichtet, die andernfalls eine hinsichtlich einer Wärmeleitung nachteilige Wanddopplung bewirken würde.
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Gemäß einer Ausführungsform sind die beiden Gehäusemodule derart zueinander angeordnet, dass ein den Kühlkanal zumindest abschnittsweise bildender Wandabschnitt des ersten Gehäusemoduls und ein den Kühlkanal zumindest abschnittsweise bildender Wandabschnitt des zweiten Gehäusemoduls parallel zueinander angeordnet sind. Es wird auf diese Weise ein Kühlkanal mit zwei zueinander parallelen Wandabschnitten gebildet.
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Alternativ oder zusätzlich können die beiden Gehäusemodule derart zueinander angeordnet sein, dass ein den Kühlkanal zumindest abschnittsweise bildender Wandabschnitt des ersten Gehäusemoduls und ein den Kühlkanal zumindest abschnittsweise bildender Wandabschnitt des zweiten Gehäusemoduls gekippt zueinander angeordnet sind. Die beiden Wandabschnitte können also beispielsweise derart zueinander angeordnet sein, dass ein Abstand ihrer oberen Enden kleiner ist als ein Abstand ihrer unteren Enden zueinander. Es wird auf diese Weise ein Kühlkanal mit zwei zueinander gekippt angeordneten Wandabschnitten gebildet, wodurch ebenfalls eine Verjüngung des Querschnitts des Kühlkanals entlang seines Verlaufs erzeugt werden kann.
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Des Weiteren können die Wandabschnitte (unabhängig von ihrer Ausrichtung) eine definierte Oberflächenstruktur zur erhöhten Wärmeübertragung aufweisen. Diese Oberflächenstruktur ist dem Inneren des Kühlkanals zugewandt und vorzugsweise auf der inneren Oberfläche des Kühlkanals vorgesehen. Die Oberflächenstruktur ist beispielsweise derart ausgestaltet, dass eine innere Oberfläche des Kühlkanals vergrößert wird, um einen verbesserten Wärmeübergang von dem jeweiligen Gehäusemodul auf den den Kühlkanal durchströmenden Luftstrom zu erzielen und somit die Kühlwirkung zu erhöhen.
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Zum Beispiel kann die Oberflächenstruktur durch eine Mehrzahl von Fortsätzen, insbesondere einer Mehrzahl von rippenförmigen Fortsätzen, gebildet werden. Diese können vorzugsweise auf den Wandabschnitten der Gehäusemodule vorgesehen sein und sich in den Kühlkanal hinein erstrecken, wodurch diese als Kühlrippen wirken.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform können eine Größe der Fortsätze und/oder ein Abstand zwischen seitlich benachbarten Fortsätzen entlang des Verlaufs des Kühlkanals variieren.
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Zum Beispiel kann die Breite und/oder Tiefe der Fortsätze im Verlauf des Kühlkanals zunehmen, wodurch gleichzeitig der strömungsführende Querschnitt des Kühlkanals in dessen Erstreckungsrichtung reduziert wird. Hierbei sind die Angaben der Breite und Tiefe als Maße innerhalb der Querschnittsebene zu verstehen, die senkrecht zur Erstreckungsrichtung beziehungsweise dem Verlauf des Kühlkanals aufgespannt ist.
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Alternativ oder zusätzlich kann beispielsweise eine Breite der Fortsätze im Verlauf des Kühlkanals reduziert werden, so dass ein seitlicher Abstand (also quer zum Verlauf des Kühlkanals) zwischen seitlich benachbarten Fortsätzen verringert wird. Dies ermöglicht gleichzeitig die Anzahl der quer zum Verlauf des Kühlkanals vorgesehenen Fortsätze zu erhöhen. Auch auf diese Weise kann der Strömungsquerschnitt im Verlauf des Kühlkanals verringert werden.
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Des Weiteren kann ein Luftleitelement am unteren Ende des Kühlkanals zum Einleiten eines Luftstroms in den Kühlkanal vorgesehen sein. Zum Beispiel ist das Luftleitelement separat zu dem Kühlkanal ausgebildet und im Bereich des unteren Endes des Kühlkanals vorgesehen, um Umgebungsluft gezielt am unteren Ende des Kühlkanals in diesen einzuleiten.
