EP2208009A2 - Heat exchanger unit and electrochemical energy accumulator comprising a heat exchanger unit - Google Patents

Heat exchanger unit and electrochemical energy accumulator comprising a heat exchanger unit

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EP2208009A2
EP2208009A2 EP08801775A EP08801775A EP2208009A2 EP 2208009 A2 EP2208009 A2 EP 2208009A2 EP 08801775 A EP08801775 A EP 08801775A EP 08801775 A EP08801775 A EP 08801775A EP 2208009 A2 EP2208009 A2 EP 2208009A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
heat exchanger
exchanger unit
flow
channel
channels
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP08801775A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Johann German
Wolfgang Warthmann
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Mercedes Benz Group AG
Original Assignee
Daimler AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Daimler AG filed Critical Daimler AG
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F28F21/00—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials
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    • F28F21/065—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials of plastics material the heat-exchange apparatus employing plate-like or laminated conduits
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
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    • F28D1/03—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with plate-like or laminated conduits
    • F28D1/0308—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with plate-like or laminated conduits the conduits being formed by paired plates touching each other
    • F28D1/0325—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with plate-like or laminated conduits the conduits being formed by paired plates touching each other the plates having lateral openings therein for circulation of the heat-exchange medium from one conduit to another
    • F28D1/0333—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with plate-like or laminated conduits the conduits being formed by paired plates touching each other the plates having lateral openings therein for circulation of the heat-exchange medium from one conduit to another the plates having integrated connecting members
    • F28D1/0341—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with plate-like or laminated conduits the conduits being formed by paired plates touching each other the plates having lateral openings therein for circulation of the heat-exchange medium from one conduit to another the plates having integrated connecting members with U-flow or serpentine-flow inside the conduits
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F21/00—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials
    • F28F21/06—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials of plastics material
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    • H—ELECTRICITY
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    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
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    • H01M50/207—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape
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    • H01M50/291—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by spacing elements or positioning means within frames, racks or packs characterised by their shape
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    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the invention relates to a heat exchanger unit according to the preamble of claim 1 and an electrochemical energy store according to the preamble of claim 13.
  • Modern electrochemical high-performance energy storage also called short high-performance batteries
  • Such electrochemical energy stores are known, for example, from DE 10 2004 005 393 A1 and DE 10 2006 015 568 B3.
  • the electrochemical energy stores described there have a heat exchanger unit, between whose heat exchanger channels (also called flow channels) a plurality of individual cells are arranged side by side in at least two adjacent rows, wherein the flow channels are flowed through in a plane and over several levels of alternating flow direction, whereby a more homogeneous temperature the single cell is possible.
  • the homogeneous temperature control is limited to the temperature of the individual cells with each other.
  • the respective individual cell itself is exposed to a temperature increase or a gradient in the flow direction by connecting the flow channels between the flow distribution channels and the return flow channels.
  • the invention is therefore based on the object to provide a heat exchanger unit for an electrochemical energy storage, which allows a comparison with the prior art improved homogeneous temperature of the individual cells.
  • an electrochemical energy storage device with improved cooling is to be specified and a particularly suitable use of the electrochemical energy storage device.
  • the object concerning the heat exchanger unit is achieved by the features specified in claim 1.
  • the object is achieved by the features specified in claim 14.
  • the heat exchanger unit according to the invention for an electrochemical energy store comprises flow passages through which a temperature control medium flows (also called heat exchange passages or flow passages), which are provided with these supply and / or return manifold passages at their ends.
  • a temperature control medium also called heat exchange passages or flow passages
  • the flow distributor and the return collector are separated and arranged opposite each other, wherein on one of the side surfaces of the flow distributor a Feed opening and a discharge opening are arranged centrally on one of the side surfaces of the return collector.
  • the flow distributor and the return collector extend laterally on the outer flow channels opposite each other over the entire length of the flow channels.
  • the flow distributor and the return collector extend parallel to the longitudinal extent of the flow channels, wherein the temperature control medium with a flow direction transverse to the longitudinal extent of the flow channels or removed and deflected in the flow distributor or return collector and with a parallel to the longitudinal extent of the flow channels extending flow direction in Flow distributor or return collector is performed. It can be arranged in the supply or discharge opening for symmetrical distribution and efficient management of the temperature control Leit- or deflection.
  • a central conductor element in particular a central corrugated sheet in the flow direction of the supply and discharge opening or perpendicular to the flow direction in the flow distributor or return collector.
  • the supplied or dissipated tempering is simply and safely divided symmetrically or collected, so that turbulence and unwanted flow resistances are safely reduced or avoided.
  • the flow distributor and the return collector are each formed a single-channel.
  • the flow distributor and the return header are rectangular in cross section. This is particularly easy to manufacture and inexpensive.
  • the flow distributor and the return collector are each formed as a single flat channel whose channel width corresponds approximately to the height of the heat exchanger unit and its channel length approximately the length of the heat exchanger unit and whose channel height varies along the longitudinal extent.
  • the channel height of the respective flat channel preferably increases from the respective channel end to the middle of the channel, so that a funnel shape is formed.
  • the feed opening and in the region of the channel center of the return collector, the discharge opening are arranged in the region of the channel center of the flow distributor.
  • funnel-shaped flow distributor and funnel-shaped return collector of the flow distributor and the return collector are each formed as a flat channel with a constant channel height and varying channel width, wherein in the channel means vertically to the passage of the channel, the feed opening opens into the flow distributor or the discharge opening goes from the return collector.
  • the feed opening or the discharge opening itself are each funnel-shaped in this exemplary embodiment.
  • an evaporator is arranged on the flow input side.
  • a fan in particular an axial fan, is expediently connected downstream of the outlet side for the efficient removal of the warmed tempering medium.
  • the electrochemical energy store with the described heat exchanger unit a plurality of electrochemical storage cells are arranged such that they are largely completely surrounded by the heat exchanger unit.
  • the flow channels are preferably formed wave-shaped.
  • the memory cells may be formed prismatic.
  • a gaseous medium in particular air
  • a liquid medium in particular a cooling medium, such as water can be used.
  • the heat exchanger unit which is also referred to as air cooler in air cooling and water cooling as a water cooler, at the same time the cooling of an electronic unit for controlling and / or regulating and monitoring the charging and discharging.
  • both the electronic unit and the memory cells of the energy storage are simultaneously and cooled together by means of the heat exchanger unit.
  • the electronic unit is arranged, for example, in the region of the feed opening.
  • corresponding sensors such as temperature sensors, voltage sensors, current sensors, are arranged on or in the energy store, in particular in the area of the flow passages.
  • the electrochemical energy storage is used for on-board power supply of a vehicle and / or for the power supply of a drive device of a vehicle.
  • FIG. 1 schematically in exploded view
  • Fig. 2 shows a schematic exploded view
  • FIG. 3 schematically in exploded view the
  • FIG. 4 is a schematic perspective view of the flow channels according to FIG. 3 in the assembled state
  • 5 is a schematic perspective view of a heat exchanger unit for 9 storage cells in the region of the flow channels
  • 6 is a perspective view of a heat exchanger unit for 34 memory cells in the region of the flow channels
  • FIG. 7 shows a schematic exploded view of a heat exchanger unit with flow channels, flow distribution channels, return flow channels and flow distributor and return collector with each centrally arranged inlet and outlet opening,
  • FIG. 8 is a schematic perspective view of the heat exchanger unit according to FIG. 7 in the assembled state
  • FIG. 9 shows an exploded view of an electrochemical energy store with a heat exchanger unit and memory cells inserted therein, FIG.
