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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Kühlung oder Temperierung für zumindest ein Speichermodul einer wiederaufladbaren Batterie, wobei die Vorrichtung eine erste mehrschichtige Folie aufweist, die zumindest zwei Kunststoffschichten und eine zwischen den Kunststoffschichten angeordnete elektrisch leitfähige Schicht oder zumindest eine Kunststoffschicht, eine Verstärkungsschicht und eine zwischen der Kunststoffschicht und der Verstärkungsschicht angeordnete elektrisch leitfähige Schicht aufweist, und die zumindest teilweise zumindest einen Strömungskanal für ein Kühlfluid ausbildet.
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Weiter betrifft die Erfindung eine wiederaufladbare Batterie mit zumindest einem Speichermodul für elektrische Energie und zumindest einer Vorrichtung zur Kühlung oder Temperierung für das zumindest eine Speichermodul.
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Zudem betrifft die Erfindung ein Fahrzeug mit zumindest einer wiederaufladbaren Batterie, die von einem metallischen Halteelement gehalten ist.
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Die Erfindung betrifft auch die Verwendung eines Folienkühlers, der eine mehrschichtige Folie aufweist, die zumindest zwei Kunststoffschichten und eine zwischen den Kunststoffschichten angeordnete elektrisch leitfähige Schicht aufweist.
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Elektromobilität zieht in immer größerem Ausmaß in den Alltag der Menschheit ein. Aufgrund der Bestrebungen, die Fahrzeuggewichte möglichst niedrig zu halten, um damit auch Antriebsenergie zu sparen, werden die Bauräume für Elektronik und Mikroprozessortechnik in einem Elektrofahrzeug immer kleiner. Bedingt dadurch kann es zu dazu kommen, dass sich die Systeme des Fahrzeugs gegenseitig stören und beeinflussen. Um hier Abhilfe zu schaffen werden unter anderem EMV-Schirmungen vorgesehen, um eine höhere elektromagnetische Verträglichkeit der Systeme zu erreichen. So auch für die wiederaufladbaren Batterien eines Elektrofahrzeugs. Häufig wird dazu der EMV-Schutz über einen weiteren Bauteil des Fahrzeugs, wie z.B. den Unterfahrschutz, an den die Batterie angebunden wird, realisiert.
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Aus der
DE 10 2016 207 320 A1 ist ein Batterie-Gehäuseteil, insbesondere ein wannenförmiger Batterieträger oder Gehäusedeckel für ein Batteriegehäuse einer Fahrzeugbatterie, bekannt, der aus einem Schichtverbund aus mehreren Materiallagen gebildet ist, wobei eine erste Materiallage EMV-Schutz bewirkend, zumindest jedoch unterstützend, Metall aufweist, eine zweite Materiallage elektrisch isolierend ausgebildet ist und thermoplastischen Kunststoff aufweist, und die erste und zweite Materiallage unter Vermittlung eines elastisch aushärtenden Klebstoffes als dritte Materiallage untereinander wenigstens stoffschlüssig verbunden sind.
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Aus der
DE 10 2010 049 527 A1 ist eine Vorrichtung zum Lagern einer Batterie bekannt, umfassend eine Schale mit einer Lagerfläche, einer Ausnehmung mit einer Erhebung, die niedriger als eine Erhebung der Lagerfläche ist, Rippen, die in der Ausnehmung angeordnet sind und sich zu der Erhebung der Lagerfläche erstrecken, eine thermische Isolierung, die an den Rippen und der oberen Fläche gelagert ist; und eine Batterie, die mit der Isolierung in Kontakt steht und an den Rippen und der Lagerfläche gelagert ist. Die thermische Isolierung kann eine reflektive Schicht aus Aluminium, die mit einer Bodenfläche einer Batterie in Kontakt steht; eine Lage aus thermischer Isolierung unmittelbar unterhalb der Folie; und eine Beschichtung aus Klebstoff, die die Isolationslage an die Rippen und die Lagerfläche anbindet, aufweisen. Dieser Druckschrift sind allerdings keine Ausführungen in Hinblick auf eine EMV-Schirmung mittels der Aluminiumschicht entnehmbar.