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So kann das Luftleitelement dazu ausgebildet sein, einen horizontal strömenden Luftstrom derart umzulenken, dass dieser in den Kühlkanal eingeleitet wird. Dies bietet die Möglichkeit das Luftleitelement derart auszurichten, dass ein im Betriebszustand des Fahrzeugs auftretender Fahrtwind, der üblicherweise in horizontaler Richtung dem Fahrzeug entgegenströmt, in seiner Strömungsrichtung umzulenken und gezielt am unteren Ende des Kühlkanals in dessen Lufteinlassöffnung einzuleiten.
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Zum Beispiel kann das Luftleitelement ebenfalls kanalförmig ausgebildet sein und eine in Fahrtrichtung auszurichtende beziehungsweise im verbauten Zustand in Fahrtrichtung ausgerichtete Eintrittsöffnung aufweisen. In diese tritt im Betriebszustand des Fahrzeugs der Fahrtwind ein und strömt entlang des Kanalverlaufs des Luftleitelements, welcher die beschriebene Umlenkungsrichtung bewirkt. Entsprechend ist eine in Richtung des Kühlkanals weisende Luftaustrittsöffnung des Luftleitelements vorgesehen, so dass ein aus dem Leitelement austretender Luftstrom in die Lufteinlassöffnung des Kühlkanals an dessen unterem Ende eintreten kann. Beispielsweise kann das Luftleitelement zumindest abschnittsweise oder vollständig als trichterförmige, sich verengende und/oder abgewinkelte und/oder gebogene Zuleitung ausgebildet sein.
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Es kann also die Kühlung der Speichergehäuseanordnung und der darin enthaltenen Speicherelemente mit Hilfe der beschriebenen Ausführungsformen der Speichergehäuseanordnung stets rein passiv erfolgen, so dass -je nach Kühlbedarf und Dimensionierung - auf einen Einsatz einer aktiven Kühlung verzichtet oder diese in vorteilhafter Weise zumindest reduziert werden kann. Selbstverständlich kann optional zur weiteren Erhöhung des Luftdurchsatzes und der damit erhöhten Kühlwirkung ein oder mehrere aktive Luftförderelemente vorgesehen werden.
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So kann gemäß einer Ausführungsform mindestens ein aktives Luftförderelement dem Kühlkanal zum Unterstützen einer Durchströmung des Kühlkanals mit Umgebungsluft zugeordnet sein. Das Luftförderelement kann zum Beispiel als Lüfter oder Ventilator ausgebildet sein und ein Durchströmen des Kühlkanals zusätzlich unterstützen. Dies ist insbesondere sinnvoll, wenn der Fahrtwind beispielsweise aufgrund einer zu geringen Fahrzeuggeschwindigkeit zu schwach ist oder bei einem kurzzeitigen Stillstand des Fahrzeugs entfällt.
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Dagegen ist im Stillstand insbesondere eine Wärmeentwicklung während des Ladens der Speicherelemente von Bedeutung. Auch zur Kühlung in dieser Situation ist die rein passive Kühlung grundsätzlich geeignet, jedoch unter der Einschränkung des fehlenden Fahrtwindes, der für eine zusätzliche Beschleunigung des durch den Kühlkanal hindurchströmenden Luftstroms sorgt. Daher kann auch für diese Situation die beschrieben aktive Kühlung ergänzend vorgesehen werden.
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Alternativ oder zusätzlich kann eine Flüssigkeitskühlung vorgesehen werden. Diese kann beispielsweise in dem jeweiligen Gehäusemodul vorgesehen sein und die darin angeordneten Speicherelemente unabhängig von der Stärke eines Fahrtwindes, und damit auch beim Laden im Stillstand des Fahrzeugs kühlen.
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Beispielsweise kann das jeweilige Gehäusemodul zumindest abschnittsweise oder vollständig als separates Gussteil ausgebildet sein. Alternativ können die beiden Gehäusemodule einstückig als ein gemeinsames Gehäuse vereint ausbildet sein. In dieses Gehäuse kann vorzugsweise der Kühlkanal integriert sein.
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Im Falle einer Wasserkühlung ist es möglich entsprechende Kühlleitungen der Wasserkühlung an geeigneter Stelle in die Wandung des jeweiligen Gehäusemoduls mit Hilfe doppelwandiger Abschnitte zu integrieren.
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Des Weiteren wird ein Fahrzeug, insbesondere ein Neigefahrzeug, mit einer Speichergehäuseanordnung bereitgestellt, wobei die Speichergehäuseanordnung gemäß der Beschreibung ausgebildet ist und mehrere Speichereinheiten umfasst.