  • FIG. 10 is a schematic perspective view of the energy store according to FIG. 9 in the assembled state, FIG.
  • FIG. 11 shows an exploded view of an alternative embodiment of a heat exchanger unit with alternative flow distributor and return collector
  • FIG. 12 is a schematic perspective view of the heat exchanger unit according to FIG. 11 in the assembled state.
  • Figure 1 shows schematically in exploded view between two flow plates 1.1 and 1.2 formed by these grooves N introduced flow channels 1.3 for a heat exchanger unit 1.
  • the flow plates 1.1 and 1.2 are formed for example by deep drawing of two strips of material or sheets, in which the flow channels 1.3.1 , 1.3.2 are introduced.
  • the flow channels 1.3 are alternately in different flow direction Rl and R2 according to the arrows Pl and P2 of a tempering, in particular a cooling medium, for.
  • the flow channels 1.3.1 running in the flow direction R1 serve, for example, as flow channels (referred to below as flow channels 1.3.1) and flow channels R2 running in the flow direction R2 as return channels (referred to below as return channels 1.3.2).
  • FIG. 4 shows the flow channels 1.3.1 and 1.3.2 according to FIG. 3 in the assembled state.
  • the flow plates 1.1 and 1.2 for example, at least in the edge and web area fluid-tight welded or soldered together.
  • Figure 5 shows a perspective view of a heat exchanger unit 1 with wave-shaped flow plates 1.1 and 1.2 for forming inner flow channels 1.3.1, 1.3.2, wherein pairs of flow plates 1.1 and 1.2 are stacked on each other such that their troughs are set to each other, so that their Wave surveys oppose each other and form recesses O, in which memory cells not shown in detail (in the example of Figure 5, eight or nine memory cells) are receivable.
  • the heat exchanger unit 1 according to FIG. 5 is suitable, for example, for an energy store designed as a lithium-ion battery with nine lithium-ion cells with a power of between 9 kW and 14 kW. It can also be a nickel-metal hydride battery. It is preferred the electrochemical energy storage for on-board power supply of a vehicle and / or used to power a drive device of a vehicle. In particular, a gaseous medium, in particular air, is used as tempering medium. Alternatively, a liquid medium, in particular a cooling medium, such as water can be used.
  • the heat exchanger unit 1 can also be used for simultaneous cooling of an electronic unit for controlling and / or regulating and monitoring the charging and discharging process of the associated energy store.
  • FIG. 6 shows schematically in a perspective view a heat exchanger unit 1 for 34 memory cells with a maximum power of 55 kW.
  • FIG. 7 shows a schematic exploded view of a further exemplary embodiment of a
  • Heat exchanger unit 1 with inner flow channels 1.3.1, 1.3.2 and arranged end to this
  • a feed opening 4.1 is arranged centrically for a symmetrical distribution of the temperature control medium in the flow distributor 4.
  • a discharge opening 5.1 is arranged centrally.
  • the flow distributor 4 and the return collector 5 each extend along the longitudinal extent of the heat exchanger unit 1, wherein the supply and discharge of the temperature via the supply or discharge opening 4.1 or 5.1 perpendicular to the longitudinal extent and the leadership of the temperature in the flow distributor 4 or Return collector 5 takes place along the longitudinal extent.
  • the centrally supplied temperature control medium is divided into two flows with opposite flow direction, so that both ends of the flow channels 1.3.1 can be fed.
  • both the flow distributor 4 and the return collector 5 are each of a single-channel design, one of the side surfaces of the flow distributor 4 and the return collector 5 being funnel-shaped or conical.
  • the flow distributor 4 and the return header 5 are each formed as a single flat channel 4.2 and 5.2
  • the channel height h varies such that it increases from the respective channel end to the channel center, so that centric, i. in the center of a funnel shape is formed.
  • the ends of the flow distributor 4 and the return collector 5 are angled and open into the flow distribution channels 2 and return collection channels. 3
  • tempering For symmetrical distribution or collection of the tempering may be arranged in a manner not shown manner guide elements, in particular baffles or deflectors both in the feed opening 4.1 and in the discharge opening 5.1.
  • FIG. 8 shows a schematic perspective view of the heat exchanger unit 1 according to FIG. 7 in the assembled state.
  • 9 shows an exploded view of an electrochemical energy store 6 with a heat exchanger unit 1 according to FIGS. 7 and 8 and memory cells 7 inserted therein.
  • the heat exchanger unit 1 with the insertable memory cells 7 can be surrounded by a fixing or supporting housing 8 which corresponds with FIG Transverse, longitudinal or other suitable struts is provided.
  • the memory cells 7 are electrically connected to one another in parallel and / or in series by means of cell connectors 9.
  • a blower 11 is arranged on the flow inlet side at the feed opening 4.1, an evaporator 10 and, for the efficient discharge, on the outflow outlet side at the discharge opening 5.1.
  • FIG. 10 shows schematically in a perspective view the energy store 6 according to FIG. 9 in the assembled state.
  • the warmed-up air in the return channels 1.3.2 is fed to the return flow ducts 3, from where the heated air in the return header 5 and the discharge opening 5.1 and the blower 11, z.
  • an axial fan is delivered to the environment.
  • FIG. 11 shows schematically in an exploded view an alternative exemplary embodiment of a
  • Figure 12 shows schematically in perspective the heat exchanger unit 1 according to Figure 11 in the assembled state.
  • both the flow distributor 4 and the return collector 5 each have a flat channel 4.2, 5.2 with a constant channel height h.
  • the channel width b varies in such a way that it widened or narrowed in the direction of the channel center, where the feed opening 4.1 or the discharge opening 5.1 are arranged perpendicular to the passage of the channel.

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Abstract

The invention relates to a heat exchanger unit (1) for an electrochemical energy accumulator (6), comprising flow channels (1.3.1, 1.3.2), through which a medium controlling temperature flows. The ends of said channels are provided with flow distributor channels (2), which supply the flow channels, and/or return flow collection channels (3), which collect the medium, a flow distributor (4) is connected upstream of the flow distributor channels (2) and a return flow collector (5) is connected downstream of the return flow collection channels (3). According to the invention, the flow distributor (4) and the return flow collector (5) are separated from and lie opposite one another, a supply opening (4.1) is located centrally on one of the lateral surfaces of the flow distributor (4) and a drain opening (5.1) is located centrally on one of the lateral surfaces of the return flow collector (5).

Description

Wärmeaustauschereinheit und Elektrochemischer Energiespeicher mit einer WärmeaustauschereinheitHeat exchanger unit and electrochemical energy storage with a heat exchanger unit
Die Erfindung betrifft eine Wärmeaustauschereinheit nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und einen elektrochemischen Energiespeicher nach dem Oberbegriff des Anspruchs 13.The invention relates to a heat exchanger unit according to the preamble of claim 1 and an electrochemical energy store according to the preamble of claim 13.
Moderne elektrochemische Hochleistungsenergiespeicher (auch kurz Hochleistungsbatterien genannt) , wie beispielsweise Nickelmetallhydrid-Batterien, Lithium-Ionen-Batterien oder dergleichen, erfordern ein entsprechendes Batteriemanagement und eine effiziente Temperierung der einzelnen elektrochemischen Speicherzellen (auch Einzelzellen genannt), um eine möglichst gute Leistung des elektrochemischen Energiespeichers sicherzustellen und Schäden zu verhindern.Modern electrochemical high-performance energy storage (also called short high-performance batteries), such as nickel metal hydride batteries, lithium-ion batteries or the like, require a corresponding battery management and efficient temperature control of the individual electrochemical storage cells (also called single cells) to the best possible performance of the electrochemical energy storage ensure and prevent damage.
