DE102020125450A1 - Cooling device for a rechargeable battery - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (2) zur Kühlung oder Temperierung für zumindest ein Speichermodul (3) einer wiederaufladbaren Batterie (1), wobei die Vorrichtung (2) eine erste ein- oder mehrschichtige Folie (4) und eine weitere ein- oder mehrschichtige Folie (5) aufweist, die unter Ausbildung zumindest eines Kühlmittelkanals (6) für ein Kühlfluid partiell miteinander verbunden sind, und die zumindest ein Kühlmitteleinlasselement (16) und zumindest ein Kühlmittelauslasselement (17), die mit dem zumindest einen Kühlmittelkanal (6) strömungsverbunden sind, aufweist, wobei das Kühlmitteleinlasselement (16) und das Kühlmittelauslasselement (17) jeweils einen Durchtrittkanal (18) für das Kühlmittel aufweisen. In dem Durchtrittkanal (18) des Kühlmitteleinlasselements (16) und/oder in dem Durchtrittkanal (18) des Kühlmittelauslasselement (17) ist zumindest ein Steg (19) angeordnet.The invention relates to a device (2) for cooling or tempering at least one storage module (3) of a rechargeable battery (1), the device (2) having a first single-layer or multi-layer film (4) and a further single- or multi-layer film (5) which are partially connected to one another to form at least one coolant channel (6) for a cooling fluid, and which have at least one coolant inlet element (16) and at least one coolant outlet element (17) which are flow-connected to the at least one coolant channel (6), comprises, wherein the coolant inlet element (16) and the coolant outlet element (17) each have a passage channel (18) for the coolant. At least one web (19) is arranged in the through-channel (18) of the coolant inlet element (16) and/or in the through-channel (18) of the coolant outlet element (17).
Description
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 Kühlmittelkanals für ein Kühlfluid partiell miteinander verbunden sind, und die zumindest ein Kühlmitteleinlasselement und zumindest ein Kühlmittelauslasselement, die mit dem zumindest einen Kühlmittelkanal strömungsverbunden sind, aufweist, wobei das Kühlmitteleinlasselement und das Kühlmittelauslasselement jeweils einen Durchtrittkanal für das Kühlmittel aufweisen.The invention relates to a device for cooling or temperature control for at least one storage module of a rechargeable battery, the device having a first single-layer or multi-layer film and a further single-layer or multi-layer film which are partially connected to one another to form at least one coolant channel for a cooling fluid , and which has at least one coolant inlet element and at least one coolant outlet element, which are flow-connected to the at least one coolant channel, wherein the coolant inlet element and the coolant outlet element each have a passage channel for the coolant.
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.The invention also relates to a rechargeable battery with at least one storage module for electrical energy and at least one device for cooling or temperature control for the at least one storage module.
Zudem betrifft die Erfindung ein Fahrzeug mit zumindest einer wiederaufladbaren Batterie.In addition, the invention relates to a vehicle with at least one rechargeable battery.
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.The service life and effectiveness as well as the safety of a rechargeable battery for so-called e-mobility also depend, among other things, on the temperature during operation. For this reason, a wide variety of concepts for cooling or tempering the accumulators have already been proposed. Essentially, the concepts can be divided into two types, namely air cooling and water cooling or cooling with liquids in general.
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. Heat sinks in which at least one coolant channel is formed are used for water cooling. These heat sinks are arranged between the individual modules of the accumulator or on the modules. A module is an independent unit of the accumulator, i.e. not necessarily just a cell.
Beispielsweise ist aus der
Bei der Anordnung auf den Modulen werden metallische Kühlkörper häufig 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.When arranged on the modules, metallic heat sinks are often designed in such a way that they cover all the modules of the accumulator. However, the problem arises that due to tolerances, etc., the heat sink does not rest evenly on the modules. To remedy this, the heat sink is screwed to each individual module. However, this has the disadvantage that the production of the accumulator is correspondingly complex and therefore expensive. This in turn worsens the acceptance of e-mobility itself.
Um diesem Problem abzuhelfen, 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
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.The present invention is based on the object of improving the usability of the described cooling device with the two films in an electric vehicle or the cooling of a battery in an electric vehicle.
