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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 ein- oder mehrschichtige Folie und eine weitere ein- oder mehrschichtige Folie aufweist, die unter Ausbildung zumindest eines Kühlmittelkanal für ein Kühlfluid partiell miteinander verbunden sind.
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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.
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Die Lebensdauer und die Effektivität sowie auch die Sicherheit einer wiederaufladbaren Batterie für die sogenannte E-Mobility hängen unter anderem auch von der Temperatur im Betrieb ab. Aus diesem Grund wurden schon verschiedenste Konzepte für die Kühlung bzw. Temperierung der Akkumulatoren vorgeschlagen. Im Wesentlichen lassen sich die Konzepte in zwei Typen unterteilen, nämlich die Luftkühlung sowie die Wasserkühlung bzw. generell die Kühlung mit Flüssigkeiten.
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Für die Wasserkühlung werden Kühlkörper verwendet, in denen zumindest ein Kühlmittelkanal ausgebildet ist. Diese Kühlköper werden zwischen den einzelnen Modulen des Akkumulators oder auf den Modulen angeordnet. Ein Modul ist dabei eine selbstständige Einheit des Akkumulators, also nicht zwingend nur eine Zelle.
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Bei der Anordnung auf den Modulen werden die Kühlkörper üblicherweise so gestaltet, dass sie sämtliche Module des Akkumulators abdecken. Dabei tritt aber das Problem auf, dass aufgrund von Toleranzen, etc., der Kühlkörper nicht gleichmäßig an den Modulen anliegt. Um dem Abzuhelfen, wird der Kühlkörper mit jedem einzelnen Modul verschraubt. Damit ist aber der Nachteil verbunden, dass die Herstellung des Akkumulators entsprechend aufwändig und damit kostenintensiv ist. Dies wiederum verschlechtert die Akzeptanz der E-Mobility an sich.
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Neben derartigen Kühlkörpern sind im Stand der Technik auch schon Kühlvorrichtungen beschrieben worden, die flexibel sind und sich somit an den Untergrund anpassen zu können. So beschreibt z.B. die
AT 520 018 A1 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 zumindest einen Kühlmittelkanal, zumindest einen Kühlmitteleinlass und zumindest einen Kühlmittelauslass aufweist, und wobei die Kühlvorrichtung ein- oder mehrschichtige Folien aufweist. Der Kühlmittelkanal ist von den Folien und zwischen diesen ausgebildet. Weiter liegt die Kühlvorrichtung mit einer der Folien an dem zumindest einen Speichermodul an.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, die Einsetzbarkeit der beschriebenen Kühlvorrichtung mit den beiden Folien in einem Elektrofahrzeug bzw. die Kühlung einer Batterie in einem Elektrofahrzeug zu verbessern.
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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 dadurch gelöst, dass zwischen der ersten Folie und der weiteren Folie zumindest ein Bauelement angeordnet ist, das im Vergleich zur ersten Folie und der weiteren Folie steifer ausgebildet ist und mit der ersten Folie und/oder der weiteren Folie verbunden ist.
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Weiter wird die Aufgabe der Erfindung bei der eingangs genannten Batterie dadurch gelöst, dass diese die Vorrichtung zur Kühlung oder Temperierung für zumindest Speichermodul nach der Erfindung aufweist.
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Darüber hinaus wird die Aufgabe der Erfindung mit dem eingangs genannten Fahrzeug gelöst, das die Batterie nach der Erfindung aufweist.
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Von Vorteil ist dabei, dass die Vorrichtung zur Kühlung oder Temperierung für zumindest ein Speichermodul besser an die jeweiligen Umgebungseinflüsse anpassbar ist. So ist mit dem Bauelement beispielsweise eine Aussteifung der Vorrichtung nur in Teilbereichen möglich, sodass die Vorrichtung nach wie vor in anderen Teilbereich die an sich gewünschte Biegeschlaffheit aufweist. Durch letztere kann die Vorrichtung bekanntlich Toleranzen im System „Batterie“ besser ausgleichen, womit die Wärmeübertragung und damit die Effektivität der Vorrichtung verbessert werden kann. Mit dem Bauelement kann auch die mechanische Anbindung der Vorrichtung an die Batterie verbessert werden. Weiter können mit dem Bauelement auch Eigenschaften der Vorrichtung verändert bzw. verbessert werden, die in direktem Zusammenhang mit dem Kühlmittel stehen, wie z.B. die Abdichtung der Vorrichtung oder das Strömungsverhalten des Kühlmittels innerhalb der Vorrichtung, etc. Dabei ist generell von Vorteil, dass die Anpassung bzw. Verbesserung von Eigenschaften der Vorrichtung zur Kühlung oder Temperierung für zumindest ein Speichermodul ohne großen konstruktiven Aufwand erfolgen kann, indem das zumindest eine Bauteil bereits während der partiellen Verbindung der beiden Folien miteinander miteingebaut wird.
