DE102022003614A1 - Carrier plate with heat exchanger and high-voltage battery with carrier plate - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Trägerplatte (10) für eine Hochvoltbatterie (100) eines elektrisch betreibbaren Fahrzeugs, mit einem Plattenkörper (11), wobei der Plattenkörper (11) einen Wärmetauscher (12) umfasst, welcher zur Kühlung wenigstens einer Batteriezelle (40) der Hochvoltbatterie (100) und/oder wenigstens einer elektronischen Komponente (30, 32, 34, 36, 38) der Hochvoltbatterie (100) ausgebildet ist. Der Wärmetauscher (12) weist wenigstens eine erste Wärmeübertragungszone (14) und eine räumlich davon getrennte zweite Wärmeübertragungszone (16) auf, wobei bei einem bestimmungsgemäßen Betrieb eine der beiden Wärmeübertragungszonen (14, 16) eine niedrigere Wärmeübertragungsrate aufweist als die andere der beiden Wärmeübertragungszonen (14, 16).Die Erfindung betrifft ferner eine Hochvoltbatterie (100) für ein elektrisch betreibbares Fahrzeug mit einer Trägerplatte (10).The invention relates to a carrier plate (10) for a high-voltage battery (100) of an electrically operated vehicle, with a plate body (11), wherein the plate body (11) comprises a heat exchanger (12) which is designed to cool at least one battery cell (40) of the high-voltage battery (100) and/or at least one electronic component (30, 32, 34, 36, 38) of the high-voltage battery (100). The heat exchanger (12) has at least a first heat transfer zone (14) and a second heat transfer zone (16) spatially separated therefrom, wherein during normal operation one of the two heat transfer zones (14, 16) has a lower heat transfer rate than the other of the two heat transfer zones (14, 16).The invention further relates to a high-voltage battery (100) for an electrically operated vehicle with a carrier plate (10).
Description
Die Erfindung betrifft eine Trägerplatte für eine Hochvoltbatterie eines elektrisch betreibbaren Fahrzeugs mit einem Wärmetauscher sowie eine Hochvoltbatterie mit einer Trägerplatte.The invention relates to a carrier plate for a high-voltage battery of an electrically operated vehicle with a heat exchanger and a high-voltage battery with a carrier plate.
Derzeit wird die Leistungselektronik in elektrisch betreibbaren Fahrzeugen hauptsächlich von Einschränkungen dominiert, die zur Entwicklung kleinerer Komponenten führen, die mehr Leistung handhaben und in kleinere Gehäuse passen. Dies führt zu einer höheren Leistungsdichte der elektronischen Komponenten. Höhere Leistung in kleineren Gehäusen bedeutet höhere Energiemengen pro Zeiteinheit, die durch die Komponenten von und zu den Batterien übertragen werden müssen.Currently, power electronics in electrically powered vehicles is primarily dominated by limitations that lead to the development of smaller components that handle more power and fit into smaller packages. This leads to a higher power density of the electronic components. Higher performance in smaller packages means higher amounts of energy per unit of time that have to be transferred to and from the batteries by the components.
Eine höhere Sperrschichttemperatur von Halbleitern in elektronischen Komponenten führt zu größeren Temperaturgradienten, die sich auf andere Komponenten auswirken, die möglicherweise keine höheren Temperaturen tolerieren. Auf Modulebene können dies geklebte Schnittstellenmaterialien, Wärmeleitpasten usw. sein. Auf Wechselrichterebene können dies beispielsweise Zwischenkreiskondensatoren, Leiterplatten sein.Higher junction temperature of semiconductors in electronic components results in larger temperature gradients that affect other components that may not tolerate higher temperatures. At the module level, these can be bonded interface materials, thermal pastes, etc. At the inverter level, these can be, for example, intermediate circuit capacitors and printed circuit boards.
