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Die Erfindung betrifft eine Versorgungseinrichtung für eine Wärmetauschvorrichtung eines Hochvoltspeichermoduls, wobei die Wärmetauschvorrichtung eine Mehrzahl an Wärmetauschelementen mit einem Fluidzulauf und einem Fluidablauf aufweist, mit einer Versorgungsleitung und einer Abführleitung.
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Zur Bereitstellung elektrischer Energie beim Versorgen elektrischer Antriebe von Fahrzeugen sind Hochvoltspeicher, auch als Antriebsbatterien oder -akkumulatoren bezeichnet, bekannt. Die Leistungsfähigkeit und Lebensdauer von Lithium-Ionen-Akkumulatoren ist temperaturabhängig. In heutigen Hochvoltspeicherstrukturen von Elektrofahrzeugen werden Batteriezellen beispielsweise mittels Kühlschlangen mit Kühlflüssigkeit zwischen den Batteriezellen, auf den Batteriezellen oder unterhalb der Batteriezellen gekühlt und/oder geheizt.
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Es sind Wärmetauschvorrichtungen mit zwischen Batteriezellreihen angeordneten Kühlschlangen bekannt, die von einer ersten Seite mit Kühlmittel gespeist werden, und das Kühlmittel nach Durchqueren der Batteriezellen an der gegenüberliegenden Seite der Kühlschlange mittels eines Sammlers in eine Gegenrichtung umgelenkt wird, um an der ersten Seite abgeführt zu werden. Zur Versorgung der Kühlschlangen sind verschiedene Anschlüsse mit unterschiedlichen Steckrichtungen und Stecksystemen bekannt, um einen verfügbaren Bauraum optimal zu nutzen und Crashanforderungen zu erfüllen.
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Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine Kühlmittelversorgung für eine Wärmetauschvorrichtung eines Hochvoltspeichermoduls zu verbessern. Insbesondere soll die Versorgungseinrichtung dahingehend verbessert werden, dass eine verbesserte Bauraumnutzung erzielt werden kann.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Versorgungseinrichtung für eine Wärmetauschvorrichtung eines Hochvoltspeichermoduls mit den Merkmalen von Anspruch 1, eine Wärmetauschvorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 8 und ein Hochvoltspeichermodul mit den Merkmalen von Anspruch 10. Die abhängigen Ansprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
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Gemäß einem ersten Aspekt wird eine Versorgungseinrichtung für eine Wärmetauschvorrichtung eines Hochvoltspeichermoduls angegeben, wobei die Wärmetauschvorrichtung eine Mehrzahl an Wärmetauschelementen mit einem Fluidzulauf und einem Fluidablauf aufweist. Die Versorgungseinrichtung weist eine Versorgungsleitung auf, die eine Mehrzahl an ersten Verbindungselementen aufweist, die dazu eingerichtet sind, die Versorgungsleitung mit jeweils einem Fluidzulauf eines Wärmetauschelements fluidführend zu verbinden, und weist eine Abführleitung auf, die eine Mehrzahl an zweiten Verbindungselementen aufweist, die dazu eingerichtet sind, die Abführleitung mit jeweils einem Fluidablauf eines Wärmetauschelements fluidführend zu verbinden. Dabei sind die Versorgungsleitung und die Abführleitung derart anordenbar, dass die ersten Verbindungselemente und die zweiten Verbindungselemente alternierend und verschränkt zueinander angeordnet sind.
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Durch eine somit ermöglichte geometrisch verschachtelte Anordnung der Versorgungsleitung und der Abführleitung, kann eine Abmessungseinsparung hinsichtlich einer Kühlmittelversorgung erzielt werden und ein vorhandener Bauraum kann verbessert genutzt werden. Zudem kann, dadurch dass die ersten und die zweiten Verbindungselemente verschränkt zueinander angeordnet werden können, die Versorgungsleitung und die Abführleitung beabstandet zu jeweils den Fluidzuläufen bzw. Fluidabläufen angeordnet werden. Hierdurch kann eine Länge der Verbindungselemente größer ausfallen, um zu einer Freiheitsgradsteigerung beizutragen, um Toleranzen auszugleichen und eine Montage zu vereinfachen bzw. zu beschleunigen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird eine Wärmetauschvorrichtung zur Anordnung in einer Zellpackung mit einer Vielzahl von Batteriezellen eines Hochvoltspeichermoduls vorgeschlagen, aufweisend eine Mehrzahl an Wärmetauschelementen, welche eingerichtet sind, mit wenigstens einer Zellreihe der Zellpackung in thermischem Kontakt zu stehen und Wärme von den Batteriezellen auf ein in dem Wärmetauschelement strömendes Fluid übertagbar ist. Dabei sind die Wärmetauschelemente mit einer hierin beschriebenen Versorgungseinrichtung verbunden.