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Zum Schutz einer wiederaufladbaren Batterie ist zudem aus dem Stand der Technik bekannt, diese zu kühlen. So beschreibt beispielsweise die
AT 520 018A 1 einen Akkumulator mit zumindest einem Speichermodul für elektrische Energie und zumindest einer Kühlvorrichtung zur Kühlung oder Temperierung für das zumindest eine Speichermodul, wobei die Kühlvorrichtung eine ein- oder mehrschichtige Folie aufweist und mit dieser Folie an dem zumindest einen Speichermodul anliegt. Die Folie kann aus einem Laminat bestehen, das eine erste Kunststofffolie, eine damit verbundene Verstärkungsschicht, eine mit der Verstärkungsschicht verbundene Metallfolie oder metallisierte weitere Kunststofffolie aufweist. Durch die Metallfolie bzw. die metallisierte weitere Kunststofffolie wird dabei eine bessere Wärmeverteilung über die Fläche der Kühlvorrichtung erreicht, wodurch deren Effizienz verbessert werden kann. Durch die bessere Wärmeverteilung aufgrund der verbesserten Wärmeleitfähigkeit der Folie können zudem Hotspots im Betrieb der Kühlvorrichtung besser verhindert werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, den konstruktiven Aufwand zur Herstellung einer EMV-Schirmung für eine wiederaufladbare Batterie zu vereinfachen.
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Die Aufgabe der Erfindung wird mit der eingangs genannten Vorrichtung zur Kühlung oder Temperierung für zumindest ein Speichermodul einer wiederaufladbaren Batterie gelöst, bei der die elektrisch leitfähige Schicht partiell freigelegt ist.
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Weiter wird die Aufgabe mit der eingangs genannten wiederaufladbaren Batterie dadurch gelöst, dass diese die Vorrichtung zur Kühlung oder Temperierung für das zumindest eine Speichermodul der wiederaufladbaren nach der Erfindung aufweist.
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Zudem wird die Aufgabe der Erfindung mit dem eingangs genannten Fahrzeug gelöst, das die wiederaufladbare Batterie nach der Erfindung aufweist und diese mit dem metallischen Halteelement elektrisch leitend verbunden ist.
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Darüber hinaus wird die Aufgabe der Erfindung durch die eingangs genannte Verwendung eines Folienkühlers zur EMV-Schirmung einer wiederaufladbaren Batterie gelöst.
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Von Vorteil ist dabei, dass mit der Verwendung der Vorrichtung zur Kühlung oder Temperierung als EMV-Schirmung eine Integration dieser Funktion in ein bestehendes System der wiederaufladbaren Batterie erreicht werden kann. Dies wiederum ermöglicht eine Reduktion von Bauteilen, wodurch in weiterer Folge der Montageaufwand für fluidgekühlte, wiederaufladbare Batterien reduziert werden kann. Zudem dann damit auch das Fahrzeuggewicht reduziert werden. Durch die Verwendung der Folie für die EMV-Schirmung ist diese sehr flexibel an die Umgebung anpassbar. Darüber hinaus wirkt sich die Kühlung bzw. Temperierung der elektrisch leitfähigen Schicht der Folie, die über das Kühlfluid, welches primär für die Kühlung Speicherzelle(n) eingesetzt wird, ebenfalls erreicht wird, positiv auf die EMV-Schirmung der wiederaufladbaren Batterie aus.
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Gemäß einer Ausführungsvariante der Erfindung kann vorgesehen sein, die elektrisch leitfähige Schicht ein größere Flächenausdehnung aufweist als eine der Kunststoffschichten oder jede der Kunststoffschichten, wobei gemäß einer Ausführungsvariante der Erfindung dazu die elektrisch leitfähige Schicht entlang des Umfangs der Folie zumindest abschnittsweise über zumindest eine der Kunststoffschichten vorragt. Mit diesen Ausführungsvarianten kann die Zugänglichkeit der elektrisch leitfähigen Schicht verbessert werden, womit in weiterer Folge die Anbindung dieser Schicht an ein weiteres Bauteil des Fahrzeugs, wie insbesondere das Halteelement für die wiederaufladbare Batterie, vereinfacht werden kann.
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Es kann nach einer anderen Ausführungsvariante weiter vorgesehen sein, dass Vorrichtung eine weitere ein oder mehrschichtige Folie aufweist, die zusammen mit der ersten mehrschichtigen Folie den zumindest einen Strömungskanal ausbildet., womit die Flexibilität und damit die Anpassbarkeit der Vorrichtung an die Geometrie der wiederaufladbaren Batterie weiter erhöht werden kann.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung kann vorgesehen sein, dass an der elektrisch leitfähige Schicht ein Dichtelement angeordnet ist, womit die Abdichtung der Vorrichtung zur Kühlung oder Temperierung gegenüber der Umgebung der wiederaufladbaren Batterie vereinfacht werden kann. Durch die Dichtung können auch Unebenheiten im Bereich der Anbindung der elektrisch leitfähigen Schicht an ein Bauteil des Fahrzeugs kompensiert werden.
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Besonders bevorzugt ist nach einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung vorgesehen, dass die elektrisch leitfähige Schicht eine Metallschicht ist. Neben der verbesserten EMV-Schirmung kann damit der Folie eine Barrierefunktion gegen ein- bzw. ausdiffundierende Substanzen verliehen werden.