Üblicherweise werden zum Kühlen elektronischer Komponenten mit niedriger und hoher Leistung unterschiedliche Wärmetauscher verwendet. Dies liegt an der erforderlichen Wärmeübertragungsrate und den beteiligten Temperaturen. Damit kann auch vermieden werden, dass Hochleistungskomponenten mit großer Wärmeentwicklung durch den Wärmetauscher oder das Kühlmedium Niederleistungskomponenten aufheizen. Somit werden üblicherweise elektronische Komponenten wie beispielsweise ein DC-Ladegerät, ein AC-Ladegerät, ein DC/DC-Wandler und eine Leistungsverteilungseinheit mit direkten oder indirekten Kühlungsmitteln separat thermisch betrieben.Typically, different heat exchangers are used to cool low- and high-power electronic components. This is due to the required heat transfer rate and the temperatures involved. This also prevents high-power components with high heat generation from heating up low-power components through the heat exchanger or cooling medium. Thus, electronic components such as a DC charger, an AC charger, a DC/DC converter and a power distribution unit are typically thermally operated separately with direct or indirect cooling means.
Die
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte Trägerplatte für eine Hochvoltbatterie eines elektrisch betreibbaren Fahrzeugs mit einem Wärmetauscher zu schaffen.One object of the invention is to create an improved carrier plate for a high-voltage battery of an electrically operated vehicle with a heat exchanger.
Eine weitere Aufgabe ist es, eine Hochvoltbatterie mit einer solchen Trägerplatte zu schaffen.Another task is to create a high-voltage battery with such a carrier plate.
Die vorgenannten Aufgaben werden mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst.The aforementioned tasks are solved with the features of the independent claims.
Günstige Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung.Favorable refinements and advantages of the invention result from the further claims, the description and the drawing.
Nach einem Aspekt der Erfindung wird eine Trägerplatte für eine Hochvoltbatterie eines elektrisch betreibbaren Fahrzeugs vorgeschlagen, mit einem Plattenkörper, wobei der Plattenkörper einen Wärmetauscher umfasst, welcher zur Kühlung wenigstens einer Batteriezelle der Hochvoltbatterie und/oder wenigstens einer elektronischen Komponente der Hochvoltbatterie ausgebildet ist. Der Wärmetauscher weist wenigstens eine erste Wärmeübertragungszone und eine räumlich davon getrennte zweite Wärmeübertragungszone auf, wobei bei einem bestimmungsgemäßen Betrieb eine der beiden Wärmeübertragungszonen eine niedrigere Wärmeübertragungsrate aufweist als die andere der beiden Wärmeübertragungszonen.According to one aspect of the invention, a carrier plate for a high-voltage battery of an electrically operated vehicle is proposed, with a plate body, the plate body comprising a heat exchanger which is designed to cool at least one battery cell of the high-voltage battery and/or at least one electronic component of the high-voltage battery. The heat exchanger has at least a first heat transfer zone and a second heat transfer zone spatially separated therefrom, with one of the two heat transfer zones having a lower heat transfer rate than the other of the two heat transfer zones during normal operation.
In die Wärmeübertragungsrate des Wärmetauschers gehen dabei verschiedenen Größen ein. Als lokale Wärmeübertragungsrate eines Wärmetauschers wird die abführbare Energie pro Zeiteinheit und pro Flächeneinheit definiert. Für die Wärmeübertragungsrate eines Wärmetauschers spielt weiter die Nusselt-Zahl eine Rolle, welche das Verhältnis von konvektiver zu konduktiver Wärmeübertragung an einer Grenzfläche in einer Flüssigkeit darstellt. Konvektion umfasst dabei sowohl Advektion als auch Diffusion. In der Wandung des Wärmetauschers ist die Wärmeleitfähigkeit, gemessen in Watt / Meter / K, von Bedeutung. Die Wärmeleitfähigkeit ist die Wärmedurchgangsrate durch ein bestimmtes Material, ausgedrückt als Wärmemenge pro Zeiteinheit durch eine Flächeneinheit mit einem Temperaturgradienten von einem Grad pro Entfernungseinheit. Various variables are included in the heat transfer rate of the heat exchanger. The local heat transfer rate of a heat exchanger is defined as the energy that can be removed per unit of time and per unit of area. The Nusselt number, which represents the ratio of convective to conductive heat transfer at an interface in a liquid, also plays a role in the heat transfer rate of a heat exchanger. Convection includes both advection and diffusion. In the wall of the heat exchanger, the thermal conductivity, measured in watts/meter/K, is important. The thermal conductivity is the rate of heat transfer through a certain material, expressed as the amount of heat per unit of time through a unit of area with a temperature gradient of one degree per unit of distance.