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Zum Beispiel weist das Fahrzeug mindestens ein Vorderrad und mindestens ein Hinterrad sowie eine elektrische Antriebsmaschine auf, welche zum Antreiben des mindestens einen Hinter- und/oder Vorderrads ausgebildet ist.
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Hierbei kann die Speichergehäuseanordnung derart am oder in dem Fahrzeug angeordnet sein, dass der Kühlkanal zumindest in einem Betriebszustand des Fahrzeugs in vertikaler Richtung ausgerichtet ist.
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Als Fahrzeuge im Rahmen dieser Beschreibung kommen grundsätzlich alle Land-, Wasser- und Luftfahrzeuge in Betracht, die eine entsprechende Speichergehäuseanordnung aufweisen. Bei Landfahrzeugen ist ein Einsatz neben Personenkraftwagen und Lastkraftwagen auch bei anderen motorgetriebenen Fahrzeugen, wie beispielsweise Dreirädern oder Quads sowie vorzugsweise bei sogenannten Neigefahrzeugen möglich. Unter einem Neigefahrzeug werden unter anderem Motorräder oder motorradähnliche Kraftfahrzeuge, wie Motorroller, insbesondere neigefähige zwei-, drei- oder vierrädrige Motorroller, Scooter oder Dergleichen verstanden.
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Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung anhand zweier Ausführungsbeispiele näher erläutert. Hierbei zeigen jeweils in stark vereinfachter Darstellung:
- 1 eine erfindungsgemäße Speichergehäuseanordnung in perspektivischer Ansicht,
- 2 eine teilweise Ansicht zweier Gehäusemodule der Speichergehäuseanordnung gemäß 1, und
- 3 eine teilweise Ansicht eines Gehäusemoduls der Speichergehäuseanordnung, und
- 4 eine Draufsicht auf einen eine Kanalwandung bildenden Wandabschnitt des Gehäusemoduls gemäß 3,
- 5 eine frontale Ansicht der Gehäusemodule aus 2 gemäß einer ersten Ausführungsform und
- 6 eine frontale Ansicht der Gehäusemodule aus 2 gemäß einer zweiten Ausführungsform.
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1 zeigt in perspektivischer Ansicht eine Speichergehäuseanordnung 10 für ein Fahrzeug (nicht dargestellt), wie beispielsweise für ein Neigefahrzeug. Das Speichergehäuse 10 ist - wie in 2 erkennbar - zur Aufnahme mehrerer elektrischer Speichereinheiten 11 ausgebildet, wobei die Speichergehäuseanordnung 10 ein erstes Gehäusemodul 12 zur Aufnahme einer ersten Anzahl der elektrischen Speichereinheiten 11 und ein zweites Gehäusemodul 13 zur Aufnahme einer zweiten Anzahl der elektrischen Speichereinheiten 11 umfasst. Zwischen dem ersten 12 und dem zweiten Gehäusemodul 13 ist ein Kühlkanal 14 zum Abführen von thermischer Energie der Speichereinheiten 11 gebildet.
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Der Kühlkanal 14 ist in einem Betriebszustand der Speichergehäuseanordnung 10 (wie dargestellt) in vertikaler Richtung V erstreckt, also „stehend“ ausgerichtet.
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Die beiden Gehäusemodule 12,13 sind gemäß der dargestellten Ausführungsformen als Abschnitte eines gemeinsamen einteiligen oder mehrteiligen Gehäuses der Speichergehäuseanordnung 10 ausgebildet. Zudem sind die beiden Gehäusemodule 12,13 spiegelsymmetrisch zu einer Fahrzeuglängsachse FL angeordnet, so dass das erste Gehäusemodul 12 auf einer linken Seite und das zweite Gehäusemodul auf einer rechten Seite der Fahrzeuglängsachse FL positioniert sind, hierbei beziehen sich die Angaben „links“ und „rechts“ auf eine Fahrerperspektive eines Nutzers des Fahrzeugs.
