EP4222805A1 - Kühlvorrichtung für eine wiederaufladbare batterie - Google Patents

Kühlvorrichtung für eine wiederaufladbare batterie

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Publication number
EP4222805A1
EP4222805A1 EP21786183.0A EP21786183A EP4222805A1 EP 4222805 A1 EP4222805 A1 EP 4222805A1 EP 21786183 A EP21786183 A EP 21786183A EP 4222805 A1 EP4222805 A1 EP 4222805A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
component
film
layer
cooling
battery
Prior art date
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Pending
Application number
EP21786183.0A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Pierre Woltmann
Stefan Gaigg
Thomas Haidwagner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Miba Emobility GmbH
Original Assignee
Miba Emobility GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Miba Emobility GmbH filed Critical Miba Emobility GmbH
Publication of EP4222805A1 publication Critical patent/EP4222805A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/656—Means for temperature control structurally associated with the cells characterised by the type of heat-exchange fluid
    • H01M10/6567—Liquids
    • H01M10/6568—Liquids characterised by flow circuits, e.g. loops, located externally to the cells or cell casings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61—Types of temperature control
    • H01M10/613—Cooling or keeping cold
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/62—Heating or cooling; Temperature control specially adapted for specific applications
    • H01M10/625—Vehicles
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/655—Solid structures for heat exchange or heat conduction
    • H01M10/6556—Solid parts with flow channel passages or pipes for heat exchange
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Definitions

  • the invention relates to a device for cooling or temperature control for at least one storage module of a rechargeable battery, the device having a first single-layer or multi-layer film and a further single- or multi-layer film which are partially connected to one another to form at least one coolant channel for a cooling fluid .
  • the invention also relates to a rechargeable battery with at least one storage module for electrical energy and at least one device for cooling or temperature control for the at least one storage module.
  • the invention relates to a vehicle with at least one rechargeable battery.
  • Heat sinks in which at least one coolant channel is formed are used for water cooling. These heat sinks are arranged between the individual modules of the accumulator or on the modules. A module is an independent unit of the accumulator, i.e. not necessarily just a cell.
  • the heat sinks When arranged on the modules, the heat sinks are usually designed in such a way that they cover all the modules of the accumulator. However, the problem arises that due to tolerances, etc., the heat sink is not evenly on the modules. To remedy this, the heat sink is screwed to each individual module. However, this has the disadvantage that the production of the accumulator is correspondingly complex and therefore expensive. This in turn worsens the acceptance of e-mobility itself.
  • AT 520 018 A1 describes an accumulator with at least one storage module for electrical energy and at least one cooling device for cooling or tempering the at least one storage module, with the cooling device having at least one coolant channel, at least one coolant inlet and at least one coolant outlet, and with the Cooling device has single or multi-layer films.
  • the coolant channel is formed by and between the foils.
  • the cooling device rests with one of the foils on the at least one storage module.
  • the present invention is based on the object of improving the usability of the described cooling device with the two films in an electric vehicle or the cooling of a battery in an electric vehicle.
  • the object of the invention is achieved with the above-mentioned device for cooling or temperature control for at least one storage module of a rechargeable battery in that at least one component is arranged between the first film and the additional film, which is stiffer than the first film and the additional film is formed and is connected to the first film and / or the other film.
  • the object of the invention is achieved with the battery mentioned at the outset in that it has the device for cooling or temperature control for at least the storage module according to the invention.
  • the object of the invention is achieved with the vehicle mentioned at the outset, which has the battery according to the invention.
  • the advantage here is that the device for cooling or temperature control for at least one memory module can be better adapted to the respective environmental influences.
  • the component for example, a stiffening of the device is possible only in partial areas, so that the device still has the desired flexural slackness in other partial areas.
  • the latter allows the device to better compensate for tolerances in the “battery” system, with which the heat transfer and thus the effectiveness of the device can be improved.
  • the component can also be used to improve the mechanical connection of the device to the battery.
  • Next can be changed or improved with the component and properties of the device that are directly related to the coolant, such as the sealing of the device or the flow behavior of the coolant within the device, etc. It is generally advantageous that the adjustment respectively.
  • Improvement of properties of the device for cooling or temperature control for at least one storage module can be done without major design effort by the at least one component is already installed during the partial connection of the two films with each other.
  • the component is arranged outside of the at least one coolant channel.
  • configurations of the device can be achieved in which the flow behavior of the coolant is influenced or not, depending on whether the coolant channel is narrowed by the arrangement of the component or not.
  • the size of the change in the flow cross section of the coolant channel can also be set relatively easily.
  • the advantage here is that the component does not come into contact with the coolant, which means that the reaction of the cooling fluid on the component can also be minimized. This in turn allows the use of a material for the component from a larger selection, which can possibly save weight and costs with regard to the device.
  • the component is arranged entirely between the first film and the further film.
  • the complete arrangement of the at least one component between the two foils can simplify the manufacture of the device for cooling or temperature control by avoiding protruding parts, so that the component can simply be sealed in when the foils are sealed, for example.
  • the component is arranged at a distance from the side edges of the device.
  • the component can consist at least partially of at least one plastic.
  • the additional weight that is introduced into the device for cooling or temperature control with the at least one component can be kept low.
  • the component has at least one elastomer section.
  • the compressibility of the component makes it possible that even in the areas of the device for cooling or temperature control stiffened by the component, this allows a certain tolerance compensation in the area of the device's contact with the cells, whereby the cooling effect of the device - as above mentioned - can be improved by the improved attachments to the cells. If the component is used as a fixing point for the device in the battery, the safety of the installation of the device can thus be improved, since the component can also yield to a predefinable extent in this case.
  • the component has at least one opening in the direction from the first film to the other film, with which the insertion of a connecting element for Connection of the device for cooling or temperature control to the battery can be simplified.
  • the component has at least one opening in the direction of flow through the at least one cooling channel, in order to be able to directly influence or change the flow behavior of the coolant in the coolant channel with the component.
  • the opening is tapered.
  • a centering function can be achieved, on the other hand, the throttling effect of the component in the coolant channel can be changed.
  • a permanent magnet is arranged in the at least one component. It is thus possible to arrange or attach the device for cooling or temperature control to a component to be cooled or temperature-controlled in a simple and quick manner if this has metallic parts.
  • the device is connected to a housing of the battery via at least one connecting element, with the connecting element extending through the at least one component.
  • the resistance to tearing out of the connection point of the device for cooling or temperature control via the component can thus be improved.
  • FIG. 1 shows a rechargeable battery in an oblique view with a cooling device
  • FIG. 2 shows the battery according to FIG. 1 in an oblique view without a cooling device
  • FIG. 3 shows a section of a cooling device in cross section
  • FIG. 4 shows a simplified representation of a section of an embodiment variant of the cooling device with one component
  • FIG. 6 shows a detail from another embodiment variant of the cooling device
  • FIG. 1 and 2 show an oblique view of a rechargeable battery 1, also referred to as an accumulator (referred to simply as battery 1 below), with FIG Only referred to below as device 2) and FIG. 2 shows battery 1 without this device 2.
  • a rechargeable battery also referred to as an accumulator (referred to simply as battery 1 below)
  • FIG Only referred to below as device 2) shows battery 1 without this device 2.
  • the battery 1 includes a plurality of storage modules 3 for electrical energy.
  • storage modules 3 for electrical energy.
  • 16 memory modules 3 In the example shown there are 16 memory modules 3. However, this number is not to be understood as limiting.
  • the memory modules 3 can have several cells.
  • the device 2 is arranged on one side of the battery 1, in particular at the top. However, it can also be provided that the device 2 is arranged on several sides of the battery 1 and extends over at least two surfaces of the battery 1, for example on the top and on the side and optionally on the bottom.
  • the device 2 can extend over all memory modules 3, in particular the upper side thereof (as can be seen from FIG. 1), so that all memory modules 3 can be cooled with just one device 2.
  • top, etc. refer to the installation position of the battery 1 in a vehicle or motor vehicle.
