WO2013053828A1 - Cooling device for an electrical energy accumulator and energy accumulator device - Google Patents

Cooling device for an electrical energy accumulator and energy accumulator device Download PDF

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WO2013053828A1
WO2013053828A1 PCT/EP2012/070165 EP2012070165W WO2013053828A1 WO 2013053828 A1 WO2013053828 A1 WO 2013053828A1 EP 2012070165 W EP2012070165 W EP 2012070165W WO 2013053828 A1 WO2013053828 A1 WO 2013053828A1
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coolant
energy storage
cooling
cooling device
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PCT/EP2012/070165
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German (de)
French (fr)
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Isao Fukumoto
Nevzat Guener
Sebastian Oppermann
Matthias UECKER
Björn Demitter
Martin Wieberger
Alexander FROEMELT
Frederic Prokopowicz
Holger LÜDTKE
Simon Abraham
Andreas LAURINGER
Original Assignee
Continental Automotive Gmbh
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    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the invention relates to a cooling device for an electrical energy store, in particular an electrochemical energy store based on lithium ions, and an energy storage device with such a cooling device.
  • Electric motors used as a drive source The supply of these electric motors with electrical energy is usually carried out using high-performance electrical energy storage, such as electrochemical batteries and / or capacitors. Since the maximum power output and the storage capacity of the electrical energy storage are further increased, at the same time the space of the electrical energy storage continues to decrease, the power density (power output per space) increases very strongly. Particularly in the case of electrochemical energy stores, high heat release occurs due to exothermic reactions or due to energy losses on the internal resistance of the cells. To avoid critical temperature conditions which should be avoided not only safe ⁇ standardized technical aspects, but also drastically reduce the life of the individual energy storage, efficient cooling concepts are required. Very high demands are placed on these cooling concepts with regard to a small installation space, a simple and inexpensive construction and the cooling efficiency.
  • a cooling device for an electrical energy store has at least one flow channel for a coolant, which is divided into at least two sections and at least one inlet opening for supplying coolant and at least one outlet opening for discharging coolant.
  • the cooling device furthermore has a cavity and at least one tube, which is at least partially disposed in the at least one cavity, forming a gap between an outer wall of the tube and an inner wall of the cavity.
  • the interior of the tube forms one of the sections of the flow channel and the gap forms another of the sections of the flow channel.
  • the cooling device is designed such that differs when flowing through the flow channel with the coolant, the flow direction of the coolant in the interior of the pipe from the direction of flow of the coolant in the gap un ⁇ .
  • the cooling device according to the invention is designed such that a direction change of the coolant flow is forced within the flow channel.
  • a complete reversal of direction of the coolant flow The temperatures of the coolant in the interior of the tube and in the gap differ at least in sections.
  • a very effective cooling and a very effective heat transfer between the electrical energy storage to be cooled and the coolant can be achieved. Due to the relatively high flow velocity in the space formed between the inner wall of the cavity and the tube gap, there is Tur ⁇ turbulences in the coolant flow, which significantly improves the heat transfer to the coolant.
  • the inlet opening and the outlet opening can be arranged very close together.
  • the coolant supply and the coolant outflow can therefore be made very compact.
  • the proposed construction is characterized by a extremely small space, a very good cooling efficiency and low material and manufacturing costs.
  • this has at least one just trained Mullmaschine istsab- section at which a to be cooled energy storage can be brought into thermal contact with the cooling device.
  • the cooling device furthermore has a cooling section in which the at least one flow channel runs and which is arranged laterally of the contacting section and is in thermally conductive contact therewith.
  • the contacting portion is preferably flat and large ⁇ a flat design and size as dimensioned so that it provides the greatest possible contact area with the to be cooled Ener ⁇ gie Arabic.
  • a very good thermally conductive connection to be cooled energy store on the one hand ensures the cooling device at the same time a good accessibility of the cooling section it ⁇ ranges, which allows a simpler coolant supply and disposal ,
  • the cooling section or the contacting section can be designed with regard to a compact and robust coolant supply and removal or with regard to an optimal thermal connection with the energy store to be cooled.
  • this has two cooling sections, in each of which at least one flow channel for the coolant extends and which are arranged on opposite sides of the cooling device, that the at least one contacting section between the two cooling sections.
  • each flow channel on two inlet openings which are arranged on opposite sides of the cooling device in alignment.
  • each flow channel on two From ⁇ passage openings which are arranged on opposite sides of the cooling device in alignment.
  • the two inlet openings and the two outlet openings are preferably arranged on the same opposite sides as the contacting sections. This design allows a very compact arrangement of a plurality of cooling devices in a row, wherein the inlet openings, the outlet openings of adjacent cooling devices are coupled together. So can a very compact and cost-effective parallel connection
  • this has two contacting sections, which are arranged on opposite ⁇ sides of the cooling device.
  • the design of the cooling device makes it possible to bring at least two energy stores to be cooled in thermal contact with the cooling device.
  • the cooling device may have two contacting sections arranged on opposite sides for at least one energy store to be cooled, wherein the contacting sections are located between the cooling sections. In this way, the space can be optimally utilized and the
  • Cooling efficiency of the cooling device can be further increased.
  • this has an integrally formed base body on which the at least one contacting portion and the at least one cavity are formed.
  • the base body is produced by an extrusion process. Due to the integral body with integrated Dies michsabêten and cavity, the heat conduction between the contacting and cooling section is very high.
  • the base body is made of a material with high thermal conductivity, for example aluminum. By the extrusion process, the body can be very easily, inexpensively and in high
  • An energy storage device is equipped with at least one energy storage module.
  • the Ener ⁇ gie acknowledgedmodul has at least two cooling devices as claimed in any of claims 4 to 7, which are so arranged in a row one behind the other, that the inlet openings of the cooling devices in a line and the outlet of the cooling devices in a line are located.
  • the at least one submodule Energyspei ⁇ a plurality of electrical energy storage, which are arranged at the contacting portions of the cooling devices.
  • the energy storage device constructed in this way is characterized by an extremely compact construction and excellent cooling power for the energy storage.
  • the dimension of the inlet openings and the outlet openings and the dimension of the flow channels can be matched to one another such that essentially the same coolant throughput occurs in each of the cooling devices within an energy storage module. Thus, temperature differences within the individual energy storage modules can be minimized.
  • the parallel connection of the cooling devices within the respective energy storage modules results in a very low pressure loss in the flow with coolant.
  • this has a plurality of energy storage modules, which are arranged such that the rows of successively ⁇ on ordered cooling devices of the individual energy storage modules are parallel to each other.
  • the electrical energy storage devices contained in the energy storage device can be divided into a plurality of energy storage modules arranged in parallel and connected in parallel with respect to the coolant supply.
  • two degrees of freedom for dividing the plurality of electrical energy storage are available, whereby an optimization of the energy storage device with respect to the outer dimensions and the coolant supply can be achieved.
  • Coolant inflow connection with the at least one inlet Opening connects a first cooling device within each energy storage module.
  • the manifold ⁇ device has at least one coolant return port for connection to a coolant return line and at least one collecting channel, which connects the at least one outlet of the first cooling means within each Energyspei ⁇ chermoduls with the coolant return port.
  • the energy storage device is characterized by a common distribution device for all energy storage modules contained. Due to the coolant inlet connection, a coolant source can be connected very quickly and easily. This applies to the coolant return connection and a
  • Coolant discharge line The common distribution channel and the common collection channel for all energy storage modules ensure an even distribution and a collected return of the coolant from all energy storage modules. By concentrating the coolant distribution and the coolant disposal in a common component not only the number of components can be reduced, but also the production costs can be further reduced.
  • this has a termination device which is arranged at an opposite end of the at least one energy storage module and which closes the inlet and outlet openings of the respective last cooling device within each energy storage module .
  • this has a clamping device, by means of which the at least one energy storage module between the distributor Ler issued and the termination device can be clamped.
  • the components of the energy gie acknowledgedmodule (cooling means and electrical Ener ⁇ gie amid) and the distributor device and the closing device are held together stably. Furthermore, the electrical energy stores can be pressed by applying a defined tensile force against the contacting sections of the cooling devices, as a result of which the heat transfer from the electrical energy stores via the cooling devices to the coolant can be markedly improved.
  • the clamping device is designed such that the tensile force or clamping force is variably adjustable to the components of the energy storage modules.
  • Figures la and lb are schematic cross-sectional views of an embodiment of a cooling device for an electrical energy storage
  • Figure 2 is a perspective view of a
  • Figure 3 is a schematic representation of a
  • Figure 4 is a schematic, perspective
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of the energy storage device
  • FIG. 6 shows a schematic cross-sectional view of a distributor device
  • Figure 7 is a schematic, perspective
  • FIG. 1b shows the cross-sectional view along the step line A-A in FIG.
  • the cooling device 1 has at two opposite ends in each case a cooling section 2 and two lying between thedeab ⁇ sections 2, on opposite sides (flat sides) arranged contacting sections 3 for a to be cooled energy storage (shown in Figure 3).
  • the contacting sections 3 are laterally delimited by dashed lines in FIG. 1 a (in FIG. 1, the second contacting section 3 is arranged on the rear side of the cooling device 1 and therefore can not be seen).
  • an electrical energy store to be cooled (see FIG. 3), preferably a lithium-ion-based electrochemical battery, is to be brought into heat-conducting contact with the cooling device 1.