Derartige elektrochemische Energiespeicher sind beispielsweise aus der DE 10 2004 005 393 Al und der DE 10 2006 015 568 B3 bekannt. Die dort beschriebenen elektrochemischen Energiespeicher weisen eine Wärmeaustauschereinheit auf, zwischen deren Wärmeaustauscherkanälen (auch Strömungskanäle genannt) mehrere Einzelzellen jeweils in wenigstens zwei benachbarten Reihen nebeneinander angeordnet sind, wobei die Strömungskanäle mit in einer Ebene sowie über mehrere Ebenen abwechselnder Strömungsrichtung durchströmt werden, wodurch eine homogenere Temperierung der Einzelzellen ermöglicht ist. Dabei ist die homogene Temperierung auf die Temperierung der Einzelzellen untereinander begrenzt. Die jeweilige Einzelzelle selbst ist durch Verbindung der Strömungskanäle zwischen den Vorlaufverteilerkanälen und den Rücklaufsammeikanälen einer Temperaturerhöhung bzw. einem Gradienten in Strömungsrichtung ausgesetzt.Such electrochemical energy stores are known, for example, from DE 10 2004 005 393 A1 and DE 10 2006 015 568 B3. The electrochemical energy stores described there have a heat exchanger unit, between whose heat exchanger channels (also called flow channels) a plurality of individual cells are arranged side by side in at least two adjacent rows, wherein the flow channels are flowed through in a plane and over several levels of alternating flow direction, whereby a more homogeneous temperature the single cell is possible. The homogeneous temperature control is limited to the temperature of the individual cells with each other. The respective individual cell itself is exposed to a temperature increase or a gradient in the flow direction by connecting the flow channels between the flow distribution channels and the return flow channels.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Wärmeaustauschereinheit für einen elektrochemischen Energiespeicher anzugeben, die eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte homogene Temperierung der Einzelzellen ermöglicht. Darüber hinaus ist ein elektrochemischer Energiespeicher mit verbesserter Kühlung anzugeben sowie eine besonders geeignete Verwendung des elektrochemischen Energiespeichers .The invention is therefore based on the object to provide a heat exchanger unit for an electrochemical energy storage, which allows a comparison with the prior art improved homogeneous temperature of the individual cells. In addition, an electrochemical energy storage device with improved cooling is to be specified and a particularly suitable use of the electrochemical energy storage device.
Die Aufgabe betreffend die Wärmeaustauschereinheit wird erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Betreffend den elektrochemischen Energiespeicher wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch die im Anspruch 14 angegebenen Merkmale gelöst.The object concerning the heat exchanger unit is achieved by the features specified in claim 1. Regarding the electrochemical energy storage, the object is achieved by the features specified in claim 14.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous developments of the invention are the subject of the dependent claims.
Die erfindungsgemäße Wärmeaustauschereinheit für einen elektrochemischen Energiespeicher umfasst von einem Temperiermedium durchströmte Strömungskanäle (auch Wärmeaustauscher- oder Umströmungskanäle genannt) , die endseitig mit diese speisenden und/oder von diesen sammelnden Vorlaufverteilerkanäle bzw. Rücklaufsammeikanäle versehen sind. Zum Zuführen bzw. Abführen des Temperiermediums ist den Vorlaufverteilerkanäle ein Vorlaufverteiler vorgeschaltet und den Rücklaufsammelkanälen ein Rücklaufsammler nachgeschaltet. Dabei sind der Vorlaufverteiler und der Rücklaufsammler getrennt und einander gegenüberliegend angeordnet, wobei an einer der Seitenoberflächen des Vorlaufverteilers eine Zuführungsöffnung und an einer der Seitenoberflächen des RücklaufSammlers eine Abführungsöffnung zentrisch angeordnet sind.The heat exchanger unit according to the invention for an electrochemical energy store comprises flow passages through which a temperature control medium flows (also called heat exchange passages or flow passages), which are provided with these supply and / or return manifold passages at their ends. For supplying or discharging the temperature control the flow distribution channels upstream of a flow distributor and the return collection channels downstream of a return collector. In this case, the flow distributor and the return collector are separated and arranged opposite each other, wherein on one of the side surfaces of the flow distributor a Feed opening and a discharge opening are arranged centrally on one of the side surfaces of the return collector.
Durch eine derartige, zum einen räumlich getrennte Anordnung von Zuführungsöffnung und Abführungsöffnung, die einander gegenüberliegen, und zum anderen eine zentrische, d.h. um eine gemeinsame Mitte oder im gemeinsamen Mittelpunkt einer der Seitenoberflächen des Vorlaufverteilers bzw. des RücklaufSammlers, Anordnung der Zuführungsöffnung und Abführungsöffnung ist eine gleichmäßige symmetrische Verteilung bzw. Sammlung des Temperier-, insbesondere Kühlmediums auf alle Vorlaufverteilerkanäle und von allen Rücklaufsammelkanälen ermöglicht. Eine derartige symmetrische Verteilung bzw. Sammlung des Temperiermediums ermöglicht eine sehr effiziente und wirkungsvolle Kühlung und Kühlverteilung über die insbesondere wellenförmigen Strömungskanäle. Eine solche Wärmeaustauschereinheit wird auch als Wellenleiterkühler bezeichnet. Darüber hinaus ist eine sehr kompakte Bauweise der Wärmeaustauschereinheit ermöglicht.By such, on the one hand spatially separated arrangement of feed opening and discharge opening, which are opposite to each other, and on the other hand a centric, i. around a common center or in the common center of one of the side surfaces of the flow distributor or the return collector, arrangement of the feed opening and discharge opening a uniform symmetrical distribution or collection of tempering, especially cooling medium on all flow distribution channels and all return collection channels is possible. Such a symmetrical distribution or collection of the tempering medium allows a very efficient and effective cooling and cooling distribution over the particular wave-shaped flow channels. Such a heat exchanger unit is also referred to as a waveguide cooler. In addition, a very compact design of the heat exchanger unit is possible.
In einer möglichen Ausführungsform erstrecken sich der Vorlaufverteiler und der Rücklaufsammler seitlich an den äußeren Strömungskanälen einander gegenüberliegend über die gesamte Länge der Strömungskanäle. Mit anderen Worten: Der Vorlaufverteiler und der Rücklaufsammler erstrecken sich parallel zur Längsausdehnung der Strömungskanäle, wobei das Temperiermedium mit einer Strömungsrichtung quer zur Längsausdehnung der Strömungskanäle zu- oder abgeführt und im Vorlaufverteiler bzw. Rücklaufsammler umgelenkt und mit einer parallel zur Längsausdehnung der Strömungskanäle verlaufenden Strömungsrichtung im Vorlaufverteiler bzw. Rücklaufsammler geführt wird. Dabei können zur symmetrischen Verteilung und effizienten Führung des Temperiermediums Leit- oder Umlenkelemente in der Zu- bzw. Abführungsöffnung angeordnet sein. Vorzugsweise ist in der Zu- bzw. Abführungsöffnung jeweils ein Mittelleitelement, insbesondere ein Mittelleitblech in Strömungsrichtung der Zu- und Abführungsöffnung bzw. senkrecht zur Strömungsrichtung im VorlaufVerteiler bzw. RücklaufSammler angeordnet. Hierdurch wird das zugeführte bzw. abzuführende Temperiermedium einfach und sicher symmetrisch aufgeteilt bzw. gesammelt, so dass Verwirbelungen und unerwünschte Strömungswiderstände sicher reduziert oder vermieden sind.In one possible embodiment, the flow distributor and the return collector extend laterally on the outer flow channels opposite each other over the entire length of the flow channels. In other words, the flow distributor and the return collector extend parallel to the longitudinal extent of the flow channels, wherein the temperature control medium with a flow direction transverse to the longitudinal extent of the flow channels or removed and deflected in the flow distributor or return collector and with a parallel to the longitudinal extent of the flow channels extending flow direction in Flow distributor or return collector is performed. It can be arranged in the supply or discharge opening for symmetrical distribution and efficient management of the temperature control Leit- or deflection. Preferably, in the supply or discharge opening in each case a central conductor element, in particular a central corrugated sheet in the flow direction of the supply and discharge opening or perpendicular to the flow direction in the flow distributor or return collector. As a result, the supplied or dissipated tempering is simply and safely divided symmetrically or collected, so that turbulence and unwanted flow resistances are safely reduced or avoided.