  • Fig. 3 a detail of the device 2 is shown in cross section.
  • the device 2 in all embodiment variants of the invention comprises a first single-layer or multi-layer film 4.
  • this first film 4 With this first film 4, the device 2 is in contact with the storage module 3 or the storage modules 3, in particular directly. The installation takes place, for example, on the upper side of the storage modules 3, as was explained above. Since the first film 4 is flexible, that is to say is not stiff, this first film 4 can adapt better to unevenness in the storage modules 3 or between the storage modules 3 . There is no balancing mass between the device 2 and the memory modules 3 necessary. The heat transfer from the storage modules 3 to the device 2 can thus be improved.
  • this first film 4 is connected to a further film 5.
  • This further film 5 is also multi-layered, but can also be single-layered.
  • At least one coolant channel 6 is formed between the additional film 5 and the first film 4 .
  • the additional film 5 can be connected to the first film 4 via webs 7 .
  • the webs 7 can be formed, for example, during the connection of the first to the further film 4, 5, e.g. by heat sealing or gluing.
  • versions of the device 1 without these webs 7 are also possible.
  • the first film 4 can be glued to the other film 5 .
  • connection techniques can also be used to connect the first film 4 to the other film 5 .
  • the connection techniques are preferably chosen in such a way that no additional measures have to be taken in order to obtain a liquid-tight design of the connection.
  • the respectively optimized course of the at least one coolant channel 6 or the coolant channels 6 depends, among other things, on the amount of heat that is to be dissipated, the geometry of the battery 1, etc., so that this is not discussed further.
  • the first film 4 and optionally the further film 5 are multi-layered. In particular, they can consist of a laminate.
  • the first film 4 has or consists of a first plastic layer 8, a second plastic layer 9, and a layer 10 arranged between the two plastic layers.
  • the first film 4 can also be formed in one layer and then has the first plastic layer 8, which is optionally (fiber) reinforced.
  • the further film 5 has the same structure, it can have or consist of a first plastic layer 11, a second plastic layer 12, and a layer 13 arranged between the two plastic layers. However, it can also consist of only one or both of the plastic layer(s) 11, 12, which may be (fiber) reinforced.
  • first film 4 and/or the further film 5 can have a reinforcement layer 14, 15, in particular connected to the first plastic layer 8, 11, which can also be connected to the layer 10, 13 or replace it. It is also possible that the first plastic layer 8, 11 or the second plastic layer 9, 12 is replaced by the reinforcement layer 14, 15.
  • first film 4 can be provided with the layer 10 or only the further film 5 with the layer 13.
  • first film 4 and the further film 5 are also possible.
  • the foil 4 and the further foil 5 are preferably of the same design.
  • the at least one coolant channel 6 is not formed by separate components, but rather by the only partial connection of the first film 4 to the further film 5 .
  • the wall or the walls of the at least one coolant channel 6 are thus formed by the first film 4 and the further film 5, preferably half in each case.
  • the layer 10, 13 can be electrically conductive. It can consist, for example, of an electrically conductive plastic, an electrically conductive elastomer, or be made of an electrically conductive paint. For this purpose, electrically conductive particles, such as graphite, metal particles, etc., can be added to the respective base material.
  • the layer 10, 11 can also be in the form of a metal layer or a metalized plastic layer.
  • the first plastic layer(s) 8, 11 and/or the further plastic layer(s) 9, 12 and/or the metalized plastic layer(s) preferably consists of at least 80% by weight, in particular at least 90% by weight. , made of a thermoplastic material or an elastomer.
  • the thermoplastic can be selected, for example, from a group comprising or consisting of polyethylene (PE), polyoxymethylene (POM), polyamide (PA), in particular PA 6, PA 66, PA 11, PA 12, PA 610, PA 612, polyphenylene sulfide (PPS), polyethylene terephthalate (PET), crosslinked polyolefins, preferably polypropylene (PP).
  • the elastomer can be selected, for example, from a group comprising or consisting of thermoplastic elastomers such as thermoplastic vulcanizates, olefin-, amine-, ester-based, thermoplastic polyurethanes, in particular thermoplastic elastomers based on ether/ester, styrene block copolymers, silicone elastomers.
  • thermoplastic elastomers such as thermoplastic vulcanizates, olefin-, amine-, ester-based, thermoplastic polyurethanes, in particular thermoplastic elastomers based on ether/ester, styrene block copolymers, silicone elastomers.
  • a plastic is understood to mean a synthetic or natural polymer that is produced from corresponding monomers.
  • the first plastic layer(s) 8, 11 and/or the further plastic layer(s) 9, 12 and/or the metalized plastic layer(s) preferably consists/consist of a so-called sealing film. This has the advantage that the respective layers can be connected directly to one another.
  • the reinforcement layer(s) 14, 15 that may be present preferably includes/comprise or consists/consist of a fiber reinforcement, which is preferably designed as a separate layer.
  • the fiber reinforcement can be formed from fibers and/or threads selected from a group comprising or consisting of glass fibers, aramid fibers, carbon fibers, mineral fibers such as basalt fibers, natural fibers such as hemp, sisal, and combinations thereof.
  • Glass fibers are preferably used as the fiber reinforcement layer.
  • the proportion of fibers, in particular glass fibers, in the fiber reinforcement can be at least 80% by weight, in particular at least 90% by weight.
  • the fibers and/or threads of the fiber reinforcement preferably consist exclusively of glass fibers.
  • the fibers and/or threads can be present in the fiber reinforcement as a scrim, for example as a fleece.
  • a woven or knitted fabric made from the fibers and/or threads is preferred. It is also possible for the woven or knitted fabric to be present only in certain areas and for the remaining areas of the fiber reinforcement to be formed by a scrim.
  • rubberized fibers and/or threads may be used as or for the fiber reinforcement.
  • a plain weave is preferably used.
  • a coated paper can also be used as fiber reinforcement.
  • the coating makes the paper liquid-resistant.
  • the reinforcement layers 14, 15 can have a mineral filling. Calcium carbonate, talc, quartz, wollastonite, kaolin or mica, for example, can be used as the mineral filling (mineral filler).
  • the metal layer is formed in particular from aluminum or consists of it. However, other metals can also be used, such as copper or silver.
  • the metal layer can have a layer thickness between 5 ⁇ m and 200 ⁇ m, in particular between 60 ⁇ m and 200 ⁇ m.
  • the plastic layers 8, 9, 11, 12 can have a layer thickness of between 10 ⁇ m and 200 ⁇ m.
  • the layer thickness of the reinforcement layer(s) 14, 15 can be between 5 ⁇ m and 50 ⁇ m.
  • the foils 4, 9 can in principle be used in the form of the individual foils for the production of the device 2, so that the foil laminate(s) is/are only formed in the course of the production of the device 2, it is advantageous if the foils 4, 9 can be used as a (laminated) semi-finished product.
  • adhesives are suitable for this.
  • coextrusion and extrusion coating can also be used as connection options.
  • a combination is also possible in which several plastics are coextruded and adhesively laminated to one another with an extrusion-coated metal or (fiber) reinforcement layer.
  • all known processes for the production of composite films or composite films can be used.
  • Foil laminates are used. Provision is made for at least one component 16 (which can also be designated as an installation element) to be arranged between the first film 4 and the further film 5, as can be seen from the various embodiment variants illustrated in FIGS. 4-7.
  • component 16 which can also be designated as an installation element
  • FIGS. 4-7 the various embodiment variants illustrated in FIGS. 4-7.
  • the embodiments shown in these figures are only used to explain the invention and are therefore not restrictive for the invention in terms of size, shape (e.g. cube-shaped, cuboid, cylindrical, strip-shaped, etc.), specific position, purpose of use component 16, etc., although preferred embodiments of the invention are addressed in these figures.
  • the component 16 is stiffer in comparison to the first film 4 and the further multi-layer film.
  • the component 16 is preferably connected to the two films 4 , 5 .