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Zur Erhöhung der mechanischen Stabilität der Anbindung der elektrisch leitfähigen Schicht an ein Fahrzeugbauteil kann gemäß einer Ausführungsvariante der Erfindung vorgesehen sein, dass die elektrisch leitfähige Schicht im freigelegten Bereich zumindest abschnittsweise ein Verstärkungselement aufweist.
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Zur weiteren Reduktion des konstruktiven Aufwands kann nach einer anderen Ausführungsvariante der Erfindung vorgesehen sein, dass die Kühlvorrichtung direkt an dem zumindest einen Speichermodul anliegt. Darüber hinaus kann damit die Batterie besser auf einem beabsichtigten Temperaturniveau gehalten werden, womit auch die EMV-Schirmung verbessert werden kann.
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Ebenfalls zur weiteren Reduktion des konstruktiven Aufwands kann gemäß einer Ausführungsvariante der Erfindung auch vorgesehen sein, dass die wiederaufladbare Batterie über die elektrisch leitfähige Schicht der Vorrichtung zur Kühlung oder Temperierung direkt mit dem Halteelement verbunden ist.
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Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert.
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Es zeigen jeweils in vereinfachter, schematischer Darstellung:
- 1 Eine wiederaufladbare Batterie in Schrägansicht mit einer Kühlvorrichtung;
- 2 Die Batterie nach 1 in Schrägansicht ohne Kühlvorrichtung;
- 3 Einen Ausschnitt aus einer Kühlvorrichtung im Querschnitt;
- 4 Eine vereinfachte Darstellung einer Ausführungsvariante einer mehrschichtigen Folie für die Kühlvorrichtung;
- 5 Eine Draufsicht auf die Folie nach 4;
- 6 Ein Fahrzeug mit einer wiederaufladbaren Batterie;
- 7 Einen Ausschnitt aus dem Fahrzeug nach 7 im Bereich der Anbindung der Batterie an das Fahrzeug.
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Einführend sei festgehalten, dass in den unterschiedlich beschriebenen Ausführungsformen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen versehen werden, wobei die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sinngemäß auf gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragen werden können. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z.B. oben, unten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und sind diese Lageangaben bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen.
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In den 1 und 2 ist eine wiederaufladbare Batterie 1, d.h. ein Akkumulator (im Folgenden nur mehr als Batterie 1 bezeichnet), in Schrägansicht dargestellt, wobei die 1 die Batterie 1 mit einer Vorrichtung 2 zur Kühlung oder Temperierung (im Folgenden nur mehr als Vorrichtung 2 bezeichnet) und die 2 die Batterie 1 ohne diese Vorrichtung 2 zeigt.
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Die Batterie 1 umfasst mehrere Speichermodule 3 für elektrische Energie. Im dargestellten Beispiel sind es 16 Speichermodule 3. Diese Anzahl ist aber nicht beschränkend zu verstehen.
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Die Speichermodule 3 können mehrere Zellen aufweisen.
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Da der prinzipielle Aufbau derartiger Batterien 1 für die E-Mobility aus dem einschlägigen Stand der Technik bekannt ist, sei zur Vermeidung von Wiederholungen darauf verwiesen.
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Wie aus dem Vergleich der beiden 1 und 2 zu ersehen ist, ist die Vorrichtung 2 an einer Seite der Batterie 1 angeordnet, insbesondere oben. Es kann aber auch vorgesehen werden, dass die Vorrichtung 2 an mehreren Seiten der Batterie 1 angeordnet ist und sich über zumindest zwei Oberflächen der Batterie 1 erstreckt, beispielsweise oben und seitlich und gegebenenfalls unten.
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Die Vorrichtung 2 kann sich über sämtliche Speichermodule 3, insbesondere deren Oberseite, erstrecken (wie dies aus 1 ersichtlich ist), damit mit nur einer Vorrichtung 2 sämtliche Speichermodule 3 gekühlt werden können. Prinzipiell ist es aber auch möglich, in der Batterie 1 bzw. an der Batterie 1 mehrere Vorrichtungen 2 vorzusehen, beispielsweise zwei oder drei oder vier, sodass also beispielsweise die Speichermodule 3 auf zwei oder drei oder vier, etc. Vorrichtungen 2 aufgeteilt werden.
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Es sei darauf hingewiesen, dass sich die Begriffe Oberseite, etc., auf die Einbaulage der Batterie 1 in einem Fahrzeug bzw. Kraftfahrzeug beziehen.
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In 3 ist ein Ausschnitt der Vorrichtung 2 im Querschnitt dargestellt.