Die Aufgabe der Erfindung wird mit der eingangs genannten Vorrichtung gelöst, bei der in dem Durchtrittkanal des Kühlmitteleinlasselements und/oder in dem Durchtrittkanal des Kühlmittelauslasselement zumindest ein Steg angeordnet ist.The object of the invention is achieved with the device mentioned in the introduction, in which in the through-channel of the coolant inlet element and/or at least one web is arranged in the passage channel of the coolant outlet element.
Weiter wird die Aufgabe der Erfindung mit der eingangs genannten Batterie gelöst, bei der die Vorrichtung zur Kühlung oder Temperierung für das zumindest eine Speichermodul erfindungsgemäß ausgebildet ist.The object of the invention is also achieved with the battery mentioned at the outset, in which the device for cooling or temperature control for the at least one storage module is designed according to the invention.
Zudem wird die Aufgabe der Erfindung mit dem eingangs genannten Fahrzeug gelöst, das eine wiederaufladbare Batterie gemäß der Erfindung aufweist.In addition, the object of the invention is achieved with the vehicle mentioned at the outset, which has a rechargeable battery according to the invention.
Von Vorteil ist dabei, dass durch den zumindest einen Steg das Einströmverhalten bzw. generell das Strömungsverhalten des Kühlmittels in den bzw. im zumindest einen Kühlmittelkanal positiv beeinflusst werden kann. Mit dem zumindest einen Steg kann der Druckverlust in der Vorrichtung reduziert werden, insbesondere beim Einströmen des Kühlmittels in den Kühlmittelkanal. In der Folge kann damit der Engergiebedarf der Vorrichtung zur Kühlung oder Temperierung und damit letztendlich auch des Fahrzeugs reduziert werden. Zudem ist diese Art der Strömungsbeeinflussung relativ einfach und damit kostengünstig realisierbar, ohne dass Einfluss auf den Kühlmittelkanal an sich genommen werden müsste.The advantage here is that the inflow behavior or generally the flow behavior of the coolant into or in the at least one coolant channel can be positively influenced by the at least one web. With the at least one web, the pressure loss in the device can be reduced, in particular when the coolant flows into the coolant channel. As a result, the energy requirement of the device for cooling or temperature control and thus ultimately also of the vehicle can be reduced. In addition, this type of flow influencing is relatively simple and can therefore be implemented inexpensively without having to influence the coolant channel itself.
Zur weiteren Verbesserung dieser Effekte kann nach einer Ausführungsvariante der Erfindung vorgesehen sein, dass sich der zumindest eine Steg über die gesamte Querschnittsbreite des Durchtrittkanals erstreckt. Als Nebeneffekt kann damit auch die mechanische Stabilität des Steges verbessert werden, sodass dieser gegebenenfalls auch dünner ausgeführt werden kann.To further improve these effects, according to one embodiment variant of the invention, it can be provided that the at least one web extends over the entire cross-sectional width of the passage channel. As a side effect, the mechanical stability of the web can also be improved so that it can also be made thinner if necessary.
Nach einer anderen Ausführungsvariante der Erfindung kann vorgesehen sein, dass an dem zumindest einen Steg zumindest ein Quersteg angeordnet ist, wobei gemäß einer Ausführungsvariante dazu der zumindest eine Quersteg in einem Winkel zum Steg angeordnet ist, der ausgewählt ist aus einem Bereich von 20 ° bis 90°. Mit dem zumindest einen Quersteg können Verwirbelungen des Kühlmittels beim Eintritt in den und/oder beim Austritt aus den zumindest einen Kühlmittelkanal besser vermieden werden.According to another embodiment variant of the invention, it can be provided that at least one transverse web is arranged on the at least one web, whereby according to one embodiment variant, the at least one transverse web is arranged at an angle to the web that is selected from a range of 20° to 90° °. With the at least one transverse web, turbulence of the coolant as it enters and/or exits the at least one coolant channel can be better avoided.