  • the cooling sections 2 lying laterally of the contacting sections 3 each have at least one flow channel 4 for a coolant, for example water, at least one inlet opening 5 for supplying coolant and at least one outlet opening 6 for discharging the coolant.
  • each flow channel 4 has two inlet openings 5, which are arranged on opposite sides of the cooling device 1 in alignment.
  • the cooling device 1 is preferably two from ⁇ openings 6 which are arranged on the opposite sides of the cooling device 1 in alignment.
  • the Inlet openings 5 and the outlet openings 6 are preferably provided on the same opposite sides of the cooling device 1 as the contacting sections 3.
  • at least one cavity 7 is formed in each cooling section 2.
  • each cooling section 2 each have a tube 8, which is at least partially, preferably completely arranged to form a gap 9 between an outer wall of the tube 8 and an inner wall of the cavity 7 in the respective cavity 7.
  • Characterized the flow channel 4 is divided into at least two sections from ⁇ , wherein the interior of the pipe 9 form one of the sections 10 and the gap another of the portions of the flow channel. 4
  • the cooling device 1 is designed in such a way that, when the coolant flows through the flow channel 4, the flow direction of the coolant in the interior of the tube 10 is represented by the flow direction of the coolant (represented by arrows in FIG. 1 b) in the gap 9 different.
  • coolant can be introduced into the flow channel 4 from both sides via both inlet openings 5.
  • the cooling device 1 is designed in such a way that the coolant supplied via the inlet openings 5 first flows through the inner tube 8 in the upward direction and, in the reverse direction, flows downwards in the gap 9 as it emerges from the tube 8 and leaves the cooling device via the outlet openings 6.
  • the coolant flow within the coolant device 1 can also be easily reversed by supplying the coolant via the two above-mentioned openings (which then act as inlet openings) and via the lower-lying openings (Which then act as outlet openings) is discharged again.
  • the cooling device 1 shown in the exemplary embodiment is provided in each cooling section 2, each with a through hole 11 which is closed and sealed at its two open ends by means of corresponding closure body 12 (for example plugs or closure screws ) and so forms the cavity 7.
  • the lying in the cavity 7 tube 8 is dimensioned so that its outer diameter is smaller than the inner diameter of the cavity 7. This creates between the inner wall of the cavity 7 and the outer wall of the tube 8, the gap 9, in which the coolant can flow.
  • the tube 8 is further dimensioned so that between its free ends and the closure bodies 12 is a distance, so that in the formed spaces a coolant flow is possible.
  • the tube diameter is widened and substantially corresponds to the inner diameter of the cavity 7.
  • this region of the tube 8 there is no gap between the inner wall of the cavity 7 and the outer wall of the tube 8 exists.
  • no coolant flow is possible in this area.
  • this area by a corresponding sealant or equivalent
  • the length of the tube 8 is dimensioned such that it does not cover the inlet openings 5, so that a freedemit ⁇ telzier thanks to the inlet openings 5 in the tube 8 is possible.
  • the cooling device preferably has an integrally formed base body 13, on which the contacting sections 3 and the cooling sections 4 are formed from ⁇ .
  • a base body 13 is preferably produced by extrusion molding.
  • the inlet openings 5 and the outlet openings 6 can after extrusion in the obtained profile body can be drilled in a simple manner.
  • the inlet openings and the outlet openings can each be provided with an annular groove 14, in each of which an O-ring seal 15 can be inserted.
  • the tubes 8 can be introduced into the formed in the frame of the extrusion process through ⁇ holes. 11
  • the through holes 11 are then closed by means of the closure body 12 so that the cavities 7 remain in the interior.
  • the contacting sections 3 are flat and flat.
  • the expansion Bezie ⁇ hung, the areal dimensions of approximately PLEASE CONTACT ⁇ portions 3 depends mainly on the size of the energy storage to be cooled.
  • the energy storage devices 14 (see Figure 3) is mostly electrochemical battery ⁇ cells, preferably lithium-ion based. These are often designed as prismatic battery cells with a rigid housing made of aluminum or as so-called flat cells with a housing made of flexible film.
  • the areal size of the contacting portions 4 is preferably dimensioned such that the contact surface between the cooling energy to save ⁇ 13 and the cooling device 1 is as large as possible.
  • the attachment of the energy storage device 14 to be cooled is preferably carried out by means of a double-sided adhesive, very good heat-conducting and electrically insulating adhesive film (not shown).
  • the cooling device 1 may have a positioning device 40.
  • the positioning device 40 may, for example, have at least one positioning pin 41 per tube 8 used, which is plugged through an associated through-hole 42 provided in the outer wall of the cooling device 1 in the region of the respective cooling section 4 so far as to locate the respective tube arranged in the cavity 8 touched and this ensures in his position.
  • the positioning pin 41 thus functions as a spacer between the outer wall of the tube 8 and the inner wall of the cavity 7 act. At the same time, however, the positioning pin 41 allows the flow of coolant in the gap 9.
  • On the outer wall and / or the inner wall of the tube 8 may preferably also surveys 50 are formed, which generate or enhance turbulence in the coolant flow.
  • the contacting portions 3 are preferably formed as a recess in the base body 13.
  • the cooling device 1 therefore has a smaller cross section in the region of the contacting sections 3 than in the cooling sections 4
  • the energy store 13 to be cooled (see FIG. 3) is sunk to a certain degree in the contacting section 3, as a result of which the supernatant can be significantly reduced.
  • the contacting sections 3 are designed such that the energy storage device 13 to be cooled can be arranged between two cooling devices 1 at the respective contacting sections and contact the mutually facing sides of the cooling sections 3 of the two cooling devices 1 or have a very small spacing (approximately 1 mm ).
  • FIG. 4 shows a first exemplary embodiment of an energy storage device 15 in a perspective view.
  • the energy storage device 15 has an energy storage module 16 which has a plurality of cooling devices 1 and a plurality of electrical energy storage devices 14, as described with reference to FIGS. 1 to 3.
  • the electrical energy storage devices 14 are arranged between the cooling devices 1, each energy storage device 14 preferably being in heat-conducting contact on both sides with the contacting sections 3 of a respective cooling device 1.
  • the power storage device 15 further includes a distribution device 17 which is disposed at one end of Energyspei ⁇ chermoduls 16, and a terminating device 18 which is located at the opposite end of the Energyspei ⁇ chermoduls sixteenth
  • the manifold 17 has a coolant supply connection 19 for connecting the Ener ⁇ gie Grandevorides 15 to a (not shown) coolant source. Furthermore, it has a coolant return port 20 for connecting the energy storage device 15 to a coolant return line (not shown).
  • the distribution means 17 accepts further to distribute the refrigerant supplied from the refrigerant source to theméeinrich ⁇ obligations 1 and the recycled by the coolant devices 1, the task heated to collect the coolant and the cooling ⁇ supply medium return line to.
  • the exact configuration of the distributor device will be explained in more detail below with reference to FIG.
  • the termination device 18 serves to produce a
  • the closing device 18 is designed such that it closes the facing it, inlet and outlet openings 5, 6 of the last cooling device 1 within the Energyspei ⁇ chermoduls 16 (see also Figure 5). This will ensures that no coolant from the last cooling ⁇ device 1 expires within the row of the energy storage module 16 but rather the coolant flows back to the manifold 19.
  • the energy storage device 15 further has a clamping device 21, by means of which the energy storage module 16 between the distributor device 17 and the terminating device 18 can be clamped.
  • the clamping device 21 is in the embodiment as a whole of four over the entire length of the energy storage device extending screws 21, which clamp the energy storage module 16 between the manifold 17 and the termination device 18 with a variable adjustable force. As a result, the energy storage device 15 is held together and at the same time to be cooled energy storage 14 with a defined force against the contacting portions 3 of the surrounding
  • both the distributor device 17, the termination device 18 and the cooling devices 1 are provided with through-holes 22 at suitable locations.
  • the clamping device 21 as a the
  • Energy storage module 16 the distribution device 17 and the terminal 18 encompassing screw clamp are executed (not shown). Furthermore, a (detachable) bonding of said components or a tensing of the components by means of a plug-in system is possible.
  • FIG. 5 shows a schematic cross-sectional view of the distributor device 17.
  • the bore 24 for the coolant inflow port 19 (see FIG. 4) and the bore 23 for the coolant return flow port 20 (see FIG. 4) can be seen.
  • the distributor device 17 further has a distributor channel 25, which via the corresponding bore 24th is connected to the coolant inflow port and which is designed and arranged so that it
  • Coolant inflow port 19 with him facing a ⁇ openings 5 of the first coolant device 1 connects within the energy storage module 16, so that the coolant from the coolant source through the coolant inflow port 19, the bore 24, the manifold passage 25 flows through via the inlet openings 5, all the coolant means in succession (see also FIG. 6).
  • the distributor device 17 has a collecting channel 26, which is connected via the bore 23 to the coolant return port 20 and which is designed and arranged such that it locates the outlet openings 6 of the first cooling device 1 within the energy storage module 16 facing the distributor device 17 Coolant return connection 20 connects. As a result, the coolant recirculated from the cooling devices 1 via the outlet openings 6 flows into the collecting channel 26 and further into the coolant return line via the coolant return connection.
  • FIG. 6 shows a schematic cross-sectional view of the energy storage device 15. Based on this, the operation of the energy storage device 15 will be explained in more detail. For reasons of clarity, the representation of the energy store and the naming of all components of the individual cooling devices 1 has been dispensed with. Rather, the coolant flow within the energy storage device 15 is represented by arrows.