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Hierdurch ist ermöglicht, das die Versorgungsleitung bzw. die Abführleitung beabstandet zu den Zuläufen bzw. den Abläufen der Wärmetauschelemente angeordnet sind, wodurch sich eine geeignete Längenerstreckung der Verbindungselemente ergeben kann, um eine räumliche Flexibilität und damit einen Toleranzausgleich für eine verbesserte Montage zu ermöglichen. Selbstverständlich kann die Abführleitung der Versorgungseinrichtung auch zur Fluidversorgung genutzt werden, insbesondere wenn eine Fluidabführung für die Wärmetauschelemente an anderer Stelle, insbesondere mittels einer weiteren zur Fluidabführung genutzten Versorgungseinrichtung einer hierin vorgeschlagenen Ausführungsform, bereitgestellt ist. Der Vorteil der kompakten Anordnung ist auch für eine solche Anordnung nutzbar.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Hochvoltspeichermodul angegeben, aufweisend eine Vielzahl von Batteriezellen, wobei die Batteriezellen in einem Speicherraum des Hochvoltspeichermoduls in einer im Wesentlichen hexagonal angeordneten Zellpackung angeordnet sind, aufweisend eine hierin beschriebene Versorgungseinrichtung und/ oder eine hierin beschriebene Wärmetauschvorrichtung. Ein derart ausgebildetes Hochvoltspeichermodul kann die hierin beschriebenen Vorteile der Ausführungsformen der vorgeschlagenen Versorgungseinrichtung bzw. Wärmetauschvorrichtung bieten bzw. nutzen.
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Ein Hochvoltspeichermodul bzw. Hochvoltspeicher ist insbesondere ein Energiespeicher bzw. eine Antriebsbatterie bzw. -akkumulator, welcher insbesondere mehrere Module mit parallel und seriell verschalteten Batteriezellen aufweist. Hochvoltspeicher sind im Allgemeinen nicht als Monoblocks, sondern modular aus einer Vielzahl von Batteriezellen aufgebaut; d.h. ein Hochvoltspeicher besteht in der Regel aus mehreren Modulen, die jeweils aus eng „gepackten“ parallel und seriell verschalteten Zellen bestehen. Hierbei kommen insbesondere zylindrische Batteriezellen zum Einsatz, welche insbesondere in hexagonalen Packungsanordnungen bereitgestellt werden.
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In einer Einbausituation in einen Kraftfahrzeug kann ein Hochvoltspeicher bzw. können Hochvoltspeichermodule und/oder die Batteriezellen derart angeordnet sein, dass die Längsachsen der Batteriezellen parallel zu einer Fahrzeugvertikalen angeordnet sind, wobei durch diese Längsachsen der Batteriezellen eine Z-Richtung eines Raumachsensystems festgelegt sein kann. In Bezug auf ein Hochvoltspeichermodul bzw. eine Wärmetauschvorrichtung, dessen bzw. deren Hochrichtung parallel zu dieser Z-Achse verläuft, kann eine Zellreihe bzw. eine Längsrichtung eines Wärmetauschelements eine Y-Richtung, welche beispielsweise in einer Fahrzeuglängsrichtung angeordnet ist, definieren und eine Anordnungsrichtung mehrerer Zellreihen bzw. Wärmetauschelemente nebeneinander, welche beispielsweise in einer Fahrzeugquerrichtung angeordnet ist, kann eine X-Richtung festlegen, wobei die drei Raumrichtungen (X, Y, Z) wenigstens im Wesentlichen senkrecht aufeinander stehen.