Nach einer anderen Ausführungsvariante der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Kühlmitteleinlasselement und/oder das Kühlmittelauslasselement einen Abschnitt aufweist/aufweisen, in dem der Querschnitt des Durchtrittkanals größer wird, und dass der zumindest eine Steg in diesem Abschnitt mit dem größeren Querschnitt angeordnet ist. Mit der Anordnung des zumindest einen Steges im Bereich der Querschnittserweiterung kann trotz der größer werdenden Querschnittsfläche ein Druckverlust besser beherrscht werden.According to another embodiment variant of the invention, it can be provided that the coolant inlet element and/or the coolant outlet element has/have a section in which the cross section of the passage channel becomes larger, and that the at least one web is arranged in this section with the larger cross section. With the arrangement of the at least one web in the area of the cross-sectional enlargement, a pressure loss can be controlled better despite the increasing cross-sectional area.
Dabei ist von Vorteil, wenn gemäß einer Ausführungsvariante der Erfindung dazu die Änderung der Querschnittsfläche des Durchtrittkanals nicht sprunghaft sondern stetig verlaufend ausgebildet ist, insbesondere der Abschnitt mit dem sich erweiternden Querschnitt des Durchtrittkanals trichterförmig ausgebildet ist, da damit die Wirkung des zumindest einen Steges in diesem Abschnitt des Durchtrittkanals verbessert werden kann.It is advantageous if, according to one embodiment of the invention, the change in the cross-sectional area of the through-flow channel is not designed to be abrupt but rather continuous, in particular the section with the widening cross-section of the through-flow channel is designed in a funnel shape, since the effect of the at least one web in this Section of the passage channel can be improved.
Zur weiteren Verbesserung der voranstehend genannten Effekte kann gemäß einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung vorgesehen sein, dass der zumindest eine Steg sich in Strömungsrichtung verjüngend ausgebildet ist.In order to further improve the aforementioned effects, it can be provided according to a further embodiment variant of the invention that the at least one web is designed to taper in the direction of flow.
Es kann nach einer anderen Ausführungsvariante der Erfindung auch vorgesehen sein, dass der zumindest eine Steg mit einer Krümmung ausgebildet ist, womit insbesondere das Strömungsverhalten des Kühlmittels beim Einströmen bzw. beim Ausströmen in den bzw. aus den Kühlmittelkanal beeinflusst werden kann.According to another embodiment variant of the invention, it can also be provided that the at least one web is designed with a curvature, which in particular can influence the flow behavior of the coolant when it flows into or out of the coolant channel.
Gemäß einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung kann vorgesehen sein, dass an dem an den Kühlmittelkanal anschließenden oder in den Kühlmittelkanal reichenden Endbereich des Kühlmitteleinlasselements und/oder des Kühlmittelauslasselements zumindest ein Abstandhalter angeordnet ist, womit der Kühlmittelkanal offengehalten werden kann und damit Verwirbelungen reduziert werden können.According to a further embodiment variant of the invention, it can be provided that at least one spacer is arranged on the end region of the coolant inlet element and/or the coolant outlet element which adjoins the coolant duct or extends into the coolant duct, with which the coolant duct can be kept open and turbulence can thus be reduced.
Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert.For a better understanding of the invention, it is explained in more detail with reference to the following figures.
Es zeigen jeweils in vereinfachter, schematischer Darstellung:
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1 Eine wiederaufladbare Batterie in Schrägansicht mit einer Kühlvorrichtung; -