  • the component 16 is connected to only one of the two films 4 , 5 .
  • the component 16 can be connected to the first and/or further film 4, 5, for example, by means of an adhesive.
  • the at least one component 16 can also be sealed if the two foils 4, 5 are connected to one another to form the at least one coolant channel 6.
  • Other connection methods are also conceivable, for example using a laser, etc.
  • connection itself can be made over the entire surface or only partially.
  • full surface and partial refer to the surface(s) that are in contact with the foils 4, 5.
  • the device 2 can generally have more than one component 16 .
  • all the components 16 of a device 2 can be of the same design or different components 16 can also be present in the device 2. Only one component 16 is described or discussed below. However, the respective explanations can also be applied to other components 16 or adapted accordingly.
  • a component 16 extends only over a portion of the surface of the device 2 in plan view. This sub-area can be relatively small, for example if the component is used as a connection point for the device 2 on another component.
  • the component 16 is preferably formed at least partially from a thermoplastic material. However, it can also consist at least partially of a thermosetting plastic or at least partially of a metal. The metal can form a reinforcement for the component 16, for example.
  • plastics With regard to the plastics, reference is made to the plastics mentioned above, although plastics other than those mentioned can also be used.
  • the component 16 is arranged outside of the at least one coolant channel 6 .
  • the component 16 can be arranged immediately after the cooling channel 6, for example in a connection area 17 in which the first film is connected to the other film 4, 5, or as shown in Fig. 4 at a distance from this connection area 17. If the component 16 is arranged immediately after the coolant channel 6, it can be arranged narrowing into the coolant channel 16 in this area, as indicated in Fig. 4 by dashed lines.
  • the component 16 can also be used, for example, to reinforce the connection area 17 between the first and the additional film 4, 5 and/or as a fastening point for connecting the device 2 to an additional component.
  • a narrowing of the coolant channel 6 can also be achieved if the component 16 is arranged entirely in the coolant channel 6, as can be seen from FIG.
  • the component 16 can also have an opening 18 or several openings 18 .
  • the at least one opening 18 extends from the first film 4 in the direction of the second film 5.
  • at least one opening 18 can extend in the direction of flow of the coolant, as can be seen in Fig. 5 can be seen.
  • the opening 18 does not run in a straight line, but has a curved shape.
  • the openings 18 can also be arranged running obliquely.
  • the openings 18 can be designed with the same size of the cross-sectional area over their length. However, there is also the possibility that the at least one opening 18 is designed to taper, as is also indicated in FIGS. 4 and 5 by dashed lines.
  • the at least one opening 18 can have a round, oval, square, hexagonal, etc. cross section.
  • the component 16 in the embodiment variant shown in FIG. 5 only extends over a partial area of the cross-sectional area of the coolant channel 6 .
  • the component 16 it is also possible for the component 16 to occupy the entire cross-sectional area if it is formed with the opening 18 described, so that the coolant can flow through the opening 18 .
  • the opening 18 can be dispensed with if the flow channel 6 is to be shut off with the component 16 or is to be separated from the rest of a flow field of coolant channels 6 .
  • the component 16 can also consist of several different materials.
  • the component has at least one elastomer section 19, as indicated by dashed lines in FIG.
  • the elastomer section 19 can, for example, be arranged at the edge and/or in the middle.
  • the component 16 can have a sandwich-like structure.
  • the elastomer used for the elastomer section 19 can be selected from the elastomers mentioned above. However, a natural rubber, an (X)NBR, etc. can also be used.
  • the component 16 is arranged entirely between the first multi-layer film and the further multi-layer film. This means that the component 16 does not protrude laterally beyond the first and the second film 4, 5.
  • the component 16 can be arranged at the edge between the two foils 4, 5, as can be seen from FIG.
  • the component 16 can also be arranged at a distance from the side edges 20 of the device 2, as can be seen from the top view of the device 2 shown in FIG.
  • a component 16 used for fastening can be arranged partially laterally over the first film 4 and the further film 5, projecting beyond the side edge 20, as can be seen from the component 16 drawn on the right in FIG .
  • This component 16 can, for example, have the opening 18 for a fastener, such as a screw or a rivet, in the part protruding beyond the side edge.
  • a permanent magnet 21 can be arranged in the at least one component 16 for the reasons mentioned above.
  • the device 2 is preferably used in a vehicle, in particular a motor vehicle.
  • a vehicle 22 with a built-in battery 1 is shown in FIG. 8 only for the sake of completeness.
  • the battery 1 can be held by at least one holding element.
  • the device 2 is connected with the at least one connecting element 23, e.g. a screw or a rivet, to a further component, such as a housing 24 of the battery 1, as indicated schematically in FIG.
  • the connecting element 23 extends through the at least one component 16 .
  • the cooling fluid can be a liquid, such as water in particular, or a gas.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (2) zur Kühlung oder Temperierung für zumindest ein Speichermodul (3) einer wiederaufladbaren Batterie (1), wobei die Vorrichtung (2) eine erste ein- oder mehrschichtige Folie (4) und eine weitere ein- oder mehrschichtige Folie (5) aufweist, die unter Ausbildung zumindest eines Kühlmittelkanals (6) für ein Kühlfluid partiell miteinander verbunden sind, und wobei zwischen der ersten Folie (4) und der weiteren Folie (5) zumindest ein Bauelement (16) angeordnet ist, das im Vergleich zu der ersten Folie (4) und der weiteren Folie (5) steifer ausgebildet ist und mit der ersten Folie (4) und/oder der weiteren Folie (5) verbunden ist.

Description

Titel: Kühlvorrichtung für eine wiederaufladbare Batterie
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Kühlung oder Temperierung für zumindest ein Speichermodul einer wiederaufladbaren Batterie, wobei die Vorrichtung eine erste ein- oder mehrschichtige Folie und eine weitere ein- oder mehrschichtige Folie aufweist, die unter Ausbildung zumindest eines Kühlmittelkanal für ein Kühlfluid partiell miteinander verbunden sind.
Weiter betrifft die Erfindung eine wiederaufladbare Batterie mit zumindest einem Speichermodul für elektrische Energie und zumindest einer Vorrichtung zur Kühlung oder Temperierung für das zumindest eine Speichermodul.
Zudem betrifft die Erfindung ein Fahrzeug mit zumindest einer wiederaufladbaren Batterie.
Die Lebensdauer und die Effektivität sowie auch die Sicherheit einer wiederaufladbaren Batterie für die sogenannte E-Mobility hängen unter anderem auch von der Temperatur im Betrieb ab. Aus diesem Grund wurden schon verschiedenste Konzepte für die Kühlung bzw. Temperierung der Akkumulatoren vorgeschlagen. Im Wesentlichen lassen sich die Konzepte in zwei Typen unterteilen, nämlich die Luftkühlung sowie die Wasserkühlung bzw. generell die Kühlung mit Flüssigkeiten.
Für die Wasserkühlung werden Kühlkörper verwendet, in denen zumindest ein Kühlmittelkanal ausgebildet ist. Diese Kühlköper werden zwischen den einzelnen Modulen des Akkumulators oder auf den Modulen angeordnet. Ein Modul ist dabei eine selbstständige Einheit des Akkumulators, also nicht zwingend nur eine Zelle.
Bei der Anordnung auf den Modulen werden die Kühlkörper üblicherweise so gestaltet, dass sie sämtliche Module des Akkumulators abdecken. Dabei tritt aber das Problem auf, dass aufgrund von Toleranzen, etc., der Kühlkörper nicht gleichmäßig an den Modulen anliegt. Um dem Abzuhelfen, wird der Kühlkörper mit jedem einzelnen Modul verschraubt. Damit ist aber der Nachteil verbunden, dass die Herstellung des Akkumulators entsprechend aufwändig und damit kostenintensiv ist. Dies wiederum verschlechtert die Akzeptanz der E-Mobility an sich.