Die vorgeschlagene Trägerplatte dient als Montageplatte für wenigstens einen Teil der Batteriezellen und der elektronischen Komponenten der Hochvoltbatterie. Die Trägerplatte umfasst einen Plattenkörper, welcher einen Wärmetauscher mit wenigstens zwei Wärmeübertragungszonen umfasst, die unterschiedliche Wärmeübertragungsraten aufweisen. Der Wärmetauscher ist so strömungstechnisch und kühlleistungsmäßig an die zu kühlenden Bauteile angepasst. Die erste Wärmeübertragungszone kann beispielsweise für elektronische Komponenten mit niedriger elektrischer Leistung ausgebildet sein und die zweite Wärmeübertragungszone kann für elektronische Komponenten mit hoher elektrischer Leistung ausgebildet sein.The proposed carrier plate serves as a mounting plate for at least some of the battery cells and the electronic components of the high-voltage battery. The carrier plate comprises a plate body which includes a heat exchanger with at least two heat transfer zones that have different heat transfer rates. The heat exchanger is thus adapted to the components to be cooled in terms of flow and cooling performance. The first heat transfer zone can be designed, for example, for electronic components with low electrical power and the second heat transfer zone can be designed for electronic Components can be designed with high electrical power.
Vorteilhaft ergibt sich so eine höhere Integrationsdichte für elektronische Komponenten. Weiter kann eine hohe Leistungsdichte erreicht werden, wodurch sich Bauraumvorteile ergeben.This advantageously results in a higher integration density for electronic components. Furthermore, a high power density can be achieved, which results in space advantages.
Günstigerweise können Leistungselektronikmodule so mit hohen Leistungen betrieben werden oder umgekehrt kleinere Grundflächen haben. Eine dadurch mögliche Verringerung der Größe und des Gewichts eines Leistungselektronikmoduls kann vorteilhaft zu geringeren Kosten führen. Weiter ergibt sich eine verbesserte Effizienz und Zuverlässigkeit der Leistungselektronik bei höheren Betriebsbedingungen. Beispielsweise können so kleinere Wechselrichter die gleiche elektrische Leistung an den Motor liefern. Vorteilhaft kann sich eine erhöhte Lebensdauer der leistungselektronischen Komponenten ergeben.This allows power electronics modules to be operated at high power levels or, conversely, to have smaller footprints. This enables a reduction in the size and weight of a power electronics module, which can advantageously lead to lower costs. This also results in improved efficiency and reliability of the power electronics under higher operating conditions. For example, smaller inverters can deliver the same electrical power to the motor. This can advantageously result in an increased service life of the power electronic components.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Trägerplatte kann der Plattenkörper als Wärmetauscher ausgebildet sein. Die Trägerplatte kann so selbst als Wärmetauscher ausgeführt sein. Dadurch ergeben sich Vorteile bezüglich des Bauraums als auch der Wärmeabfuhr der darauf angeordneten elektronischen Komponenten und/oder Batteriezellen.According to an advantageous embodiment of the carrier plate, the plate body can be designed as a heat exchanger. The carrier plate can itself be designed as a heat exchanger. This results in advantages in terms of the installation space as well as the heat dissipation of the electronic components and/or battery cells arranged thereon.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Trägerplatte kann der Wärmetauscher wenigstens einen Kühlkanal zur Durchströmung mit einem Kühlmedium aufweisen, wobei der wenigstens eine Kühlkanal mäanderförmig in dem Wärmetauscher angeordnet ist. Durch die Anordnung des Kühlkanals in Schleifen kann die Wärmeabfuhr von auf der Trägerplatte angeordneten elektronischen Komponenten günstig gestaltet und sogar an die elektronischen Komponenten angepasst werden.According to an advantageous embodiment of the carrier plate, the heat exchanger can have at least one cooling channel for the flow of a cooling medium, wherein the at least one cooling channel is arranged in a meandering shape in the heat exchanger. By arranging the cooling channel in loops, the heat dissipation of electronic components arranged on the carrier plate can be designed favorably and even adapted to the electronic components.