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Die Erfindung betrifft das Gebiet der Wärmeregelung von Vorrichtungen, deren Betriebsmerkmale gegenüber Temperaturschwankungen empfindlich sind.
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Die Erfindung findet insbesondere, jedoch nicht ausschließlich Anwendung bei der Wärmeregelung von Batterien, mit denen ein Kraftfahrzeug ausgestattet ist, dessen Antrieb vollständig oder teilweise durch eine elektrische Motorisierung bereitgestellt wird.
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Die Erfindung findet insbesondere Anwendung bei Batterien, die aus mehreren nebeneinanderliegenden elektrischen Zellen bestehen.
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Die Wärmeregelung der Batterie ist insbesondere auf dem Gebiet der Elektro- oder Hybridfahrzeuge ein wichtiger Punkt.
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Tatsächlich muss die Temperatur der Batterie auf eine Temperatur nahe 20°C geregelt werden, um die Zuverlässigkeit, die Reichweite und die Leistung des Fahrzeugs zu gewährleisten und dabei die Betriebsdauer der Batterie zu optimieren.
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Bei Elektro- oder Hybridfahrzeugen wird die Batterie im Allgemeinen durch Zellen zum Speichern von elektrischer Energie gebildet, die in einem Schutzgehäuse parallel zueinander nebeneinander angeordnet sind und ein Batteriepack bilden.
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Um die Batterietemperatur zu regeln, ist bekannt, eine Wärmeregelungsvorrichtung zu verwenden, die die Funktionen zum Erwärmen und Kühlen der Batterie übernimmt.
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Es sind zahlreiche Lösungen bekannt, mit denen es möglich ist, die Temperatur der elektrischen Batteriezellen zu regeln.
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Eine erste Lösung besteht darin, innerhalb des Batteriepacks auf einer oder auf mehreren Flächen der Batterie eine Wärmeregelungsvorrichtung zu verwenden, die in Form eines oder mehrerer Wärmetauscher vorliegt.
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Bei einer Variante kann die Wärmeregelungsvorrichtung an der Außenfläche des Batteriepacks verwendet werden.
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Bei dieser ersten Lösung sind jedoch die Leistungen hinsichtlich der Wärmeregelung schwach.
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Mit einer derartigen Lösung ist es nämlich nicht möglich, alle elektrischen Zellen, die die Batterie bilden, optimal zu kühlen, da die Mitte oder der Kern der Zellen nicht mit der Wärmeregelungsvorrichtung in Kontakt ist.
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Eine weitere bekannte Lösung besteht darin, eine Wärmeregelungsvorrichtung zu verwenden, die mehrere Wärmetauscher umfasst, die zwischen allen elektrischen Zellen der Batterie eingeschoben sind.
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Bei dieser Lösung wird eine Hauptleitung für den Einlass und eine Hauptleitung für den Auslass von Wärmeträgerfluid verwendet, an die durch Löten jeder Wärmetauscher angeschlossen ist, in denen das Fluid zirkulieren soll.
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Diese zweite Lösung hat bessere Wärmeleistungen, d.h. sie ermöglicht eine bessere Wärmeregelung der Batterien.
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Ein Nachteil bei dieser Lösung besteht jedoch darin, dass die Anbringung einer derartigen Vorrichtung kompliziert ist und diese, sobald sie zusammengesetzt ist, viel Platz verbraucht.
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Ein weiterer Nachteil dieser zweiten Lösung besteht darin, dass es nicht einfach ist, die Wärmeregelungsvorrichtung an die Anzahl der elektrischen Zellen, die die Fahrzeugbatterie bilden, anzupassen.
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Ein weiterer Nachteil dieser zweiten Lösung besteht darin, dass die Vorrichtung nicht in der Lage ist, einen optimalen Kontakt zwischen den Wärmetauschern und den elektrischen Zellen beizubehalten, wenn sich diese unter dem Einfluss von Temperaturänderungen verformen.
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Aus diesem Grund ist das Kühlen der Batterien nicht optimal.
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Bei diesen Lösungen aus dem Stand der Technik werden ferner Wärmeträgerfluide verwendet, bei denen es sich z.B. um Gebläseluft, um ein Wasser-Glykol-Gemisch oder um Kühlmittel handelt.
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Ein Nachteil dieser bekannten Lösungen liegt darin, dass sie nur geringfügig dazu in der Lage sind, die Wärmespitzen wirksam aufzunehmen, die beim Laden und/oder Entladen der elektrischen Zellen auftreten.
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Bei der Verwendung und beim Laden der elektrischen Zellen sind nämlich starke Wärmespitzen zu beobachten, die abrupte Temperaturschwankungen mit sich bringen.
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Mit den Lösungen aus dem Stand der Technik ist es nicht möglich, diese Wärmeschwankungen wirksam aufzunehmen.
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Es besteht somit der Bedarf, eine neue Lösung zur Wärmeregelung der elektrischen Zellen einer Batterie bereitzustellen, bei der zumindest in einer Ausführungsform die vorgenannten Nachteile beseitigt werden.
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Zu diesem Zweck schlägt die Erfindung eine Wärmeaustauschvorrichtung mit mindestens einem Wärmetauscher vor, der eine Wärmeträgerfluideinlassleitung und eine Wärmeträgerfluidauslassleitung aufweist.
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Erfindungsgemäß sind die Wärmeträgerfluideinlassleitung und die Wärmeträgerfluidauslassleitung des mindestens einen Wärmetauschers dazu ausgebildet, in einer reversiblen Weise mit der Wärmeträgerfluideinlassleitung bzw. der Wärmeträgerfluidauslassleitung mindestens eines weiteren Wärmetauschers der Wärmeaustauschvorrichtung zusammenzuwirken.
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Die Erfindung schlägt somit eine modulare Wärmeaustauschvorrichtung z.B. für die Wärmeregelung von elektrischen Vorrichtungen, elektronischen Modulen oder Räumen, durch die ein Fluid strömt, vor.
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Die Erfindung ist insbesondere für die Wärmeregelung der Batterie eines Kraftfahrzeugs geeignet, die eine oder mehrere elektrische Zellen aufweist, zwischen denen die Wärmetauscher der Wärmeaustauschvorrichtung eingeschoben sind.
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Die Wärmetauscher der Vorrichtung weisen jeweils eine Einlassleitung und eine Auslassleitung auf, die dazu ausgebildet sind, in einer reversiblen oder abnehmbaren Weise an die gleichen Leitungen eines oder zweier benachbarter Wärmetauscher angeschlossen zu werden.
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Die Verbindung der Wärmetauscher miteinander ist somit einfach, wobei die Anbringung/der Abbau der Wärmeaustauschvorrichtung vereinfacht ist und mühelos an die Anzahl der elektrischen Zellen, aus denen die Batterie besteht, angepasst werden kann.