  • FIG. 6 shows the package of a plurality of cooling devices 1 arranged one behind the other in the row, wherein these are arranged in such a way that both the inlet openings 5 of the cooling devices 1 are in alignment and the outlet openings 6 of the cooling device are in alignment.
  • Cooling devices 1 are those which have been explained in greater detail with reference to FIGS. 1 to 3. This arrangement of the cooling devices 1 results in a first global cooling central channel 27, which is formed by the in-flight inlet openings 5, and a second global coolant channel 28, which is formed by the located in a further escape outlet 6 of the cooling devices 1. In this way, a coolant flow between the cooling devices 1 is possible both via the inlet openings 5 and via the outlet openings 6 of the cooling devices 1.
  • the distributor device 17, on the opposite side of the termination device 18 is arranged.
  • the inlet openings 5 of the first cooling device 1 facing the distributor device 17 are connected to the distributor channel 25 of the distributor device 17 within the row of cooling devices of the energy storage module, so that coolant can be supplied to the energy storage module 16 via this path.
  • the distributor means 17 are facing outlet openings 6 of the first cooling device 1 within the energy storage module to the collection channel 26 of the manifold ⁇ device 17 is connected, so that discharged from the energy storage module 16 via this path refluxing coolant.
  • the closing device 18 closes its inlet openings 5 and outlet openings 6 of the last cooling device 1 within the energy storage module 16. This prevents the escape of coolant from these openings, as a result of which the coolant remains in the circuit.
  • FIG. 1 Another embodiment of the energy storage device 15 is shown in FIG. This embodiment differs from that shown in Figures 4 to 6 embodiment only in that there are several Ener ⁇ gie Grandemodule 16 has, which are arranged so that the rows are parallel successively arranged cooling devices of the individual energy storage modules 16 to each other.
  • the structure of the energy storage modules 16 itself is identical to the energy storage module shown in FIGS. 4 to 6.
  • the energy storage device 15 has a common distribution device 17 and a common termination device 18 for all energy storage modules 16.
  • the individual energy storage modules 16 are, as already explained with reference to FIGS 4 to 6, connected to the distribution device 17, so that they can supply the energy storage modules 16 accordingly with coolant and on the other hand can dissipate the spent coolant.

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Abstract

The invention relates to a cooling device (1) for an electrical energy accumulator (13), comprising at least one coolant flow channel (4) which is divided into at least two sections and has at least one inlet opening (5) for supplying coolant and at least one outlet opening (6) for discharging coolant. The cooling device (1) comprises at least one cavity (7) and at least one tube (8), which is arranged at least in part inside the cavity (7), forming a gap (9) between an outer wall of the tube (8) and an inner wall of the at least one cavity (7), wherein the interior of the tube (8) forms one of the sections of the flow channel (4), and the gap (9) another of the sections of the flow channel (4). The cooling device (1) is designed in such a manner that when the coolant flows through the flow channel (4), the direction of flow of the coolant in the interior of the tube (8) differs from the direction of flow of the coolant in the gap (9).

Description

Beschreibung description
Kühleinrichtung für einen elektrischen Energiespeicher und EnergieSpeichervorrichtung Cooling device for an electrical energy storage and energy storage device
Die Erfindung betrifft eine Kühleinrichtung für einen elektrischen Energiespeicher, insbesondere einen elektrochemischen Energiespeicher auf Lithium-Ionen-Basis, sowie eine Energie- Speichervorrichtung mit einer derartigen Kühleinrichtung. The invention relates to a cooling device for an electrical energy store, in particular an electrochemical energy store based on lithium ions, and an energy storage device with such a cooling device.
Zur Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs und der Schadstoff¬ emissionen werden in modernen Kraftfahrzeugen zunehmend To reduce fuel consumption and pollutant ¬ emissions are increasing in modern motor vehicles
Elektromotoren als Antriebsquelle eingesetzt. Die Versorgung dieser Elektromotoren mit elektrischer Energie erfolgt meist anhand leistungsstarker elektrischer Energiespeicher, beispielsweise elektrochemischer Batterien und/oder Kondensatoren. Da die maximale Leistungsabgabe sowie die Speicherkapazität der elektrischen Energiespeicher weiter gesteigert werden, sich gleichzeitig der Bauraum der elektrischen Energiespeicher immer weiter verringert, steigt die Leistungsdichte (Leistungsabgabe pro Bauraumvolumen) sehr stark an. Insbesondere bei den elektrochemischen Energiespeichern kommt es aufgrund exothermer Reaktionen oder aufgrund von Energieverlusten am Innenwiderstand der Zellen zu einer hohen Wärmefreisetzung. Zur Vermeidung kritischer Temperaturzustände, welche nicht nur aus sicher¬ heitstechnischen Aspekten zu vermeiden sind, sondern zusätzlich auch die Lebensdauer der einzelnen Energiespeicher drastisch reduzieren, sind leistungsfähige Kühlkonzepte notwendig. An diese Kühlkonzepte sind hinsichtlich eines geringen Bauraums, einer einfachen und kostengünstigen Konstruktion und der Kühleffizienz sehr hohe Ansprüche gestellt. Electric motors used as a drive source. The supply of these electric motors with electrical energy is usually carried out using high-performance electrical energy storage, such as electrochemical batteries and / or capacitors. Since the maximum power output and the storage capacity of the electrical energy storage are further increased, at the same time the space of the electrical energy storage continues to decrease, the power density (power output per space) increases very strongly. Particularly in the case of electrochemical energy stores, high heat release occurs due to exothermic reactions or due to energy losses on the internal resistance of the cells. To avoid critical temperature conditions which should be avoided not only safe ¬ standardized technical aspects, but also drastically reduce the life of the individual energy storage, efficient cooling concepts are required. Very high demands are placed on these cooling concepts with regard to a small installation space, a simple and inexpensive construction and the cooling efficiency.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Kühlein- richtung für einen Energiespeicher und eine Energiespeichervorrichtung bereitzustellen, welche sich durch eine effiziente Kühlung bei gleichzeitig geringem Bauraum und geringen Herstellungskosten auszeichnen. Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen beschrieben. It is the object of the present invention to provide a cooling device for an energy storage device and an energy storage device, which are characterized by efficient cooling with at the same time low installation space and low production costs. This task is done by the Objects of the independent claims solved. Advantageous embodiments are described in the dependent claims.
Eine Kühleinrichtung für einen elektrischen Energiespeicher gemäß dem Anspruch 1 weist zumindest einen Strömungskanal für ein Kühlmittel auf, welcher in zumindest zwei Abschnitte unterteilt ist und zumindest eine Einlassöffnung zum Zuführen von Kühlmittel und zumindest eine Auslassöffnung zum Abführen von Kühlmittel aufweist. Die Kühleinrichtung weist ferner einen Hohlraum und zumindest ein Rohr auf, welches unter Ausbildung eines Spalts zwischen einer Außenwand des Rohrs und einer Innenwand des Hohlraums in dem zumindest einen Hohlraum zumindest teilweise angeordnet ist. Dabei bildet der Innenraum des Rohrs einen der Abschnitte des Strömungskanals und der Spalt einen anderen der Abschnitte des Strömungskanals. Die Kühleinrichtung ist derart ausgebildet, dass beim Durchströmen des Strömungskanals mit Kühlmittel sich die Fließrichtung des Kühlmittels im Innenraum des Rohrs von der Fließrichtung des Kühlmittels im Spalt un¬ terscheidet . A cooling device for an electrical energy store according to claim 1 has at least one flow channel for a coolant, which is divided into at least two sections and at least one inlet opening for supplying coolant and at least one outlet opening for discharging coolant. The cooling device furthermore has a cavity and at least one tube, which is at least partially disposed in the at least one cavity, forming a gap between an outer wall of the tube and an inner wall of the cavity. In this case, the interior of the tube forms one of the sections of the flow channel and the gap forms another of the sections of the flow channel. The cooling device is designed such that differs when flowing through the flow channel with the coolant, the flow direction of the coolant in the interior of the pipe from the direction of flow of the coolant in the gap un ¬.
Die erfindungsgemäße Kühleinrichtung ist derart ausgebildet, dass innerhalb des Strömungskanals ein Richtungswechsel der Kühlmittelströmung erzwungen wird. Vorteilhafter Weise kommt es zu einer vollständigen Richtungsumkehr der Kühlmittelströmung. Die Temperaturen des Kühlmittels im Innenraum des Rohrs und im Spalt unterscheiden sich zumindest abschnittweise. Durch dieses Gegenstromprinzip werden eine sehr effektive Kühlung und ein sehr effektiver Wärmeübergang zwischen dem zu kühlenden elektrischen Energiespeicher und dem Kühlmittel erreicht. Durch die relativ hohe Strömungsgeschwindigkeit in dem zwischen der Innenwand des Hohlraums und dem Rohr ausgebildeten Spalt kommt es zu Tur¬ bulenzen im Kühlmittelstrom, was den Wärmeübergang auf das Kühlmittel deutlich verbessert. Aufgrund der konstruktiv be¬ dingten Richtungsumkehr des Kühlmittelstroms innerhalb des Strömungskanals können die Einlassöffnung und die Auslassöffnung sehr eng beieinander angeordnet werden. Die Kühlmittelversorgung und die Kühlmittelabfluss können daher sehr kompakt ausgestaltet sein. Die vorgeschlagene Konstruktion zeichnet sich durch einen äußerst geringen Bauraum, eine sehr gute Kühleffizienz und geringe Material- und Herstellungskosten aus. The cooling device according to the invention is designed such that a direction change of the coolant flow is forced within the flow channel. Advantageously, there is a complete reversal of direction of the coolant flow. The temperatures of the coolant in the interior of the tube and in the gap differ at least in sections. By this countercurrent principle, a very effective cooling and a very effective heat transfer between the electrical energy storage to be cooled and the coolant can be achieved. Due to the relatively high flow velocity in the space formed between the inner wall of the cavity and the tube gap, there is Tur ¬ turbulences in the coolant flow, which significantly improves the heat transfer to the coolant. Due to the constructive be ¬-related reversal of the direction of the coolant flow within the flow channel the inlet opening and the outlet opening can be arranged very close together. The coolant supply and the coolant outflow can therefore be made very compact. The proposed construction is characterized by a extremely small space, a very good cooling efficiency and low material and manufacturing costs.