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Batteriezellen bzw. Rundzellen sind in solchen Hochvoltspeichermodulen insbesondere in zueinander versetzt benachbarten Zellreihen angeordnet. Unter zwei zueinander versetzt benachbart angeordneten Zellreihen ist hier insbesondere zu verstehen, dass die Batteriezellen der benachbarten Zellreihen - bezogen auf eine Längsachse der Batteriezellen - bei identischer Beabstandung untereinander an unterschiedlichen Positionen angeordnet sind, die sich aus einer hexagonalen Packung ergeben. Dadurch können die Batteriezellen benachbarter Reihen an ihren Mantelseiten näher zueinander angeordnet sein, sodass sich für den Zwischenraum eine wellenförmige und/oder schwach mäandernde Längsform ergibt..
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In diesen mäandernden Zwischenräumen sind typischerweise Wärmetauschelemente anordenbar bzw. angeordnet und bilden die Wärmetauschvorrichtung aus. Die Wärmetauschelemente weisen hierbei insbesondere in ihrer Längsrichtung eine mäandernde Außengeometrie auf, um für eine Wärmeübertragung bzw. einen Wärmeübergang mit beiden benachbarten Batteriezellen bzw. Zellreihen, insbesondere flächig, in Berührung stehen zu können. Einzelne Wärmetauschelemente können dabei einen Vorlauf und einen Rücklauf aufweisen, wobei mittels eines Sammlers das Fluid von dem Vorlauf in eine Gegenrichtung in den Rücklauf umgelenkt wird. Dabei kann an jedem Wärmetauschelement eine Verteilereinrichtung, insbesondere stirnseitig, angeordnet sein, um einen Fluidzulauf und einen Fluidablauf für das Wärmetauschelement bzw. für den Vorlauf und den Rücklauf bereitzustellen. Bei einigen Ausführungsformen können solche Fluidzuläufe und Fluidabläufe auch direkt an dem Wärmetauschelement bzw. den Wärmetauschelementen angeformt sein.
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Der Fluidzulauf ist mit der Versorgungseinrichtung bzw. dessen ersten Verbindungselementen zur Fluidversorgung, insbesondere mit einem Kühlmittelkreislauf, fluidführend verbindbar bzw. verbunden und eingerichtet, Fluid für einen Vorlauf des Wärmetauschelements bereitzustellen. Der Fluidablauf ist mit der Versorgungseinrichtung bzw. dessen zweiten Verbindungselementen zur Fluidabführung, insbesondere mit einem Kühlmittelkreislauf, fluidführend verbindbar bzw. verbunden und eingerichtet, Fluid aus einem Rücklauf des Wärmetauschelements abzuführen. Dabei können der Fluidzulauf und/ oder der Fluidablauf derart ausgebildet sein, dass eine Strömungsrichtung des Fluids innerhalb des Fluidzulaufs bzw. des Fluidablaufs einer Hauptströmungsrichtung innerhalb des Wärmetauschelements bzw. des Vorlaufs und/ oder des Rücklaufs entspricht.
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Die Erfindung basiert nun unter anderem auf der Idee, eine Versorgungslösung für eine Wärmetauschvorrichtung mit mehreren Wärmetauschelementen bzw. Kühlschlangen zu schaffen, wobei die Versorgungsleitung und die Abführleitung derart mit zugehörigen Wärmetauschelementen zu verbinden, dass reduzierte Abmessungen für einen Hochvoltspeicher erzielt werden können. Hierzu werden die Verbindungselemente von Versorgungsleitung und Abführleitung abwechselnd insbesondere nebeneinander angeordnet, in einer Weise, dass deren (Haupt-)Trajektorien gekreuzt bzw. in einem Winkel zueinander ausgerichtet sind. Dadurch, dass die ersten und die zweiten Verbindungselemente kammartig ineinander greifen können, kann eine platzsparende Anordnung erzielt werden. Zudem können die Verbindungselemente länger ausgeführt sein, wodurch ein Toleranzausgleich hinsichtlich dem Fluidzulauf und dem Fluidablauf des Wärmetauschelements ermöglicht wird. Insbesondere kann durch den so erzielbaren Längengewinn eine Flexibilität der Verbindungselemente in wenigstens eine und insbesondere mehrere Raumrichtungen ermöglicht werden.