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Gemäß einem besonderen Aspekt der Erfindung weist jede Einlassleitung und Auslassleitung eines Wärmetauschers einen steckerartigen Teil und einen buchsenartigen Teil auf, wobei der steckerartige Teil der Einlassleitung für die reversible Zusammenwirkung mit dem buchsenartigen Teil der Einlassleitung mindestens eines weiteren, benachbarten Wärmetauschers vorgesehen ist und der steckerartige Teil der Auslassleitung für die reversible Zusammenwirkung mit dem buchsenartigen Teil der Auslassleitung mindestens eines weiteren, benachbarten Wärmetauschers vorgesehen ist.
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Gemäß einem weiteren besonderen Aspekt der Erfindung haben der steckerartige Teil und der buchsenartige Teil einer Leitung jeweils einen kreisförmigen Querschnitt.
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Gemäß einem weiteren besonderen Aspekt der Erfindung entspricht der Außendurchmesser des steckerartigen Teils im Wesentlichen dem Innendurchmesser des buchsenartigen Teils.
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Die „steckerartigen“ Teile der Fluideinlassleitung und Fluidauslassleitung eines Wärmetauschers können somit mit Kraft mit den „buchsenartigen“ Teilen der Fluideinlassleitung und Fluidauslassleitung eines weiteren, benachbarten Wärmetauschers zusammengefügt werden.
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Das reversible mechanische Zusammensetzen der Wärmetauscher ermöglicht die Bildung eines einzigen Wärmeträgerfluidzirkulationskreislaufs in der Wärmeregelungsvorrichtung. Es ist somit nicht mehr erforderlich, die Leitungen der Tauscher auf Rohre zum Zuführen und Abführen von Wärmeträgerfluid zu löten, da diese Rohre durch die Erfindung durch das Zusammenfügen der Einlassleitung und der Auslassleitung von miteinander verbundenen Wärmetauschern gebildet werden.
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Daraus ergibt sich somit, dass die erfindungsgemäße Wärmeaustauschvorrichtung einen geringen Platzverbrauch hat und ihre Anbringung erheblich vereinfacht ist.
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Darüber hinaus ist die Verbindung der Wärmetauscher miteinander rasch und reversibel und erfordert kein spezielles Werkzeug für die Anbringung und den Abbau.
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Gemäß einem besonderen Aspekt der Erfindung bildet die Verbindungsstelle zwischen dem steckerartigen Teil und dem buchsenartigen Teil der Einlassleitung und der Auslassleitung einen Anschlag.
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Dadurch kann sichergestellt werden, dass das Zusammenfügen des buchsenartigen Teils mit dem steckerartigen Teil einer Leitung korrekt ist.
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Gemäß einem weiteren besonderen Aspekt der Erfindung umfasst die Verbindungsstelle zwischen dem steckerartigen Teil und dem buchsenartigen Teil der Einlassleitung und der Auslassleitung mindestens eine Dichtung.
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Durch die Verwendung dieser Dichtung wird somit die Dichtigkeit einer derartigen Verbindung noch weiter verbessert.
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Gemäß einem weiteren besonderen Aspekt der Erfindung ist der buchsenartige Teil einer Leitung dazu geeignet, einen Verschlussstopfen aufzunehmen.
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Gemäß einem besonderen Aspekt der Erfindung sind die Wärmeträgerfluideinlassleitung und die Wärmeträgerfluidauslassleitung des mindestens einen Wärmetauschers diagonal entgegengesetzt am Wärmetauscher angeordnet.
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Gemäß einem weiteren besonderen Aspekt der Erfindung weist mindestens einer der Wärmetauscher mindestens ein Rohr auf, das mehrere Kanäle aufweist, bei denen jedes Ende mit einer Sammeleinrichtung verbunden ist, wobei zumindest ein Teil der Kanäle für die Zirkulation eines Wärmeträgerfluids vorgesehen ist.
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Gemäß einem besonderen Aspekt der Erfindung ist ein anderer Teil der Kanäle zum Einlagern eines Phasenwechselmaterials vorgesehen.
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Um die Temperaturspitzen der elektrischen Zellen besser aufzunehmen, schlägt somit die Erfindung in einer besonderen Ausführungsform die Verwendung eines Phasenwechselmaterials zusätzlich zu einem Wärmeträgerfluid in den Wärmetauschern der Wärmeaustauschvorrichtung vor.
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Durch die Verwendung eines Phasenwechselmaterials in Kombination mit der Verwendung eines Wärmeträgerfluids kann eine rasche und wirksame Aufnahme oder Freisetzung von Wärmeenergie bereitgestellt werden, um die Temperaturspitzen der elektrischen Zellen zu begrenzen und somit die Leistungen und die Betriebsdauer der Batterie zu optimieren.
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Gemäß einem besonderen Aspekt der Erfindung weist die Wärmeaustauschvorrichtung mindestens einen Wärmetauscher auf, bei dem ein Teil der Kanäle für die Zirkulation eines Wärmeträgerfluids und ein anderer Teil der Kanäle für das Einlagern eines Phasenwechselmaterials vorgesehen ist, und mindestens einen Wärmetauscher, bei dem alle Kanäle für die Zirkulation eines Wärmeträgerfluids vorgesehen sind.
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Gemäß einem besonderen Aspekt der Erfindung erstrecken sich die Einlassleitung und die Auslassleitung senkrecht zu den Sammeleinrichtungen.
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Die Erfindung betrifft auch eine Stromversorgungsbaugruppe mit einer wie oben beschriebenen Wärmeaustauschvorrichtung und mindestens einer Zelle zum Speichern von elektrischer Energie, die zwischen zwei Wärmetauschern der Vorrichtung angeordnet ist.
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Die Erfindung schlägt somit z.B. eine Baugruppe zur elektrischen Versorgung eines Hybrid- oder Elektrofahrzeugs vor, die eine oder mehrere elektrische Zellen aufweist, zwischen denen Wärmetauscher eingeschoben sind, wobei diese auf einfache Weise miteinander verbunden werden können, so dass die Baugruppe auf einfache Weise an die Anzahl der elektrischen Zellen, aus denen die Batterie besteht, angepasst werden kann.
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Gemäß einem besonderen Aspekt der Erfindung weist sie Mittel zum Komprimieren/Klemmen der Wärmetauscher gegen die mindestens eine Zelle zum Speichern von elektrischer Energie auf.
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Die Erfindung schlägt außerdem die Verwendung von Mitteln zum Klemmen der Baugruppe vor, die aus dem Stapel gebildet ist, in dem im Wechsel elektrische Zellen und Wärmetauscher angeordnet sind, so dass ein optimaler Kontakt zwischen den Wärmetauschern und den elektrischen Zellen beibehalten wird, wenn sich diese unter dem Einfluss der Temperaturänderungen verformen.