Neben derartigen Kühlkörpern sind im Stand der Technik auch schon Kühlvorrichtungen beschrieben worden, die flexibel sind und sich somit an den Untergrund anpassen zu können. So beschreibt z.B. die AT 520 018 A1 einen Akkumulator mit zumindest einem Speichermodul für elektrische Energie und zumindest einer Kühlvorrichtung zur Kühlung oder Temperierung für das zumindest eine Speichermodul, wobei die Kühlvorrichtung zumindest einen Kühlmittelkanal, zumindest einen Kühlmitteleinlass und zumindest einen Kühlmittelauslass aufweist, und wobei die Kühlvorrichtung ein- oder mehrschichtige Folien aufweist. Der Kühlmittelkanal ist von den Folien und zwischen diesen ausgebildet. Weiter liegt die Kühlvorrichtung mit einer der Folien an dem zumindest einen Speichermodul an.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, die Einsetzbarkeit der beschriebenen Kühlvorrichtung mit den beiden Folien in einem Elektrofahrzeug bzw. die Kühlung einer Batterie in einem Elektrofahrzeug zu verbessern.
Die Aufgabe der Erfindung wird mit der eingangs genannten Vorrichtung zur Kühlung oder Temperierung für zumindest ein Speichermodul einer wiederaufladbaren Batterie dadurch gelöst, dass zwischen der ersten Folie und der weiteren Folie zumindest ein Bauelement angeordnet ist, das im Vergleich zur ersten Folie und der weiteren Folie steifer ausgebildet ist und mit der ersten Folie und/oder der weiteren Folie verbunden ist.
Weiter wird die Aufgabe der Erfindung bei der eingangs genannten Batterie dadurch gelöst, dass diese die Vorrichtung zur Kühlung oder Temperierung für zumindest Speichermodul nach der Erfindung aufweist.
Darüber hinaus wird die Aufgabe der Erfindung mit dem eingangs genannten Fahrzeug gelöst, das die Batterie nach der Erfindung aufweist. Von Vorteil ist dabei, dass die Vorrichtung zur Kühlung oder Temperierung für zumindest ein Speichermodul besser an die jeweiligen Umgebungseinflüsse anpassbar ist. So ist mit dem Bauelement beispielsweise eine Aussteifung der Vorrichtung nur in Teilbereichen möglich, sodass die Vorrichtung nach wie vor in anderen Teilbereich die an sich gewünschte Biegeschlaffheit aufweist. Durch letztere kann die Vorrichtung bekanntlich Toleranzen im System „Batterie“ besser ausgleichen, womit die Wärmeübertragung und damit die Effektivität der Vorrichtung verbessert werden kann. Mit dem Bauelement kann auch die mechanische Anbindung der Vorrichtung an die Batterie verbessert werden. Weiter können mit dem Bauelement auch Eigenschaften der Vorrichtung verändert bzw. verbessert werden, die in direktem Zusammenhang mit dem Kühlmittel stehen, wie z.B. die Abdichtung der Vorrichtung oder das Strömungsverhalten des Kühlmittels innerhalb der Vorrichtung, etc. Dabei ist generell von Vorteil, dass die Anpassung bzw.
Verbesserung von Eigenschaften der Vorrichtung zur Kühlung oder Temperierung für zumindest ein Speichermodul ohne großen konstruktiven Aufwand erfolgen kann, indem das zumindest eine Bauteil bereits während der partiellen Verbindung der beiden Folien miteinander miteingebaut wird.
Gemäß einer Ausführungsvariante der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Bauelement außerhalb des zumindest einen Kühlmittelkanals angeordnet ist. Mit dieser Ausführungsvariante sind Ausbildungen der Vorrichtung erreichbar, bei denen Einfluss auf das Strömungsverhalten des Kühlmittels genommen wird oder nicht, je nachdem ob durch die Anordnung des Bauelementes der Kühlmittelkanal verengt wird oder nicht. Zudem kann damit auch die Größe der Veränderung des Strömungsquerschnitts des Kühlmittelkanals relativ einfach eingestellt werden. Von Vorteil ist dabei, dass das Bauelement nicht mit dem Kühlmittel in Kontakt gerät, womit auch die Rückwirkung vom Kühlfluid auf das Bauteil minimiert werden kann. Dies wiederum erlaubt die Verwendung eines Werkstoffes für das Bauelement aus einer größeren Auswahl, womit gegebenenfalls Gewicht und Kosten hinsichtlich der Vorrichtung eingespart werden können. Nach einer anderen Ausführungsvariante der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Bauelement zur Gänze zwischen der ersten Folie und der weiteren Folie angeordnet ist. Durch die vollständige Anordnung des zumindest einen Bauelements zwischen den beiden Folien kann die Herstellung der Vorrichtung zur Kühlung oder Temperierung durch die Vermeidung von vorragenden Teilen vereinfacht werden, sodass das Bauelement beispielsweise einfach beim Siegeln der Folien miteingesiegelt werden kann.
Aus dem gleichen Grund kann es nach einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung von Vorteil sein, wenn das Bauelement beabstandet zu Seitenkanten der Vorrichtung angeordnet ist.
Zur besseren Anbindbarkeit des zumindest einen Bauelements an die Folie(n) kann gemäß einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung das Bauelement zumindest teilweise aus zumindest einem Kunststoff bestehen. Darüber hinaus kann damit das zusätzliche Gewicht, das mit dem zumindest einen Bauelement in die Vorrichtung zur Kühlung oder Temperierung eingebracht wird, geringgehalten werden.
Gemäß einer anderen Ausführungsvariante der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Bauelement zumindest einen Elastomerabschnitt aufweist. Mit dieser Ausführungsvariante ist es durch die Kompressibilität des Bauelements möglich, dass selbst in den durch das Bauelement versteiften Bereichen der Vorrichtung zur Kühlung oder Temperierung diese einen gewissen Toleranzausgleich im Bereich der Anlage der Vorrichtung an den Zellen erlaubt, womit die Kühlwirkung der Vorrichtung - wie voranstehend erwähnt - durch die verbesserte Anlagen an die Zellen verbessert werden kann. Sofern das Bauelement als Fixierungsstelle der Vorrichtung in der Batterie verwendet wird, kann damit die Sicherheit der Montage der Vorrichtung verbessert werden, da auch in diesem Fall das Bauelement in einem vordefinierbaren Ausmaß nachgeben kann.
Nach einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Bauelement zumindest einen Durchbruch in Richtung von der ersten Folie auf die weitere Folie aufweist, womit das Einführen eines Verbindungselementes zur Anbindung der Vorrichtung zur Kühlung oder Temperierung an die Batterie vereinfacht werden kann.
Alternativ oder zusätzlich dazu kann nach einer Ausführungsvariante der Erfindung vorgesehen sein, dass das Bauelement zumindest einen Durchbruch in Strömungsrichtung durch den zumindest einen Kühlkanal aufweist, um damit das Strömungsverhalten des Kühlmittels im Kühlmittelkanal mit dem Bauelement unmittelbarer beeinflussen bzw. verändern zu können.
Bei den beiden letztgenannten Ausführungsvarianten der Erfindung kann gemäß einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung vorgesehen sein, dass der Durchbruch sich verjüngend ausgebildet ist. Zum einen kann damit eine Zentrierfunktion erreicht werden, zum anderen kann damit die Drosselwirkung des Bauelements im Kühlmittelkanal verändert werden.
Nach einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung kann vorgesehen sein, dass in dem zumindest einen Bauelement ein Permanentmagnet angeordnet ist. Es ist damit eine einfache und schnelle Anordnung bzw. Befestigung der Vorrichtung zur Kühlung oder Temperierung an einem zu kühlenden oder temperierenden Bauteil möglich, wenn dieses metallische Teile aufweist.
Gemäß einer Ausführungsvariante der Batterie kann vorgesehen sein, dass die Vorrichtung mit einem Gehäuse der Batterie über zumindest ein Verbindungselement verbunden ist, wobei sich das Verbindungselement durch das zumindest eine Bauelement hindurch erstreckt. Es kann damit die Ausreißfestigkeit der Verbindungsstelle der Vorrichtung zur Kühlung oder Temperierung über das Bauteil verbessert werden.
Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert.
Es zeigen jeweils in vereinfachter, schematischer Darstellung: Fig. 1 Eine wiederaufladbare Batterie in Schrägansicht mit einer Kühlvorrichtung; Fig. 2 Die Batterie nach Fig. 1 in Schrägansicht ohne Kühlvorrichtung;
Fig. 3 Einen Ausschnitt aus einer Kühlvorrichtung im Querschnitt;
Fig. 4 Eine vereinfachte Darstellung aus einem Ausschnitt einer Ausführungsvariante der Kühlvorrichtung mit einem Bauelement;
Fig. 5 Einen Ausschnitt aus einer weiteren Ausführungsvariante der Kühlvorrichtung;
Fig. 6 Einen Ausschnitt aus einer anderen Ausführungsvariante der Kühlvorrichtung;
Fig. 7 Einen Ausschnitt aus einer weiteren Ausführungsvariante der Kühlvorrichtung;
Fig. 8 Ein Fahrzeug mit einer wiederaufladbaren Batterie;
Fig. 9 Einen Ausschnitt aus einer Batterie mit der Kühlvorrichtung.
Einführend sei festgehalten, dass in den unterschiedlich beschriebenen Ausführungsformen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen versehen werden, wobei die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sinngemäß auf gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragen werden können. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z.B. oben, unten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und sind diese Lageangaben bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen.
In den Fig. 1 und 2 ist eine wiederaufladbare Batterie 1 , auch als Akkumulator bezeichenbar (im Folgenden nur mehr als Batterie 1 bezeichnet), in Schrägansicht dargestellt, wobei die Fig. 1 die Batterie 1 mit einer Vorrichtung 2 zur Kühlung oder Temperierung (im Folgenden nur mehr als Vorrichtung 2 bezeichnet) und die Fig. 2 die Batterie 1 ohne diese Vorrichtung 2 zeigt.
Die Batterie 1 umfasst mehrere Speichermodule 3 für elektrische Energie. Im dargestellten Beispiel sind es 16 Speichermodule 3. Diese Anzahl ist aber nicht beschränkend zu verstehen. Die Speichermodule 3 können mehrere Zellen aufweisen.
Da der prinzipielle Aufbau derartiger Batterien 1 für die E-Mobility aus dem einschlägigen Stand der Technik bekannt ist, sei zur Vermeidung von Wiederholungen darauf verwiesen.
Wie aus dem Vergleich der beiden Fig. 1 und 2 zu ersehen ist, ist die Vorrichtung 2 an einer Seite der Batterie 1 angeordnet, insbesondere oben. Es kann aber auch vorgesehen werden, dass die Vorrichtung 2 an mehreren Seiten der Batterie 1 angeordnet ist und sich über zumindest zwei Oberflächen der Batterie 1 erstreckt, beispielsweise oben und seitlich und gegebenenfalls unten.
Die Vorrichtung 2 kann sich über sämtliche Speichermodule 3, insbesondere deren Oberseite, erstrecken (wie dies aus Fig. 1 ersichtlich ist), damit mit nur einer Vorrichtung 2 sämtliche Speichermodule 3 gekühlt werden können. Prinzipiell ist es aber auch möglich, in der Batterie 1 bzw. an der Batterie 1 mehrere Vorrichtungen 2 vorzusehen, beispielsweise zwei oder drei oder vier, sodass also beispielsweise die Speichermodule 3 auf zwei oder drei oder vier, etc. Vorrichtungen 2 aufgeteilt werden.
Es sei darauf hingewiesen, dass sich die Begriffe Oberseite, etc., auf die Einbaulage der Batterie 1 in einem Fahrzeug bzw. Kraftfahrzeug beziehen.
In Fig. 3 ist ein Ausschnitt der Vorrichtung 2 im Querschnitt dargestellt.
Generell umfasst die Vorrichtung 2 bei sämtlichen Ausführungsvarianten der Erfindung eine erste ein- oder mehrschichtige Folie 4. Mit dieser ersten Folie 4 liegt die Vorrichtung 2 an dem Speichermodul 3 oder den Speichermodulen 3 an, insbesondere unmittelbar. Die Anlage erfolgt beispielsweise an der Oberseite der Speichermodule 3, wie dies voranstehend ausgeführt wurde. Nachdem die erste Folie 4 flexibel ist, also nicht steif ist, kann sich diese erste Folie 4 an Unebenheiten der Speichermodule 3 oder zwischen den Speichermodulen 3 besser anpassen. Eine Ausgleichsmasse zwischen der Vorrichtung 2 und den Speichermodulen 3 ist nicht erforderlich. Es kann damit die Wärmeübertragung von den Speichermodulen 3 in die Vorrichtung 2 verbessert werden.
Bei der Ausführungsvariante des Vorrichtung 2 nach Fig. 3 ist diese erste Folie 4 mit einer weiteren Folie 5 verbunden. Diese weitere Folie 5 ist ebenfalls mehrschichtig ausgebildet, kann aber auch einschichtig ausgebildet sein. Zwischen der weiteren Folie 5 und der ersten Folie 4 ist zumindest ein Kühlmittelkanal 6 ausgebildet. Dazu kann die weitere Folie 5 mit der ersten Folie 4 über Stege 7 verbunden sein. Die Stege 7 können beispielsweise während der Verbindung der ersten mit der weiteren Folie 4, 5, z.B. durch Heißsiegeln oder Verkleben, gebildet werden. Es sind aber auch Ausführungen der Vorrichtung 1 ohne diese Stege 7 möglich.
Die erste Folie 4 kann mit der weiteren Folie 5 verklebt sein. Es können aber auch andere Verbindungstechniken angewandt werden, um die erste Folie 4 mit der weiteren Folie 5 zu verbinden. Die Verbindungstechniken werden vorzugsweise derart gewählt, dass keine zusätzlichen Maßnahmen getroffen werden müssen, um eine flüssigkeitsdichte Ausführung der Verbindung zu erhalten.
Der jeweils optimierte Verlauf des zumindest einen Kühlmittelkanals 6 bzw. der Kühlmittelkanäle 6 richtet sich u.a. nach der Wärmemenge, die abzuführen ist, der Geometrie der Batterie 1 , etc., sodass hierauf nicht weiter eingegangen wird.
Wie bereits ausgeführt, sind die erste Folie 4 und gegebenenfalls die weitere Folie 5 mehrschichtig ausgebildet. Insbesondere können sie aus einem Laminat bestehen.
In der bevorzugten Ausführungsvariante weist die erste Folie 4 eine erste Kunststoffschicht 8, eine zweite Kunststoffschicht 9, und eine zwischen den beiden Kunststoffschichten angeordnete Schicht 10 auf bzw. besteht daraus. Wie bereits erwähnt, kann die erste Folie 4 aber auch einschichtig ausgebildet sein und weist dann die erste Kunststoffschicht 8 auf, die gegebenenfalls (faser)verstärkt ausgebildet ist. Sofern die weitere Folie 5 gleich aufgebaut ist, kann sie eine erste Kunststoffschicht 11 , eine zweite Kunststoffschicht 12, und eine zwischen den beiden Kunststoffschichten angeordnete Schicht 13 aufweisen oder daraus bestehen. Sie kann aber auch nur aus einer der oder beiden, gegebenenfalls (faser)verstärkten, Kunststoffschicht(en) 11 , 12 bestehen.
Gegebenenfalls kann/können die erste Folie 4 und/oder die weitere Folie 5 eine, insbesondere mit der ersten Kunststoffschicht 8, 11 verbundene, Verstärkungsschicht 14, 15 aufweisen, die gegebenenfalls auch mit der Schicht 10, 13 verbunden sein oder diese ersetzen kann. Es ist auch möglich, dass die erste Kunststoffschicht 8, 11 oder die zweite Kunststoffschicht 9, 12 durch die Verstärkungsschicht 14, 15 ersetzt ist.