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Gemäß einer Ausführungsvariante der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Bauelement außerhalb des zumindest einen Kühlmittelkanals angeordnet ist. Mit dieser Ausführungsvariante sind Ausbildungen der Vorrichtung erreichbar, bei denen Einfluss auf das Strömungsverhalten des Kühlmittels genommen wird oder nicht, je nachdem ob durch die Anordnung des Bauelementes der Kühlmittelkanal verengt wird oder nicht. Zudem kann damit auch die Größe der Veränderung des Strömungsquerschnitts des Kühlmittelkanals relativ einfach eingestellt werden. Von Vorteil ist dabei, dass das Bauelement nicht mit dem Kühlmittel in Kontakt gerät, womit auch die Rückwirkung vom Kühlfluid auf das Bauteil minimiert werden kann. Dies wiederum erlaubt die Verwendung eines Werkstoffes für das Bauelement aus einer größeren Auswahl, womit gegebenenfalls Gewicht und Kosten hinsichtlich der Vorrichtung eingespart werden können.
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Nach einer anderen Ausführungsvariante der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Bauelement zur Gänze zwischen der ersten Folie und der weiteren Folie angeordnet ist. Durch die vollständige Anordnung des zumindest einen Bauelements zwischen den beiden Folien kann die Herstellung der Vorrichtung zur Kühlung oder Temperierung durch die Vermeidung von vorragenden Teilen vereinfacht werden, sodass das Bauelement beispielsweise einfach beim Siegeln der Folien miteingesiegelt werden kann.
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Aus dem gleichen Grund kann es nach einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung von Vorteil sein, wenn das Bauelement beabstandet zu Seitenkanten der Vorrichtung angeordnet ist.
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Zur besseren Anbindbarkeit des zumindest einen Bauelements an die Folie(n) kann gemäß einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung das Bauelement zumindest teilweise aus zumindest einem Kunststoff bestehen. Darüber hinaus kann damit das zusätzliche Gewicht, das mit dem zumindest einen Bauelement in die Vorrichtung zur Kühlung oder Temperierung eingebracht wird, geringgehalten werden.
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Gemäß einer anderen Ausführungsvariante der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Bauelement zumindest einen Elastomerabschnitt aufweist. Mit dieser Ausführungsvariante ist es durch die Kompressibilität des Bauelements möglich, dass selbst in den durch das Bauelement versteiften Bereichen der Vorrichtung zur Kühlung oder Temperierung diese einen gewissen Toleranzausgleich im Bereich der Anlage der Vorrichtung an den Zellen erlaubt, womit die Kühlwirkung der Vorrichtung - wie voranstehend erwähnt - durch die verbesserte Anlagen an die Zellen verbessert werden kann. Sofern das Bauelement als Fixierungsstelle der Vorrichtung in der Batterie verwendet wird, kann damit die Sicherheit der Montage der Vorrichtung verbessert werden, da auch in diesem Fall das Bauelement in einem vordefinierbaren Ausmaß nachgeben kann.
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Nach einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Bauelement zumindest einen Durchbruch in Richtung von der ersten Folie auf die weitere Folie aufweist, womit das Einführen eines Verbindungselementes zur Anbindung der Vorrichtung zur Kühlung oder Temperierung an die Batterie vereinfacht werden kann.
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Alternativ oder zusätzlich dazu kann nach einer Ausführungsvariante der Erfindung vorgesehen sein, dass das Bauelement zumindest einen Durchbruch in Strömungsrichtung durch den zumindest einen Kühlkanal aufweist, um damit das Strömungsverhalten des Kühlmittels im Kühlmittelkanal mit dem Bauelement unmittelbarer beeinflussen bzw. verändern zu können.
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Bei den beiden letztgenannten Ausführungsvarianten der Erfindung kann gemäß einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung vorgesehen sein, dass der Durchbruch sich verjüngend ausgebildet ist. Zum einen kann damit eine Zentrierfunktion erreicht werden, zum anderen kann damit die Drosselwirkung des Bauelements im Kühlmittelkanal verändert werden.