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Gemäß einem weiteren besonderen Aspekt der Erfindung weisen die Komprimierungs-/Klemmmittel zwei Klemmplatten auf, zwischen denen die mindestens zwei Wärmetauscher und die mindestens eine Zelle zum Speichern von elektrischer Energie angeordnet sind.
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Gemäß einem weiteren besonderen Aspekt der Erfindung weisen die Komprimierungs-/Klemmmittel mindestens eine Klemmstrebe auf, die die beiden Klemmplatten verbindet.
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Gemäß einem weiteren besonderen Aspekt der Erfindung trägt jede Klemmplatte auf ihrer Fläche, die zu einem der Wärmetauscher, der als benachbarter Wärmetauscher bezeichnet wird, orientiert ist, mindestens einen verformbaren Steg.
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Diese verformbaren Stege tragen zur Annäherung des Stapels aus den elektrischen Zellen und den Wärmetauschern bei.
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Der Kontakt zwischen den Wärmetauschern und den elektrischen Zellen bleibt somit optimal, auch wenn die elektrischen Zellen mögliche Verformungen aufgrund von Temperaturschwankungen, denen sie ausgesetzt sind, erfahren.
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Gemäß einem weiteren besonderen Aspekt der Erfindung ist der mindestens eine verformbare Steg aus mehreren Abschnitten gebildet, die gelenkig aneinander angebracht sind.
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Gemäß einem weiteren besonderen Aspekt der Erfindung trägt jeder Abschnitt eine Feder, die dazu vorgesehen ist, den verformbaren Steg gegen den benachbarten Wärmetauscher zu drücken.
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Gemäß einem weiteren besonderen Aspekt der Erfindung besteht der mindestens eine verformbare Steg aus Kunststoff.
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Weitere Merkmale und Vorteile werden beim Lesen der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung, die als einfaches veranschaulichendes und nicht einschränkendes Beispiel gegeben ist, und mit den beigefügten Zeichnungen verdeutlicht. Darin zeigen:
- - 1 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen modularen Wärmeregelungsvorrichtung;
- - 2 eine perspektivische Ansicht eines ersten Wärmetauschertyps, der bei der Vorrichtung aus 1 verwendet wird;
- - 3 eine perspektivische Ansicht eines zweiten Wärmetauschertyps, der bei der Vorrichtung aus 1 verwendet wird;
- - 4A und 4B Detailansichten des Wärmetauschers aus 3;
- - 5 eine schematische Schnittansicht eines Multikanalrohrs, das bei dem Wärmetauscher aus 2 verwendet wird;
- - 6 eine schematische Schnittansicht eines Multikanalrohrs, das bei dem Wärmetauscher aus 3 verwendet wird; und
- - 7 eine detaillierte Ansicht eines verformbaren Stegs, der bei der Vorrichtung aus 1 verwendet wird.
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Sofern nicht anders angegeben, haben in den verschiedenen Figuren identische Elemente die gleichen Bezugszeichen und die gleichen technischen Merkmale und Betriebsmodi.
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1 veranschaulicht eine Baugruppe E zur elektrischen Versorgung eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs, bei der eine erfindungsgemäße Wärmeaustauschvorrichtung 2 und eine Batterie 1 verwendet werden, die aus Zellen zum Speichern von elektrischer Energie besteht, wobei diese nachfolgend als elektrische Zellen 10 bezeichnet werden, die voneinander beanstandet und parallel zueinander angeordnet sind.
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Selbstverständlich kann die erfindungsgemäße Wärmeaustauschvorrichtung dazu vorgesehen sein, andere elektrische Vorrichtungen wie etwa elektronische Module, Räume, die von einem Fluid durchströmt werden, oder jegliche andere Vorrichtung, deren die Betriebsmerkmale z.B. gegenüber Temperaturschwankungen empfindlich sind, thermisch zu regeln.
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Bei diesem Beispiel aus 1 kann jede elektrische Zelle 10 elektrischen Strom erzeugen und weist eine starre Hülle auf.
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Die Wärmeaustauschvorrichtung 2 umfasst mehrere Wärmetauscher 21, die jeweils zwischen zwei aufeinanderfolgende elektrische Zellen 10 eingeschoben sind und mit diesen in Kontakt gebracht werden, um die Temperatur dieser elektrischen Zellen 10 und allgemeiner der Batterie 1 zu regeln.
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Der Aufbau jedes Wärmetauschers 21 wird nachfolgend mit Bezug auf die 2 und 5 ausführlich beschrieben.
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Bei einer derartigen modularen Wärmeaustauschvorrichtung 2 können andere Wärmetauschertypen und insbesondere derjenige, der nachfolgend mit Bezug auf die 3, 4A, 4B und 6 ausführlich beschrieben ist, verwendet werden.
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Wie in den 1 und 2 veranschaulicht, weist die Stromversorgungsbaugruppe E Klemmmittel 5 auf, mit denen es möglich ist, nachdem die elektrischen Zellen 10 der Batterie 1 und die Wärmetauscher 21 der Wärmeaustauschvorrichtung 2 parallel zueinander nebeneinander angeordnet wurden, diesen Stapel zu komprimieren, so dass ein optimaler Kontakt zwischen den elektrischen Zellen 10 und den Wärmetauschern 21 erhalten wird.
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Bei dem in 1 veranschaulichten Beispiel umfassen die Klemmmittel 5 zwei Klemmplatten 51, vier Klemmstreben 52 und mehrere verformbare Stege 53.
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Die Klemmstreben 52 liegen genauer gesagt in Form eines starren zylindrischen Stabs vor.
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Jedes Ende der Strebe 52 weist eine (in den Figuren nicht gezeigte) Gewindebohrung auf, die sich innerhalb der Strebe 52 entlang ihrer Längsachse erstreckt.
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Die beiden Klemmplatten 51 sind dazu vorgesehen, auf der einen und auf der anderen Seite des Stapels aus elektrischen Zellen 10 und Wärmetauschern 21 angeordnet zu werden.
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Die Klemmplatten 51 sind hier im Wesentlichen T-förmig.
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Zwei erste Vorsprünge 511a und 511b, die im Wesentlichen halbkreisförmig sind, erstrecken sich in der Nähe des oberen Randes der Klemmplatte 51.
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Die beiden ersten Vorsprünge 511a und 511b weisen jeweils einen Absatz 513 auf, der sich senkrecht zur Ebene der Klemmplatte 51 erstreckt.
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Der Absatz 513 weist eine (in den Figuren nicht gezeigte) Aufnahme auf, die ein Ende einer Klemmstrebe 52 aufnehmen kann.
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Eine Durchgangsbohrung erstreckt sich durch den Vorsprung 511a, 511b, so dass sie eine Befestigungsschraube 514 aufnimmt, mit der die Klemmplatte 51 und die beiden oberen Klemmstreben 52 befestigt werden können.