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Trägerplatte kann der wenigstens eine Kühlkanal in der Wärmeübertragungszone mit der niedrigeren Wärmeübertragungsrate eine geringere Dichte an Mäanderschleifen aufweisen als in der anderen Wärmeübertragungszone. Durch die Anordnung der Mäanderstruktur des Kühlkanals kann günstigerweise die Wärmeübertragungsrate von auf der Trägerplatte angeordneten elektronischen Komponenten in das Kühlmedium beeinflusst und dadurch an die elektronischen Komponenten angepasst werden.According to an advantageous embodiment of the carrier plate, the at least one cooling channel in the heat transfer zone with the lower heat transfer rate can have a lower density of meander loops than in the other heat transfer zone. By arranging the meander structure of the cooling channel, the heat transfer rate of electronic components arranged on the carrier plate into the cooling medium can be favorably influenced and thus adapted to the electronic components.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Trägerplatte kann der Kühlkanal in der Wärmeübertragungszone mit der niedrigeren Wärmeübertragungsrate zum Durchströmen mit dem Kühlmedium mit einer hohen Wirbelstärke ausgebildet sein. Die erste Wärmeübertragungszone kann so günstig gestaltet sein, um die Wirbelstärke des Kühlmediums für eine gute Wärmeabfuhr zu erhöhen.According to an advantageous embodiment of the carrier plate, the cooling channel can be designed in the heat transfer zone with the lower heat transfer rate for the cooling medium to flow through with a high vortex strength. The first heat transfer zone can be designed so favorably in order to increase the vortex strength of the cooling medium for good heat dissipation.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Trägerplatte kann der Kühlkanal in der Wärmeübertragungszone mit der höheren Wärmeübertragungsrate Kühlfinnen aufweisen. Die zweite Wärmeübertragungszone kann auf diese Weise für eine hohe Wärmeabfuhr ausgebildet sein, indem Kühlfinnen für einen höheren Oberflächenkontakt angeordnet sind. Dadurch ergibt sich eine gleichmäßig gekühlte Oberfläche, welche möglichst geringe Temperaturgradienten aufweist.According to an advantageous embodiment of the carrier plate, the cooling channel in the heat transfer zone with the higher heat transfer rate can have cooling fins. The second heat transfer zone can thus be designed for high heat dissipation by arranging cooling fins for a higher surface contact. This results in a uniformly cooled surface which has the lowest possible temperature gradients.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Trägerplatte können die Wärmeübertragungsraten der ersten und der zweiten Wärmeübertragungszone an die darauf angeordnete, zu kühlende wenigstens eine elektronische Komponente und/oder wenigstens eine Batteriezelle angepasst sein. So kann das Fahrzeug unter vorteilhaften energetischen Bedingungen betrieben werden, indem die in den elektronischen Komponenten und/oder den Batteriezellen erzeugte Wärme möglichst günstig abgeführt wird.According to an advantageous embodiment of the carrier plate, the heat transfer rates of the first and second heat transfer zones can be adapted to the at least one electronic component and/or at least one battery cell to be cooled arranged thereon. The vehicle can thus be operated under advantageous energetic conditions by dissipating the heat generated in the electronic components and/or the battery cells as cheaply as possible.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Trägerplatte können Steckverbinder zur elektrischen Kontaktierung der wenigstens einen Batteriezelle und/oder wenigstens einen elektronischen Komponente in einem Bereich unmittelbar benachbart zu dem Wärmetauscher angeordnet sein. Auch die Anordnung von Steckverbindern integriert in die Trägerplatte möglichst benachbart zu dem Wärmetauscher begünstigt das thermale Management der Hochvoltbatterie sowie eine hohe Integrationsdichte.According to an advantageous embodiment of the carrier plate, plug connectors for electrically contacting the at least one battery cell and/or at least one electronic component can be arranged in an area immediately adjacent to the heat exchanger. The arrangement of connectors integrated into the carrier plate as close as possible to the heat exchanger also promotes the thermal management of the high-voltage battery and a high integration density.