Zweckmäßigerweise sind der Vorlaufverteiler und der Rücklaufsammler jeweils einkanalig ausgebildet. Vorzugsweise sind der VorlaufVerteiler und der Rücklaufsammler im Querschnitt rechteckförmig ausgebildet. Dies ist besonders fertigungstechnisch einfach und kostengünstig.Appropriately, the flow distributor and the return collector are each formed a single-channel. Preferably, the flow distributor and the return header are rectangular in cross section. This is particularly easy to manufacture and inexpensive.
Für eine besonders homogene Zu- und Abführung des Temperiermediums sind der Vorlaufverteiler und der Rücklaufsammler selbst trichter- oder konusförmig ausgebildet. Hierzu sind beispielsweise der VorlaufVerteiler und der Rücklaufsammler jeweils als ein einzelner Flachkanal ausgebildet, dessen Kanalbreite in etwa der Höhe der Wärmeaustauschereinheit und dessen Kanallänge in etwa der Länge der Wärmeaustauschereinheit entspricht und dessen Kanalhöhe entlang der Längsausdehnung variiert. Bevorzugt nimmt dabei die Kanalhöhe des jeweiligen Flachkanals vom jeweiligen Kanalende zur Kanalmitte zu, so dass eine Trichterform gebildet ist. Zweckmäßigerweise sind im Bereich der Kanalmitte des Vorlaufverteilers die Zuführungsöffnung und im Bereich der Kanalmitte des RücklaufSammlers die Abführungsöffnung angeordnet.For a particularly homogeneous supply and discharge of the tempering of the flow distributor and the return collector itself funnel or cone-shaped. For this purpose, for example, the flow distributor and the return collector are each formed as a single flat channel whose channel width corresponds approximately to the height of the heat exchanger unit and its channel length approximately the length of the heat exchanger unit and whose channel height varies along the longitudinal extent. In this case, the channel height of the respective flat channel preferably increases from the respective channel end to the middle of the channel, so that a funnel shape is formed. Conveniently, the feed opening and in the region of the channel center of the return collector, the discharge opening are arranged in the region of the channel center of the flow distributor.
In einer alternativen Ausführungsform zum trichterförmigen Vorlaufverteiler und trichterförmigen Rücklaufsammler sind der Vorlaufverteiler und der Rücklaufsammler jeweils als ein Flachkanal mit gleich bleibender Kanalhöhe und variierender Kanalbreite ausgebildet, wobei in der Kanalmittel senkrecht zum Kanalverlauf die Zuführungsöffnung in den Vorlaufverteiler mündet bzw. die Abführungsöffnung vom Rücklaufsammler abgeht. Für eine homogene Zuführungsöffnung und Abführungsöffnung des Temperiermediums sind in diesem Ausführungsbeispiel die Zuführungsöffnung bzw. die Abführungsöffnung selbst jeweils trichterförmig ausgebildet.In an alternative embodiment of the funnel-shaped flow distributor and funnel-shaped return collector of the flow distributor and the return collector are each formed as a flat channel with a constant channel height and varying channel width, wherein in the channel means vertically to the passage of the channel, the feed opening opens into the flow distributor or the discharge opening goes from the return collector. For a homogeneous feed opening and discharge opening of the tempering medium, the feed opening or the discharge opening itself are each funnel-shaped in this exemplary embodiment.
Für eine effiziente Temperierung, insbesondere Kühlung des Temperiermediums ist strömungseingangsseitig ein Verdampfer angeordnet. In der Abführungsöffnung ist zur effizienten Abführung des aufgewärmten Temperiermediums strömungsausgangsseitig zweckmäßigerweise ein Gebläse, insbesondere ein Axiallüfter nachgeschaltet.For an efficient temperature control, in particular cooling of the tempering medium, an evaporator is arranged on the flow input side. In the discharge opening, a fan, in particular an axial fan, is expediently connected downstream of the outlet side for the efficient removal of the warmed tempering medium.
Hinsichtlich des elektrochemischen Energiespeichers mit der beschriebenen Wärmeaustauschereinheit sind mehrere elektrochemischen Speicherzellen derart angeordnet, dass sie weitgehend vollständig von der Wärmeaustauschereinheit umgeben sind. Für eine an die zu temperierenden, insbesondere zu kühlenden, beispielsweise runden Einzel- oder Speicherzellen des Energiespeichers angepasste Form sind die Strömungskanäle vorzugsweise wellenförmig ausgebildet. Auch können die Speicherzellen prismatisch ausgebildet sein.With regard to the electrochemical energy store with the described heat exchanger unit, a plurality of electrochemical storage cells are arranged such that they are largely completely surrounded by the heat exchanger unit. For a shape to be tempered, in particular to be cooled, for example, round individual or memory cells of the energy storage adapted shape, the flow channels are preferably formed wave-shaped. Also, the memory cells may be formed prismatic.
Als Temperiermedium wird insbesondere ein gasförmiges Medium, insbesondere Luft verwendet. Alternativ kann auch ein flüssiges Medium, insbesondere ein Kühlmedium, wie Wasser verwendet werden.In particular, a gaseous medium, in particular air, is used as tempering medium. Alternatively, a liquid medium, in particular a cooling medium, such as water can be used.
In einer weiteren Ausführungsform dient die Wärmeaustauschereinheit, welche bei Luftkühlung auch als Luftkühler und bei Wasserkühlung auch als Wasserkühler bezeichnet wird, gleichzeitig der Kühlung einer Elektronikeinheit zur Steuerung und/oder Regelung sowie Überwachung des Lade- und Entladevorgangs. Mit anderen Worten: Sowohl die Elektronikeinheit als auch die Speicherzellen des Energiespeichers werden gleichzeitig und gemeinsam mittels der Wärmeaustauschereinheit gekühlt. Hierzu ist die Elektronikeinheit beispielsweise im Bereich der Zuführungsöffnung angeordnet. Zur Steuerung und/oder Regelung sowie Überwachung des Lade- und Entladevorgangs des Energiespeichers sind darüber hinaus entsprechende Sensoren, wie beispielsweise Temperatursensoren, Spannungssensoren, Stromsensoren am bzw. im Energiespeicher, insbesondere im Bereich der Strömungskanäle angeordnet.In a further embodiment, the heat exchanger unit, which is also referred to as air cooler in air cooling and water cooling as a water cooler, at the same time the cooling of an electronic unit for controlling and / or regulating and monitoring the charging and discharging. In other words, both the electronic unit and the memory cells of the energy storage are simultaneously and cooled together by means of the heat exchanger unit. For this purpose, the electronic unit is arranged, for example, in the region of the feed opening. For controlling and / or regulating as well as monitoring the charging and discharging process of the energy store, corresponding sensors, such as temperature sensors, voltage sensors, current sensors, are arranged on or in the energy store, in particular in the area of the flow passages.