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Generell umfasst die Vorrichtung 2 bei sämtlichen Ausführungsvarianten der Erfindung zumindest eine erste mehrschichtige Folie 4. Mit dieser ersten Folie 4 liegt die Vorrichtung 2 an dem Speichermodul 3 oder den Speichermodulen 3 an, gemäße einer Ausführungsvariante insbesondere unmittelbar. Die Anlage erfolgt beispielsweise an der Oberseite der Speichermodule 3, wie dies voranstehend ausgeführt wurde. Nachdem die erste Folie 4 flexibel ist, also nicht steif ist, kann sich diese erste Folie 4 an Unebenheiten der Speichermodule 3 oder zwischen den Speichermodulen 3 besser anpassen. Eine Ausgleichsmasse zwischen der Vorrichtung 2 und den Speichermodulen 3 ist nicht erforderlich. Es kann damit die Wärmeübertragung von den Speichermodulen 3 in die Vorrichtung 2 verbessert werden.
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Bei der Ausführungsvariante des Vorrichtung 2 nach 3 ist diese erste Folie 4 mit einer weiteren Folie 5 verbunden. Diese weitere Folie 5 ist ebenfalls mehrschichtig ausgebildet, kann aber auch einschichtig ausgebildet sein. Zwischen der weiteren Folie 5 und der ersten Folie 4 ist zumindest ein Kühlmittelkanal 6 ausgebildet. Dazu kann die weitere Folie 5 mit der ersten Folie 4 über Stege 7 verbunden sein. Die Stege 7 können beispielsweise während der Verbindung der ersten mit der weiteren Folie 4, 5, z.B. durch Heißsiegeln oder Verkleben, gebildet werden. Es sind aber auch Ausführungen der Vorrichtung 1 ohne diese Stege 7 möglich.
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Der zumindest eine Kühlmittelkanal 6 kann auch anders hergestellt sein. Beispielsweise kann anstelle der weiteren Folie 5 eine Schale oder eine Platte aus einem Kunststoff oder aus Metall verwendet werden, die gegebenenfalls entsprechend umgeformt wird, z.B. tiefgezogen wird, und die mit der ersten Folie 4 zur Ausbildung des zumindest einen Kühlmittelkanals 6 partiell verbunden wird, z.B. im Bereich der Stege 7. Diese Schale kann auch der Deckel der Batterie 1 sein. Alternativ oder zusätzlich dazu kann die erste Folie 4 formgebend bearbeitet sein, wobei in diesem Fall die Flexibilität der ersten Folie 4 zumindest im Bereich des zumindest einen Kühlmittelkanals 6 reduziert wird. Es kann damit erreicht werden, dass die erste Folie 4 die Form zumindest im Bereich des zumindest einen Kühlmittelkanals 6 beibehält.
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Die erste Folie 4 kann mit der weiteren Folie 5 verklebt sein. Es können aber auch andere Verbindungstechniken angewandt werden, um die erste Folie 4 mit der weiteren Folie 5 zu verbinden. Die Verbindungstechniken werden vorzugsweise derart gewählt, dass keine zusätzlichen Maßnahmen getroffen werden müssen, um eine flüssigkeitsdichte Ausführung der Verbindung zu erhalten.
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Der jeweils optimierte Verlauf des zumindest einen Kühlmittelkanals 6 bzw. der Kühlmittelkanäle 6 richtet sich u.a. nach der Wärmemenge, die abzuführen ist, der Geometrie der Batterie 1, etc., sodass hierauf nicht weiter eingegangen wird.
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Wie bereits ausgeführt, sind die erste Folie 4 und gegebenenfalls die weitere Folie 5 mehrschichtig ausgebildet. Insbesondere können sie aus einem Laminat bestehen.
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Die erste Folie 4 weist eine erste Kunststoffschicht 8, eine zweite Kunststoffschicht 9, und eine zwischen den beiden Kunststoffschichten angeordnete elektrisch leitfähige Schicht 10 auf bzw. besteht daraus.
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Sofern die weitere Folie 5 gleich aufgebaut ist, kann sie eine erste Kunststoffschicht 11, eine zweite Kunststoffschicht 12, und eine zwischen den beiden Kunststoffschichten angeordnete elektrisch leitfähige Schicht 13 aufweisen oder daraus bestehen. Sie kann aber auch nur aus einer der oder beiden Kunststoffschicht(en) 11, 12 bestehen.
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Gegebenenfalls kann/können die erste Folie 4 und/oder die weitere Folie 5 eine, insbesondere mit der ersten Kunststoffschicht 8, 11 verbundene, Verstärkungsschicht 14, 15 aufweisen, die gegebenenfalls auch mit der elektrisch leitfähigen Schicht 10, 13 verbunden sein kann. Es ist auch möglich, dass die erste Kunststoffschicht 8, 11 oder die zweite Kunststoffschicht 9, 12 durch die Verstärkungsschicht 14, 15 ersetzt ist.