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Nach einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung kann vorgesehen sein, dass in dem zumindest einen Bauelement ein Permanentmagnet angeordnet ist. Es ist damit eine einfache und schnelle Anordnung bzw. Befestigung der Vorrichtung zur Kühlung oder Temperierung an einem zu kühlenden oder temperierenden Bauteil möglich, wenn dieses metallische Teile aufweist.
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Gemäß einer Ausführungsvariante der Batterie kann vorgesehen sein, dass die Vorrichtung mit einem Gehäuse der Batterie über zumindest ein Verbindungselement verbunden ist, wobei sich das Verbindungselement durch das zumindest eine Bauelement hindurch erstreckt. Es kann damit die Ausreißfestigkeit der Verbindungsstelle der Vorrichtung zur Kühlung oder Temperierung über das Bauteil verbessert werden.
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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 aus einem Ausschnitt einer Ausführungsvariante der Kühlvorrichtung mit einem Bauelement;
- 5 Einen Ausschnitt aus einer weiteren Ausführungsvariante der Kühlvorrichtung;
- 6 Einen Ausschnitt aus einer anderen Ausführungsvariante der Kühlvorrichtung;
- 7 Einen Ausschnitt aus einer weiteren Ausführungsvariante der Kühlvorrichtung;
- 8 Ein Fahrzeug mit einer wiederaufladbaren Batterie;
- 9 Einen Ausschnitt aus einer Batterie mit der Kühlvorrichtung.
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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, auch als Akkumulator bezeichenbar (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 eine erste ein- oder mehrschichtige Folie 4. Mit dieser ersten Folie 4 liegt die Vorrichtung 2 an dem Speichermodul 3 oder den Speichermodulen 3 an, 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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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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In der bevorzugten Ausführungsvariante weist die erste Folie 4 eine erste Kunststoffschicht 8, eine zweite Kunststoffschicht 9, und eine zwischen den beiden Kunststoffschichten angeordnete Schicht 10 auf bzw. besteht daraus. Wie bereits erwähnt, kann die erste Folie 4 aber auch einschichtig ausgebildet sein und weist dann die erste Kunststoffschicht 8 auf, die gegebenenfalls (faser)verstärkt ausgebildet ist.
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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 Schicht 13 aufweisen oder daraus bestehen. Sie kann aber auch nur aus einer der oder beiden, gegebenenfalls (faser)verstärkten, 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 Schicht 10, 13 verbunden sein oder diese ersetzen 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 Schicht 10 oder nur die weitere Folie 5 mit der Schicht 13 versehen sein. Ebenso sind zweischichtige oder 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 Schicht 10, 13 kann elektrisch leitfähig sein. Sie 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. Die Schicht 10, 11 kann auch als Metallschicht oder als metallisierte Kunststoffschicht ausgebildet sein.
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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 |jm 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 zwischen der ersten Folie 4 und der weiteren Folie 5 zumindest ein Bauelement 16 (auch als Einbauelement bezeichenbar) angeordnet ist, wie dies aus den verschiedenen in den 4-7 dargestellten Ausführungsvarianten zu ersehen ist. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass die in diesen Figuren gezeigten Ausführungsvarianten lediglich der Erläuterung der Erfindung dienen und daher keinen einschränkenden Charakter für die Erfindung hinsichtlich Größe, Form (z.B. würfelförmig, quaderförmig, zylinderförmig, leistenförmig, etc.), konkrete Position, Einsatzzweck des Bauelements 16, etc., haben, wenngleich in diesen Figuren bevorzugte Ausführungen der Erfindung angesprochen werden.
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Das Bauelement 16 ist im Vergleich zu der ersten Folie 4 und der weiteren mehrschichtigen Folie steifer ausgebildet ist. Bevorzugt ist das Bauelement 16 mit beiden Folien 4, 5 verbunden. Es besteht aber auch die Möglichkeit, dass das Bauelement 16 mit nur einer der beiden Folien 4, 5 verbunden ist.
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Die Verbindung des Bauelementes 16 mit der ersten und/oder weiteren Folie 4, 5 kann beispielsweise über ein Klebermittel erfolgen. Bei Verwendung von Siegelfolien für die erste und/oder weitere Folie 4, 5 kann das zumindest eine Bauelement 16 auch mitgesiegelt werden, wenn die beiden Folien 4, 5 zur Ausbildung des zumindest einen Kühlmittelkanals 6 miteinander verbunden werden. Es sind auch andere Verbindungsmethoden denkbar, beispielsweise mittels eines Lasers, etc.