Prinzipiell können auch andere Laminate verwendet werden. Beispielsweis kann nur die erste Folie 4 mit der Schicht 10 oder nur die weitere Folie 5 mit der Schicht 13 versehen sein. Ebenso sind zweischichtige oder mehr als dreischichtige Aufbauten der ersten Folie 4 und/oder der weiteren Folie 5 möglich. Bevorzugt sind die Folie 4 und die weitere Folie 5 jedoch gleich ausgebildet.
Der zumindest eine Kühlmittelkanal 6 ist bei dieser Ausführungsvariante nicht durch gesonderte Bauteile, sondern durch die nur partielle Verbindung der ersten Folie 4 mit der weiteren Folien 5 gebildet. Die Wand bzw. die Wände des zumindest einen Kühlmittelkanals 6 werden also durch die erste Folie 4 und die weitere Folie 5 gebildet, vorzugsweise jeweils zur Hälfte.
Die Schicht 10, 13 kann elektrisch leitfähig sein. Sie kann beispielsweise aus einem elektrisch leitfähigen Kunststoff, einem elektrisch leitfähigen Elastomer, bestehen oder aus einem elektrisch leitfähigen Lack hergestellt sein. Dazu können dem jeweiligen Basismaterial elektrisch leitfähige Partikel, wie z.B. Grafit, Metallpartikel, etc., zugemischt sein. Die Schicht 10, 11 kann auch als Metallschicht oder als metallisierte Kunststoffschicht ausgebildet sein. Die erste Kunststoffschicht(en) 8, 11 und/oder die weiteren Kunststoffschicht(en) 9, 12 und/oder die metallisierte Kunststoffschicht(en) besteht/bestehen bevorzugt zu zumindest 80 Gew.-%, insbesondere zu zumindest 90 Gew.-%, aus einem thermoplastischen Kunststoff oder einem Elastomer. Der thermoplastische Kunststoff kann beispielsweise ausgewählt sein aus einer Gruppe umfassend bzw. bestehend aus Polyethylen (PE), Polyoxymethylen (POM), Polyamid (PA), insbesondere PA 6, PA 66, PA 11 , PA 12, PA 610, PA 612, Polyphenylensulfid (PPS), Polyethylenterephthalat (PET), vernetzte Polyolefine, bevorzugt Polypropylen (PP). Das Elastomer kann beispielsweise ausgewählt sein aus einer Gruppe umfassend bzw. bestehend aus thermoplastischen Elastomeren wie z.B. thermoplastische Vulkanisate, olefin-, amin-, ester-basierende, thermoplastische Polyurethane, insbesondere thermoplastische Elastomere auf Ether-/Ester Basis, Styrol-Block-Copolymere, Silikonelastomere.
Es sei an dieser Stelle erwähnt, dass unter einem Kunststoff ein synthetisches oder natürliches Polymer verstanden wird, das aus entsprechenden Monomeren hergestellt ist.
Vorzugsweise besteht/bestehen die erste Kunststoffschicht(en) 8, 11 und/oder die weitere Kunststoffschicht(en) 9, 12 und/oder die metallisierte Kunststoffschicht(en) aus einer sogenannten Siegelfolie. Dies hat den Vorteil, dass die jeweiligen Schichten direkt miteinander verbunden werden können.
Es ist aber auch möglich, andere Kunststoffe, wie z.B. duroplastische Kunststoffe bzw. duroplastische Werkstoffe einzusetzen, die dann beispielsweise mit einem Klebstoff miteinander verklebt werden. Hierzu eignen sich insbesondere Zweikomponenten Klebstoffsysteme auf Polyurethanbasis oder Silikonbasis oder auch Heißklebesysteme.
Es sei an dieser Stelle erwähnt, dass zu Herstellung der ersten und/oder der weiteren Folie 4, 5 Einzelfolien aus den jeweiligen Materialien eingesetzt werden können, die miteinander verbunden werden. Bevorzugt umfasst/umfassen die gegebenenfalls vorhandenen Verstärkungsschicht(en) 14, 15 eine oder besteht/bestehen aus einer Faserverstärkung, die bevorzugt als eigene Schicht ausgebildet ist. Die Faserverstärkung kann aus Fasern und/oder Fäden gebildet sein, die ausgewählt sind aus einer Gruppe umfassend oder bestehend aus Glasfasern, Aramidfasern, Kohlenstofffasern, Mineralfasern, wie beispielsweise Basaltfasern, Naturfasern, wie z.B. Hanf, Sisal, und Kombinationen daraus.
Bevorzugt werden Glasfasern als Faserverstärkungsschicht eingesetzt. Der Anteil der Fasern, insbesondere der Glasfasern, an der Faserverstärkung kann zumindest 80 Gew.-%, insbesondere zumindest 90 Gew.-% betragen. Bevorzugt bestehen die Fasern und/oder Fäden der Faserverstärkung ausschließlich aus Glasfasern.
Die Fasern und/oder Fäden können in der Faserverstärkung als Gelege, beispielsweise als Vlies, vorliegen. Bevorzugt wird jedoch ein Gewebe oder ein Gestrick aus den Fasern und/oder Fäden. Es ist dabei auch möglich, dass das Gewebe oder Gestrick nur bereichsweise vorliegt und die restlichen Bereiche der Faserverstärkung durch ein Gelege gebildet werden.
Es ist auch möglich, dass gummierte Fasern und/oder Fäden als bzw. für die Faserverstärkung eingesetzt werden.
Bei Verwendung eines Gewebes sind unterschiedliche Bindungsarten, insbesondere Lein-wand-, Köper- oder Atlasbindung, möglich. Bevorzugt wird eine Leinwandbindung eingesetzt.
Es ist aber auch möglich, ein offenmaschiges Glasgewebe oder Glasgelege zu verwenden.
Als Faserverstärkung kann auch ein beschichtetes Papier verwendet werden. Durch die Beschichtung wird das Papier flüssigkeitsfest ausgerüstet. Alternativ oder zusätzlich zur Faserverstärkung kann/können die Verstärkungsschichten) 14, 15 eine mineralische Füllung aufweisen. Als mineralische Füllung (mineralischer Füllstoff) kann beispielsweise Calziumcarbonat, Talkum, Quarz, Wollastonit, Kaolin oder Glimmer eingesetzt werden.
Die Metallschicht ist insbesondere aus Aluminium gebildet bzw. besteht daraus. Es sind aber auch andere Metalle verwendbar, wie beispielsweise Kupfer oder Silber.
Die Metallschicht kann eine Schichtstärke zwischen 5 pm und 200 pm, insbesondere zwischen 60 pm und 200 pm, aufweisen.
Die Kunststoffschichten 8, 9, 11 , 12 kann/können eine Schichtdicke zwischen 10 pm und 200 pm aufweisen.
Die Schichtdicke der Verstärkungsschicht(en) 14, 15 kann zwischen 5 pm und 50 pm betragen.
Obwohl die Folien 4, 9 prinzipiell in Form der Einzelfolien zur Herstellung der Vorrichtung 2 eingesetzt werden können, sodass das bzw. die Folienlaminat(e) erst im Zuge der Herstellung der Vorrichtung 2 ausgebildet werden, ist es von Vorteil, wenn die Folien 4, 9 als (laminiertes) Halbzeug eingesetzt werden.
Zur Verbindung der Einzelschichten des Laminats oder der Laminate können diese miteinander über Klebstoffe verklebt werden. Hierzu eignen sich die voranstehend genannten Klebstoffe. Neben Klebstoffen kann auch die Coextrusion und die Extrusionsbeschichtung als Verbindungsmöglichkeit eingesetzt werden. Selbstverständlich ist auch eine Kombination möglich, dass mehrere Kunststoffe coextrudiert und mit einer extrusionsbeschichteten Metall- oder (Faser)Verstärkungsschicht miteinander klebekaschiert werden. Generell können sämtliche bekannte Verfahren zur Herstellung von Verbundfolien bzw.