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Prinzipiell können auch andere Laminate verwendet werden. Beispielsweis kann nur die erste Folie 4 mit der elektrisch leitfähigen Schicht 10 oder nur die weitere Folie 5 mit der elektrisch leitfähigen Schicht 13 versehen sein. Ebenso sind mehr als dreischichtige Aufbauten der ersten Folie 4 und/oder der weiteren Folie 5 möglich. Bevorzugt sind die Folie 4 und die weitere Folie 5 jedoch gleich ausgebildet.
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Der zumindest eine Kühlmittelkanal 6 ist bei dieser Ausführungsvariante nicht durch gesonderte Bauteile, sondern durch die nur partielle Verbindung der ersten Folie 4 mit der weiteren Folien 5 gebildet. Die Wand bzw. die Wände des zumindest einen Kühlmittelkanals 6 werden also durch die erste Folie 4 und die weitere Folie 5 gebildet, vorzugsweise jeweils zur Hälfte.
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Die elektrisch leitfähige Schicht 10, 13 kann beispielsweise aus einem elektrisch leitfähigen Kunststoff, einem elektrisch leitfähigen Elastomer, bestehen oder aus einem elektrisch leitfähigen Lack hergestellt sein. Dazu können dem jeweiligen Basismaterial elektrisch leitfähige Partikel, wie z.B. Grafit, Metallpartikel, etc., zugemischt sein. In der bevorzugten Ausführungsvariante ist die elektrisch leitfähige Schicht 10, 11 jedoch als Metallschicht oder als metallisierte Kunststoffschicht ausgebildet.
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Die erste Kunststoffschicht(en) 8, 11 und/oder die weiteren Kunststoffschicht(en) 9, 12 und/oder die metallisierte Kunststoffschicht(en) besteht/bestehen bevorzugt zu zumindest 80 Gew.-%, insbesondere zu zumindest 90 Gew.-%, aus einem thermoplastischen Kunststoff oder einem Elastomer. Der thermoplastische Kunststoff kann beispielsweise ausgewählt sein aus einer Gruppe umfassend bzw. bestehend aus Polyethylen (PE), Polyoxymethylen (POM), Polyamid (PA), insbesondere PA 6, PA 66, PA 11, PA 12, PA 610, PA 612, Polyphenylensulfid (PPS), Polyethylenterephthalat (PET), vernetzte Polyolefine, bevorzugt Polypropylen (PP). Das Elastomer kann beispielsweise ausgewählt sein aus einer Gruppe umfassend bzw. bestehend aus thermoplastischen Elastomeren wie z.B. thermoplastische Vulkanisate, olefin-, amin-, ester-basierende, thermoplastische Polyurethane, insbesondere thermoplastische Elastomere auf Ether-/Ester Basis, Styrol-Block-Copolymere, Silikonelastomere.
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Es sei an dieser Stelle erwähnt, dass unter einem Kunststoff ein synthetisches oder natürliches Polymer verstanden wird, das aus entsprechenden Monomeren hergestellt ist.
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Vorzugsweise besteht/bestehen die erste Kunststoffschicht(en) 8, 11 und/oder die weitere Kunststoffschicht(en) 9, 12 und/oder die metallisierte Kunststoffschicht(en) aus einer sogenannten Siegelfolie. Dies hat den Vorteil, dass die jeweiligen Schichten direkt miteinander verbunden werden können.
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Es ist aber auch möglich, andere Kunststoffe, wie z.B. duroplastische Kunststoffe bzw. duroplastische Werkstoffe einzusetzen, die dann beispielsweise mit einem Klebstoff miteinander verklebt werden. Hierzu eignen sich insbesondere Zweikomponenten Klebstoffsysteme auf Polyurethanbasis oder Silikonbasis oder auch Heißklebesysteme.
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Es sei an dieser Stelle erwähnt, dass zu Herstellung der ersten und/oder der weiteren Folie 4, 5 Einzelfolien aus den jeweiligen Materialien eingesetzt werden können, die miteinander verbunden werden.
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Bevorzugt umfasst/umfassen die gegebenenfalls vorhandenen Verstärkungsschicht(en) 14, 15 eine oder besteht/bestehen aus einer Faserverstärkung, die bevorzugt als eigene Schicht ausgebildet ist. Die Faserverstärkung kann aus Fasern und/oder Fäden gebildet sein, die ausgewählt sind aus einer Gruppe umfassend oder bestehend aus Glasfasern, Aramidfasern, Kohlenstofffasern, Mineralfasern, wie beispielsweise Basaltfasern, Naturfasern, wie z.B. Hanf, Sisal, und Kombinationen daraus.
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Bevorzugt werden Glasfasern als Faserverstärkungsschicht eingesetzt. Der Anteil der Fasern, insbesondere der Glasfasern, an der Faserverstärkung kann zumindest 80 Gew.-%, insbesondere zumindest 90 Gew.-% betragen. Bevorzugt bestehen die Fasern und/oder Fäden der Faserverstärkung ausschließlich aus Glasfasern.