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Hierdurch kann eine Verbindung der Verbindungselemente zu den jeweiligen Fluidanschlüssen bzw. dem Fluidzulauf und dem Fluidablauf vereinfacht werden, da aufgrund einer insbesondere vergrößerten Länge der Verbindungselemente eine räumliche Flexibilität erzielt werden, wodurch ein Verbinden der Verbindungselemente mit den jeweiligen Fluidzuläufen und/ oder Fluidabläufen erleichtert werden kann. Zudem können durch die vorgeschlagene Anordnung bzw. die gekreuzte Anordnung der Verbindungselemente, die Versorgungsleitung und die Abführleitung versetzt zueinander bzw. jeweils beabstandet zu den jeweiligen Anschlüssen angeordnet sein, um einen längeren Weg bzw. eine längere Überbrückungsstrecke, welche mittels der Verbindungselemente bewältigt werden muss, zur Verfügung zu stellen, um letztendlich einen Toleranzausgleich und eine Automatisierung eines Montageprozesses zu ermöglichen.
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Bei einer Ausführungsform sind die Versorgungsleitung und die Abführleitung stirnseitig der Wärmetauschelemente anordenbar bzw. angeordnet. Somit können die Versorgungsleitung und die Abführleitung innerhalb einer Abmessung des Hochvoltspeichermoduls in Z-Richtung positioniert werden oder sein. Hierdurch kann ein Platzbedarf für die Fluidversorgung der Wärmetauschvorrichtung reduziert bzw. eine reduzierte Baugröße ermöglicht sein.
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Beispielsweise können die Wärmetauschelemente der Wärmetauschvorrichtung einen in einer ersten Richtung beabstandet von einer Mitte ihrer Höhenerstreckung (Z-Achse) des Wärmetauschelements angeordneten, stirnseitigen Fluidzulauf und einen in einer zweiten Richtung beabstandet von dieser Mitte angeordneten, stirnseitigen Fluidablauf aufweisen. Dabei kann die Versorgungsleitung in Bezug auf die Hochachsenmitte des Wärmetauschelements in die zweite Richtung versetzt und die Abführleitung in die erste Richtung versetzt anordenbar ist. Somit können die Versorgungsleitung bzw. die Abführleitung jeweils beabstandet zu den Fluidzuläufen bzw. den Fluidabläufen angeordnet sein, um eine Verbindungsdistanz, welche mittels den Verbindungselementen zu überbrücken ist, vergrößert werden kann, um eine geometrische Adaptivität der Verbindungselemente zu erhöhen. Ferner kann jedes Wärmetauschelement mit Kühlmittel bzw. Fluid versorgt werden, wobei alle dafür notwendigen Leitungen auf einer Seite des Hochvoltspeichermoduls bzw. eines Fahrzeugs angeordnet sein können.
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Bei einer Ausführungsform sind die Versorgungsleitung und die Abführleitung parallel zueinander anordenbar. Durch diese parallele Anordnung können die Versorgungsleitung und die Abführleitung beispielsweise in X-Richtung an der Wärmetauschvorrichtung bzw. dem Hochvoltspeichermodul anordenbar bzw. angeordnet sein und eine gleichmäßige Verbindung mittels der Verbindungselemente ermöglichen.
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Bei einer Ausführungsform ist wenigstens ein Verbindungselement insbesondere wenigstens abschnittsweise als Wellrohr ausgebildet. Ein Wellrohr ist insbesondere ein Rohr aus starrem oder flexiblen Material mit wellenförmig wechselndem Durchmesser, das aufgrund der Wellung flexibel ausgebildet ist. Somit können die Verbindungselemente als elastische Einzelelemente ausgebildet sein, wodurch ein Toleranzausgleich, insbesondere in allen drei Raumrichtungen, ermöglicht werden kann.
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Bei einer Ausführungsform sind die Verbindungselemente parallel zueinander angeordnet. Durch die jeweilige parallele Anordnung zueinander, kann eine insbesondere gleichzeitige Montage und/ oder eine gleichmäßige Versorgung bzw. Ableitung des Kühlmittels bzw. des Fluids ermöglicht werden.