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Die Verbindung selbst kann vollflächig oder nur partiell erfolgen. Dabei bezieht sich die Ausdrücke „vollflächig“ und „partiell“ auf die Fläche(n), die an den Folien 4, 5 anliegen.
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Obwohl in den Figuren immer nur ein Bauelement 16 gezeigt ist, kann die Vorrichtung 2 generell mehr als ein Bauelement 16 aufweisen. Je nach Verwendungszweck, also beispielsweise für die Verbindung der Vorrichtung 2 mit einem weiteren Bauelement, oder für die Abdichtung der Vorrichtung 2, können alle Bauelemente 16 einer Vorrichtung 2 gleich ausgeführt sein, oder es können auch verschiedene Bauelement 16 in der Vorrichtung 2 vorhanden sein.
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Im Folgenden wird nur ein Bauelement 16 beschrieben bzw. darauf eingegangen. Die jeweiligen Ausführungen dazu können aber auch auf andere Bauelement 16 übernommen werden bzw. entsprechend adaptiert werden.
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Ein Bauelement 16 erstreckt sich nur über einen Teilbereich der Fläche der Vorrichtung 2 in Draufsicht. Dieser Teilbereich kann dabei relativ klein sein, beispielsweise wenn das Bauelement als Anbindungspunkt für die Vorrichtung 2 an einem weiteren Bauteil eingesetzt wird.
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Das Bauelement 16 ist bevorzugt zumindest teilweise aus einem thermoplastischen Kunststoff gebildet. Es kann aber auch zumindest teilweise aus einem duroplastischen Kunststoff oder zumindest teilweise aus einem Metall bestehen. Das Metall kann beispielsweise eine Verstärkung für das Bauelement 16 bilden.
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Hinsichtlich der Kunststoffe sei auf voranstehend genannten Kunststoff verwiesen, wobei auch andere als die genannten Kunststoffe eingesetzt werden können.
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Wie aus dem in 4 gezeigten Ausschnitt der Vorrichtung 2 ersichtlich ist, kann gemäß einer Ausführungsvariante vorgesehen sein, dass das Bauelement 16 außerhalb des zumindest einen Kühlmittelkanals 6 angeordnet ist. Dabei kann das Bauelement 16 unmittelbar anschließend an den Kühlkanal 6, beispielsweise in einem Verbindungsbereich 17 angeordnet sein, in dem die erste mit der weiteren Folie 4, 5 verbunden wird, oder wie in 4 gezeigt beabstandet zu diesem Verbindungsbereich 17. Wenn das Bauelement 16 unmittelbar anschließend an den Kühlmittelkanal 6 angeordnet ist, kann es bis in den Kühlmittelkanal 16 in diesem Bereich verengend angeordnet sein, wie dies in 4 strichliert angedeutet ist.
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Das Bauelement 16 kann bei der in 4 dargestellten Ausführungsvariante beispielsweise auch zur Verstärkung des Verbindungsbereichs 17 zwischen der ersten und der weiteren Folie 4, 5 und oder als Befestigungspunkt für die Anbindung der Vorrichtung 2 an einem weiteren Bauteil verwendet werden.
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Eine Verengung des Kühlmittelkanals 6 kann auch dadurch erreicht werden, wenn das Bauelement 16 zur Gänze im Kühlmittelkanal 6 angeordnet wird, wie dies aus 5 ersichtlich ist.
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Wie aus den in den 4 und 5 dargestellten Ausführungsvarianten ersichtlich ist, kann das Bauelement 16 auch einen Durchbruch 18 oder mehrere Durchbrüche 18 aufweisen. Dabei erstreckt sich der zumindest eine Durchbruch 18 bei der Ausführungsvariante nach 4 von der ersten Folie 4 in Richtung auf die zweite Folie 5. Alternativ oder zusätzlich dazu kann zumindest ein Durchbruch 18 sich in der Strömungsrichtung des Kühlmittels erstrecken, wie dies aus 5 ersichtlich ist. Bei dieser Ausführungsvariante ist es auch möglich, dass der Durchbruch 18 nicht geradlinig verläuft, sondern einen gekrümmten Verlauf aufweist. Zudem können die Durchbrüche 18 auch schräg verlaufend angeordnet sein.
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Bei allen Ausführungen der Durchbrüche 18 können diese über ihre Länge mit gleichbleibender Größe der Querschnittsfläche ausgeführt sein. Es besteht aber auch die Möglichkeit, das der zumindest eine Durchbruch 18 sich verjüngend ausgebildet ist, wie dies in den 4 und 5 ebenfalls strichliert angedeutet ist.