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Die Fasern und/oder Fäden können in der Faserverstärkung als Gelege, beispielsweise als Vlies, vorliegen. Bevorzugt wird jedoch ein Gewebe oder ein Gestrick aus den Fasern und/oder Fäden. Es ist dabei auch möglich, dass das Gewebe oder Gestrick nur bereichsweise vorliegt und die restlichen Bereiche der Faserverstärkung durch ein Gelege gebildet werden.
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Es ist auch möglich, dass gummierte Fasern und/oder Fäden als bzw. für die Faserverstärkung eingesetzt werden.
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Bei Verwendung eines Gewebes sind unterschiedliche Bindungsarten, insbesondere Lein-wand-, Köper- oder Atlasbindung, möglich. Bevorzugt wird eine Leinwandbindung eingesetzt.
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Es ist aber auch möglich, ein offenmaschiges Glasgewebe oder Glasgelege zu verwenden.
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Als Faserverstärkung kann auch ein beschichtetes Papier verwendet werden. Durch die Beschichtung wird das Papier flüssigkeitsfest ausgerüstet.
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Alternativ oder zusätzlich zur Faserverstärkung kann/können die Verstärkungsschicht(en) 14, 15 eine mineralische Füllung aufweisen. Als mineralische Füllung (mineralischer Füllstoff) kann beispielsweise Calziumcarbonat, Talkum, Quarz, Wollastonit, Kaolin oder Glimmer eingesetzt werden.
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Die Metallschicht ist insbesondere aus Aluminium gebildet bzw. besteht daraus. Es sind aber auch andere Metalle verwendbar, wie beispielsweise Kupfer oder Silber.
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Die Metallschicht kann eine Schichtstärke zwischen 5 µm und 200 µm, insbesondere zwischen 60 µm und 200 µm, aufweisen.
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Die Kunststoffschichten 8, 9, 11, 12 kann/können eine Schichtdicke zwischen 10 µm und 200 µm aufweisen.
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Die Schichtdicke der Verstärkungsschicht(en) 14, 15 kann zwischen 5 µm und 50 µm betragen.
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Obwohl die Folien 4, 9 prinzipiell in Form der Einzelfolien zur Herstellung der Vorrichtung 2 eingesetzt werden können, sodass das bzw. die Folienlaminat(e) erst im Zuge der Herstellung der Vorrichtung 2 ausgebildet werden, ist es von Vorteil, wenn die Folien 4, 9 als (laminiertes) Halbzeug eingesetzt werden.
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Zur Verbindung der Einzelschichten des Laminats oder der Laminate können diese miteinander über Klebstoffe verklebt werden. Hierzu eignen sich die voranstehend genannten Klebstoffe. Neben Klebstoffen kann auch die Coextrusion und die Extrusionsbeschichtung als Verbindungsmöglichkeit eingesetzt werden. Selbstverständlich ist auch eine Kombination möglich, dass mehrere Kunststoffe coextrudiert und mit einer extrusionsbeschichteten Metall- oder (Faser)Verstärkungsschicht miteinander klebekaschiert werden. Generell können sämtliche bekannte Verfahren zur Herstellung von Verbundfolien bzw. Folienlaminaten verwendet werden.
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Es ist vorgesehen, dass die zwischen zwei Schichten der ersten Folie 4 und gegebenenfalls der weiteren Folie 5 angeordnete elektrisch leitfähige Schicht 10, 13 partiell freigelegt ist. Es ist damit gemeint, dass die elektrisch leitfähige Schicht 10, 13 nicht zur Gänze mit einer der voranstehen genannten Schichten bedeckt ist. Herstellungsbedingt ist die elektrisch leitfähige Schicht 10, 13 an den Stirnflächen der ersten Folie 4 bzw. der weiteren Folie 5 nicht von einer der voranstehend genannten Schichten bedeckt. Der Ausdruck „freigelegt“ bezieht sich jedoch nicht auf diese ausschließliche stirnseitige Sichtbarkeit der elektrisch leitfähigen Schicht 10, 13. Der Ausdruck „freigelegt“ bezieht sich auf eine Sichtbarkeit der elektrischen leitfähigen Schicht 10, 13 in Draufsicht oder in Ansicht von unten auf die ersten bzw. weitere Folie 4, 5.
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Das Freilegen der elektrisch leitfähigen Schicht 10, 13 kann beispielsweise durch partielles Abtragen zumindest einer der die elektrisch leitfähigen Schicht 10, 13 bedeckenden Schichten der ersten Folie 4 bzw. weiteren Folie 5 mittels Laser, Atzen, Schaben, etc. erfolgen. Das „Freilegen“ kann aber auch bereits während der Herstellung der ersten Folie 4 oder weiteren Folie 5 erfolgen, indem beispielsweise der freizulegende Bereich ausgespart wird, beispielsweise durch Maskierung der gewünschten Stellen. Es ist aber auch möglich, z.B. beim Laminieren der Einzelfolien zur Herstellung der ersten bzw. weiteren Folie 4, 5 eine elektrisch leitfähige Folie einzusetzen, die eine größere Flächenausdehnung aufweist, also die weiteren eingesetzten Einzelfolien.