In einer Ausgestaltung der Kühleinrichtung nach Anspruch 2 weist diese zumindest einen eben ausgebildeten Kontaktierungsab- schnitt auf, an dem ein zu kühlender Energiespeicher mit der Kühleinrichtung in thermisch leitenden Kontakt gebracht werden kann. Die Kühleinrichtung weist ferner einen Kühlabschnitt auf, in dem der zumindest eine Strömungskanal verläuft und welcher seitlich des Kontaktierungsabschnitts angeordnet ist und mit diesem in thermisch leitendem Kontakt steht. In one embodiment of the cooling device according to claim 2, this has at least one just trained Kontaktierungsab- section at which a to be cooled energy storage can be brought into thermal contact with the cooling device. The cooling device furthermore has a cooling section in which the at least one flow channel runs and which is arranged laterally of the contacting section and is in thermally conductive contact therewith.
Der Kontaktierungsabschnitt ist vorzugsweise eben und gro߬ flächig ausgebildet und flächenmäßig so dimensioniert, dass er eine größtmögliche Kontaktfläche mit dem zu kühlenden Ener¬ giespeicher bereitstellt. Durch die Unterteilung der Kühleinrichtung in zumindest einen Kontaktierungsabschnitt und zumindest einen seitlich daneben angeordneten Kühlabschnitt wird einerseits eine sehr gute thermisch leitende Anbindung des zu kühlenden Energiespeichers an die Kühleinrichtung gewährleistet gleichzeitig eine gute Zugänglichkeit des Kühlabschnitts er¬ reicht, was eine einfachere Kühlmittelversorgung und -entsorgung ermöglicht. Somit können der Kühlabschnitt beziehungsweise der Kontaktierungsabschnitt hinsichtlich einer kompakten und ro- busten Kühlmittelversorgung und -entsorgung beziehungsweise hinsichtlich einer optimalen thermischen Anbindung mit dem zu kühlenden Energiespeicher ausgebildet sein. The contacting portion is preferably flat and large ¬ a flat design and size as dimensioned so that it provides the greatest possible contact area with the to be cooled Ener ¬ giespeicher. By dividing the cooling device into at least one contacting portion and at least one laterally arranged next to the cooling section a very good thermally conductive connection to be cooled energy store on the one hand ensures the cooling device at the same time a good accessibility of the cooling section it ¬ ranges, which allows a simpler coolant supply and disposal , Thus, the cooling section or the contacting section can be designed with regard to a compact and robust coolant supply and removal or with regard to an optimal thermal connection with the energy store to be cooled.
In einer Ausgestaltung des Kühleinrichtung nach Anspruch 3 weist diese zwei Kühlabschnitte auf, in denen jeweils mindestens ein Strömungskanal für das Kühlmittel verläuft und welche derart auf gegenüberliegenden Seiten der Kühleinrichtung angeordnet sind, dass der zumindest eine Kontaktierungsabschnitt zwischen den beiden Kühlabschnitten liegt. In one embodiment of the cooling device according to claim 3, this has two cooling sections, in each of which at least one flow channel for the coolant extends and which are arranged on opposite sides of the cooling device, that the at least one contacting section between the two cooling sections.
Durch die beiden seitlich angeordneten Kühlabschnitte wird die von dem mindestens einen Kontaktierungsabschnitt aufgenommen Abwärme des jeweiligen Energiespeichers mit noch verbesserter Effizienz an das Kühlmittel abgeführt. By the two laterally disposed cooling sections is taken up by the at least one contacting section Waste heat of the respective energy storage with still improved efficiency dissipated to the coolant.
In einer Ausgestaltung der Kühleinrichtung in Anspruch 4 weist jeder Strömungskanal zwei Einlassöffnungen auf, welche auf gegenüberliegenden Seiten der Kühleinrichtung in einer Flucht angeordnet sind. Ferner weist jeder Strömungskanal zwei Aus¬ lassöffnungen auf, welche auf gegenüberliegenden Seiten der Kühleinrichtung in einer Flucht angeordnet sind. In one embodiment of the cooling device in claim 4, each flow channel on two inlet openings, which are arranged on opposite sides of the cooling device in alignment. Further, each flow channel on two From ¬ passage openings, which are arranged on opposite sides of the cooling device in alignment.
Die zwei Einlassöffnungen und die zwei Auslassöffnungen sind vorzugsweise auf denselben gegenüberliegenden Seiten angeordnet wie die Kontaktierungsabschnitte . Diese Konstruktion erlaubt eine sehr kompakte Anordnung mehrerer Kühleinrichtungen in einer Reihe, wobei die Einlassöffnungen die Auslassöffnungen benachbarter Kühleinrichtungen miteinander gekoppelt sind. So kann eine sehr kompakte und kostengünstige Parallelschaltung The two inlet openings and the two outlet openings are preferably arranged on the same opposite sides as the contacting sections. This design allows a very compact arrangement of a plurality of cooling devices in a row, wherein the inlet openings, the outlet openings of adjacent cooling devices are coupled together. So can a very compact and cost-effective parallel connection
(hinsichtlich des Kühlmittelstroms) mehrerer Kühleinrichtungen realisiert werden. (Regarding the coolant flow) of several cooling devices can be realized.
In einer Ausgestaltung der Kühleinrichtung in Anspruch 5 weist diese zwei Kontaktierungsabschnitte auf, welche auf gegen¬ überliegenden Seiten der Kühleinrichtung angeordnet sind. Die Ausgestaltung der Kühleinrichtung erlaubt es, mindestens zwei zu kühlende Energiespeicher in thermischen Kontakt mit der Kühleinrichtung zu bringen. So kann die Kühleinrichtung beispielsweise zwei auf gegenüberliegenden Seiten angeordnete Kontaktierungsabschnitte für jeweils mindestens einen zu kühlenden Energiespeicher aufweisen, wobei sich die Kontaktierungsabschnitte zwischen den Kühlabschnitten befinden. Auf diese Weise kann der Bauraum optimal ausgenutzt und die In one embodiment of the cooling device in claim 5, this has two contacting sections, which are arranged on opposite ¬ sides of the cooling device. The design of the cooling device makes it possible to bring at least two energy stores to be cooled in thermal contact with the cooling device. For example, the cooling device may have two contacting sections arranged on opposite sides for at least one energy store to be cooled, wherein the contacting sections are located between the cooling sections. In this way, the space can be optimally utilized and the
Kühleffizienz der Kühleinrichtung weiter gesteigert werden. In einer Ausgestaltung der Kühleinrichtung nach Anspruch 6 weist diese einen einstückig ausgebildeten Grundkörper auf, an dem der zumindest eine Kontaktierungsabschnitt und der zumindest eine Hohlraum ausgebildet sind. In einer weiteren Ausgestaltung der Kühleinrichtung in Anspruch 7 ist der Grundkörper dabei nach einem Strangpressverfahren hergestellt . Durch den einstückig hergestellten Grundkörper mit integrierten Kontaktierungsabschnitten und Hohlraum ist die Wärmeleitung zwischen dem Kontaktierungsabschnitt und Kühlabschnitt sehr hoch. Vorteilhafter Weise ist der Grundkörper dabei aus einem Material mit hoher thermischer Leitfähigkeit hergestellt, beispielsweise Aluminium. Durch das Strangpressverfahren kann der Grundkörper sehr leicht, kostengünstig und in hohen Cooling efficiency of the cooling device can be further increased. In one embodiment of the cooling device according to claim 6, this has an integrally formed base body on which the at least one contacting portion and the at least one cavity are formed. In a further embodiment of the cooling device in claim 7, the base body is produced by an extrusion process. Due to the integral body with integrated Kontaktierungsabschnitten and cavity, the heat conduction between the contacting and cooling section is very high. Advantageously, the base body is made of a material with high thermal conductivity, for example aluminum. By the extrusion process, the body can be very easily, inexpensively and in high
Stückzahlen hergestellt werden. In diesem Fall kann der Quantities are produced. In this case, the
Grundkörper ein nach dem Vorgang des Strangpressens ein Basic body on after the process of extrusion
Durchgangsloch aufweisen, welches zur Ausbildung des Hohlraums mit einem geeigneten Verschlusselement zumindest einseitig verschlossen werden kann. Die Abmessung des Grundkörpers kann in einer Dimension durch entsprechende Stückelung auf sehr einfache Weise variiert und den Gegebenheiten angepasst werden. Eine Energiespeichervorrichtung gemäß dem Anspruch 8 ist mit zumindest einem Energiespeichermodul ausgestattet. Das Ener¬ giespeichermodul weist zumindest zwei Kühleinrichtungen nach einem der Ansprüche 4 bis 7 auf, welche derart in einer Reihe hintereinander angeordnet sind, dass sich die Einlassöffnungen der Kühleinrichtungen in einer Flucht und die Auslassöffnungen der Kühleinrichtungen in einer Flucht befinden. Dabei sind einander zugeordnete Einlassöffnungen und einander zugeordnete Auslassöffnungen benachbarter Kühleinrichtungen derart miteinander gekoppelt, dass die Kühlflüssigkeit über die jeweiligen Einlassöffnungen und über die jeweiligen Auslassöffnungen von einer Kühleinrichtung zu der jeweils nächsten Kühleinrichtung strömen kann. Ferner weist das zumindest eine Energiespei¬ chermodul mehrere elektrische Energiespeicher auf, die an den Kontaktierungsabschnitten der Kühleinrichtungen angeordnet sind. Having through-hole, which can be closed at least on one side to form the cavity with a suitable closure element. The dimension of the body can be varied in a dimension by appropriate denomination in a very simple manner and adapted to the circumstances. An energy storage device according to claim 8 is equipped with at least one energy storage module. The Ener ¬ giespeichermodul has at least two cooling devices as claimed in any of claims 4 to 7, which are so arranged in a row one behind the other, that the inlet openings of the cooling devices in a line and the outlet of the cooling devices in a line are located. In this case, mutually associated inlet openings and associated outlet openings of adjacent cooling devices are coupled to one another such that the cooling liquid can flow via the respective inlet openings and via the respective outlet openings from one cooling device to the next cooling device. Further, the at least one submodule Energiespei ¬ a plurality of electrical energy storage, which are arranged at the contacting portions of the cooling devices.