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Hochvoltbatterie für ein elektrisch betreibbares Fahrzeug mit einer Trägerplatte vorgeschlagen, wenigstens umfassend eine Vielzahl von Batteriezellen und elektronische Komponenten. Die Trägerplatte weist einen Plattenkörper auf, der einen Wärmetauscher umfasst, und insbesondere als Wärmetauscher ausgebildet ist. Der Wärmetauscher ist zur Kühlung von wenigstens einer Batteriezelle der Hochvoltbatterie und/oder von wenigstens einer elektronischen Komponente der Hochvoltbatterie ausgebildet. Dabei weist der Wärmetauscher wenigstens eine erste Wärmeübertragungszone und eine räumlich davon getrennte zweite Wärmeübertragungszone auf, wobei bei einem bestimmungsgemäßen Betrieb eine der beiden Wärmeübertragungszonen eine niedrigere Wärmeübertragungsrate aufweist als die andere der beiden Wärmeübertragungszonen.According to a further aspect of the invention, a high-voltage battery for an electrically operated vehicle with a carrier plate is proposed, at least comprising a plurality of battery cells and electronic components. The carrier plate has a plate body which includes a heat exchanger and is in particular designed as a heat exchanger. The heat exchanger is designed to cool at least one battery cell of the high-voltage battery and/or at least one electronic component of the high-voltage battery. The heat exchanger has at least a first heat transfer zone and a second heat transfer zone spatially separated therefrom, with one of the two heat transfer zones having a lower heat transfer rate than the other of the two heat transfer zones during normal operation.
Die vorgeschlagene Hochvoltbatterie umfasst eine Trägerplatte, welche als Montageplatte für wenigstens einen Teil der Batteriezellen und der elektronischen Komponenten der Hochvoltbatterie dient. Die Trägerplatte umfasst einen Plattenkörper, welcher einen Wärmetauscher mit wenigstens zwei Wärmeübertragungszonen umfasst, die unterschiedliche Wärmeübertragungsraten aufweisen. Der Wärmetauscher ist so strömungstechnisch und kühlleistungsmäßig an die zu kühlenden Bauteile angepasst. Die erste Wärmeübertragungszone kann beispielsweise für elektronische Komponenten mit niedriger elektrischer Leistung ausgebildet sein und die zweite Wärmeübertragungszone kann für elektronische Komponenten mit hoher elektrischer Leistung ausgebildet sein.The proposed high-voltage battery comprises a carrier plate which serves as a mounting plate for at least some of the battery cells and the electronic components of the high-voltage battery The carrier plate comprises a plate body which comprises a heat exchanger with at least two heat transfer zones which have different heat transfer rates. The heat exchanger is thus adapted to the components to be cooled in terms of flow and cooling performance. The first heat transfer zone can be designed for electronic components with low electrical power, for example, and the second heat transfer zone can be designed for electronic components with high electrical power.
Vorteilhaft ergibt sich so eine höhere Integrationsdichte für elektronische Komponenten der Hochvoltbatterie.This advantageously results in a higher integration density for electronic components of the high-voltage battery.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Hochvoltbatterie kann eine der wenigstens einen elektronischen Komponente der Hochvoltbatterie mit einer niedrigeren elektrischen Verlustleistung in der Wärmeübertragungszone mit der niedrigeren Wärmeübertragungsrate angeordnet sein. Vorteilhaft können die elektronischen Komponenten und/oder Batteriezellen auf der Trägerplatte mit dem Wärmetauscher so angeordnet sein, dass sie möglichst günstig gekühlt werden können. Komponenten mit hohen elektrischen Leistungen können so in einer Wärmeübertragungszone mit hoher Wärmeübertragungsrate angeordnet sein und Komponenten mit niedrigen elektrischen Leistungen in einer Wärmeübertragungszone mit einer niedrigen Wärmeübertragungsrate.According to an advantageous embodiment of the high-voltage battery, one of the at least one electronic component of the high-voltage battery with a lower electrical power loss can be arranged in the heat transfer zone with the lower heat transfer rate. The electronic components and/or battery cells can advantageously be arranged on the carrier plate with the heat exchanger in such a way that they can be cooled as cheaply as possible. Components with high electrical powers can thus be arranged in a heat transfer zone with a high heat transfer rate and components with low electrical powers in a heat transfer zone with a low heat transfer rate.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.Further advantages emerge from the following description of the drawings. The drawings show an embodiment of the invention. The drawings, the description and the claims contain numerous features in combination. The person skilled in the art will also expediently consider the features individually and combine them into further useful combinations.