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Die Klemmplatten 51 weisen ferner in der Nähe des unteren Rands der Klemmplatte 51 zwei weitere (in 1 nicht gezeigte) Absätze auf, die sich senkrecht zur Ebene der Klemmplatte 51 erstrecken.
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Diese Absätze weisen eine Aufnahme auf, die ein Ende einer Klemmstrebe 52 aufnehmen kann.
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Zwei weitere Bohrungen, die sich koaxial zu den Aufnahmen erstrecken, sind in den Klemmplatten 51 angeordnet und dazu ausgebildet, eine Befestigungsschraube 514 aufzunehmen, mit der die Klemmplatte 51 und die beiden unteren Klemmstreben 52 fest miteinander verbunden werden können.
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Wie in 1 veranschaulicht ist, weisen die Klemmplatten 51 zwei Füße 516, die ausgehend von dem unteren Rand der Platte 51 vertikal nach unten hervorstehen.
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Nach dem Zusammenfügen der Stromversorgungsbaugruppe E liegt diese auf den Füßen 516 der Klemmplatten 51 auf, wodurch es möglich ist, die elektrischen Zellen 10 und die Wärmetauscher 21 nicht zu beschädigen.
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Schließlich weisen die Klemmplatten 51 Öffnungen 517 auf, die für die Zusammenwirkung mit verformbaren Stegen 53 vorgesehen sind.
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Jede Klemmplatte 51 weist genauer gesagt mehrere Reihen von Öffnungen 517 auf, wobei bei dem veranschaulichten Beispiel jede Reihe drei Öffnungen umfasst.
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Die verformbaren Stege 53 sind vorzugsweise aus einem synthetischen, isolierenden und flexiblen Material hergestellt.
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Bei diesem Beispiel sind die verformbaren Stege 53 aus Kunststoffmaterial hergestellt.
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Wie in 8 veranschaulicht, bestehen die verformbaren Stege 53 bei diesem Beispiel aus drei quaderförmigen Abschnitten 531.
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Die drei Abschnitte 531 werden über ein Gelenk 532 miteinander verbunden, das die Form einer dünnen Wand hat, wodurch die Verformung des Stegs 53 möglich ist.
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Mit anderen Worten kann sich durch die Verwendung von drei Abschnitten 531 und der Gelenke 532 der verformbare Stege 53 entsprechend den Verformungen der elektrischen Zellen 10 verformen.
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Jeder Abschnitt 531 weist einen Befestigungsstab 533 auf, der sich senkrecht zur hinteren Fläche des verformbaren Stegs 53 erstreckt.
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Diese Befestigungsstäbe 533 sind zum Einsetzen in die Öffnungen 517 der Klemmplatte 51 vorgesehen.
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Jeder Befestigungsstab 533 trägt ein elastisches Element 534, das zwischen der hinteren Fläche des Stegs 53 und der Klemmplatte 51 angeordnet werden soll.
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Bei diesem Beispiel hat das elastische Element 534 die Form einer Schraubenfeder, die auf einen Befestigungsstab 533 aufgesetzt ist.
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Durch die Verwendung dieser Federn 534 kann eine Kraft ausgeübt werden, die dazu vorgesehen ist, die Wärmetauscher 21 anzunähern und gegen die elektrischen Zellen 10 der Batterie 1 zu komprimieren.
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Mit anderen Worten ist es mit den Federn 534 jedes verformbaren Stegs 53 möglich, diese gegen die elektrische Zelle 10 oder den Wärmetauscher 21 zu drücken, der bzw. die an die Klemmplatte 51 angrenzt, an der diese verformbaren Stege 53 angebracht sind.
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Diese Klemmstege 53 sind somit dazu vorgesehen, den Kontakt zwischen den Multikanalrohren 22 der Wärmetauscher 21 und den elektrischen Zellen 10 zu optimieren.
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Die Verwendung der Federn 534 und der drei an jedem verformbaren Steg 53 gelenkig angebrachten Abschnitte 531 ermöglicht es nämlich, sicherzustellen, dass die Rohre 22 der Wärmetauscher 21 trotz möglicher Verformungen der elektrischen Zellen 10 permanent mit diesen in Kontakt sind.
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Bei dem in 1 veranschaulichten Beispiel werden bei jeder Klemmplatte 51 fünf verformbare Stege 53 verwendet, die übereinander angeordnet sind, so dass eine Komprimierungskraft auf die gesamte Oberfläche der Multikanalrohre 22 der Tauscher 21 übertragen wird.
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Die in 1 gezeigte Stromversorgungsbaugruppe E umfasst eine Batterie 1 mit zwölf elektrischen Zellen 10 und eine Wärmeaustauschvorrichtung 2 mit dreizehn Wärmetauschern 21, 24.
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Die Stromversorgungsbaugruppe E wird dadurch erhalten, dass im Wechsel elektrische Zellen 10 und Wärmetauscher 21 nebeneinander angeordnet werden und dieser Stapel mit den zuvor beschriebenen Klemmmitteln 5 fest verbunden wird.
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Somit ist ein erster Wärmetauscher 21 (in der Figur links) anliegend an die verformbaren Stege 53 einer Klemmplatte 51 angeordnet, an der sie zuvor positioniert wurden.
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Eine elektrische Zelle 10 wird anliegend an diesen ersten Wärmetauscher 21 angeordnet, wobei anschließend ein zweiter Wärmetauscher anliegend an diese elektrische Zelle auf der zum ersten Wärmetauscher entgegengesetzten Seite angeordnet und mit dem ersten Wärmetauscher fest verbunden wird.
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Jeder Wärmetauscher 21 wird von einem Wärmeträgerfluid durchströmt, das z.B. mittels einer Pumpe zirkuliert. Das Wärmeträgerfluid tritt über eine Einlassleitung 42E in den Wärmetauscher 21 ein, zirkuliert in den Rohren und tritt über eine Auslassleitung 42S aus.
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Die feste Verbindung des ersten und zweiten Wärmetauschers 21 erfolgt durch einfaches Zusammenfügen der Wärmeträgerfluideinlassleitung 42E und der Wärmeträgerfluidauslassleitung 42S des ersten Wärmetauschers mit der Wärmeträgerfluideinlassleitung 42E und der Wärmeträgerfluidauslassleitung 42S des zweiten Wärmetauschers.
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Dazu weist jeder Wärmetauscher 21 eine Wärmeträgerfluideinlassleitung 42E mit einem buchsenartigen Teil 421E und einem steckerartigen Teil 422E auf.
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Dieser Wärmetauscher 21 weist eine Wärmeträgerfluidauslassleitung 42S mit einem buchsenartigen Teil 421S und einem steckerartigen Teil 422S auf.