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Bei einer Ausführungsform weist die Versorgungseinrichtung wenigstens ein Halteelement auf, welches eingerichtet ist, jeweils ein erstes Verbindungselement und ein zweites Verbindungselement, insbesondere an der Wärmetauschvorrichtung, zu fixieren. Das Halteelement kann dabei zwei Schnellkupplungen aufweisen, um jeweils ein erstes und ein zweites Verbindungselement paarweise und insbesondere relativ zueinander zu haltern. Zudem kann das Halteelement ein Befestigungsmittel aufweisen, beispielsweise eine Ausnehmung zur Aufnahme einer Schraube, um das Halteelement und somit die Verbindungselemente gegenüber dem zugeordneten Wärmetauschelement zu fixieren.
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Bei einer Ausführungsform weist die Versorgungsleitung und/ oder die Abführleitung eine Mehrzahl an Verbindungsabgängen auf. Dabei ist die Versorgungsleitung und/ oder die Abführleitung insbesondere als Glattrohr ausgebildet und weist an vorbestimmten Positionen als Stutzen oder Ports ausgebildete Verbindungsabgänge auf, mittels den die jeweiligen Verbindungselemente fluidführend verbindbar bzw. verbunden sind. Diese Verbindungsabgänge können beispielsweise mittels einer Schweißverbindung an der Versorgungsleitung und/ oder der Abführleitung angeordnet sein. Hierdurch können die Verbindungselemente bedarfsgemäß ausgestaltet werden und an der Versorgungsleitung und/ oder der Abführleitung angeordnet werden.
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Bei einer Ausführungsform ist die Versorgungsleitung und/ oder die Abführleitung segmentiert ausgebildet. Hierbei können ein, zwei oder mehr Verbindungselemente an solche Leitungssegmente der Versorgungsleitung und/ oder der Abführleitung angeformt sein oder die Leitungssegmente können einen oder mehrere Verbindungsabgänge für Verbindungselemente aufweisen. Diese Leitungssegmente können mittels, insbesondere als Wellrohr ausgebildeten, Kopplungssegmenten verbindbar bzw. verbunden sein. Dabei können die verschiedenen Segmente beispielsweise komplementär ausgebildete Schnellkupplungen aufweisen, um eine Montage zu erleichtern.
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Bei einer Ausführungsform sind das erste Verbindungselement und der Fluidzulauf eingerichtet, Fluid in einer Hauptströmungsrichtung des Wärmetauschelements in das Wärmetauschelement zu leiten und/ oder das zweite Verbindungselement und der Fluidablauf sind eingerichtet, Fluid in der Hauptströmungsrichtung des Wärmetauschelements aus dem Wärmetauschelement abzuleiten. Hierdurch kann eine Fluidversorgung beispielsweise in einer Y- bzw. Fahrzeuglängsrichtung erfolgen, wodurch eine platzsparende Anordnung der Versorgungseinrichtung in Bezug auf die Wärmetauschvorrichtung bzw. das Hochvoltspeichermodul ermöglicht wird.
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Weitere Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den Figuren.
- 1 zeigt einen Ausschnitt eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Hochvoltspeichermoduls mit einer erfindungsgemäßen Versorgungseinrichtung in einer schematischen Darstellung.
- 2 zeigt eine erste Seitenansicht des erfindungsgemäßen Hochvoltspeichermoduls aus 1 in einer schematischen Darstellung.
- 3 zeigt eine zweite Seitenansicht des erfindungsgemäßen Hochvoltspeichermoduls aus 1 in einer schematischen Darstellung.
- 4 zeigt einen Ausschnitt eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Hochvoltspeichermoduls mit einer erfindungsgemäßen Versorgungseinrichtung in einer schematischen Darstellung.
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1 zeigt einen Ausschnitt eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Hochvoltspeichermoduls 10 mit einer erfindungsgemäßen Versorgungseinrichtung 12 für eine Wärmetauschvorrichtung 12 eines Hochvoltspeichermoduls 10 in einer schematischen Darstellung.
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Das Hochvoltspeichermodul 10 weist eine Vielzahl von in einem Speicherraum angeordneten Batteriezellen 20 auf, wobei die Batteriezellen 20 in einer im Wesentlichen hexagonalen Zellpackung 21 angeordnet sind. Um das Hochvoltspeichermodul 10 zu temperieren, ist eine Wärmetauschvorrichtung 12, aufweisend eine Mehrzahl an Wärmetauschelementen 13, in der Zellpackung 21 angeordnet. Die einzelnen Wärmetauschelemente 13 sind zwischen jeweils zwei Zellreihen 22 der Zellpackung 21 angeordnet, um Wärme von den Batteriezellen 20 auf ein in dem Wärmetauschelement 13 strömendes Fluid zu übertragen. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel weisen die Wärmetauschelemente 13 einen Vorlauf 13a und einen Rücklauf 13b für ein Fluid bzw. Kühlmittel auf, um einen vergleichmäßigten Wärmeaustausch zu ermöglichen.