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Die elektrisch leitfähige Schicht 10, 13 weist also in der bevorzugten Ausführungsvariante eine größere Flächenausdehnung auf als eine der Kunststoffschichten oder der Verstärkungsschicht oder jede der Kunststoffschichten.
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Gemäß der in den 4 und 5 dargestellten Ausführungsvariante der ersten Folie 4 (es kann auch die weitere Folie 5 so ausgebildet sein), kann vorgesehen sein, dass die elektrisch leitfähige Schicht 10 entlang des Umfangs der ersten Folie 4 zumindest abschnittsweise über zumindest eine der Kunststoffschichten 8, 9 (oder der Verstärkungsschicht 14) vorragt. Bei der in den 4 und 5 dargestellten Ausführungsvariante ist ein vorragender Abschnitt 16rahmenförmig ausgebildet, erstreckt sich also über den gesamten Umfang der ersten Folie 4. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass sich der vorragende Abschnitt nur auf eine Seite oder zwei (insbesondere einander gegenüberliegende) Seiten (wie in 7 gezeigt) oder drei Seiten oder einen Teil zumindest einer Seitenlänge erstreckt. Alternativ oder zusätzlich dazu kann der zumindest eine Abschnitt 16 auch allseitig (in Draufsicht betrachtet) von der jeweiligen Schicht umgeben sein, durch deren partielle Entfernung oder Anordnung die elektrisch leitfähige Schicht 10 freigelegt wurde, wie dies in 5 strichliert dargestellt ist. Dabei ist die in 5 dargestellte Form des Abschnittes 16 nicht beschränkend zu verstehen. Dieser Abschnitt 16 kann auch eine andere Form aufweisen, beispielsweise eine streifenförmige oder eine runde, ovale, etc.
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Es ist auch möglich, dass die erste Folie 4 bzw. die weitere Folie 5 mehr als einen freigelegten Abschnitt 16 aufweist.
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Die Größe des zumindest einen freigelegten Abschnittes 16 oder der freigelegten Abschnitte 16 kann entsprechend den Anforderungen an die Anbindung der Batterie 1 an ein Bauteil eines Fahrzeuges für deren EMV-Schirmung gewählt werden.
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Wie aus 4 zu ersehen ist, kann an der elektrisch leitfähige Schicht 10 zumindest ein Dichtelement 17 angeordnet sein. Das Dichtelement 17 kann beispielsweise bereits bei der Herstellung der ersten Folie 4 mit hergestellt worden sein oder später angebracht worden sein. Insbesondere ist das zumindest eine Dichtelemente 17 stoffschlüssig mit der elektrisch leitfähigen Schicht 10 verbunden.
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Das Dichtelement 17 kann aus einem Elastomer hergestellt sein.
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Weiter kann das Dichtelement 17 entlang dem Umfang der ersten Folie 4 angeordnet sein oder auch nur entlang von zwei einander gegenüberliegenden Seitenkanten der ersten Folie 4. Zudem kann an der ersten Folie 4 ein- oder beidseitig (oben und/oder unten) zumindest ein Dichtelement 17 angeordnet sein.
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Das zumindest eine Dichtelement 17 kann ebenfalls elektrisch leitfähig ausgebildet sein.
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Nach einer weiteren Ausführungsvariante kann vorgesehen sein, dass die elektrisch leitfähige Schicht 10 im freigelegten Bereich zumindest abschnittsweise ein Verstärkungselement 18 aufweist, wie dies in 5 strichliert angedeutet ist. Das Verstärkungselement 18 kann beispielsweise durch das übereinander Anordnen von mehreren Lagen der elektrisch leitfähigen Schicht 10 in diesem Bereich (z.B. durch ein- oder mehrfaches Umbiegen) hergestellt sein. Das Verstärkungselement 18 kann aber auch ein eigenes Bauteil der Vorrichtung 2 sein, beispielsweise eine Verstärkungsleiste aus Kunststoff, etc. Gegebenenfalls kann das zumindest eine Verstärkungselement 18 ebenfalls bereits bei der Herstellung der ersten Folie 4 mithergestellt werden.
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Es kann bevorzugt vorgesehen sein, dass die Vorrichtung direkt an dem zumindest einen Speichermodul 3 anliegt, wie dies z.B. aus 1 ersichtlich ist.