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Der buchsenartige Teil 421E der Einlassleitung 42E eines Wärmetauschers 21 kann in einer reversiblen Weise mit dem steckerartigen Teil 422E der Einlassleitung 42E eines benachbarten Wärmetauschers 21 zusammenwirken.
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Dies gilt auch für die Auslassleitungen 42S der beiden benachbarten Wärmetauscher 21.
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Die Ausgestaltung der Einlassleitung 42E und der Auslassleitung 42S ermöglicht die feste Verbindung von zwei benachbarten Wärmetauschern 21, indem die entsprechenden Einlassleitungen 42E und die entsprechenden Auslassleitungen 42S jedes der beiden Wärmetauscher 21 in einer reversiblen Weise zusammenwirken. Ein und derselbe Wärmetauscher kann mit einem stromaufwärtigen Wärmetauscher und einem stromabwärtigen Wärmetauscher zusammengefügt werden.
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Der Aufbau dieser Wärmeträgerfluideinlassleitungen 42E und Wärmeträgerfluidauslassleitungen 42S ermöglicht somit ein einfaches und dichtes Zusammenfügen der Wärmetauscher.
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Der Vorgang zum Zusammenfügen von zwei benachbarten Wärmetauschern 21 wird sooft wiederholt wie elektrische Zellen 10 hinzugefügt werden müssen.
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Wenn mehrere Wärmetauscher 21 zusammengefügt werden, ist somit anzumerken, dass alle Einlassleitungen 42E eine globale Leitung für den Einlass eines Wärmeträgerfluids bilden und alle Auslassleitungen 42S eine globale Leitung für den Auslass eines Wärmeträgerfluids bilden.
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Die erfindungsgemäße Wärmeaustauschvorrichtung 2 hat somit einen geringeren Platzbedarf im Vergleich zu den Lösungen aus dem Stand der Technik, bei denen es erforderlich ist, jede Fluideinlassleitung und jede Fluidauslassleitung der Wärmetauscher mit einer Hauptfluideinlassleitung und einer Hauptfluidauslassleitung der Wärmeaustauschvorrichtung durch Löten zu verbinden.
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Es ist anzumerken, dass ein Stopfen 423 an der Wärmeträgerfluideinlassleitung 42E und an der Wärmeträgerfluidauslassleitung 42S des Wärmetauschers 21 angeordnet ist, der an einem ersten Ende (in 1 rechts) des Stapels aus Zellen 10 und Wärmetauschern 21 liegt.
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Ein Anschlusselement 424 ist an der Wärmeträgerfluideinlassleitung 42E und an der Wärmeträgerfluidauslassleitung 42S des Wärmetauschers 21 angeordnet, der an einem zweiten Ende (in 1 links) des Stapels liegt.
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Dieses Anschlusselement 424 ist für die Verbindung der Wärmeaustauschvorrichtung 2 mit dem Wärmeträgerfluidzirkulationskreislauf des (nicht gezeigten) Fahrzeugs vorgesehen.
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Wenn das Stapeln von elektrischen Zellen 10 und Wärmetauschern 21 beendet ist, muss die zweite Klemmplatte 51 am zweiten Ende (rechts) der Baugruppe E angeordnet werden.
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Diese zweite Klemmplatte 51 trägt auch eine Reihe von verformbaren Stegen 53, die zuvor angeordnet wurden und an den Wärmetauscher 21 in Anlage gelangen, der ganz rechts liegt.
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Sobald diese Schritte durchgeführt worden, werden die Enden der Streben 52 in den Absätzen 513 der Klemmplatten 51 angeordnet und anschließend mit Befestigungsschrauben 514 daran befestigt.
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Bei der Stromversorgungsbaugruppe E ist somit jede elektrische Zelle 10 zwischen zwei Wärmetauschern 21 eingeschoben, die ihre Temperatur regeln können.
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Der Kontakt zwischen den Multikanalrohren 22 und den elektrischen Zellen 10 wird zum einen durch die von den Klemmplatten 51 und den Klemmstreben 52 bereitgestellte Komprimierung und zum anderen durch die Verwendung der verformbaren Stege 53 gewährleistet, die die Aufnahme der Verformungen der elektrischen Zellen 10 ermöglichen.
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Die Länge der Klemmstreben 52 wird bezogen auf die Abmessungen der Batterie 1, d.h. bezogen auf die Anzahl der elektrischen Zellen 10, die die Batterie 1 bilden, ausgewählt.
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Wenn die Stromversorgungsbaugruppe E zusammengesetzt ist, stellt sie eine optimale Regelung der Temperatur der elektrischen Zellen 10 der Batterie 1 sicher.
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Die Batterie 1 kann aus einer elektrischen Zellen 10, wobei in diesem Fall diese elektrische Zelle 10 zwischen zwei Wärmetauschern 21 angeordnet ist, oder aus mehreren elektrischen Zellen 10 bestehen.
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Im Folgenden werden zwei Wärmetauschertypen beschrieben, die bei der zuvor beschriebenen Wärmeaustauschvorrichtung 2 eingesetzt werden können.
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2 zeigt einen Wärmetauscher 21 eines ersten Typs, wenn er mit einer einzigen elektrischen Zelle 10 in Kontakt gebracht wird. Es ist jedoch zu verstehen, dass eine weitere elektrische Zelle 10 an der anderen Fläche des Wärmetauschers 21 angeordnet werden kann.
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Der Wärmetauscher 21 umfasst mehrere Multikanalrohre 22, bei denen jedes Ende mit einer Sammeleinrichtung 23 verbunden ist.
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Bei diesem Beispiel weist der Wärmetauscher 21 fünf Multikanalrohre 22 auf und ermöglicht eine Wärmeträgerfluidzirkulation entsprechend einem sogenannten „I“-Kreislauf.
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5 ist eine Querschnittansicht eines Rohrs 22 des Wärmetauschers 21 aus 2.
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Das Rohr 31 besteht vorzugsweise aus Aluminium und hat einen hohen Wärmeleitwert, so dass die elektrischen Zellen 10 der Batterie 1, mit denen er in direktem Kontakt steht, gekühlt oder erwärmt werden können.
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Möglicherweise kann vorgesehen sein, zwischen den Rohen 22 eines Wärmetauschers 21 und den benachbarten elektrischen Zellen 10 eine (nicht gezeigte) Einlage anzuordnen, die aus einem Material mit einem hohen Wärmeleitwert hergestellt ist.
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Das Rohr 22 liegt in Form eines flachen Rohrs mit langgestrecktem Querschnitt vor, das mehrere Innenwände 221 aufweist, die mehreren innere Kanäle 220 begrenzen, die sich parallel und in Längsrichtung über das gesamte Rohr 22 erstrecken.
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Das Rohr 22 wird vorzugsweise durch Extrudieren erhalten, was die Herstellung der inneren Kanäle 220vereinfacht.