2 Die Batterie nach1 in Schrägansicht ohne Kühlvorrichtung; -
3 Einen Ausschnitt aus einer Kühlvorrichtung im Querschnitt; -
4 Ein Kühlmitteleinlasselement in Schrägansicht; -
5 Eine Kühlvorrichtung in Seitenansicht; -
6 Das Kühlmitteleinlasselement nach4 im Längsschnitt; -
7 Eine Ausführungsvariante des Kühlmitteleinlasselements in Frontansicht; -
8 Eine weiter Ausführungsvariante des Kühlmitteleinlasselements in Frontansicht; -
9 Eine andere Ausführungsvariante des Kühlmitteleinlasselements im Längsschnitt; -
10 Eine weitere Ausführungsvariante des Kühlmitteleinlasselements in Frontansicht; -
11 Ein Fahrzeug mit einer wiederaufladbaren Batterie.
-
1 A rechargeable battery in an oblique view with a cooling device; -
2 The battery after1 in oblique view without cooling device; -
3 A section of a cooling device in cross section; -
4 A coolant inlet element in oblique view; -
5 A cooling device in side view; -
6 The coolant inlet element after4 in longitudinal section; -
7 A variant of the coolant inlet element in front view; -
8th Another variant of the coolant inlet element in front view; -
9 Another embodiment variant of the coolant inlet element in longitudinal section; -
10 A further variant of the coolant inlet element in front view; -
11 A vehicle with a rechargeable battery.
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.As an introduction, it should be noted that in the differently described embodiments, the same parts are provided with the same reference numbers or the same component designations, it being possible for the disclosures contained throughout the description to be applied to the same parts with the same reference numbers or the same component designations. The position information selected in the description, such as top, bottom, side, etc., is related to the directly described and illustrated figure and these position information are to be transferred to the new position in the event of a change in position.
In den
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.The
Die Speichermodule 3 können mehrere Zellen aufweisen.The
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.Since the basic structure of
Wie aus dem Vergleich der beiden
Die Vorrichtung 2 kann sich über sämtliche Speichermodule 3, insbesondere deren Oberseite, erstrecken (wie dies aus
Es sei darauf hingewiesen, dass sich die Begriffe Oberseite, etc., auf die Einbaulage der Batterie 1 in einem Fahrzeug bzw. Kraftfahrzeug beziehen.It should be pointed out that the terms top, etc. refer to the installation position of the
In
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.In general, the
Bei der Ausführungsvariante des Vorrichtung 2 nach
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.The first film 4 can be glued to the
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.The respectively optimized course of the at least one
Wie bereits ausgeführt, sind die erste Folie 4 und gegebenenfalls die weitere Folie 5 mehrschichtig ausgebildet. Insbesondere können sie aus einem Laminat bestehen.As already stated, the first film 4 and optionally the
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.In the preferred embodiment variant, the first film 4 has or consists of a
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.If the
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.If necessary, the first film 4 and/or the
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.In principle, other laminates can also be used. For example, only the first film 4 can be provided with the
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.In this embodiment variant, the at least one
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.The
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.The first plastic layer(s) 8, 11 and/or the further plastic layer(s) 9, 12 and/or the metalized plastic layer(s) preferably consists of at least 80% by weight, in particular at least 90% by weight. , made of a thermoplastic material or an elastomer. The thermoplastic can be selected, for example, from a group comprising or consisting of polyethylene (PE), polyoxymethylene (POM), polyamide (PA), in
Es sei an dieser Stelle erwähnt, dass unter einem Kunststoff ein synthetisches oder natürliches Polymer verstanden wird, das aus entsprechenden Monomeren hergestellt ist.It should be mentioned at this point that a plastic is understood to mean a synthetic or natural polymer that is produced from corresponding monomers.
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.The first plastic layer(s) 8, 11 and/or the further plastic layer(s) 9, 12 and/or the metalized plastic layer(s) preferably consists/consist of a so-called sealing film. This has the advantage that the respective layers can be connected directly to one another.
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.However, it is also possible to use other plastics, such as duroplastic plastics or duroplastic materials, which are then glued together, for example with an adhesive. Two-component adhesive systems based on polyurethane or silicone or also hot-melt adhesive systems are particularly suitable for this.
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.It should be mentioned at this point that to produce the first and/or the
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.The reinforcement layer(s) 14, 15 that may be present preferably includes/comprise or consists/consist of a fiber reinforcement, which is preferably designed as a separate layer. The fiber reinforcement can be formed from fibers and/or threads selected from a group comprising or consisting of glass fibers, aramid fibers, carbon fibers, mineral fibers such as basalt fibers, natural fibers such as hemp, sisal, and combinations thereof.
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.Glass fibers are preferably used as the fiber reinforcement layer. The proportion of fibers, in particular glass fibers, in the fiber reinforcement can be at least 80% by weight, in particular at least 90% by weight. The fibers and/or threads of the fiber reinforcement preferably consist exclusively of glass fibers.