Dabei zeigen:
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1 eine schematische Darstellung einer Hochvoltbatterie für ein elektrisch betreibbares Fahrzeug mit einer Trägerplatte nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung; und -
2 eine Trägerplatte für eine Hochvoltbatterie eines elektrisch betreibbaren Fahrzeugs nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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1 a schematic representation of a high-voltage battery for an electrically operated vehicle with a carrier plate according to an embodiment of the invention; and -
2 a carrier plate for a high-voltage battery of an electrically operated vehicle according to an embodiment of the invention.
In den Figuren sind gleiche oder gleichartige Komponenten mit gleichen Bezugszeichen beziffert. Die Figuren zeigen lediglich Beispiele und sind nicht beschränkend zu verstehen.In the figures, identical or similar components are numbered with identical reference symbols. The figures show only examples and are not to be understood as limiting.
Die Hochvoltbatterie 100 umfasst eine Vielzahl von Batteriezellen 40, dargestellt als ein Block, sowie eine Reihe elektronischer Komponenten 30, 32, 34, 36, 38, wie beispielsweise eine Leistungsverteilungseinheit 30, E/E-Bauteile 32 der Hochvoltbatterie 100, einen DC-DC-Wandler 34, einen AC-Lader 36, und einen DC-Lader 38.The high-voltage battery 100 includes a plurality of battery cells 40, shown as a block, and a number of electronic components 30, 32, 34, 36, 38, such as a power distribution unit 30, E/E components 32 of the high-voltage battery 100, a DC-DC converter 34, an AC charger 36, and a DC charger 38.
Die Batteriezellen 40 sowie die elektronischer Komponenten 30, 32, 34, 36, 38 sind auf einer Trägerplatte 10 angeordnet.The battery cells 40 and the electronic components 30, 32, 34, 36, 38 are arranged on a
Die Trägerplatte 10 weist einen Plattenkörper 11 auf, der einen Wärmetauscher 12 umfasst. Der Plattenkörper 11 mit dem Wärmetauscher 12 ist dabei so gestaltet, dass er die Batteriezellen 40 und die elektronischer Komponenten 30, 32, 34, 36, 38 aufnehmen kann. Besonders vorteilhaft kann der Plattenkörper 11 selbst als Wärmetauscher 12 ausgebildet sein. Der Wärmetauscher 12 ist so speziell zur Kühlung der Batteriezellen 40 der Hochvoltbatterie 100 und der elektronischen Komponenten 30, 32, 34, 36, 38 der Hochvoltbatterie 100 ausgebildet und weist wenigstens eine erste Wärmeübertragungszone 14 und eine räumlich davon getrennte zweite Wärmeübertragungszone 16 auf. Dabei weist bei einem bestimmungsgemäßen Betrieb eine der beiden Wärmeübertragungszonen 14, 16 eine niedrigere Wärmeübertragungsrate auf als die andere der beiden Wärmeübertragungszonen 14, 16.The
Die elektronischen Komponenten 30, 32, 34, 36, 38 der Hochvoltbatterie 100 sind dabei so auf der Trägerplatte 10 angeordnet, dass elektronische Komponenten 30, 32, 34, 36, 38 mit einer niedrigeren elektrischen Verlustleistung in der Wärmeübertragungszone 14, 16 mit der niedrigeren Wärmeübertragungsrate angeordnet sind und elektronische Komponenten 30, 32, 34, 36, 38 mit einer höheren elektrischen Verlustleistung in der Wärmeübertragungszone 14, 16 mit der höheren Wärmeübertragungsrate.The electronic components 30, 32, 34, 36, 38 of the high-voltage battery 100 are arranged on the
In