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Die Kanäle 220 des Rohrs 22 sind so ausgebildet, dass sie die Zirkulation eines Wärmeträgerfluids 6 zwischen den verschiedenen Kanälen 220 des Rohrs 22 und den Sammeleinrichtungen 23 des Wärmetauschers 21, die sich auf der einen und anderen Seite davon erstrecken, ermöglichen.
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Dazu mündet jedes Ende des Rohrs 22 in eine Sammeleinrichtung 23.
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Wie in 2 veranschaulicht, ist ein erstes Ende jeder Sammeleinrichtung 23 durch eine Platte oder eine Wand 238 in dichter Weise verschlossen.
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Das zweite Ende jeder Sammeleinrichtung 23 mündet in ein Verbindungselement 4 aus, das eine Wärmeträgerfluideinlassleitung 42E für eine erste Sammeleinrichtung 23 (in 2 links angeordnet) und eine Wärmeträgerfluidauslassleitung 42S für eine zweite Sammeleinrichtung 23 (in 2 rechts angeordnet) bildet. Jede Einlassleitung 42E und Auslassleitung 42S ist an ihren beiden Enden offen.
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Das Wärmeträgerfluid kann somit von der Einlassleitung 42E zur ersten Sammeleinrichtung 23 und anschließend von der zweiten Sammeleinrichtung 23 zur Auslassleitung 42S strömen.
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Mit dem Verbindungselement 4 kann ferner der Wärmetauscher 21 mit einem oder mit zwei benachbarten Wärmetauschern verbunden werden, wie in 1 veranschaulicht ist.
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Dazu weisen die Wärmeträgerfluideinlassleitung 42E und die Wärmeträgerfluidauslassleitung 42S einen buchsenartigen Teil 421E bzw. 421S und einen steckerartigen Teil 422E bzw. 422S auf.
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Es ist somit möglich, mehrere Wärmetauscher 21 des ersten Typs (in 2 veranschaulicht), zwischen denen elektrische Zellen 10 angeordnet sind, auf einfache und reversible (oder abnehmbare) Weise zu verbinden.
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Die buchsenartigen Teile 421E, 421S und die steckerartigen Teile 422E, 422S der Wärmeträgerfluideinlassleitung 42E und der Wärmeträgerfluidauslassleitung 42S haben jeweils die Form eines Zylinders und somit einen kreisförmigen Querschnitt.
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Der Durchmesser des Zylinders des steckerartigen Teils 422, 422S ist kleiner als der Durchmesser des buchsenartigen Teils 421E, 421S, so dass das Einfügen oder Einsetzen des steckerartigen Teils 422E, 422S eines ersten Wärmetauschers 21 in den buchsenartigen Teil 421E, 421S eines benachbarten, zweiten Wärmetauschers 21 möglich ist.
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Die Durchmesser des steckerartigen und des buchsenartige Teils sind so gewählt, dass die Dichtigkeit der Verbindungen von zwei benachbarten Wärmetauschern 21 gewährleistet ist. Der Außendurchmesser des steckerartigen Teils entspricht im Wesentlichen dem Innendurchmesser des buchsenartigen Teils.
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Mindestens eine (nicht gezeigte) Dichtung kann an der Verbindungsstelle 425 zwischen dem steckerartigen und dem buchsenartigen Teil ein und derselben Leitung 42E, 42S vorgesehen sein, um die Dichtigkeit der Verbindung zu verstärken und/oder zu gewährleisten.
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Diese Verbindungsstelle 425, die hier aus einem Absatz besteht, bildet einen Anschlag, wenn der steckerartige Teil einer Einlass- oder Auslassleitung eines Wärmetauschers in den buchsenartigen Teil einer Einlass- oder Auslassleitung eines zweiten Tauschers eingesetzt wird.
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Bei einer Variante kann eine Wärmeträgerfluideinlassleitung 42E oder - auslassleitung 42S mit einem Querschnitt mit einer anderen Form vorgesehen sein, ohne von dem zuvor beschriebenen Grundprinzip abzuweichen.
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Wenn der Wärmetauscher 21 nur mit einem benachbarten Wärmetauscher verbunden ist, ist ein Stopfen 423 vorgesehen, um die Endöffnung des buchsenartigen Teils der Fluideinlassleitung 42E bzw. der Fluidauslassleistung 42S zu verschließen (wie in 2 veranschaulicht ist).
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Die 3, 4A und 4B veranschaulichen einen zweiten Wärmetauschertyp 24, der bei einer erfindungsgemäßen Wärmeregelungsvorrichtung 2 eingesetzt werden kann.
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4 veranschaulicht einen derartigen Wärmetauscher 24, wenn er mit einer elektrischen Zelle 10 der Batterie 1 in Kontakt gebracht wird. Es ist jedoch zu verstehen, dass eine weitere elektrische Zelle 10 an der anderen Fläche des Wärmetauschers 24 angeordnet werden kann.
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Wie in 3 veranschaulicht, weist der Wärmetauscher 24 mehrere Multikanalrohre 25 auf, bei denen jedes Ende mit einer Sammeleinrichtung 26 verbunden ist.
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Die Rohre 25 und die Sammeleinrichtungen 26 des Wärmetauschers 24 sind so ausgebildet, dass sie zusätzlich zur Zirkulation des Wärmeträgerfluids das Einlagern eines Phasenwechselmaterials innerhalb des Wärmetauschers 24 ermöglichen.
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Dazu sind die Rohre 25 so ausgebildet, dass sie wahlweise ein Phasenwechselmaterial (PCM) oder ein Wärmeträgerfluid verteilen.
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Wie in 6 veranschaulicht, weist der Wärmetauscher 24 einen statischen Kreislauf 251 zum Einlagern des Phasenwechselmaterials auf, bei dem eine erste Gruppe von Kanälen 252 verwendet wird.
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Der Wärmetauscher 24 weist ferner einen dynamischen Kreislauf 253 auf, bei dem eine zweite Gruppe von Kanälen 254 verwendet wird und der so ausgebildet ist, dass er die Zirkulation des Wärmeträgerfluids ermöglicht.
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Es ist anzumerken, dass das im statischen Kreislauf 251 enthaltene Phasenwechselmaterial nicht in den Kanälen 252 und in den Sammeleinrichtungen 26 zirkulieren soll, auch wenn das Phasenwechselmaterial sich innerhalb dieser Elemente geringfügig verlagern kann.
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Im Gegensatz dazu soll das Wärmeträgerfluid zwischen den verschiedenen Kanälen 254 des dynamischen Kreislaufs 253 und den Sammeleinrichtungen 26 des Wärmetauschers 24 zirkulieren.
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Bei diesem Beispiel weist jedes Rohr 25 im Wechsel Kanäle 252, die zum Einlagern des Phasenwechselmaterials vorgesehen sind, und Kanäle 254 für die Zirkulation des Wärmeträgerfluids auf.