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Der zumindest eine Durchbruch 18 kann eine runden, ovalen, viereckigen, sechseckigen, etc. Querschnitt aufweisen.
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Es sei erwähnt, dass sich das Bauelement 16 bei der in 5 dargestellten Ausführungsvariante nur über einen Teilbereich der Querschnittsfläche des Kühlmittelkanals 6 erstreckt. Alternativ dazu ist es auch möglich, dass das Bauelement 16 die gesamte Querschnittsfläche einnimmt, wenn es mit dem beschriebenen Durchbruch 18 ausgebildet ist, sodass über den Durchbruch 18 das Durchströmen des Kühlmittels ermöglicht wird. Alternativ dazu kann aber auf den Durchbruch 18 verzichtet werden, wenn mit dem Bauelement 16 der Strömungskanal 6 abgesperrt werden soll bzw. vom Rest eines Strömungsfeldes von Kühlmittelkanälen 6 abgetrennt werden soll.
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Wie bereits angedeutet, kann das Bauelement 16 auch aus mehreren verschiedenen Werkstoffen bestehen. Dabei kann gemäß einer weiteren Ausführungsvariante vorgesehen sein, dass das Bauelement zumindest einen Elastomerabschnitt 19 aufweist, wie dies in 6 strichliert angedeutet ist. Der Elastmorabschnitt 19 kann beispielsweise randständig und/oder mittig angeordnet sein. Beispielsweise kann das Bauelement 16 eine sandwichartigen Aufbau aufweisen.
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Das für den Elastomerabschnitt 19 eingesetzte Elastomer kann aus den voranstehend genannten Elastomeren ausgewählt sein. Es kann aber auch ein Naturgummi, ein (X)NBR, etc., eingesetzt werden.
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Gemäß einer anderen Ausführungsvariante kann vorgesehen sein, dass das Bauelement 16 zur Gänze zwischen der ersten mehrschichtigen Folie und der weiteren mehrschichtigen Folie angeordnet ist. Damit ist gemeint, dass das Bauelement 16 die erste und die zweite Folie 4, 5 seitlich nicht überragt. Das Bauelement 16 kann dabei randständig zwischen den beiden Folien 4, 5 angeordnet sein, wie dies aus 6 ersichtlich ist. Nach einer Ausführungsvariante dazu kann das Bauelement 16 aber auch beabstandet zu Seitenkanten 20 der Vorrichtung 2 angeordnet sein, wie dies aus der in 7 gezeigten Draufsicht auf die Vorrichtung 2 ersichtlich ist.
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Es ist aber im Rahmen der Erfindung auch möglich, dass ein der Befestigung dienendes Bauelement 16 teilweise die erste Folie 4 und die weitere Folie 5 seitlich, die Seitenkante 20 überragend angeordnet ist, wie dies anhand des in 7 rechts eingezeichneten Bauelements 16 ersichtlich ist. Dieses Bauelement 16 kann beispielsweise in dem die Seitenkante überragenden Teil den Durchbruch 18 für ein Befestigungsmittel, wie beispielsweise eine Schraube oder eine Niet, aufweisen,
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Ebenfalls strichliert ist in 7 angedeutet, dass aus voranstehend genannten Gründen in dem zumindest einen Bauelement 16 ein Permanentmagnet 21 angeordnet sein kann.
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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 8 ein derartiges Fahrzeug 22 mit eingebauter Batterie 1 dargestellt. Die Batterie 1 kann dabei von zumindest einem Haltelement gehalten sein.
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Die Vorrichtung 2 ist mit dem zumindest einem Verbindungselement 23, z.B. einer Schraube oder einer Niet, mit einem weiteren Bauteil verbunden, wie beispielsweise einem Gehäuse 24 der Batterie 1, wie dies in 9 schematisch angedeutet ist. Das Verbindungselement 23 erstreckt sich dabei durch das zumindest eine Bauelement 16 hindurch.
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Andere Befestigungsmethoden der Vorrichtung 2 an einem weiteren Bauteil, insbesondere der Batterie 1, sind selbstverständlich auch möglich.
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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 maßstäblich 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
- Bauelement
- 17
- Verbindungsbereich
- 18
- Durchbruch
- 19
- Elastomerabschnitt
- 20
- Seitenkante
- 21
- Permanentmagnet
- 22
- Fahrzeug
- 23
- Verbindungselement
- 24
- Gehäuse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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