Bevorzugt wird der elektrochemische Energiespeicher zur Bordstromversorgung eines Fahrzeugs und/oder zur Stromversorgung einer Antriebseinrichtung eines Fahrzeugs verwendet. Zweckmäßigerweise handelt es sich bei dem Fahrzeug um ein Straßenfahrzeug, das eine oder mehrere Antriebsarten (= Hybridantrieb) aufweist, von denen eine einen Elektroantrieb umfasst.Preferably, the electrochemical energy storage is used for on-board power supply of a vehicle and / or for the power supply of a drive device of a vehicle. Conveniently, the vehicle is a road vehicle having one or more types of drive (= hybrid drive), one of which includes an electric drive.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand einer Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:Embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to a drawing. Showing:
Fig. 1 schematisch in ExplosionsdarstellungFig. 1 schematically in exploded view
Strömungskanäle einer Wärmeaustauschereinheit,Flow channels of a heat exchanger unit,
Fig. 2 schematisch in Explosionsdarstellung einenFig. 2 shows a schematic exploded view
Ausschnitt II der Strömungskanäle gemäß Figur 1 im Umströmbereich am Ende der Strömungskanäle,Section II of the flow channels according to FIG. 1 in the flow area at the end of the flow channels,
Fig. 3 schematisch in Explosionsdarstellung dieFig. 3 schematically in exploded view the
Strömungskanäle der Wärmeaustauschereinheit mit im Umströmbereich der Strömungskanäle angeordneten Vorlaufverteilerkanälen und Rücklaufsammelkanälen,Flow channels of the heat exchanger unit with arranged in Umströmbereich the flow channels flow distribution channels and return collection channels,
Fig. 4 schematisch in perspektivischer Darstellung die Strömungskanäle gemäß Figur 3 im zusammengesetzten Zustand,4 is a schematic perspective view of the flow channels according to FIG. 3 in the assembled state,
Fig. 5 schematisch in perspektivischer Darstellung eine Wärmeaustauschereinheit für 9 Speicherzellen im Bereich der Strömungskanäle, Fig. 6 schematisch in perspektivischer Darstellung eine Wärmeaustauschereinheit für 34 Speicherzellen im Bereich der Strömungskanäle,5 is a schematic perspective view of a heat exchanger unit for 9 storage cells in the region of the flow channels, 6 is a perspective view of a heat exchanger unit for 34 memory cells in the region of the flow channels,
Fig. 7 schematisch in Explosionsdarstellung eine Wärmeaustauschereinheit mit Strömungskanälen, Vorlaufverteilerkanälen, Rücklaufsammeikanälen und Vorlaufverteiler und RücklaufSammler mit jeweils zentrisch angeordneter Zu- bzw. Abführungsöffnung,7 shows a schematic exploded view of a heat exchanger unit with flow channels, flow distribution channels, return flow channels and flow distributor and return collector with each centrally arranged inlet and outlet opening,
Fig. 8 schematisch in perspektivischer Darstellung die Wärmeaustauschereinheit gemäß Figur 7 im zusammengesetzten Zustand,8 is a schematic perspective view of the heat exchanger unit according to FIG. 7 in the assembled state,
Fig. 9 schematisch in Explosionsdarstellung einen elektrochemischen Energiespeicher mit einer Wärmeaustauschereinheit und in diese eingesetzten Speicherzellen,9 shows an exploded view of an electrochemical energy store with a heat exchanger unit and memory cells inserted therein, FIG.
Fig. 10 schematisch in perspektivischer Darstellung den Energiespeicher gemäß Figur 9 im zusammengesetzten Zustand,10 is a schematic perspective view of the energy store according to FIG. 9 in the assembled state, FIG.
Fig. 11 schematisch in Explosionsdarstellung ein alternatives Ausführungsbeispiel für eine Wärmeaustauschereinheit mit alternativen Vorlaufverteiler und Rücklaufsammler, und11 shows an exploded view of an alternative embodiment of a heat exchanger unit with alternative flow distributor and return collector, and
Fig. 12 schematisch in perspektivischer Darstellung die Wärmeaustauschereinheit gemäß Figur 11 im zusammengesetzten Zustand.12 is a schematic perspective view of the heat exchanger unit according to FIG. 11 in the assembled state.
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Corresponding parts are provided in all figures with the same reference numerals.
Figur 1 zeigt schematisch in Explosionsdarstellung zwischen zwei Strömungsplatten 1.1 und 1.2 durch in diese eingebrachte Nuten N gebildete Strömungskanäle 1.3 für eine Wärmeaustauschereinheit 1. Die Strömungsplatten 1.1 und 1.2 sind beispielsweise durch Tiefziehen aus zwei Materialstreifen oder -blechen gebildet, in welche die Strömungskanäle 1.3.1, 1.3.2 eingebracht sind. Die Strömungskanäle 1.3 werden abwechselnd in unterschiedlicher Strömungsrichtung Rl und R2 gemäß den Pfeilen Pl bzw. P2 von einem Temperiermedium, insbesondere einem Kühlmedium, z. B. Luft oder Wasser, durchströmt. Dabei dienen die in Strömungsrichtung Rl verlaufenden Strömungskanäle 1.3.1 beispielsweise als Vorlaufkanäle (im Weiteren Vorlaufkanäle 1.3.1 genannt) und die in Strömungsrichtung R2 verlaufenden Strömungskanäle 1.3.2 als Rücklaufkanäle (im Weiteren Rücklaufkanäle 1.3.2 genannt) .Figure 1 shows schematically in exploded view between two flow plates 1.1 and 1.2 formed by these grooves N introduced flow channels 1.3 for a heat exchanger unit 1. The flow plates 1.1 and 1.2 are formed for example by deep drawing of two strips of material or sheets, in which the flow channels 1.3.1 , 1.3.2 are introduced. The flow channels 1.3 are alternately in different flow direction Rl and R2 according to the arrows Pl and P2 of a tempering, in particular a cooling medium, for. As air or water, flows through. The flow channels 1.3.1 running in the flow direction R1 serve, for example, as flow channels (referred to below as flow channels 1.3.1) and flow channels R2 running in the flow direction R2 as return channels (referred to below as return channels 1.3.2).
In Figur 3 sind zusätzlich die an den Enden der Vorlaufkanäle 1.3.1 und der Rücklaufkanäle 1.3.2 angeordneten VorlaufVerteilerkanäle 2 und RücklaufSammelkanäle 3 gezeigt. Für die Rücklaufsammeikanäle 3 sind zusätzlich deren RücklaufÖffnungen 3.1 dargestellt. Figur 4 zeigt die Strömungskanäle 1.3.1 und 1.3.2 gemäß Figur 3 im zusammengesetzten Zustand. Dabei werden die Strömungsplatten 1.1 und 1.2 beispielsweise zumindest im Rand- und Stegbereich fluiddicht miteinander verschweißt oder gelötet .In Figure 3, arranged at the ends of the flow channels 1.3.1 and the return channels 1.3.2 flow distribution channels 2 and return collection channels 3 are also shown. For return return ducts 3, their return openings 3.1 are additionally shown. FIG. 4 shows the flow channels 1.3.1 and 1.3.2 according to FIG. 3 in the assembled state. The flow plates 1.1 and 1.2, for example, at least in the edge and web area fluid-tight welded or soldered together.