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Mit anderen Worten weist jedes Rohr 25 im Wechsel Kanäle auf, die entweder zum statischen Kreislauf 251 oder zum dynamischen Kreislauf 253 gehören, so dass ein Wärmeaustausch zwischen dem Wärmeträgerfluid und dem Phasenwechselmaterial möglich ist.
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Durch das Phasenwechselmaterial kann eine hohe Wärmespeicherkapazität gewährleistet werden.
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Es kann somit dem Wärmeträgerfluid 6, das sich innerhalb der Kanäle 254 bewegt, eine bestimmte Wärmemenge entnehmen und es somit kühlen.
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Die bestimmte Wärmemenge, die mit der statischen Komponente (Phasenwechselmaterial) innerhalb der Kanäle 252 gespeichert wird, ist verfügbar, um zeitversetzt verwendet zu werden und das sich innerhalb der Kanäle 254 bewegende Wärmeträgerfluid zu erwärmen.
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Wenn die Temperatur der elektrischen Zellen 10 der Batterie 1 abrupt steigt, steigt somit auch die Temperatur des Wärmeträgerfluids, und das Phasenwechselmaterial kann diese Temperaturerhöhung speichern/aufnehmen.
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Bei einem abrupten Temperaturabfall der elektrischen Zellen 10 kann das Phasenwechselmaterial die gespeicherte Wärmeenergie über das Wärmeträgerfluid freisetzen oder abgeben, so dass die Temperatur der elektrischen Zellen 10 bei einem optimalen Wert gehalten wird.
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Das Phasenwechselmaterial wirkt als Wärmeenergiespeicher. Das Wärmeträgerfluid steuert durch Leitung die Phasenwechsel des in benachbarten Kanälen eingelagerten Materials.
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Im festen Zustand speichert es zunächst die Wärmeenergie, ohne den Zustand zu wechseln. Wenn die Temperatur des Phasenwechselmaterials die Schmelztemperatur erreicht hat, geht das Phasenwechselmaterial in den flüssigen Zustand über, und die Wärme wird dann in latenter Form gespeichert.
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Wenn die Temperatur des Phasenwechselmaterials bis zur Schmelztemperatur sinkt, geht das Phasenwechselmaterial vom flüssigen Zustand in den festen Zustand über.
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Die Verteilung der Anzahl der Kanäle 252 des statischen Kreislaufs 251 und der Anzahl der Kanäle 254 des dynamischen Kreislaufs 253 kann verändert werden.
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Je nach gewünschter Gesamtwärmeleistung ist es nämlich möglich, zwei Kanäle 252 des statischen Kreislaufs 251 zwischen zwei Kanälen 254 des dynamischen Kreislaufs 253 oder umgekehrt vorzusehen.
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Jegliche andere Verteilungsvariante der Kanäle kann selbstverständlich in Betracht gezogen werden, ohne von dem Grundprinzip der Erfindung abzuweichen.
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Die 4A und 4B zeigen Schnittansichten, die auf Höhe einer Sammeleinrichtung 26 des Wärmetauschers aus 3 erstellt wurden.
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Die Sammeleinrichtung 26 des Wärmetauschers 24 des zweiten Typs weist einen Stutzen 270 auf, der teilweise in einer U-förmigen Rinne 260, in Anlage an den Innenwänden dieser Rinne angeordnet ist, so dass der Stutzen 270 und die Rinne 260 übereinanderliegen, wobei der Stutzen 270 die Außenränder der Sammeleinrichtung 26 bildet.
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Die Rinne 260 und der Stutzen 270 werden durch Löten fest miteinander verbunden, so dass die Befestigung und die Dichtigkeit zwischen diesen beiden Elementen gewährleistet ist.
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Der zwischen dem Boden der Rinne 260 und dem Stutzen 270 ausgebildete Zwischenraum bildet einen Behälter 261 zum Einlagern/zur Aufnahme des Phasenwechselmaterials.
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Dieser Behälter 261 ist Teil des statischen Kreislaufs 251.
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Der innerhalb des Stutzens 270 ausgebildete Zwischenraum bildet einen Behälter 271 zur Aufnahme des Wärmeträgerfluids.
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Dieser Behälter 271 ist Teil des dynamischen Kreislaufs 253.
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Der Boden der Rinne 260 weist mehrere Längsspalte 262 auf, die in gleichmäßigen Abständen entlang der Längsachse der Rinne 260 angeordnet sind.
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Die Rinne 260 weist eine Anzahl von Spalten 262 auf, die der Anzahl der Rohre 25 entspricht, die bei dem Wärmetauscher 24 verwendet werden.
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Diese Spalte 262 sind so ausgebildet, dass sie jeweils das Durchführen eines Endes eines Rohrs 25 ermöglichen.
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Mit anderen Worten entspricht die Breite des Spalts 262 im Wesentlichen der Dicke des Rohrs 25.
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Wie in den 4A und 4B zu sehen ist, erstrecken sich die Enden des Rohrs 25 nicht in einer einzigen Ebene, sondern sind gezackt.
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Die Kanäle 252 des statischen Kreislaufs 251 haben somit eine Länge L1, die kleiner ist als die Länge L2 der Kanäle 254 des dynamischen Kreislaufs 253.
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Diese besondere gezackte Form der Enden des Rohrs 25 wird bei diesem Beispiel durch Ausklinken der Enden der Kanäle 252 zum Einlagern des Phasenwechselmaterials 7 erhalten.
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Es kann in Betracht gezogen werden, diese gezackte Form z.B. durch spanende Bearbeitung zu erhalten.
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Durch diesen Längenunterschied zwischen den Kanälen 252 und 254 können die Kanäle 252 des statischen Kreislaufs 251 in den ersten Behälter 261 und die Kanäle 254 des dynamischen Kreislaufs 253 in den zweiten Behälter 271 der Sammeleinrichtung 26 ausmünden.
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Dazu weist der Stutzen 270 an seinem Boden mehrere Öffnungen 272 auf, die dazu ausgebildet sind, das Durchführen des Endes der Kanäle 254 für die Zirkulation des Wärmeträgerfluids 6 zu ermöglichen.
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Das Zusammenfügen der Rohre 25 und der Kanäle 252 in den Spalten 262 bzw. in den Öffnungen 272 erfolgt derart, dass die Dichtigkeit zwischen dem ersten Behälter 261 und dem zweiten Behälter 271 der Sammeleinrichtung 26 gewährleistet ist.
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Wie in den 3 und 4B veranschaulicht, ist ein erstes Ende jeder Sammeleinrichtung 26 des Wärmetauschers 24 durch eine Platte oder eine Wand 28 in dichter Weise verschlossen.