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Wie bereits erwähnt, wird die Vorrichtung 2 bevorzugt in einem Fahrzeug, insbesondere einem Kraftfahrzeug, verwendet. Nur der Vollständigkeit halber ist dazu in 6 ein derartiges Fahrzeug 19 mit eingebauter Batterie 1 dargestellt. Die Batterie 1 kann dabei von zumindest einem Haltelement 20 gehalten sein, wie dies aus 7 ersichtlich ist. Dieses zumindest eine Haltelemente 20 ist in 7 leistenförmig dargestellt. Diese Form ist aber nicht beschränkend zu verstehen. Vielmehr richtet sich das Haltelement nach der konkreten Konstruktion des Fahrzeugs 19.
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Das Haltelement 20 kann metallisch ausgebildet sein. Generell kann jedoch vorgesehen sein, dass das Haltelement 20 elektrisch leitfähig ist.
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Die Batterie 1 ist mit dem zumindest einem Haltelement 20 elektrisch leitfähig verbunden. Dazu kann die elektrisch leitfähige Schicht 10 bzw. 13 der Vorrichtung 2 über eine elektrisch leitfähige Verbindungsleitung mit dem Haltelement 20 verbunden werden. Bevorzugt wird die Verbindung zwischen der Vorrichtung 2 und dem Haltelement 20 aber direkt hergestellt, indem beispielsweise die elektrische leitfähige Schicht 10 bzw. 13 auf das Halteelement 20 aufgelegt und z.B. mit einer Klemmleist fixiert wird. Andere Befestigungsmethoden sind selbstverständlich auch möglich.
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Die voranstehend genannte Vorrichtung 2 zur Kühlung und/oder Temperierung der Batterie 1 bestehend aus der ersten und weiteren Folie 4, 5, zwischen denen zumindest ein Kühlmittelkanal 6 ausgebildet ist, kann auch als Folienkühler oder Folienwärmetauscher bezeichnet werden. Dieser Folienkühler kann daher zur EMV-Schirmung einer wiederaufladbaren Batterie 1 verwendet werden, wie dies ebenfalls voranstehen ausgeführt wurde.
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Nur der Vollständigkeit halber sei noch angemerkt, dass das Kühlfluid eine Flüssigkeit, wie insbesondere Wasser, oder ein Gas sein kann.
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Die Ausführungsbeispiele zeigen mögliche Ausführungsvarianten der Erfindung, wobei an dieser Stelle bemerkt sei, dass die Erfindung nicht auf die speziell dargestellten Ausführungsvarianten derselben eingeschränkt ist, sondern vielmehr auch diverse Kombinationen der einzelnen Ausführungsvarianten untereinander möglich sind und diese Variationsmöglichkeit aufgrund der Lehre zum technischen Handeln durch gegenständliche Erfindung im Können des auf diesem technischen Gebiet tätigen Fachmannes liegt.
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Der Schutzbereich ist durch die Ansprüche bestimmt. Die Beschreibung und die Zeichnungen sind jedoch zur Auslegung der Ansprüche heranzuziehen. Einzelmerkmale oder Merkmalskombinationen aus den gezeigten und beschriebenen unterschiedlichen Ausführungsbeispielen können für sich eigenständige erfinderische Lösungen darstellen. Die den eigenständigen erfinderischen Lösungen zugrundeliegende Aufgabe kann der Beschreibung entnommen werden.
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Sämtliche Angaben zu Wertebereichen in gegenständlicher Beschreibung sind so zu verstehen, dass diese beliebige und alle Teilbereiche daraus mitumfassen, z.B. ist die Angabe 1 bis 10 so zu verstehen, dass sämtliche Teilbereiche, ausgehend von der unteren Grenze 1 und der oberen Grenze 10 mit umfasst sind, d.h. sämtliche Teilbereiche beginnen mit einer unteren Grenze von 1 oder größer und enden bei einer oberen Grenze von 10 oder weniger, z.B. 1 bis 1,7, oder 3,2 bis 8,1, oder 5,5 bis 10.
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Der Ordnung halber sei abschließend darauf hingewiesen, dass zum besseren Verständnis des Aufbaus Elemente nicht notwendigerweise dargestellt wurden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Batterie
- 2
- Vorrichtung
- 3
- Speichermodul
- 4
- Folie
- 5
- Folie
- 6
- Kühlmittelkanal
- 7
- Steg
- 8
- Kunststoffschicht
- 9
- Kunststoffschicht
- 10
- Schicht
- 11
- Kunststoffschicht
- 12
- Kunststoffschicht
- 13
- Schicht
- 14
- Verstärkungsschicht
- 15
- Verstärkungsschicht
- 16
- Abschnitt
- 17
- Dichtelement
- 18
- Verstärkungselement
- 19
- Fahrzeug
- 20
- Halteelement
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102016207320 A1 [0006]
- DE 102010049527 A1 [0007]
- AT 520018 A [0008]