Figur 5 zeigt in perspektivischer Darstellung eine Wärmeaustauschereinheit 1 mit wellenförmigen Strömungsplatten 1.1 und 1.2 zur Bildung von inneren Strömungskanälen 1.3.1, 1.3.2, wobei Paare von Strömungsplatten 1.1 und 1.2 derart aufeinander gestapelt sind, dass deren Wellentäler aufeinander gesetzt sind, so dass deren Wellenerhebungen einander gegen überliegen und Aussparungen O bilden, in welche nicht näher dargestellte Speicherzellen (im Beispiel nach Figur 5 acht oder neun Speicherzellen) aufnehmbar sind.Figure 5 shows a perspective view of a heat exchanger unit 1 with wave-shaped flow plates 1.1 and 1.2 for forming inner flow channels 1.3.1, 1.3.2, wherein pairs of flow plates 1.1 and 1.2 are stacked on each other such that their troughs are set to each other, so that their Wave surveys oppose each other and form recesses O, in which memory cells not shown in detail (in the example of Figure 5, eight or nine memory cells) are receivable.
Die Wärmeaustauschereinheit 1 nach Figur 5 eignet sich beispielsweise für eine als Lithium-Ionen-Batterie ausgebildeten Energiespeicher mit neun Lithium-Ionen-Zellen mit einer Leistung zwischen 9 kW und 14 kW. Auch kann es sich um eine Nickel-Metallhydrid-Batterie handeln. Bevorzugt wird der elektrochemische Energiespeicher zur Bordstromversorgung eines Fahrzeugs und/oder zur Stromversorgung einer Antriebseinrichtung eines Fahrzeugs verwendet. Als Temperiermedium wird insbesondere ein gasförmiges Medium, insbesondere Luft verwendet. Alternativ kann auch ein flüssiges Medium, insbesondere ein Kühlmedium, wie Wasser verwendet werden. Auch kann die Wärmeaustauschereinheit 1 der gleichzeitigen Kühlung einer Elektronikeinheit zur Steuerung und/oder Regelung sowie Überwachung des Lade- und Entladevorgangs des zugehörigen Energiespeichers dienen.The heat exchanger unit 1 according to FIG. 5 is suitable, for example, for an energy store designed as a lithium-ion battery with nine lithium-ion cells with a power of between 9 kW and 14 kW. It can also be a nickel-metal hydride battery. It is preferred the electrochemical energy storage for on-board power supply of a vehicle and / or used to power a drive device of a vehicle. In particular, a gaseous medium, in particular air, is used as tempering medium. Alternatively, a liquid medium, in particular a cooling medium, such as water can be used. The heat exchanger unit 1 can also be used for simultaneous cooling of an electronic unit for controlling and / or regulating and monitoring the charging and discharging process of the associated energy store.
Figur 6 zeigt schematisch in perspektivischer Darstellung eine Wärmeaustauschereinheit 1 für 34 Speicherzellen mit einer Leistung von maximal 55 kW.FIG. 6 shows schematically in a perspective view a heat exchanger unit 1 for 34 memory cells with a maximum power of 55 kW.
Figur 7 zeigt schematisch in Explosionsdarstellung ein weiteres Ausführungsbeispiel für eineFIG. 7 shows a schematic exploded view of a further exemplary embodiment of a
Wärmeaustauschereinheit 1 mit inneren Strömungskanälen 1.3.1, 1.3.2 und endseitig an diesen angeordnetenHeat exchanger unit 1 with inner flow channels 1.3.1, 1.3.2 and arranged end to this
Vorlaufverteilerkanälen 2 und RücklaufSammelkanälen 3, welche von einem Vorlaufverteiler 4 gespeist bzw. in einen Rücklaufsammler 5 münden. Erfindungsgemäß ist für eine symmetrische Verteilung des Temperiermediums in dem Vorlaufverteiler 4 eine Zuführungsöffnung 4.1 zentrisch angeordnet. Im Rücklaufsammler 5 ist zentrisch eine Abführungsöffnung 5.1 angeordnet. Der VorlaufVerteiler 4 und der Rücklaufsammler 5 erstrecken sich jeweils entlang der Längsausdehnung der Wärmeaustauschereinheit 1, wobei die Zu- bzw. Abführung des Temperiermediums über die Zu- bzw. Abführungsöffnung 4.1 bzw. 5.1 senkrecht zur Längsausdehnung und die Führung des Temperiermediums im Vorlaufverteiler 4 bzw. Rücklaufsammler 5 entlang der Längsausdehnung erfolgt. Dabei wird das zentrisch zugeführte Temperiermedium in zwei Strömungen mit entgegen gesetzter Strömungsrichtung aufgeteilt, so dass beidseitig die Enden der Vorlaufkanäle 1.3.1 gespeist werden können. Analog hierzu wird das rückgeführte Temperiermedium von beiden Enden der Rücklaufkanäle 1.3.2 über die Rücklaufsammelkanäle 3 zur zentrisch angeordneten Abführungsöffnung 5.1 geführt.Flow distribution channels 2 and return collection channels 3, which fed from a flow distributor 4 or open into a return collector 5. According to the invention, a feed opening 4.1 is arranged centrically for a symmetrical distribution of the temperature control medium in the flow distributor 4. In the return header 5, a discharge opening 5.1 is arranged centrally. The flow distributor 4 and the return collector 5 each extend along the longitudinal extent of the heat exchanger unit 1, wherein the supply and discharge of the temperature via the supply or discharge opening 4.1 or 5.1 perpendicular to the longitudinal extent and the leadership of the temperature in the flow distributor 4 or Return collector 5 takes place along the longitudinal extent. In this case, the centrally supplied temperature control medium is divided into two flows with opposite flow direction, so that both ends of the flow channels 1.3.1 can be fed. Analogously, the recirculating temperature of both ends of the Return channels 1.3.2 guided over the return collection channels 3 to the centrally arranged discharge opening 5.1.
Im Ausführungsbeispiel nach Figuren 7 bis 10 ist sowohl der Vorlaufverteiler 4 als auch der RücklaufSammler 5 jeweils einkanalig ausgebildet, wobei eine der Seitenoberfläche des Vorlaufverteilers 4 und des Rücklaufsammlers 5 trichterförmig oder konusförmig ausgebildet ist. Hierzu ist der Vorlaufverteiler 4 und der Rücklaufsammler 5 jeweils als ein einzelner Flachkanal 4.2 bzw. 5.2 ausgebildet, dessen Kanalbreite b in etwa der Höhe der Wärmeaustauschereinheit 1 und dessen Kanallänge 1 in etwa der Länge der Wärmeaustauschereinheit 1 entspricht, wobei die Kanalhöhe h (= Kanaltiefe) entlang der Längsausdehnung der Strömungskanäle 1.3.1, 1.3.2 und somit der Wärmeaustauschereinheit 1 variiert. Dabei variiert die Kanalhöhe h derart, dass diese vom jeweiligen Kanalende zur Kanalmitte zunimmt, so dass zentrisch, d.h. im Mittelpunkt eine Trichterform gebildet ist.In the exemplary embodiment according to FIGS. 7 to 10, both the flow distributor 4 and the return collector 5 are each of a single-channel design, one of the side surfaces of the flow distributor 4 and the return collector 5 being funnel-shaped or conical. For this purpose, the flow distributor 4 and the return header 5 are each formed as a single flat channel 4.2 and 5.2, the channel width b corresponds approximately to the height of the heat exchanger unit 1 and its channel length 1 approximately the length of the heat exchanger unit 1, wherein the channel height h (= channel depth ) along the longitudinal extent of the flow channels 1.3.1, 1.3.2 and thus the heat exchanger unit 1 varies. In this case, the channel height h varies such that it increases from the respective channel end to the channel center, so that centric, i. in the center of a funnel shape is formed.