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Diese Wand 28 weist einen ersten Abschnitt 281 mit einem Absatz 282 auf, dessen Form dem Innenquerschnitt des Stutzens 270 entspricht, um diesen zu verschließen.
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Die Wand 28 weist einen zweiten Abschnitt 283 mit einem Absatz 284, dessen Form dem Innenquerschnitt des Behälters 261 entspricht, sowie eine Öffnung 285 auf.
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Die Öffnung 285 ist dazu vorgesehen, das Befüllen des Behälters 261 und der Rohre 25 des statischen Kreislaufs 251 mit Phasenwechselmaterial zu ermöglichen.
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Ein Stopfen 286 ist vorgesehen, der die Öffnung 285 nach dem Befüllen des Behälters 261 verschließt.
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Ähnlich wie der Wärmetauscher 21 des ersten Typs weist ein Ende der Sammeleinrichtung 26 des Wärmetauschers 24 des zweiten Typs ein Verbindungselement 4 auf.
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Das Verbindungselement 4 des Tauschers 24 ist jedoch nicht mit dem Phasenwechselmaterialbehälter 261, sondern lediglich mit dem Wärmeträgerfluidbehälter 271 verbunden.
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Das Wärmeträgerfluid, das im dynamischen Kreislaufs 253 zirkuliert, wirkt wie ein Wärme- oder Kälteträger zu dem im statischen Kreislauf 251 des Wärmetauschers 24 enthaltenen Phasenwechselmaterial.
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Durch die Verwendung eines Phasenwechselmaterials 7 und eines Wärmeträgerfluids 6 innerhalb ein und desselben Rohrs 25 kann der Wärmetauscher 24 eine nochmals verbesserte thermische Reaktionsfähigkeit haben.
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Durch die starke thermische Reaktionsfähigkeit des Wärmetauschers 24 ist es somit möglich, die Temperaturschwankungen der elektrischen Zellen 10 der Batterie 1 besser zu handhaben/aufzunehmen, so dass diese bei einer optimalen Temperatur gehalten werden können.
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Die Temperaturspitzen der elektrischen Zellen werden somit begrenzt und die Leistungen der Batterie dadurch optimiert.
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Es ist anzumerken, dass bei der erfindungsgemäßen Wärmeaustauschvorrichtung 2 in Abhängigkeit von den gewünschten Wärmeleistungen Folgendes verwendet werden kann:
- - nur Wärmetauscher 21 des ersten Typs, d.h. die lediglich einen Kreislauf für die Zirkulation eines Wärmeträgerfluids aufweisen;
- - nur Wärmetauscher 24 des zweiten Typs, d.h. die einen Kreislauf für die Zirkulation eines Wärmeträgerfluids und einen Kreislauf zum Einlagern eines Phasenwechselmaterials aufweisen;
- - eine Kombination aus Wärmetauschern 21 und 24 des ersten und des zweiten Typs.
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Die Wärmeaustauschvorrichtung 2 ermöglicht eine ausgeglichene Verteilung des Wärmeträgerfluids zwischen den Wärmetauschern 21, 24, wodurch die Temperatur aller elektrischen Zellen, die die Batterie 1 bilden, optimal geregelt werden kann.
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Darüber hinaus kann sie auf einfache Weise an die Anzahl der elektrischen Zellen, die die Batterie bilden, angepasst werden.
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Es ist nämlich ausreichend, die Klemmstrebe 52 auszutauschen, um die Wärmeaustauschvorrichtung 2 an die Anzahl der elektrischen Zellen 10 der Batterie 1 anzupassen.
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Gemäß einer besonderen Variante weist die Klemmstrebe 52 Einstellmittel auf, mit denen es möglich ist, ihre Länge/Größe einzustellen.
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Es kann z.B. vorgesehen sein, eine Teleskopstrebe zu verwenden.
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Die Klemmstreben 52 sind z.B. durch Eloxieren, wenn sie aus Aluminium bestehen, elektrisch isoliert.
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Die Klemmstreben 52 sind ferner vorzugsweise ausreichend von den elektrischen Zellen 10 beanstandet, um jeglichen elektrischen Kontakt mit ihnen zu vermeiden.
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Bei den beschriebenen Ausführungsformen weisen die Wärmetauscher 21, 24 fünf Multikanalrohre 22, 25 auf, so dass eine Zirkulation des Wärmeträgerfluids 6 in einem sogenannten „I“- Kreislauf vorgeschlagen wird.
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Bei einer Variante ist es möglich, eine Anzahl an Multikanalrohren 22, 25 zu verwenden, die eine Zirkulation des Wärmeträgerfluids 6 in einem sogenannten „U“-Kreislauf ermöglichen.
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Weitere Varianten des Wärmeträgerfluidzirkulationskreislaufs können vorgeschlagen werden, ohne von dem Grundprinzip der Erfindung abzuweichen.
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Darüber hinaus ist jeder Wärmetauscher 21, 24 vorzugsweise eloxiert, so dass die elektrische Isolierung des Tauschers gegenüber den elektrischen Zellen 10 der Batterie 1 gewährleistet ist.
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Bei einer Variante kann eine (nicht gezeigte) Einlage zwischen den Multikanalrohren 22, 25 der Tauscher 21, 24 und den elektrischen Zellen 10 angeordnet werden.
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Diese Einlage, z.B. vom Typ „Pad“ aus Silikon und mit einer Dicke zwischen 1 und 3 mm, ermöglicht eine Verbesserung des Wärmekontakts und der elektrischen Isolierung zwischen den Rohren der Tauscher und den elektrischen Zellen 10.
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Mit dieser Einlage ist es auch möglich, einen optimalen Kontakt zwischen den Rohren der Tauscher und den elektrischen Zellen 10 zu gewährleisten, da dadurch mögliche Verformungen der elektrischen Zellen 10 teilweise aufgenommen werden können.
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Die Klemmmittel 5 können auf den Stapel aus den elektrischen Zellen 10 und den Wärmetauschern 21, 24 eine Komprimierungskraft in der Größenordnung von 0, 5 bis 2 bar ausüben.
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Das bei der Erfindung verwendete Wärmeträgerfluid kann ein Kühlmittel sein, d.h. ein Wasser-Gas-Gemisch, oder eine Kühlflüssigkeit, d.h. ein Wasser-Glykol-Gemisch.
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Das Phasenwechselmaterial hat vorzugsweise in einem Temperaturdifferenzbereich zwischen 5°C und 7°C z.B. eine Schmelztemperatur zwischen 20°C und 25°C.
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Das Phasenwechselmaterial ist genauer gesagt aus Paraffinen, hydratisierten Salzen und eutektischen Zusammensetzungen ausgewählt.
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Die elektrischen Zellen 10, die die Batterie 1 bilden, können außerdem z.B. zylindrische, prismatische oder Pouch-Zellen (engl. „pouch cell“) sein.