Der Plattenkörper 11 der Trägerplatte 10 umfasst den Wärmetauscher 12, welcher zur Kühlung der Batteriezellen 40 der Hochvoltbatterie 100 und/oder der elektronischen Komponenten 30, 32, 34, 36, 38 der Hochvoltbatterie 100 ausgebildet ist. Dabei kann der Wärmetauscher 12 direkt mit dem Plattenkörper 11 verbunden sein, oder besonders vorteilhaft, kann der Plattenkörper 11 selbst als Wärmetauscher 12 ausgebildet sein.The
Dazu kann der Plattenkörper 11, wie in
Der Wärmetauscher 12 weist eine erste Wärmeübertragungszone 14 und eine räumlich davon getrennte zweite Wärmeübertragungszone 16 auf.The
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist dabei die erste Wärmeübertragungszone 14 eine niedrigere Wärmeübertragungsrate auf als die zweite Wärmeübertragungszone 16 wie an der geringeren Dichte an Mäanderschleifen 20 des Kühlkanals 18 in der ersten Wärmeübertragungszone 14 erkennbar ist. Weiter weist der Kühlkanal 18 in der ersten Wärmeübertragungszone 14 keine Kühlfinnen 22 auf. Dadurch ist der Kühlkanal 18 in der ersten Wärmeübertragungszone 14 zum Durchströmen mit dem Kühlmedium mit einer hohen Wirbelstärke ausgebildet.In the exemplary embodiment shown, the first
In der zweiten Wärmeübertragungszone 16 weist der der Kühlkanal 18 dagegen Kühlfinnen 22 auf, wodurch eine hohe Wärmeübertragungsrate erreicht werden kann. Die zweite Wärmeübertragungszone 16 kann auf diese Weise für eine hohe Wärmeabfuhr ausgebildet sein, indem Kühlfinnen 22 für einen höheren Oberflächenkontakt angeordnet sind. Dadurch ergibt sich eine gleichmäßig gekühlte Oberfläche, welche möglichst geringe Temperaturgradienten aufweist.In the second
Das Design der Trägerplatte 10 mit dem Wärmetauscher 12 kann so vorteilhaft für ein effektives Thermalmanagement und einen niedrigen Druckabfall des Kühlmediums ausgebildet sein.The design of the
Besonders vorteilhaft können auf diese Weise die Wärmeübertragungsraten der ersten und der zweiten Wärmeübertragungszone 12, 14 an die darauf angeordneten, zu kühlenden elektronischen Komponenten 30, 32, 34, 36, 38 und/oder Batteriezellen 40 angepasst werden.In this way, the heat transfer rates of the first and second
In einem Bereich 52 unmittelbar benachbart zu dem Wärmetauscher 12 können, wie bei dem Ausführungsbeispiel in
Mit der vorgeschlagenen Trägerplatte 10 mit integriertem Wärmetauscher 12 können auf diese Weise Batteriezellen 40 und/oder elektronische Komponenten 30, 32, 34, 36, 38 besonders effektiv gekühlt werden. Selbstverständlich ist es mit dem Wärmetauscher 12 auch möglich, die Batteriezellen 40 und/oder elektronische Komponenten 30, 32, 34, 36, 38 mit einem geeignet temperierten Fluid besonders effektiv auf eine geeignete Betriebstemperatur aufzuwärmen.With the proposed
BezugszeichenlisteReference symbol list
- 1010
- Trägerplattecarrier plate
- 1111
- Plattenkörperplate body
- 1212
- WärmetauscherHeat exchanger
- 1414
- erste Wärmeübertragungszonefirst heat transfer zone
- 1616
- zweite Wärmeübertragungszonesecond heat transfer zone
- 1818
- KühlkanalCooling channel
- 2020
- MäanderschleifeMeander loop
- 2222
- KühlfinneCooling fin
- 2424
- Einlassinlet
- 2626
- Auslassoutlet
- 3030
- LeistungsverteilungseinheitPower distribution unit
- 3232
- E/EE/E
- 3434
- DC-DC-WandlerDC-DC converter
- 3636
- AC-LaderAC charger
- 3838
- DC-LaderDC charger
- 4040
- BatteriezellenBattery cells
- 5050
- SteckverbinderConnectors
- 5252
- BereichArea
- 100100
- HochvoltbatterieHigh voltage battery
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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