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Die Wärmetauschvorrichtung 12 ist über eine Versorgungseinrichtung 11 mit einem (nicht dargestellten) Kühlmittelkreislauf verbunden, wobei die Wärmetauschelemente 13 hierzu jeweils einen stirnseitigen Fluidzulauf 45 und einen stirnseitigen Fluidablauf 46 aufweisen.
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Stirnseitig des Wärmetauschelements sind parallel zueinander eine Versorgungsleitung 15 und eine Abführleitung 16 angeordnet. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Versorgungsleitung 15 eine Mehrzahl an ersten Verbindungselementen 25 auf, die eingerichtet sind, die Versorgungsleitung 15 mit dem Fluidzulauf 45 des Wärmetauschelements 13 fluidführend zu verbinden. Die Abführleitung 16 weist eine Mehrzahl an zweiten Verbindungselementen 26 auf, die eingerichtet sind, die Abführleitung 16 mit dem Fluidablauf 46 des Wärmetauschelements 13 fluidführend zu verbinden. Die ersten und zweiten Verbindungselemente 25, 26 sind dabei alternierend und verschränkt zueinander angeordnet.
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Die ersten Verbindungselemente 25 und die zweiten Verbindungselemente 26 sind jeweils im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet und eingerichtet Fluid in einer Hauptströmungsrichtung des Wärmetauschelements 13 in das Wärmetauschelement 13 zu leiten bzw. daraus abzuleiten. Hierdurch ist eine Montagerichtung in einer Quer- oder Längsrichtung der Zellpackung 21 bzw. des Wärmetauschelements 13 ermöglicht, wodurch eine Gesamthöhe des Hochvoltspeichermoduls 10 reduziert ausfallen kann.
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An ihrem von der Versorgungsleitung 15 bzw. der Abführleitung 16 beabstandeten Ende sind die Verbindungselemente 25, 26 mittels eines Halteelements 35 relativ zueinander positioniert bzw. gehaltert und an der Wärmetauschvorrichtung 12 bzw. an dem jeweiligen Wärmetauschelement 13 fixiert. Die Verbindungselemente 25, 26 dieses Ausführungsbeispiels sind über Verbindungsabgänge 65 mit der Versorgungsleitung 15 bzw. der Abführleitung 16 verbunden, wobei die Versorgungsleitung 15 bzw. die Abführleitung 16 als einteiliges Rohr ausgebildet sind. Dabei sind die Verbindungselemente 25, 26 abschnittsweise als Wellrohr ausgebildet, um eine Flexibilität für Montagevorgänge zu bieten und geneigt bzw. in einem Winkel zu den Wärmetauschelementen 13 angeordnet, um die Verbindungsdistanz überbrücken und eine platzsparende Anordnung zu erzielen.
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2 zeigt eine erste Seitenansicht des erfindungsgemäßen Hochvoltspeichermoduls 10 des ersten Ausführungsbeispiels aus 1 in einer schematischen Darstellung.
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Dargestellt sind die stirnseitig der Wärmetauschvorrichtung 12 bzw. der Zellpackung 21 parallel zueinander angeordneten Versorgungsleitung 15 und Abführleitung 16 der Versorgungseinrichtung 11. Die ersten Verbindungselemente 25 reichen von der Versorgungsleitung 15 bis zu auf Höhe der Abführleitung 16 angeordneten Fluidzuläufen 45 der Wärmetauschelemente 13 und alternieren dabei mit zweiten Verbindungselementen 26, die von der Abführleitung 16 bis zu auf Höhe der Versorgungsleitung 15 angeordneten Fluidabläufen 45 der Wärmetauschelemente 13.
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Die von der Versorgungsleitung 15 bzw. der Abführleitung 16 beabstandeten Enden der Verbindungselemente 25, 26 sind dabei mittels des jeweiligen Halteelements 35 relativ zu einander und zu dem Wärmetauschelement 13 fixiert.