Zum Zuführen und Abführen des Temperiermediums in die Vorlaufverteilerkanäle 2 bzw. aus den Rücklaufsammeikanälen 3 sind die Enden des Vorlaufverteilers 4 bzw. des RücklaufSammlers 5 abgewinkelt und münden in die Vorlaufverteilerkanäle 2 bzw. Rücklaufsammelkanäle 3.For feeding and discharging the temperature control in the flow distribution channels 2 and from the Rücklaufsammeikanälen 3, the ends of the flow distributor 4 and the return collector 5 are angled and open into the flow distribution channels 2 and return collection channels. 3
Zum symmetrischen Verteilen bzw. Sammeln des Temperiermediums können in nicht näher dargestellter Art und Weise Leitelemente, insbesondere Leitbleche oder Umlenkelemente sowohl in der Zuführungsöffnung 4.1 als auch in der Abführungsöffnung 5.1 angeordnet sein.For symmetrical distribution or collection of the tempering may be arranged in a manner not shown manner guide elements, in particular baffles or deflectors both in the feed opening 4.1 and in the discharge opening 5.1.
Figur 8 zeigt schematisch in perspektivischer Darstellung die Wärmeaustauschereinheit 1 gemäß Figur 7 im zusammengesetzten Zustand. Figur 9 zeigt schematisch in Explosionsdarstellung einen elektrochemischen Energiespeicher 6 mit einer Wärmeaustauschereinheit 1 gemäß den Figuren 7 und 8 und in diese eingesetzten Speicherzellen 7. Dabei kann die Wärmeaustauschereinheit 1 mit den einsetzbaren Speicherzellen 7 von einem Fixier- oder Stützgehäuse 8 umgeben sein, welches entsprechend mit Quer-, Längs- oder anderen geeigneten Streben versehen ist. Die Speicherzellen 7 sind mittels Zellenverbinder 9 elektrisch parallel und/oder seriell miteinander verbindbar.FIG. 8 shows a schematic perspective view of the heat exchanger unit 1 according to FIG. 7 in the assembled state. 9 shows an exploded view of an electrochemical energy store 6 with a heat exchanger unit 1 according to FIGS. 7 and 8 and memory cells 7 inserted therein. The heat exchanger unit 1 with the insertable memory cells 7 can be surrounded by a fixing or supporting housing 8 which corresponds with FIG Transverse, longitudinal or other suitable struts is provided. The memory cells 7 are electrically connected to one another in parallel and / or in series by means of cell connectors 9.
Zum effizienten Kühlen des Temperiermediums ist strömungseingangsseitig an der Zuführungsöffnung 4.1 ein Verdampfer 10 und zum effizienten Abführen strömungsausgangsseitig an der Abführungsöffnung 5.1 ein Gebläse 11 angeordnet.For efficient cooling of the temperature control medium, a blower 11 is arranged on the flow inlet side at the feed opening 4.1, an evaporator 10 and, for the efficient discharge, on the outflow outlet side at the discharge opening 5.1.
Figur 10 zeigt schematisch in perspektivischer Darstellung den Energiespeicher 6 gemäß Figur 9 im zusammengesetzten Zustand.FIG. 10 shows schematically in a perspective view the energy store 6 according to FIG. 9 in the assembled state.
Im Betrieb des Energiespeichers 6 wird beispielsweise gekühlte Innenraumluft direkt der Zuführungsöffnung 4.1 oder für den Fall der Nutzung von Außenluft oder Frischluft diese indirekt durch den Verdampfer 10 gekühlt der Zuführungsöffnung 4.1 zugeführt und über den Vorlaufverteiler 4 auf die Vorlaufverteilerkanäle 2 und die Vorlaufkanäle 1.3.1 zur Kühlung der Speicherzellen 7 verteilt. Dabei werden die Vorlaufkanäle 1.3.1 in Wechselrichtung vom gekühlten Temperiermedium - der Frischluft oder der gekühlten Innenraumluft - durchströmt. Insbesondere werden die Strömungskanäle 1.3.1, 1.3.2 mit in einer Ebene wechselnder Strömungsrichtung Rl, R2 und über parallele Ebenen wechselnder Strömungsrichtung Rl, R2, wie in Figur 1 näher dargestellt, und somit im Gegenstromprinzip durchströmt. Endseitig wird die aufgewärmte Luft in den Rücklaufkanälen 1.3.2 den Rücklaufsammeikanälen 3 zugeführt, von wo die aufgewärmte Luft in den RücklaufSammler 5 und über die Abführungsöffnung 5.1 und dem Gebläse 11, z. B. einem Axiallüfter, an die Umgebung abgegeben wird.In the operation of the energy storage 6, for example, cooled indoor air directly to the feed opening 4.1 or for the case of the use of fresh air or fresh air this indirectly cooled by the evaporator 10 of the feed opening 4.1 and fed via the flow distributor 4 to the flow distribution channels 2 and the flow channels 1.3.1 Cooling of the memory cells 7 distributed. In this case, the flow channels 1.3.1 in the alternating direction of the cooled temperature control - the fresh air or the cooled indoor air - flows through. In particular, the flow channels 1.3.1, 1.3.2 with changing in a plane flow direction Rl, R2 and over parallel planes changing flow direction Rl, R2, as shown in detail in Figure 1, and thus flows through the countercurrent principle. At the end, the warmed-up air in the return channels 1.3.2 is fed to the return flow ducts 3, from where the heated air in the return header 5 and the discharge opening 5.1 and the blower 11, z. B. an axial fan is delivered to the environment.
Figur 11 zeigt schematisch in Explosionsdarstellung ein alternatives Ausführungsbeispiel für eineFIG. 11 shows schematically in an exploded view an alternative exemplary embodiment of a
Wärmeaustauschereinheit 1 mit alternativem Vorlaufverteiler 4 und Rücklaufsammler 5. Figur 12 zeigt schematisch in perspektivischer Darstellung die Wärmeaustauschereinheit 1 gemäß Figur 11 im zusammengesetzten Zustand. Dabei weisen sowohl der Vorlaufverteiler 4 als auch der Rücklaufsammler 5 jeweils einen Flachkanal 4.2, 5.2 mit gleichbleibender Kanalhöhe h auf. Die Kanalbreite b variiert derart, dass diese in Richtung Kanalmitte sich verbreitert bzw. verkleinert, wo senkrecht zum Kanalverlauf die Zuführungsöffnung 4.1 bzw. die Abführungsöffnung 5.1 angeordnet sind. Heat exchanger unit 1 with alternative flow distributor 4 and return collector 5. Figure 12 shows schematically in perspective the heat exchanger unit 1 according to Figure 11 in the assembled state. In this case, both the flow distributor 4 and the return collector 5 each have a flat channel 4.2, 5.2 with a constant channel height h. The channel width b varies in such a way that it widened or narrowed in the direction of the channel center, where the feed opening 4.1 or the discharge opening 5.1 are arranged perpendicular to the passage of the channel.