Die so aufgebaute Energiespeichervorrichtung zeichnet sich durch einen äußerst kompakten Aufbau und einer hervorragende Kühl- leistung für die Energiespeicher aus. Durch die Koppelung der einzelnen Kühleinrichtungen innerhalb eines jeden der Energiespeichermodule sowohl über die Einlassöffnungen als auch über die Auslassöffnungen, entsteht eine Parallelschaltung der einzelnen Kühleinrichtungen bezüglich des Kühlmittelstroms. Die Dimension der Einlassöffnungen und der Auslassöffnungen und die Dimension der Strömungskanäle können so aufeinander abgestimmt sein, dass in jeder der Kühleinrichtungen innerhalb eines Energiespeichermoduls im Wesentlichen der gleiche Kühlmit- teldurchsatz zustande kommt. So können Temperaturdifferenzen innerhalb der einzelnen Energiespeichermodule minimiert werden. Durch die Parallelschaltung der Kühleinrichtungen innerhalb der jeweiligen Energiespeichermodule ergibt sich ein sehr geringer Druckverlust bei der Durchströmung mit Kühlmittel. The energy storage device constructed in this way is characterized by an extremely compact construction and excellent cooling power for the energy storage. The coupling of the individual cooling devices within each of the energy storage modules both via the inlet openings and via the outlet openings, creates a parallel connection of the individual cooling devices with respect to the coolant flow. The dimension of the inlet openings and the outlet openings and the dimension of the flow channels can be matched to one another such that essentially the same coolant throughput occurs in each of the cooling devices within an energy storage module. Thus, temperature differences within the individual energy storage modules can be minimized. The parallel connection of the cooling devices within the respective energy storage modules results in a very low pressure loss in the flow with coolant.
In einer Ausgestaltung der Energiespeichereinrichtung nach Anspruch 9 weist diese mehrere Energiespeichermodule auf, welche derart angeordnet sind, dass die Reihen hintereinander an¬ geordneter Kühleinrichtungen der einzelnen Energiespeicher- module parallel zueinander stehen. In one embodiment of the energy storage device according to claim 9, this has a plurality of energy storage modules, which are arranged such that the rows of successively ¬ on ordered cooling devices of the individual energy storage modules are parallel to each other.
Durch die Parallelschaltung mehrerer Energiespeichermodule können die in der Energiespeichervorrichtung enthaltenen elektrischen Energiespeicher auf mehrere, parallel angeordnete und hinsichtlich der Kühlmittelversorgung parallel geschaltete Energiespeichermodule aufgeteilt werden. Somit stehen zwei Freiheitsgrade zur Aufteilung der Vielzahl an elektrischen Energiespeicher zur Verfügung, wodurch eine Optimierung der Energiespeichervorrichtung hinsichtlich der Außenabmessungen und der Kühlmittelversorgung erreicht werden kann. By the parallel connection of a plurality of energy storage modules, the electrical energy storage devices contained in the energy storage device can be divided into a plurality of energy storage modules arranged in parallel and connected in parallel with respect to the coolant supply. Thus, two degrees of freedom for dividing the plurality of electrical energy storage are available, whereby an optimization of the energy storage device with respect to the outer dimensions and the coolant supply can be achieved.
In einer Ausgestaltung der Energiespeichervorrichtung nach Anspruch 10 weist diese eine Verteilereinrichtung auf, welche an einem Ende des mindestens einen Energiespeichermoduls angeordnet ist und zumindest einen Kühlmittelzuflussanschluss zum Anschluss einer Kühlmittelquelle, aufweist. Ferner weist die Vertei¬ lereinrichtung einen Verteilerkanal auf, welcher den In one embodiment of the energy storage device according to claim 10, this has a distribution device, which is arranged at one end of the at least one energy storage module and at least one coolant inflow port for connecting a coolant source has. Further, the distri ¬ lereinrichtung a manifold on which the
Kühlmittelzuflussanschluss mit der mindestens einen Einlass- Öffnung einer ersten Kühleinrichtung innerhalb eines jeden Energiespeichermoduls verbindet. Ferner weist die Verteiler¬ einrichtung zumindest einen Kühlmittelrückflussanschluss zum Anschluss einer Kühlmittelrückflussleitung und zumindest einen Sammelkanal auf, welcher die zumindest eine Auslassöffnung der ersten Kühleinrichtung innerhalb eines jeden Energiespei¬ chermoduls mit dem Kühlmittelrückflussanschluss verbindet. Coolant inflow connection with the at least one inlet Opening connects a first cooling device within each energy storage module. Further, the manifold ¬ device has at least one coolant return port for connection to a coolant return line and at least one collecting channel, which connects the at least one outlet of the first cooling means within each Energiespei ¬ chermoduls with the coolant return port.
Die Energiespeichervorrichtung zeichnet sich durch eine ge- meinsame Verteilereinrichtung für alle enthaltenen Energiespeichermodule aus. Durch den Kühlmittelzuflussanschluss eine Kühlmittelquelle sehr schnell und einfach angeschlossen werden. Dies gilt für den Kühlmittelrückflussanschluss und eine The energy storage device is characterized by a common distribution device for all energy storage modules contained. Due to the coolant inlet connection, a coolant source can be connected very quickly and easily. This applies to the coolant return connection and a
Kühlmittelentsorgungsleitung. Der gemeinsame Verteilerkanal und der gemeinsame Sammelkanal für alle Energiespeichermodule gewährleisten eine gleichmäßige Verteilung und einen gesammelten Rückfluss des Kühlmittels von allen Energiespeichermodulen. Durch die Konzentrierung der Kühlmittelverteilung und der Kühlmittelentsorgung in einem gemeinsamen Bauteil können nicht nur die Anzahl der Bauteile reduziert, sondern auch die Herstellungskosten weiter reduziert werden. Coolant discharge line. The common distribution channel and the common collection channel for all energy storage modules ensure an even distribution and a collected return of the coolant from all energy storage modules. By concentrating the coolant distribution and the coolant disposal in a common component not only the number of components can be reduced, but also the production costs can be further reduced.
In einer Ausgestaltung der Energiespeichervorrichtung nach Anspruch 11 weist diese eine Abschlusseinrichtung auf, welche einem gegenüberliegenden Ende des mindestens einen Energiespeichermoduls angeordnet ist und welche die ihr zugewandten Einlass- und Auslassöffnungen der jeweils letzten Kühleinrichtung innerhalb eines jeden Energiespeichermoduls ver¬ schließt . In one embodiment of the energy storage device according to claim 11, this has a termination device which is arranged at an opposite end of the at least one energy storage module and which closes the inlet and outlet openings of the respective last cooling device within each energy storage module .
Durch das Verschließen der Einlass- und Auslassöffnungen entsteht ein Kühlmittelkreislauf innerhalb der einzelnen Energiespeichermodule von der Verteilereinrichtung über die Kühleinrichtungen zur Abschlusseinrichtung und zurück. By closing the inlet and outlet openings, a coolant circuit within the individual energy storage modules is created from the distributor device via the cooling devices to the terminating device and back.
In einer Ausgestaltung der Energiespeichervorrichtung nach Anspruch 12 weist diese eine Spanneinrichtung auf, mittels der das zumindest eine Energiespeichermodul zwischen der Vertei- lereinrichtung und der Abschlusseinrichtung verspannt werden kann . In one embodiment of the energy storage device according to claim 12, this has a clamping device, by means of which the at least one energy storage module between the distributor Lereinrichtung and the termination device can be clamped.