Folienlaminaten verwendet werden. Es ist vorgesehen, dass zwischen der ersten Folie 4 und der weiteren Folie 5 zumindest ein Bauelement 16 (auch als Einbauelement bezeichenbar) angeordnet ist, wie dies aus den verschiedenen in den Fig. 4-7 dargestellten Ausführungsvarianten zu ersehen ist. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass die in diesen Figuren gezeigten Ausführungsvananten lediglich der Erläuterung der Erfindung dienen und daher keinen einschränkenden Charakter für die Erfindung hinsichtlich Größe, Form (z.B. würfelförmig, quaderförmig, zylinderförmig, leistenförmig, etc.), konkrete Position, Einsatzzweck des Bauelements 16, etc., haben, wenngleich in diesen Figuren bevorzugte Ausführungen der Erfindung angesprochen werden.
Das Bauelement 16 ist im Vergleich zu der ersten Folie 4 und der weiteren mehrschichtigen Folie steifer ausgebildet ist. Bevorzugt ist das Bauelement 16 mit beiden Folien 4, 5 verbunden. Es besteht aber auch die Möglichkeit, dass das Bauelement 16 mit nur einer der beiden Folien 4, 5 verbunden ist.
Die Verbindung des Bauelementes 16 mit der ersten und/oder weiteren Folie 4, 5 kann beispielsweise über ein Klebermittel erfolgen. Bei Verwendung von Siegelfolien für die erste und/oder weitere Folie 4, 5 kann das zumindest eine Bauelement 16 auch mitgesiegelt werden, wenn die beiden Folien 4, 5 zur Ausbildung des zumindest einen Kühlmittelkanals 6 miteinander verbunden werden. Es sind auch andere Verbindungsmethoden denkbar, beispielsweise mittels eines Lasers, etc.
Die Verbindung selbst kann vollflächig oder nur partiell erfolgen. Dabei bezieht sich die Ausdrücke „vollflächig“ und „partiell“ auf die Fläche(n), die an den Folien 4, 5 anliegen.
Obwohl in den Figuren immer nur ein Bauelement 16 gezeigt ist, kann die Vorrichtung 2 generell mehr als ein Bauelement 16 aufweisen. Je nach Verwendungszweck, also beispielsweise für die Verbindung der Vorrichtung 2 mit einem weiteren Bauelement, oder für die Abdichtung der Vorrichtung 2, können alle Bauelemente 16 einer Vorrichtung 2 gleich ausgeführt sein, oder es können auch verschiedene Bauelement 16 in der Vorrichtung 2 vorhanden sein. Im Folgenden wird nur ein Bauelement 16 beschrieben bzw. darauf eingegangen. Die jeweiligen Ausführungen dazu können aber auch auf andere Bauelement 16 übernommen werden bzw. entsprechend adaptiert werden.
Ein Bauelement 16 erstreckt sich nur über einen Teilbereich der Fläche der Vorrichtung 2 in Draufsicht. Dieser Teilbereich kann dabei relativ klein sein, beispielsweise wenn das Bauelement als Anbindungspunkt für die Vorrichtung 2 an einem weiteren Bauteil eingesetzt wird.
Das Bauelement 16 ist bevorzugt zumindest teilweise aus einem thermoplastischen Kunststoff gebildet. Es kann aber auch zumindest teilweise aus einem duroplastischen Kunststoff oder zumindest teilweise aus einem Metall bestehen. Das Metall kann beispielsweise eine Verstärkung für das Bauelement 16 bilden.
Hinsichtlich der Kunststoffe sei auf voranstehend genannten Kunststoff verwiesen, wobei auch andere als die genannten Kunststoffe eingesetzt werden können.
Wie aus dem in Fig. 4 gezeigten Ausschnitt der Vorrichtung 2 ersichtlich ist, kann gemäß einer Ausführungsvariante vorgesehen sein, dass das Bauelement 16 außerhalb des zumindest einen Kühlmittelkanals 6 angeordnet ist. Dabei kann das Bauelement 16 unmittelbar anschließend an den Kühlkanal 6, beispielsweise in einem Verbindungsbereich 17 angeordnet sein, in dem die erste mit der weiteren Folie 4, 5 verbunden wird, oder wie in Fig. 4 gezeigt beabstandet zu diesem Verbindungsbereich 17. Wenn das Bauelement 16 unmittelbar anschließend an den Kühlmittelkanal 6 angeordnet ist, kann es bis in den Kühlmittelkanal 16 in diesem Bereich verengend angeordnet sein, wie dies in Fig. 4 strichliert angedeutet ist.
Das Bauelement 16 kann bei der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsvariante beispielsweise auch zur Verstärkung des Verbindungsbereichs 17 zwischen der ersten und der weiteren Folie 4, 5 und oder als Befestigungspunkt für die Anbindung der Vorrichtung 2 an einem weiteren Bauteil verwendet werden. Eine Verengung des Kühlmittelkanals 6 kann auch dadurch erreicht werden, wenn das Bauelement 16 zur Gänze im Kühlmittelkanal 6 angeordnet wird, wie dies aus Fig. 5 ersichtlich ist.
Wie aus den in den Fig. 4 und 5 dargestellten Ausführungsvarianten ersichtlich ist, kann das Bauelement 16 auch einen Durchbruch 18 oder mehrere Durchbrüche 18 aufweisen. Dabei erstreckt sich der zumindest eine Durchbruch 18 bei der Ausführungsvariante nach Fig. 4 von der ersten Folie 4 in Richtung auf die zweite Folie 5. Alternativ oder zusätzlich dazu kann zumindest ein Durchbruch 18 sich in der Strömungsrichtung des Kühlmittels erstrecken, wie dies aus Fig. 5 ersichtlich ist. Bei dieser Ausführungsvariante ist es auch möglich, dass der Durchbruch 18 nicht geradlinig verläuft, sondern einen gekrümmten Verlauf aufweist. Zudem können die Durchbrüche 18 auch schräg verlaufend angeordnet sein.
Bei allen Ausführungen der Durchbrüche 18 können diese über ihre Länge mit gleichbleibender Größe der Querschnittsfläche ausgeführt sein. Es besteht aber auch die Möglichkeit, das der zumindest eine Durchbruch 18 sich verjüngend ausgebildet ist, wie dies in den Fig. 4 und 5 ebenfalls strichliert angedeutet ist.
Der zumindest eine Durchbruch 18 kann eine runden, ovalen, viereckigen, sechseckigen, etc. Querschnitt aufweisen.
Es sei erwähnt, dass sich das Bauelement 16 bei der in Fig. 5 dargestellten Ausführungsvariante nur über einen Teilbereich der Querschnittsfläche des Kühlmittelkanals 6 erstreckt. Alternativ dazu ist es auch möglich, dass das Bauelement 16 die gesamte Querschnittsfläche einnimmt, wenn es mit dem beschriebenen Durchbruch 18 ausgebildet ist, sodass über den Durchbruch 18 das Durchströmen des Kühlmittels ermöglicht wird. Alternativ dazu kann aber auf den Durchbruch 18 verzichtet werden, wenn mit dem Bauelement 16 der Strömungskanal 6 abgesperrt werden soll bzw. vom Rest eines Strömungsfeldes von Kühlmittelkanälen 6 abgetrennt werden soll. Wie bereits angedeutet, kann das Bauelement 16 auch aus mehreren verschiedenen Werkstoffen bestehen. Dabei kann gemäß einer weiteren Ausführungsvariante vorgesehen sein, dass das Bauelement zumindest einen Elastomerabschnitt 19 aufweist, wie dies in Fig. 6 strichliert angedeutet ist. Der Elastmorabschnitt 19 kann beispielsweise randständig und/oder mittig angeordnet sein. Beispielsweise kann das Bauelement 16 eine sandwichartigen Aufbau aufweisen.