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In beiden Gehäusemodulen 12,13 sind jeweils die elektrischen Speichereinheiten 11 vorgesehen, also beispielsweise Batteriezellen, Kondensatoren oder andere Einrichtungen, die zum Speichern von elektrischer Energie geeignet und bestimmt sind. Diese sind lediglich angedeutet und stark vereinfacht als zylinderförmige Speichereinheiten 11 dargestellt, können jedoch ebenso andere geometrische Formen aufweisen. Ebenfalls nicht dargestellt ist eine Verschaltung der einzelnen Speichereinheiten 11, die parallel und/oder seriell miteinander verschaltet sein können. Grundsätzlich können auch mehrere Speichereinheiten 11 zu einem oder mehreren Speichermodulen (nicht dargestellt) miteinander verschaltet und zusammengefasst sein. Diese Speichermodule können beispielsweise quaderförmig ausgebildet sein.
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Mit der vorgeschlagenen Speichergehäuseanordnung 10 wird thermische Energie von den sich im Betrieb erwärmenden Speichereinheiten 11 auf die Gehäusemodule 12,13 übertragen, von wo die thermische Energie auf ein in dem Kühlkanal 14 strömenden Luftstrom L übertragen (Wärmeübergang W) und mit dessen Hilfe über den Kühlkanal 14 abgeführt wird. Die „stehende“ Ausrichtung des Kühlkanals 14 bewirkt einen sogenannten „Kamineffekt“, der zu einer passiv angetriebenen Zwangsdurchströmung (Luftstrom L) des Kühlkanals 14 führt. Die in dem Kühlkanal 14 befindliche Luft wird durch die beschriebene Aufnahme der thermischen Energie erwärmt und steigt in dem vertikal stehenden Kühlkanal 14 auf. Gleichzeitig wird in einem unteren Bereich des Kühlkanals 14 Luft, beispielsweise Umgebungsluft L', angezogen und strömt somit nach, wodurch ein in dem Kühlkanal 14 aufsteigender Luftstrom L entsteht.
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Wie insbesondere in 3 und 4 erkennbar, weist der Kühlkanal 14 an einem unteren ersten Ende eine Lufteinlassöffnung 14a auf, die einen größeren Öffnungsquerschnitt (beziehungsweise Strömungsquerschnitt) aufweist als eine an einem oberen zweiten Ende vorgesehene Luftaustrittsöffnung 14b.
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Hierbei verjüngt sich ein Strömungsquerschnitt des Kühlkanals 14 in seinem Verlauf zwischen dem unteren Ende und dem oberen Ende des Kühlkanals 14, wobei die Verjüngung stufenförmig ausgebildet ist. Der Kühlkanal 14 weist entlang seines Verlaufs (lediglich beispielhaft) drei stufenförmige Abschnitte I, II, III mit zueinander unterschiedlich großen Strömungsquerschnitten auf. Hierbei nimmt die Größe der Strömungsquerschnitte mit jedem Abschnitt I, II, III ab. Alternativ und daher nicht dargestellt kann die Verjüngung in mehr oder weniger als drei Abschnitten oder stufenlos beziehungsweise kontinuierlich ausgebildet sein.
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Des Weiteren wird der Kühlkanal 14 von jeweils einem Wandabschnitt 15,16 der beiden Gehäusemodule 12,13 gebildet. Es wird auf diese Weise der Kühlkanal 14 von zwei (in den dargestellten Ausführungsformen) zueinander parallelen Wandabschnitten zumindest seitlich begrenzt. Alternativ können die Wandabschnitte gekippt zueinander angeordnet sein (nicht dargestellt).
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Diese beiden Wandabschnitte 15,16 weisen jeweils eine definierte Oberflächenstruktur zur erhöhten Wärmeübertragung auf. Dies wird dadurch erreicht, dass die Oberflächenstruktur durch eine Mehrzahl von rippenförmigen Fortsätzen 15a, 16a gebildet wird.
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Zur Bereitstellung der Verjüngung des Strömungsquerschnitts des Kühlkanals wird sowohl eine Größe der Fortsätze 15a, 16a als auch ein Abstand zwischen seitlich benachbarten Fortsätzen 15a, 16a entlang des Verlaufs des Kühlkanals 14 variiert. Wie insbesondere aus 4 ersichtlich nimmt eine Breite b1, b2, b3 der Fortsätze 15a, 16a mit zunehmender Höhe stufenweise in jedem der drei Abschnitte I,II,III ab. Gleichzeitig werden in den sich vergrößernden Zwischenräumen zusätzliche Fortsätze 15a, 16a (Abschnitte II, III) vorgesehen, so dass der Abstand a1,a2,a3 der seitlich benachbarten Fortsätze 15a, 16a in jeder Stufe (Abschnitte II oder III) kleiner ist als in der Stufe (Abschnitte I beziehungsweise II) darunter, wodurch der verbleibende Strömungsquerschnitt in jeder höheren Stufe (Abschnitte I, II, III) verkleinert werden kann.