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.The fibers and/or threads can be present in the fiber reinforcement as a scrim, for example as a fleece. However, a woven or knitted fabric made from the fibers and/or threads is preferred. It is also possible for the woven or knitted fabric to be present only in certain areas and for the remaining areas of the fiber reinforcement to be formed by a scrim.
Es ist auch möglich, dass gummierte Fasern und/oder Fäden als bzw. für die Faserverstärkung eingesetzt werden.It is also possible for rubberized fibers and/or threads to be used as or for the fiber reinforcement.
Bei Verwendung eines Gewebes sind unterschiedliche Bindungsarten, insbesondere Lein-wand-, Köper- oder Atlasbindung, möglich. Bevorzugt wird eine Leinwandbindung eingesetzt.When using a fabric, different types of weave are possible, in particular plain weave, twill or atlas weave. A plain weave is preferably used.
Es ist aber auch möglich, ein offenmaschiges Glasgewebe oder Glasgelege zu verwenden.However, it is also possible to use an open-meshed glass fabric or glass scrim.
Als Faserverstärkung kann auch ein beschichtetes Papier verwendet werden. Durch die Beschichtung wird das Papier flüssigkeitsfest ausgerüstet.A coated paper can also be used as fiber reinforcement. The coating makes the paper liquid-resistant.
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.Alternatively or in addition to the fiber reinforcement, the reinforcement layer(s) 14, 15 can have a mineral filling. Calcium carbonate, talc, quartz, wollastonite, kaolin or mica, for example, can be used as the mineral filling (mineral filler).
Die Metallschicht ist insbesondere aus Aluminium gebildet bzw. besteht daraus. Es sind aber auch andere Metalle verwendbar, wie beispielsweise Kupfer oder Silber.The metal layer is formed in particular from aluminum or consists of it. However, other metals can also be used, such as copper or silver.
Die Metallschicht kann eine Schichtstärke zwischen 5 µm und 200 µm, insbesondere zwischen 60 µm und 200 µm, aufweisen.The metal layer can have a layer thickness between 5 μm and 200 μm, in particular between 60 μm and 200 μm.
Die Kunststoffschichten 8, 9, 11, 12 kann/können eine Schichtdicke zwischen 10 µm und 200 µm aufweisen.The plastic layers 8, 9, 11, 12 can have a layer thickness of between 10 μm and 200 μm.
Die Schichtdicke der Verstärkungsschicht(en) 14, 15 kann zwischen 5 µm und 50 µm betragen.The layer thickness of the reinforcing layer(s) 14, 15 can be between 5 μm and 50 μm.
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.Although the
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.To connect the individual layers of the laminate or the laminates, they can be glued to one another using adhesives. The adhesives mentioned above are suitable for this. In addition to adhesives, coextrusion and extrusion coating can also be used as connection options. Of course, a combination is also possible in which several plastics are coextruded and adhesively laminated to one another with an extrusion-coated metal or (fiber) reinforcement layer. In general, all known methods for producing composite films or film laminates can be used.