Claims

Patentansprüche claims
1. Wärmeaustauschereinheit (1) für einen elektrochemischen Energiespeicher (6), umfassend von einem Temperiermedium durchströmte Strömungskanäle (1.3.1, 1.3.2), die endseitig mit diese speisenden und/oder von diesen sammelnden Vorlaufverteilerkanäle (2) bzw.1. heat exchanger unit (1) for an electrochemical energy store (6) comprising flow channels (1.3.1, 1.3.2) flowed through by a temperature control medium, the end with these feeding and / or collecting from these flow distribution channels (2) and
Rücklaufsammelkanäle (3) versehen sind, wobei den Vorlaufverteilerkanäle (2) ein Vorlaufverteiler (4) vorgeschaltet und den Rücklaufsammelkanälen (3) ein Rücklaufsammler (5) nachgeschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorlaufverteiler (4) und der Rücklaufsammler (5) getrennt und einander gegenüberliegend angeordnet sind, wobei an einer der Seitenoberflächen desReturn collection channels (3) are provided, wherein the flow distribution channels (2) upstream of a flow distributor (4) and the return collection channels (3) a return collector (5) is connected, characterized in that the flow distributor (4) and the return collector (5) separated and are arranged opposite to each other, wherein on one of the side surfaces of the
Vorlaufverteilers (4) eine Zuführungsöffnung (4.1) und an einer der Seitenoberflächen des RücklaufSammlers (5) eine Abführungsöffnung (5.1) zentrisch angeordnet sind.Flow distributor (4) a feed opening (4.1) and on one of the side surfaces of the return collector (5) a discharge opening (5.1) are arranged centrally.
2. Wärmeaustauschereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorlaufverteiler (4) und der Rücklaufsammler (5) senkrecht zur Längsausdehnung der Strömungskanäle (1.3.1,2. Heat exchanger unit according to claim 1, characterized in that the flow distributor (4) and the return collector (5) perpendicular to the longitudinal extent of the flow channels (1.3.1,
1.3.2) sich seitlich an den äußeren1.3.2) laterally to the outer
Strömungskanälen (1.3.1, 1.3.2) einander gegenüberliegend über die gesamte Länge der Strömungskanäle (1.3.1, 1.3.2) erstrecken. Flow channels (1.3.1, 1.3.2) extend opposite each other over the entire length of the flow channels (1.3.1, 1.3.2).
3. Wärmeaustauschereinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorlaufverteiler (4) und der RücklaufSammler (5) jeweils einkanalig ausgebildet sind.3. Heat exchanger unit according to claim 1 or 2, characterized in that the flow distributor (4) and the return collector (5) are each formed of a single channel.
4. Wärmeaustauschereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorlaufverteiler (4) und der RücklaufSammler (5) im Querschnitt rechteckförmig ausgebildet sind.4. Heat exchanger unit according to one of claims 1 to 3, characterized in that the flow distributor (4) and the return collector (5) are rectangular in cross section.
5. Wärmeaustauschereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorlaufverteiler (4) und der RücklaufSammler (5) trichter- oder konusförmig ausgebildet sind.5. Heat exchanger unit according to one of claims 1 to 4, characterized in that the flow distributor (4) and the return collector (5) are funnel-shaped or cone-shaped.
6. Wärmeaustauschereinheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorlaufverteiler (4) und der RücklaufSammler (5) jeweils als ein einzelner Flachkanal ausgebildet sind, dessen Kanalbreite (b) in etwa der Höhe der Wärmeaustauschereinheit (1) und dessen Kanallänge (1) in etwa der Länge der Wärmeaustauschereinheit (1) entspricht und dessen Kanalhöhe (h) entlang der Längsausdehnung variiert .6. heat exchanger unit according to claim 5, characterized in that the flow distributor (4) and the return collector (5) are each formed as a single flat channel whose channel width (b) in about the height of the heat exchanger unit (1) and its channel length (1) corresponds approximately to the length of the heat exchanger unit (1) and whose channel height (h) varies along the longitudinal extent.
7. Wärmeaustauschereinheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanalhöhe (h) des jeweiligen Flachkanals vom jeweiligen Kanalende zur Kanalmitte zunimmt.7. Heat exchanger unit according to claim 6, characterized in that the channel height (h) of the respective flat channel increases from the respective channel end to the channel center.
8. Wärmeaustauschereinheit nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Kanalmitte des Vorlaufverteilers (4) die Zuführungsöffnung (4.1) und im Bereich der Kanalmitte des RücklaufSammlers (5) die Abführungsöffnung (5.1) angeordnet sind. 8. heat exchanger unit according to claim 7, characterized in that in the region of the channel center of the flow distributor (4) the feed opening (4.1) and in the region of the channel center of the return collector (5) the discharge opening (5.1) are arranged.
9. Wärmeaustauschereinheit nach einem der Ansprüche i bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorlaufverteiler (4) und der RücklaufSammler (5) jeweils als ein Flachkanal mit gleich bleibender Kanalhöhe (h) und variierender Kanalbreite (b) ausgebildet sind, wobei in der Kanalmittel senkrecht zum Kanalverlauf die Zuführungsöffnung (4.1) in den VorlaufVerteiler (4) mündet bzw. die Abführungsöffnung (5.1) vom RücklaufSammler (5) abgeht.9. heat exchanger unit according to one of claims i to 4, characterized in that the flow distributor (4) and the return collector (5) are each formed as a flat channel with a constant channel height (h) and varying channel width (b), wherein in the channel means perpendicular to the channel, the feed opening (4.1) opens into the flow distributor (4) and the discharge opening (5.1) from the return collector (5) goes off.
10. Wärmeaustauschereinheit nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführungsöffnung (4.1) und die Abführungsöffnung (5.1) jeweils trichterförmig ausgebildet sind.10. heat exchanger unit according to claim 9, characterized in that the feed opening (4.1) and the discharge opening (5.1) are each funnel-shaped.
11. Wärmeaustauschereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass in der Zuführungsöffnung (4.1) strömungseingangsseitig ein Verdampfer (10) angeordnet ist.11. Heat exchanger unit according to one of claims 1 to 10, characterized in that in the feed opening (4.1) flow input side, an evaporator (10) is arranged.
12. Wärmeaustauschereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis12. Heat exchanger unit according to one of claims 1 to
11, dadurch gekennzeichnet, dass in der Abführungsöffnung (5.1) strömungsausgangsseitig ein Gebläse (11) , insbesondere ein Axiallüfter nachgeschaltet ist.11, characterized in that in the discharge opening (5.1) downstream of a blower (11), in particular an axial fan is connected downstream.
13. Wärmeaustauschereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungskanäle (1.3.1, 1.3.2) wellenförmig ausgebildet sind.13. Heat exchanger unit according to one of claims 1 to 12, characterized in that the flow channels (1.3.1, 1.3.2) are formed wave-shaped.
14. Elektrochemischer Energiespeicher (6) mit einer Wärmeaustauschereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 13, in welche mehrere elektrochemische Speicherzellen (7) angeordnet sind.14. Electrochemical energy store (6) with a heat exchanger unit according to one of claims 1 to 13, in which a plurality of electrochemical storage cells (7) are arranged.
15. Verwendung eines elektrochemischen Energiespeichers (6) nach Anspruch 14 zur Bordstromversorgung eines Fahrzeugs und/oder zur Stromversorgung einer Antriebseinrichtung eines Fahrzeugs.15. Use of an electrochemical energy store (6) according to claim 14 for the on-board power supply of a vehicle and / or for the power supply of a drive device of a vehicle.
16. Verwendung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Fahrzeug um ein Straßenfahrzeug handelt, das eine oder mehrere Antriebsarten aufweist, von denen eine einen Elektroantrieb umfasst. 16. Use according to claim 15, characterized in that it is the vehicle is a road vehicle having one or more types of drive, one of which comprises an electric drive.
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