Durch die Spanneinrichtung werden die Bestandteile der Ener- giespeichermodule (Kühleinrichtungen und elektrische Ener¬ giespeicher) , sowie die Verteilereinrichtung und die Abschlusseinrichtung stabil zusammengehalten. Ferner können die elektrischen Energiespeicher durch Aufbringen einer definierten Zugkraft gegen die Kontaktierungsabschnitte der Kühleinrich- tungen gedrückt werden, wodurch der Wärmeübergang von den elektrischen Energiespeichern über die Kühleinrichtungen zum Kühlmittel deutlich verbessert werden kann. Vorteilhafter Weise ist die Spanneinrichtung derart ausgebildet, dass die Zugkraft beziehungsweise Spannkraft auf die Bestandteile der Energie- speichermodule variabel einstellbar ist. By the clamping device the components of the energy giespeichermodule (cooling means and electrical Ener ¬ giespeicher) and the distributor device and the closing device are held together stably. Furthermore, the electrical energy stores can be pressed by applying a defined tensile force against the contacting sections of the cooling devices, as a result of which the heat transfer from the electrical energy stores via the cooling devices to the coolant can be markedly improved. Advantageously, the clamping device is designed such that the tensile force or clamping force is variably adjustable to the components of the energy storage modules.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die beigefügten Figuren näher erläutert. In den Figuren sind: In the following the invention will be explained in more detail by means of embodiments with reference to the attached figures. In the figures are:
Figur la und lb schematische Querschnittsansichten eines Ausführungsbeispiels einer Kühleinrichtung für einen elektrischen Energiespeicher; Figures la and lb are schematic cross-sectional views of an embodiment of a cooling device for an electrical energy storage;
Figur 2 eine perspektivische Ansicht einer Figure 2 is a perspective view of a
Kühleinrichtung für einen elektrischen Energiespeicher;  Cooling device for an electrical energy storage device;
Figur 3 eine schematische Darstellung einer Figure 3 is a schematic representation of a
Kühleinrichtung mit einem elektrischen Energiespeicher;  Cooling device with an electrical energy storage device;
Figur 4 eine schematische, perspektivische  Figure 4 is a schematic, perspective
Ansicht eines Ausführungsbeispiels für eine Energiespeichervorrichtung;  View of an embodiment of an energy storage device;
Figur 5 eine schematische Querschnittansicht der Energiespeichervorrichtung; Figur 6 eine schematische Querschnittansicht einer Verteilereinrichtung; Figure 5 is a schematic cross-sectional view of the energy storage device; FIG. 6 shows a schematic cross-sectional view of a distributor device;
Figur 7 eine schematische, perspektivische Figure 7 is a schematic, perspective
Ansicht einer Energiespeichereinrichtung mit mehreren Energiespei- chermodulen .  View of an energy storage device with several energy storage modules.
In den Figuren la und lb ist ein Ausführungsbeispiel einer Kühleinrichtung 1 in Form von Querschnittsansichten schematisch dargestellt. Figur lb stellt dabei die Querschnittsansicht entlang der Schrittlinie A-A in Figur 1 dar. In the figures la and lb an embodiment of a cooling device 1 in the form of cross-sectional views is shown schematically. FIG. 1b shows the cross-sectional view along the step line A-A in FIG.
Die Kühleinrichtung 1 weist an zwei gegenüberliegenden Enden jeweils einen Kühlabschnitt 2 und zwei zwischen den Kühlab¬ schnitten 2 liegende, auf gegenüberliegenden Seiten (Flachseiten) angeordnete Kontaktierungsabschnitte 3 für einen zu kühlenden Energiespeicher (in Figur 3 dargestellt) auf. Die Kontaktierungsabschnitte 3 sind dabei in Figur la durch ge- strichelte Linien seitlich begrenzt (in Figur 1 ist der zweite Kontaktierungsabschnitt 3 auf der Rückseite der Kühleinrichtung 1 angeordnet und daher nicht erkennbar) . An den Kontaktie- rungsabschnitten 3 ist ein zu kühlender elektrischer Energiespeicher (siehe Figur 3) , vorzugsweise eine elektrochemische Batterie auf Lithium-Ionen-Basis, in wärmeleitenden Kontakt mit der Kühleinrichtung 1 zu bringen. Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Kontaktierungsabschnitts 3 wird anhand von Figur 3 genauer erläutert. Die seitlich der Kontaktierungsabschnitte 3 liegenden Kühlabschnitte 2 weisen jeweils zumindest einen Strömungskanal 4 für ein Kühlmittel, beispielsweise Wasser, zumindest eine Einlassöffnung 5 zum Zuführen von Kühlmittel und zumindest eine Auslassöffnung 6 zum Abführen des Kühlmittels auf. Wie in Figur lb dargestellt, weist jeder Strömungskanal 4 zwei Einlassöffnungen 5 auf, welche auf gegenüberliegenden Seiten der Kühleinrichtung 1 in einer Flucht angeordnet sind. Ferner weist die Kühleinrichtung 1 vorzugsweise zwei Aus¬ lassöffnungen 6 auf, welche auf den gegenüberliegenden Seiten der Kühleinrichtung 1 in einer Flucht angeordnet sind. Dabei sind die Einlassöffnungen 5 und die Auslassöffnungen 6 vorzugsweise auf denselben gegenüberliegenden Seiten der Kühleinrichtung 1 vorgesehen wie die Kontaktierungsabschnitte 3. In der Kühleinrichtung 1 sind in jedem Kühlabschnitt 2 jeweils zumindest ein Hohlraum 7 ausgebildet. Ferner weist die Kühl¬ einrichtung 1 in jedem Kühlabschnitt 2 jeweils ein Rohr 8 auf, welches unter Ausbildung eines Spalts 9 zwischen einer Außenwand des Rohrs 8 und einer Innenwand des Hohlraums 7 in dem jeweiligen Hohlraum 7 zumindest teilweise, vorzugsweise ganz angeordnet ist. Dadurch wird der Strömungskanal 4 in zumindest zwei Ab¬ schnitte unterteilt, wobei der Innenraum des Rohrs 10 einen der Abschnitte und der Spalt 9 einen weiteren der Abschnitte des Strömungskanals 4 bilden. The cooling device 1 has at two opposite ends in each case a cooling section 2 and two lying between the Kühlab ¬ sections 2, on opposite sides (flat sides) arranged contacting sections 3 for a to be cooled energy storage (shown in Figure 3). The contacting sections 3 are laterally delimited by dashed lines in FIG. 1 a (in FIG. 1, the second contacting section 3 is arranged on the rear side of the cooling device 1 and therefore can not be seen). At the contacting sections 3, an electrical energy store to be cooled (see FIG. 3), preferably a lithium-ion-based electrochemical battery, is to be brought into heat-conducting contact with the cooling device 1. An advantageous embodiment of the Kontaktierungsabschnitts 3 will be explained in more detail with reference to FIG 3. The cooling sections 2 lying laterally of the contacting sections 3 each have at least one flow channel 4 for a coolant, for example water, at least one inlet opening 5 for supplying coolant and at least one outlet opening 6 for discharging the coolant. As illustrated in FIG. 1b, each flow channel 4 has two inlet openings 5, which are arranged on opposite sides of the cooling device 1 in alignment. Furthermore, the cooling device 1 is preferably two from ¬ openings 6 which are arranged on the opposite sides of the cooling device 1 in alignment. Here are the Inlet openings 5 and the outlet openings 6 are preferably provided on the same opposite sides of the cooling device 1 as the contacting sections 3. In the cooling device 1, at least one cavity 7 is formed in each cooling section 2. Further, the cooling ¬ device 1 in each cooling section 2 each have a tube 8, which is at least partially, preferably completely arranged to form a gap 9 between an outer wall of the tube 8 and an inner wall of the cavity 7 in the respective cavity 7. Characterized the flow channel 4 is divided into at least two sections from ¬, wherein the interior of the pipe 9 form one of the sections 10 and the gap another of the portions of the flow channel. 4
Wie anhand der Figur lb zu erkennen ist, ist die Kühleinrichtung 1 derart ausgebildet, dass beim Durchströmen des Strömungskanals 4 mit Kühlmittel sich die Fließrichtung des Kühlmittels im Innenraum des Rohrs 10 von der Fließrichtung des Kühlmittels (in Figur lb mit Pfeilen dargestellt) im Spalt 9 unterscheidet.As can be seen with reference to FIG. 1 b, the cooling device 1 is designed in such a way that, when the coolant flows through the flow channel 4, the flow direction of the coolant in the interior of the tube 10 is represented by the flow direction of the coolant (represented by arrows in FIG. 1 b) in the gap 9 different.
Insbesondere kommt es beim Durchströmen des Strömungskanals 4 zu einer Richtungsumkehr des Kühlmittels. In particular, when the flow channel 4 flows through, the direction of the coolant is reversed.