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3 zeigt eine zweite Seitenansicht des erfindungsgemäßen Hochvoltspeichermoduls 10 des ersten Ausführungsbeispiels aus 1 in einer schematischen Darstellung.
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Der Fluidzulauf 45 des dargestellten Wärmetauschelements 13 ist in einer ersten Richtung beabstandet von einer Mitte der Höhenerstreckung (Z-Achse bzw. Batterielängsachse) des Wärmetauschelements 13 angeordnet und der Fluidablauf 46 ist in einer zweiten Richtung von jener Mitte beabstandet angeordnet. Die Versorgungsleitung 15 ist in Bezug auf die Höhenmitte in die zweite Richtung versetzt und die Abführleitung 16 in die erste Richtung versetzt angeordnet, wobei die ersten und zweiten Verbindungselemente 25, 26 sich kreuzend bzw. verschränkt angeordnet sind. Somit können die Versorgungsleitung 15 bzw. die Abführleitung 16 jeweils beabstandet zu den Fluidzuläufen 46 bzw. den Fluidzuläufen 45 angeordnet sein, um eine Verbindungsdistanz, welche mittels den Verbindungselementen 25, 26 zu überbrücken ist, zu vergrößern, um eine geometrische Adaptivität der Verbindungselemente 25, 26 zu erhöhen. Diese Flexibilität wird weiter durch die gewinkelte und/ oder durch die wellrohrartige Ausbildung der Verbindungselemente 25, 26 unterstützt. Hierdurch kann eine verfügbare Seitenfläche der Zellpackung 21 genutzt werden, um eine Fluidversorgung für die Wärmetauschvorrichtung 12 zu gewährleisten.
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Das Halteelement 35 fixiert dabei das dem Fluidzulauf 45 zugewandte Ende des ersten Verbindungselements 25 gegenüber dem Fluidzulauf 45 und das dem Fluidablauf 46 zugewandte Ende des zweiten Verbindungselements 26 gegenüber dem Fluidzulauf 46, relativ zueinander und gegenüber dem Wärmetauschelement 13 bzw. der Wärmetauschvorrichtung 12, um eine belastbare Verbindung der erfindungsgemäßen Versorgungseinrichtung 11 zu ermöglichen.
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4 zeigt einen Ausschnitt eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Hochvoltspeichermoduls 10 mit einer erfindungsgemäßen Versorgungseinrichtung 11 für eine Wärmetauschvorrichtung 12 eines Hochvoltspeichermoduls 10 in einer schematischen Darstellung.
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Hierbei ist das Hochvoltspeichermodul 10, die Wärmetauschvorrichtung 12 sowie die Versorgungseinrichtung 11 weitestgehend entsprechend dem in 1 dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiel ausgebildet. Die Unterschiede werden nachstehend erläutert:
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In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Versorgungsleitung 15 und die Abführleitung 16 segmentiert ausgebildet. Demnach weisen die Versorgungsleitung 15 und die Abführleitung 16 jeweils Leitungssegmente 75 und Kopplungssegmente 85 auf, die miteinander die Versorgungsleitung 15 bzw. die Abführleitung 16 ausbilden. Dabei können an den Leitungssegmenten 75 Verbindungelemente 25, 26 oder Verbindungsabgänge 65 angeformt sein. Hierdurch kann eine Möglichkeit zur Nachbesserung bereitgestellt werden, falls Undichtigkeiten in der Versorgungseinrichtung 11 auftreten.
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BEZUGSZEICHENLISTE
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- 10
- Hochvoltspeichermodul
- 11
- Versorgungseinrichtung
- 12
- Wärmetauschvorrichtung
- 13
- Wärmetauschelement
- 13a
- Vorlauf
- 13b
- Rücklauf
- 14
- Verteilereinrichtung
- 15
- Versorgungsleitung
- 16
- Abführleitung
- 20
- Batteriezelle
- 21
- Zellpackung
- 22
- Zellreihe
- 25, 26
- Verbindungselemente
- 35
- Halteelement
- 45
- Fluidzulauf
- 46
- Fluidablauf
- 55, 56
- Verbindungsabgang
- 65
- Verbindungsabgang
- 75
- Leitungssegment
- 85
- Kopplungssegment