Die Vorrichtung 2 weist zumindest ein Kühlmitteleinlasselement 16 und zumindest ein Kühlmittelauslasselement 17 auf, die mit dem Kühlmittelkanal 6 strömungsverbunden sind. Das Kühlmitteleinlasselement 16 und das Kühlmittelauslasselement 17 dienen der Zuführung bzw. Abführung des Kühlmittels zu bzw. von der Vorrichtung 2. Dazu weisen das Kühlmitteleinlasselement 16 und das Kühlmittelauslasselement 17 jeweils einen Durchtrittkanal 18 für das Kühlmittel auf.The
Es können ja nach Ausführung des Kühlmittelkanalfeldes auch mehr als ein Kühlmitteleinlasselement 16 und/oder ein Kühlmittelauslasselement 17 angeordnet sein.Depending on the design of the coolant channel array, more than one
Es ist vorgesehen, dass in dem Durchtrittkanal 18 des Kühlmitteleinlasselements 16 und/oder in dem Durchtrittkanal 18 des Kühlmittelauslasselement 17 zumindest ein Steg 19 angeordnet ist, wie dies aus der in den
Im Folgenden wird nur ein Kühlmitteleinlasselement 16 behandelt. Die Ausführungen dazu können aber zumindest teilweise auch auf weitere oder alle Kühlmitteleinlasselemente 16 und auf das Kühlmittelauslasselement 17 und gegebenenfalls weitere oder alle Kühlmittelauslasselemente 17 übertragen werden.Only one
Bei der in den
Weiter muss das Kühlmitteleinlasselement 16 nicht notwendigerweise eine kreisförmige Querschnittsfläche aufweisen. Beispielsweise kann der Durchtrittkanal 18 auch mit einer rechteckigen, quadratischen, generell mehreckigen, wie z.B. einer sechseckigen, etc. Querschnittsfläche versehen sein. Um dies zu verdeutlichen ist in
Es ist weiter bevorzugt, dass der Durchtrittkanal 18 über eine Länge 20 des Kühlmitteleinlasselementes 16 in Strömungsrichtung die Querschnittsflächenform beibehält, wenngleich sich deren Größe ändern kann. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass sich die Querschnittsflächenform ändert, also beispielsweise von einer runden in eine viereckige bzw. mehreckige Querschnittsflächenform übergeht.It is further preferred that the through-
Bei der in den
Die Querschnittsbreite 21 kann die maximale Breite der Querschnittsfläche des Durchtrittkanals 18 sein, also beispielsweise der Durchmesser des Durchtrittkanals 18. Bei einer außermittigen Anordnung des Steges 19 kann die Querschnittsbreite 21 aber auch kleiner als die maximale Breite der Querschnittsfläche des Durchtrittkanals 18 sein. Weiter kann sich der Steg 19 auch zwischen zwei unmittelbar aneinander angrenzenden Seitenwänden des Durchtrittkanals 18 erstrecken, wie dies in
Gemäß einer weiteren Ausführungsvariante des Kühlmitteleinlasselementes 16, die ebenfalls in den
Der Abschnitt 22 kann sich von einem ersten Durchmesser bzw. Querschnittsbreite 21 bis zu einem zweiten Durchmesser Querschnittsbreite 21 des Durchtrittkanals 18, der größer ist, als der erste Durchmesser, erstrecken. Gemäß einer bevorzugten und in den
Der Abschnitt 22 kann unmittelbar anschließend an einen Anschlussbereich 23 für eine Kühlmittelleitung angeordnet sein. Über diese Kühlmittelleitung kann die Vorrichtung 2 in einen Kühlmittelkreislauf eingebunden werden. Der Anschlussbereich 23 kann beispielsweise für eine Schlauchleitung vorgesehen sein. Dazu kann der Anschlussbereich 23 beispielsweise schlauchnippelförmig ausgebildet sein.The
Der Steg 19 kann entsprechend einer Ausführungsvariante des Kühlmitteleinlasselementes 6 in diesem Abschnitt 22 mit dem größeren oder größer werdenden Querschnitt bzw. der größeren oder größer werdenden Querschnittsbreite 21 angeordnet sein, insbesondere ausschließlich in diesem Bereich. Der Steg 19 kann sich dabei über einen Teilbereich oder die gesamte Länge des Abschnittes 22 in Strömungsrichtung erstrecken. Es besteht aber auch die Möglichkeit, dass sich der Steg 19 über den Abschnitt 22 hinaus, beispielsweise in den Anschlussbereich 23 hinein erstreckt, wie dies z.B. aus
Die Verjüngung selbst kann so weit geführt sein, dass das Ende des Steges 19 spitz zulaufend ausgebildet ist, wie dies in
Es kann aber auch vorgesehen sein, dass der Steg 19 z.B. trapezförmig ausgebildet ist.However, provision can also be made for the