Unter der Annahme, dass die in Figur lb unten liegenden Öffnungen als Einlassöffnungen 5 und die darüber liegenden Öffnungen als Auslassöffnungen 6 für das Kühlmittel fungieren, kann über beide Einlassöffnungen 5 von beiden Seiten Kühlmittel in den Strömungskanal 4 eingeleitet werden. Die Kühleinrichtung 1 ist derart ausgebildet, dass das über die Einlassöffnungen 5 zugeführte Kühlmittel zunächst das innenliegende Rohr 8 in Aufwärtsrichtung durchströmt und beim Austreten aus dem Rohr 8 in umgekehrter Richtung in dem Spalt 9 nach unten strömt und die Kühleinrichtung über die Auslassöffnungen 6 verlässt. Der Kühlmittelstrom innerhalb der Kühlmitteleinrichtung 1 kann jedoch auf einfach Weise auch umgekehrt werden, indem das Kühlmittel über die beiden oberhalb liegenden Öffnungen (welche dann Einlassöffnungen fungieren) zugeführt wird und über die unten liegenden Öffnungen (welche dann als Auslassöffnungen fungieren) wieder abgeführt wird . Assuming that the openings lying below in FIG. 1b act as inlet openings 5 and the openings above them as outlet openings 6 for the coolant, coolant can be introduced into the flow channel 4 from both sides via both inlet openings 5. The cooling device 1 is designed in such a way that the coolant supplied via the inlet openings 5 first flows through the inner tube 8 in the upward direction and, in the reverse direction, flows downwards in the gap 9 as it emerges from the tube 8 and leaves the cooling device via the outlet openings 6. However, the coolant flow within the coolant device 1 can also be easily reversed by supplying the coolant via the two above-mentioned openings (which then act as inlet openings) and via the lower-lying openings (Which then act as outlet openings) is discharged again.
Um diesen Strömungsverlauf zu erreichen, ist die im Ausfüh- rungsbeispiel dargestellte Kühleinrichtung 1 in jedem Kühlabschnitt 2 mit jeweils einem Durchgangsloch 11 versehen, welches an seinen beiden offenen Enden mittels entsprechender Verschlusskörper 12 (beispielsweise Stopfen oder Verschluss¬ schrauben) verschlossen und abgedichtet ist und so den Hohlraum 7 bildet. Das im Hohlraum 7 liegende Rohr 8 ist so dimensioniert, dass dessen Außendurchmesser kleiner ist als der Innendurchmesser des Hohlraums 7. Dadurch entsteht zwischen der Innenwand des Hohlraums 7 und der Außenwand des Rohrs 8 der Spalt 9, in dem das Kühlmittel strömen kann. Das Rohr 8 ist ferner so dimen- sioniert, dass zwischen seinen freien Enden und den Verschlusskörpern 12 ein Abstand besteht, so dass in den gebildeten Zwischenräumen ein Kühlmittelstrom möglich ist. In order to achieve this flow pattern, the cooling device 1 shown in the exemplary embodiment is provided in each cooling section 2, each with a through hole 11 which is closed and sealed at its two open ends by means of corresponding closure body 12 (for example plugs or closure screws ) and so forms the cavity 7. The lying in the cavity 7 tube 8 is dimensioned so that its outer diameter is smaller than the inner diameter of the cavity 7. This creates between the inner wall of the cavity 7 and the outer wall of the tube 8, the gap 9, in which the coolant can flow. The tube 8 is further dimensioned so that between its free ends and the closure bodies 12 is a distance, so that in the formed spaces a coolant flow is possible.
An dem den Einlassöffnungen zugewandten freien Ende des Rohrs 8 ist der Rohrdurchmesser erweitert und entspricht im Wesentlichen dem Innendurchmesser des Hohlraums 7. Im diesem Bereich des Rohrs 8 besteht kein Spalt zwischen der Innenwand des Hohlraums 7 und der Außenwand des Rohrs 8 existiert. In diesem Bereich ist somit keine Kühlmittelströmung möglich. Zusätzlich kann dieser Bereich durch ein entsprechendes Dichtmittel oder entsprechende At the inlet end facing free end of the tube 8, the tube diameter is widened and substantially corresponds to the inner diameter of the cavity 7. In this region of the tube 8, there is no gap between the inner wall of the cavity 7 and the outer wall of the tube 8 exists. Thus, no coolant flow is possible in this area. In addition, this area by a corresponding sealant or equivalent
Dichtungselemente (nicht dargestellt) weiter abgedichtet werden . Sealing elements (not shown) are sealed further.
Die Länge des Rohres 8 ist derart bemessen, dass es die Ein- lassöffnungen 5 nicht überdeckt, so dass ein freier Kühlmit¬ telfluss durch die Einlassöffnungen 5 in das Rohr 8 möglich ist. The length of the tube 8 is dimensioned such that it does not cover the inlet openings 5, so that a free Kühlmit ¬ telfluss through the inlet openings 5 in the tube 8 is possible.
Wie in Figur 2 dargestellt weist die Kühleinrichtung vorzugsweise einen einstückig ausgebildeten Grundkörper 13 auf, an dem die Kontaktierungsabschnitte 3 und die Kühlungsabschnitte 4 aus¬ gebildet sind. Ein derartiger Grundkörper 13 wird vorzugsweise nach Strangpressverfahren hergestellt. Die Einlassöffnungen 5 und die Auslassöffnungen 6 können nach Strangpressen in den erhaltenen Profilkörper auf einfache Weise gebohrt werden. Zur Abdichtung können die Einlassöffnungen und die Auslassöffnungen jeweils mit einer Ringnut 14 versehen werden, in die jeweils eine O-Ringdichtung 15 eingelegt werden kann. Die Rohre 8 können in die im Rahmen des Strangpressverfahrens ausgebildeten Durch¬ gangslöcher 11 eingeführt werden. Die Durchgangslöcher 11 werden anschließend mittels der Verschlusskörper 12 verschlossen, sodass im Inneren die Hohlräume 7 verbleiben. In Figur 2 ist erkennbar, dass die Kontaktierungsabschnitte 3 flächig und eben ausgebildet sind. Die Ausdehnung bezie¬ hungsweise die flächenmäßige Dimensionierung der Kontaktie¬ rungsabschnitte 3 richtet sich vornehmlich nach der Größe der zu kühlenden Energiespeicher. Bei den Energiespeichern 14 (siehe Figur 3) handelt es sich meist um elektrochemische Batterie¬ zellen, vorzugsweise auf Lithium-Ionen-Basis. Diese sind häufig als prismatische Batteriezellen mit einem starren Gehäuse aus Aluminium oder als sogenannte Flachzellen mit einem Gehäuse aus flexibler Folie ausgebildet. Die flächenmäßige Größe der Kontaktierungsabschnitte 4 ist vorzugsweise so dimensioniert, dass die Kontaktfläche zwischen den zu kühlenden Energie¬ speichern 13 und der Kühleinrichtung 1 möglichst groß ist. Die Befestigung der zu kühlenden Energiespeicher 14 erfolgt vorzugsweise mittels eines doppelseitig klebenden, sehr gut wärmeleitenden und elektrisch isolierenden Klebefolie (nicht dargestellt) . Auch andere Befestigungsmethoden wie Wärme¬ leitkleber, Klemmeinrichtungen oder Schraubverbindungen sind denkbar. Die aufgrund von exothermen chemischen Prozessen und/oder durch Leistungsverluste am Wiederstand der Batte- riezellen innerhalb des elektrischen Energiespeichers 14 produzierte Wärme wird über die große Kontaktfläche im Kon- taktierungsabschnitt 3 auf die Kühleinrichtung 1 übertragen. Durch die einstückige Ausbildung des Grundkörpers 13 (siehe Figur 2) wird die Wärme sehr effektiv zu den seitlich liegenden Kühlabschnitten 4 weitergeleitet und dort an das Kühlmittel abgegeben. Auf diese Weise ist eine hervorragende Kühlung der Energiespeicher 14 möglich. Zur Positionierung bzw. Zentrierung des Rohrs 8 im Hohlraum 7 kann die Kühleinrichtung eine Positioniereinrichtung 40 aufweisen. Die Positioniereinrichtung 40 kann beispielweise pro verwendetes Rohr 8 zumindest einen Positionierstift 41 auf- weisen, welcher soweit durch ein zugehöriges, in der Außenwand der Kühleinrichtung 1 im Bereich des jeweiligen Kühlabschnitts 4 vorgesehenes Durchgangsloch 42 gesteckt wird, dass er das jeweilige, im Hohlraum angeordnete Rohr 8 berührt und dieses dadurch in seiner Position sichert. Der Positionierstift 41 fungiert somit als Abstandhalter zwischen der Außenwand des Rohrs 8 und der Innenwand des Hohlraums 7 fungieren. Gleichzeitig lässt der Positionierstift 41 aber den Kühlmittelfluss im Spalt 9 zu. As shown in Figure 2, the cooling device preferably has an integrally formed base body 13, on which the contacting sections 3 and the cooling sections 4 are formed from ¬ . Such a base body 13 is preferably produced by extrusion molding. The inlet openings 5 and the outlet openings 6 can after extrusion in the obtained profile body can be drilled in a simple manner. For sealing, the inlet openings and the outlet openings can each be provided with an annular groove 14, in each of which an O-ring seal 15 can be inserted. The tubes 8 can be introduced into the formed in the frame of the extrusion process through ¬ holes. 11 The through holes 11 are then closed by means of the closure body 12 so that the cavities 7 remain in the interior. In Figure 2 it can be seen that the contacting sections 3 are flat and flat. The expansion Bezie ¬ hung, the areal dimensions of approximately PLEASE CONTACT ¬ portions 3 depends mainly on the size of the energy storage to be cooled. In the energy storage devices 14 (see Figure 3) is mostly electrochemical battery ¬ cells, preferably lithium-ion based. These are often designed as prismatic battery cells with a rigid housing made of aluminum or as so-called flat cells with a housing made of flexible film. The areal size of the contacting portions 4 is preferably dimensioned such that the contact surface between the cooling energy to save ¬ 13 and the cooling device 1 is as large as possible. The attachment of the energy storage device 14 to be cooled is preferably carried out by means of a double-sided adhesive, very good heat-conducting and electrically insulating adhesive film (not shown). Other attachment methods such as heat ¬ conductive adhesive, clamping devices or screw are conceivable. The heat produced on the basis of exothermic chemical processes and / or by power losses on the resistance of the battery cells within the electrical energy accumulator 14 is transferred to the cooling device 1 via the large contact surface in the contacting section 3. Due to the one-piece design of the main body 13 (see Figure 2), the heat is very effectively forwarded to the side cooling sections 4 and discharged there to the coolant. In this way, an excellent cooling of the energy storage 14 is possible. For positioning or centering of the tube 8 in the cavity 7, the cooling device may have a positioning device 40. The positioning device 40 may, for example, have at least one positioning pin 41 per tube 8 used, which is plugged through an associated through-hole 42 provided in the outer wall of the cooling device 1 in the region of the respective cooling section 4 so far as to locate the respective tube arranged in the cavity 8 touched and this ensures in his position. The positioning pin 41 thus functions as a spacer between the outer wall of the tube 8 and the inner wall of the cavity 7 act. At the same time, however, the positioning pin 41 allows the flow of coolant in the gap 9.