Das für den Elastomerabschnitt 19 eingesetzte Elastomer kann aus den voranstehend genannten Elastomeren ausgewählt sein. Es kann aber auch ein Naturgummi, ein (X)NBR, etc., eingesetzt werden.
Gemäß einer anderen Ausführungsvariante kann vorgesehen sein, dass das Bauelement 16 zur Gänze zwischen der ersten mehrschichtigen Folie und der weiteren mehrschichtigen Folie angeordnet ist. Damit ist gemeint, dass das Bauelement 16 die erste und die zweite Folie 4, 5 seitlich nicht überragt. Das Bauelement 16 kann dabei randständig zwischen den beiden Folien 4, 5 angeordnet sein, wie dies aus Fig. 6 ersichtlich ist. Nach einer Ausführungsvariante dazu kann das Bauelement 16 aber auch beabstandet zu Seitenkanten 20 der Vorrichtung 2 angeordnet sein, wie dies aus der in Fig. 7 gezeigten Draufsicht auf die Vorrichtung 2 ersichtlich ist.
Es ist aber im Rahmen der Erfindung auch möglich, dass ein der Befestigung dienendes Bauelement 16 teilweise die erste Folie 4 und die weitere Folie 5 seitlich, die Seitenkante 20 überragend angeordnet ist, wie dies anhand des in Fig. 7 rechts eingezeichneten Bauelements 16 ersichtlich ist. Dieses Bauelement 16 kann beispielsweise in dem die Seitenkante überragenden Teil den Durchbruch 18 für ein Befestigungsmittel, wie beispielsweise eine Schraube oder eine Niet, aufweisen,
Ebenfalls strichliert ist in Fig. 7 angedeutet, dass aus voranstehend genannten Gründen in dem zumindest einen Bauelement 16 ein Permanentmagnet 21 angeordnet sein kann. Wie bereits erwähnt, wird die Vorrichtung 2 bevorzugt in einem Fahrzeug, insbesondere einem Kraftfahrzeug, verwendet. Nur der Vollständigkeit halber ist dazu in Fig. 8 ein derartiges Fahrzeug 22 mit eingebauter Batterie 1 dargestellt. Die Batterie 1 kann dabei von zumindest einem Haltelement gehalten sein.
Die Vorrichtung 2 ist mit dem zumindest einem Verbindungselement 23, z.B. einer Schraube oder einer Niet, mit einem weiteren Bauteil verbunden, wie beispielsweise einem Gehäuse 24 der Batterie 1 , wie dies in Fig. 9 schematisch angedeutet ist. Das Verbindungselement 23 erstreckt sich dabei durch das zumindest eine Bauelement 16 hindurch.
Andere Befestigungsmethoden der Vorrichtung 2 an einem weiteren Bauteil, insbesondere der Batterie 1 , sind selbstverständlich auch möglich.
Nur der Vollständigkeit halber sei noch angemerkt, dass das Kühlfluid eine Flüssigkeit, wie insbesondere Wasser, oder ein Gas sein kann.
Die Ausführungsbeispiele zeigen mögliche Ausführungsvananten der Erfindung, wobei an dieser Stelle bemerkt sei, dass die Erfindung nicht auf die speziell dargestellten Ausführungsvarianten derselben eingeschränkt ist, sondern vielmehr auch diverse Kombinationen der einzelnen Ausführungsvananten untereinander möglich sind und diese Variationsmöglichkeit aufgrund der Lehre zum technischen Handeln durch gegenständliche Erfindung im Können des auf diesem technischen Gebiet tätigen Fachmannes liegt.
Der Schutzbereich ist durch die Ansprüche bestimmt. Die Beschreibung und die Zeichnungen sind jedoch zur Auslegung der Ansprüche heranzuziehen.
Einzelmerkmale oder Merkmalskombinationen aus den gezeigten und beschriebenen unterschiedlichen Ausführungsbeispielen können für sich eigenständige erfinderische Lösungen darstellen. Die den eigenständigen erfinderischen Lösungen zugrundeliegende Aufgabe kann der Beschreibung entnommen werden. Sämtliche Angaben zu Wertebereichen in gegenständlicher Beschreibung sind so zu verstehen, dass diese beliebige und alle Teilbereiche daraus mitumfassen, z.B. ist die Angabe 1 bis 10 so zu verstehen, dass sämtliche Teilbereiche, ausgehend von der unteren Grenze 1 und der oberen Grenze 10 mit umfasst sind, d.h. sämtliche Teilbereiche beginnen mit einer unteren Grenze von 1 oder größer und enden bei einer oberen Grenze von 10 oder weniger, z.B. 1 bis 1 ,7, oder 3,2 bis 8,1 , oder 5,5 bis 10.
Der Ordnung halber sei abschließend darauf hingewiesen, dass zum besseren Verständnis des Aufbaus Elemente nicht notwendigerweise maßstäblich dargestellt wurden.
Bezugszeichenaufstellung
1 Batterie
2 Vorrichtung
3 Speichermodul
4 Folie
5 Folie
6 Kühlmittelkanal
7 Steg
8 Kunststoffschicht
9 Kunststoffschicht
10 Schicht
11 Kunststoffschicht
12 Kunststoffschicht
13 Schicht
14 Verstärkungsschicht
15 Verstärkungsschicht
16 Bauelement
17 Verbindungsbereich
18 Durchbruch
19 Elastomerabschnitt
20 Seitenkante
21 Permanentmagnet
22 Fahrzeug
23 Verbindungselement
24 Gehäuse

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Vorrichtung (2) zur Kühlung oder Temperierung für zumindest ein Speichermodul (3) einer wiederaufladbaren Batterie (1 ), wobei die Vorrichtung (2) eine erste ein- oder mehrschichtige Folie (4) und eine weitere ein- oder mehrschichtige Folie (5) aufweist, die unter Ausbildung zumindest eines Kühlmittelkanals (6) für ein Kühlfluid partiell miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der ersten Folie (4) und der weiteren Folie (5) zumindest ein Bauelement (16) angeordnet ist, das im Vergleich zu der ersten Folie
(4) und der weiteren Folie (5) steifer ausgebildet ist und mit der ersten Folie (4) und/oder der weiteren Folie (5) verbunden ist.
2. Vorrichtung (2) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Bauelement (2) außerhalb des zumindest einen Kühlmittelkanals (6) angeordnet ist.
3. Vorrichtung (2) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauelement (16) zur Gänze zwischen der ersten Folie (4) und der weiteren Folie
(5) angeordnet ist.
4. Vorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauelement (16) beabstandet zu Seitenkanten (20) der Vorrichtung (2) angeordnet ist.
5. Vorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauelement (16) zumindest teilweise aus zumindest einem Kunststoff besteht.
6. Vorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauelement (16) zumindest einen Elastomerabschnitt (19) aufweist.
7. Vorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauelement (16) zumindest einen Durchbruch (18) in Richtung von der ersten Folie (4) auf die weitere Folie (5) aufweist.
8. Vorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauelement (16) zumindest einen Durchbruch (18) in Strömungsrichtung durch den zumindest einen Kühlmittelkanal (6) aufweist.
9. Vorrichtung (2) nach einem Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchbruch (18) sich verjüngend ausgebildet ist.
10. Vorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass in dem zumindest einen Bauelement ein Permanentmagnet (21 ) angeordnet ist.
11 . Wiederaufladbare Batterie (1 ) mit zumindest einem Speichermodul (3) für elektrische Energie und zumindest einer Vorrichtung (2) zur Kühlung oder Temperierung für das zumindest eine Speichermodul (3), dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 ausgebildet ist.
12. Batterie (1 ) nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (2) mit einem Gehäuse (24) der Batterie (1) über zumindest ein Verbindungselement (23) verbunden ist, wobei sich das Verbindungselement (23) durch das zumindest eine Bauelement (16) erstreckt.
13. Fahrzeug (22) mit zumindest einer wiederaufladbaren Batterie (1), dadurch gekennzeichnet, dass die wiederaufladbaren Batterie (1 ) nach Anspruch 11 oder 12 gebildet ist.
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