Nach einer anderen Ausführungsvariante, die beispielhaft in
Bei dem in
Bei den bisher beschrieben Ausführungsvarianten des Kühlmitteleinlasselements 16 ist der zumindest eine Steg 19 oder sind die Stege 19 und/oder ist/sind der oder die Querstege 24 ebenflächig ausgeführt. Wie aus
Die Ausführungen zum Steg 19 betreffend die Krümmung können gegebenenfalls auch auf den oder die Quersteg(e) 24 übertragen werden.The explanations regarding the
Der oder die Steg(e) 19 und/oder der oder die Quersteg(e) 24 können eine glatte oder eine raue Oberfläche mit definierter Oberflächenrauhigkeit aufweisen. Es ist damit eine weitere Einflussnahme auf das Strömungsverhalten des Kühlmittels erreichbar. Ebenso können für diesen Grund der oder die Steg(e) 19 und/oder der oder die Quersteg(e) 24 mit einer reibungsmindernden Beschichtung versehen sein. Der Begriff „reibungsmindernd“ wird dabei in Bezug auf die Reibung/Anhaftung des Kühlmittels an der Wand des Durchtrittskanals 18 verstanden.The web(s) 19 and/or the transverse web(s) 24 can have a smooth or a rough surface with a defined surface roughness. It is thus possible to further influence the flow behavior of the coolant. For this reason, the web(s) 19 and/or the transverse web(s) 24 can also be provided with a friction-reducing coating. The term “friction-reducing” is understood here in relation to the friction/adhesion of the coolant to the wall of the through-
Der oder die Steg(e) 19 und/oder der oder die Quersteg(e) 24 können eine Dicke aufweisen, die ausgewählt ist aus einem Bereich von 0,5 mm bis 5mm.The web(s) 19 and/or the cross web(s) 24 can have a thickness that is selected from a range of 0.5 mm to 5 mm.
Gemäß einer anderen Ausführungsvariante des Kühlmitteleinlasselements 16, die ebenfalls in den
Wie bereits erwähnt, wird die Vorrichtung 2 bevorzugt in einem Fahrzeug, insbesondere einem Kraftfahrzeug, verwendet. Nur der Vollständigkeit halber ist dazu in
Die Ausführungsbeispiele zeigen mögliche Ausführungsvarianten der Vorrichtung 2, 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.The exemplary embodiments show possible variants of the
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.The scope of protection is determined by the claims. However, the description and drawings should be used to interpret the claims. Individual features or combinations of features from the different exemplary embodiments shown and described can represent independent inventive solutions. The task on which the independent inventive solutions are based can be found in the description.
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.All information on value ranges in the present description should be understood to include any and all sub-ranges, e.g. the
Der Ordnung halber sei abschließend darauf hingewiesen, dass zum besseren Verständnis des Aufbaus der Vorrichtung 2 diese nicht zwingenderweise maßstäblich dargestellt wurde.Finally, for the sake of order, it should be pointed out that, for a better understanding of the structure of the
BezugszeichenlisteReference List
- 11
- Batteriebattery
- 22
- Vorrichtungcontraption
- 33
- Speichermodulmemory module
- 44
- Foliefoil
- 55
- Foliefoil
- 66
- Kühlmittelkanalcoolant channel
- 77
- Stegweb
- 88th
- Kunststoffschichtplastic layer
- 99
- Kunststoffschichtplastic layer
- 1010
- Schichtlayer
- 1111
- Kunststoffschichtplastic layer
- 1212
- Kunststoffschichtplastic layer
- 1313
- Schichtlayer
- 1414
- Verstärkungsschichtreinforcement layer
- 1515
- Verstärkungsschichtreinforcement layer
- 1616
- Kühlmitteleinlasselementcoolant inlet element
- 1717
- Kühlmittelauslasselementcoolant outlet element
- 1818
- Durchtrittkanalpassageway
- 1919
- Stegweb
- 2020
- Längelength
- 2121
- Querschnittsbreitesection width
- 2222
- Abschnittsection
- 2323
- Anschlussbereichconnection area
- 2424
- Querstegcross bar
- 2525
- Winkelangle
- 2626
- Abstandhalterspacers
- 2727
- Fahrzeugvehicle
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited
- DE 102013216513 A1 [0006]DE 102013216513 A1 [0006]
- AT 520018 A1 [0008]AT 520018 A1 [0008]
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