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Gemäß der in 5 dargestellten Ausführungsform können die Fortsätze 15a, 16a eine einheitliche Tiefe aufweisen.
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Alternativ können die Fortsätze gemäß einer in 6 dargestellten anderen Ausführungsform eine entlang des Verlaufs des Kühlkanals 14 zunehmende Tiefe t1,t2,t3 aufweisen. Hierbei ist die unterste Tiefe t1 im Abschnitt I kleiner als die Tiefe t2 im darüber liegenden Abschnitt II. Gleiches gilt für die Tiefe t2 des Abschnitts II, die kleiner ist als die Tiefe t3 des darüber liegenden Abschnitts III.
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Durch diese entlang des Verlaufs zunehmende Tiefe der Fortsätze kann ebenfalls eine Querschnittsverjüngung erzielt werden, so dass diese Maßnahme bereits in Alleinstellung für diesen Zweck geeignet ist und keine sonstige Variation der Größe der Fortsätze oder eines Abstandes bedarf. Selbstverständlich können diese Maßnahmen jedoch in beliebiger Weise miteinander kombiniert vorgesehen werden.
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Optional kann ein Luftleitelement 20 am unteren Ende des Kühlkanals 14 zum Einleiten eines Luftstroms in den Kühlkanal 14 vorgesehen sein. Das Luftleitelement 20 ist in den dargestellten Ausführungsformen dazu ausgebildet, einen horizontal strömenden Luftstrom L' aus der Umgebung derart umzulenken, dass dieser in den Kühlkanal 14 an dessen unterem Ende eingeleitet wird.
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Beispielsweise ist das Luftleitelement 20 separat zu dem Kühlkanal 14 ausgebildet und im Bereich des unteren Endes des Kühlkanals 14 vorgesehen, um die Umgebungsluft L' gezielt am unteren Ende des Kühlkanals 14 in diesen einzuleiten. Das Luftleitelement 20 ist in Fahrtrichtung FD weisend ausgerichtet, so dass ein im Betriebszustand des Fahrzeugs auftretender Fahrtwind (entsprechend Luftstrom L'), der üblicherweise in horizontaler Richtung dem Fahrzeug entgegenströmt, in seiner Strömungsrichtung umgelenkt und gezielt am unteren Ende des Kühlkanals 14 in dessen Lufteinlassöffnung 14a eingeleitet wird.
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Das Luftleitelement 20 ist hierzu kanalförmig ausgebildet und weist eine im verbauten Zustand in Fahrtrichtung FD ausgerichtete Eintrittsöffnung 20a auf. In diese tritt im Betriebszustand des Fahrzeugs der Fahrtwind (Luftstrom L') ein und strömt entlang des Kanalverlaufs des Luftleitelements, welcher die beschriebene Umlenkungsrichtung bewirkt. Entsprechend ist eine in Richtung des Kühlkanals 14 weisende Luftaustrittsöffnung des Luftleitelements 20 vorgesehen, so dass ein austretender Luftstrom in die Lufteinlassöffnung 14a des Kühlkanals 14 an dessen unterem Ende eintreten kann. Das Luftleitelement 20 ist zudem in einem vorderen Abschnitt im Bereich der Eintrittsöffnung 20a trichterförmig ausgebildet.
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Ebenfalls optional können bei einer unterschiedlich intensiven Nutzung definierter Speichereinheiten 11, die stark belasteten Speichereinheiten (die Leistungszellen) aufgrund ihrer stärkeren thermischen Erwärmung in einem oberen Bereich (Abschnitt III) des jeweiligen Gehäusemoduls 12,13 angeordnet werden, und die weniger stark belasteten und damit grundsätzlich kühleren Speicherelemente (die sogenannten Ausdauerzellen) unterhalb davon in den Abschnitten I, II angeordnet werden. Auf diese Weise wird eine verstärkte Erwärmung des Luftstroms L im oberen Bereich des Kühlkanals 14 konzentriert, wodurch der Luftstrom L nochmals beschleunigt und eine verstärkte Kühlleistung erzielt werden kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011078267 A1 [0005]