An der Außenwand und/oder der Innenwand des Rohrs 8 können vorzugsweise auch Erhebungen 50 ausgebildet sein, welche Turbulenzen im Kühlmittelstrom erzeugen oder verstärken. On the outer wall and / or the inner wall of the tube 8 may preferably also surveys 50 are formed, which generate or enhance turbulence in the coolant flow.
Beispielsweise können sie Erhebungen eine Spiralform aufweisen (ähnlich einem Gewinde) . Wie in Figur 2 gezeigt ist, sind die Kontaktierungsabschnitte 3 vorzugsweise als Ausnehmung im Grundkörper 13 ausgebildet. Die Kühleinrichtung 1 weist daher im Bereich der Kontaktierungsabschnitte 3 einen geringeren Querschnitt auf als in den Kühlabschnitten 4. Diese Formgebung kann bereits beim For example, they may surveys have a spiral shape (similar to a thread). As shown in Figure 2, the contacting portions 3 are preferably formed as a recess in the base body 13. The cooling device 1 therefore has a smaller cross section in the region of the contacting sections 3 than in the cooling sections 4
Strangpressen erfolgen. Durch die Ausbildung der Kontaktierungsabschnitte 3 als Vertiefung oder als Ausnehmung wird der zu kühlende Energiespeicher 13 (siehe Figur 3) in dem Kontak- tierungsabschnitt 3 zu einem gewissen Grad versenkt wodurch der Überstand deutlich reduziert werden kann. Vorteilhafter Weise sind die Kontaktierungsabschnitte 3 derart ausgebildet, dass der zu kühlende Energiespeicher 13 zwischen zwei Kühleinrichtungen 1 an den jeweiligen Kontaktierungsabschnitten angeordnet werden kann und sich die einander zugewandten Seiten der Kühlabschnitte 3 der beiden Kühleinrichtungen 1 berühren oder einen sehr geringen Abstand haben (ca. 1mm) . Extruding done. By forming the contacting sections 3 as a depression or as a recess, the energy store 13 to be cooled (see FIG. 3) is sunk to a certain degree in the contacting section 3, as a result of which the supernatant can be significantly reduced. Advantageously, the contacting sections 3 are designed such that the energy storage device 13 to be cooled can be arranged between two cooling devices 1 at the respective contacting sections and contact the mutually facing sides of the cooling sections 3 of the two cooling devices 1 or have a very small spacing (approximately 1 mm ).
Anhand der Figuren 4 bis 7 werden Ausführungsbeispiele einer Energiespeichervorrichtung 15 erläutert. In Figur 4 ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer Energie¬ speichervorrichtung 15 in einer perspektivischen Ansicht dargestellt. Die Energiespeichervorrichtung 15 weist ein Energiespeichermodul 16 auf, welches mehrere Kühleinrichtungen 1 und mehrere elektrische Energiespeicher 14 aufweist, wie sie anhand der Figuren 1 bis 3 beschrieben wurden sind. Die elektrischen Energiespeicher 14 sind zwischen den Kühleinrichtungen 1 angeordnet, wobei jeder Energiespeicher 14 vorzugsweise beidseitig mit den Kontaktierungsabschnitten 3 jeweils einer Kühleinrichtung 1 in wärmeleitendem Kontakt steht. Exemplary embodiments of an energy storage device 15 will be explained with reference to FIGS. 4 to 7. FIG. 4 shows a first exemplary embodiment of an energy storage device 15 in a perspective view. The energy storage device 15 has an energy storage module 16 which has a plurality of cooling devices 1 and a plurality of electrical energy storage devices 14, as described with reference to FIGS. 1 to 3. The electrical energy storage devices 14 are arranged between the cooling devices 1, each energy storage device 14 preferably being in heat-conducting contact on both sides with the contacting sections 3 of a respective cooling device 1.
Die Energiespeichervorrichtung 15 weist ferner eine Verteilereinrichtung 17 auf, welche an einem Ende des Energiespei¬ chermoduls 16 angeordnet ist, sowie eine Abschlusseinrichtung 18, welche an dem gegenüberliegenden Ende des Energiespei¬ chermoduls 16 angeordnet ist. Die Verteilereinrichtung 17 weist einen Kühlmittelzuflussanschluss 19 zum Anschluss der Ener¬ giespeichervorrichtung 15 an eine (nicht dargestellte) Kühlmittelquelle auf. Ferner weist sie einen Kühlmittelrück- flussanschluss 20 zum Anschluss der Energiespeichervorrichtung 15 an eine (nicht dargestellte) Kühlmittelrückflussleitung auf. The power storage device 15 further includes a distribution device 17 which is disposed at one end of Energiespei ¬ chermoduls 16, and a terminating device 18 which is located at the opposite end of the Energiespei ¬ chermoduls sixteenth The manifold 17 has a coolant supply connection 19 for connecting the Ener ¬ giespeichervorrichtung 15 to a (not shown) coolant source. Furthermore, it has a coolant return port 20 for connecting the energy storage device 15 to a coolant return line (not shown).
Neben dem Anschluss der Energiespeichervorrichtung 15 an die Kühlmittelquelle und die Kühlmitterückflussleitung übernimmt die Verteilereinrichtung 17 ferner die Aufgabe, das von der Kühlmittelquelle gelieferte Kühlmittel auf die Kühleinrich¬ tungen 1 zu verteilen und das von den Kühlmitteleinrichtungen 1 zurückgeführte, erwärmte Kühlmittel zu sammeln und der Kühl¬ mittelrückflussleitung zu zuführen. Die genaue Ausgestaltung der Verteilereinrichtung wird weiter unten anhand von Figur 5 näher erläutert . In addition to the connection of the power storage device 15 to the coolant source and coolant return line, the distribution means 17 accepts further to distribute the refrigerant supplied from the refrigerant source to the Kühleinrich ¬ obligations 1 and the recycled by the coolant devices 1, the task heated to collect the coolant and the cooling ¬ supply medium return line to. The exact configuration of the distributor device will be explained in more detail below with reference to FIG.
Die Abschlusseinrichtung 18 dient der Herstellung eines The termination device 18 serves to produce a
Kühlmittelkreislaufs innerhalb des Energiespeichermoduls 16. Dazu ist die Abschlusseinrichtung 18 derart ausgebildet, dass sie die ihr zugewandten Einlass- und Auslassöffnungen 5, 6 der jeweils letzten Kühleinrichtung 1 innerhalb des Energiespei¬ chermoduls 16 verschließt (siehe dazu auch Figur 5) . Dadurch wird sichergestellt, dass kein Kühlmittel aus der letzten Kühl¬ einrichtung 1 innerhalb der Reihe des Energiespeichermoduls 16 ausläuft sondern vielmehr das Kühlmittel zu der Verteilereinrichtung 19 zurückströmt. Coolant circuit within the energy storage module 16. For this purpose, the closing device 18 is designed such that it closes the facing it, inlet and outlet openings 5, 6 of the last cooling device 1 within the Energiespei ¬ chermoduls 16 (see also Figure 5). This will ensures that no coolant from the last cooling ¬ device 1 expires within the row of the energy storage module 16 but rather the coolant flows back to the manifold 19.
Die Energiespeichervorrichtung 15 weist ferner eine Spanneinrichtung 21 auf, mittels der das Energiespeichermodul 16 zwischen der Verteilereinrichtung 17 und der Abschlusseinrichtung 18 verspannt werden kann. Die Spanneinrichtung 21 ist im Ausführungsbeispiel als Gesamtheit von vier sich über die gesamte Länge der Energiespeichereinrichtung erstreckenden Schrauben 21, welche das Energiespeichermodul 16 zwischen der Verteilereinrichtung 17 und der Abschlusseinrichtung 18 mit einer variabel einstellbaren Kraft verspannen. Dadurch wird die Energiespeichereinrichtung 15 zusammengehalten und gleichzeitig die zu kühlenden Energiespeicher 14 mit einer definierten Kraft gegen die Kontaktierungsabschnitte 3 der sie umgebenden The energy storage device 15 further has a clamping device 21, by means of which the energy storage module 16 between the distributor device 17 and the terminating device 18 can be clamped. The clamping device 21 is in the embodiment as a whole of four over the entire length of the energy storage device extending screws 21, which clamp the energy storage module 16 between the manifold 17 and the termination device 18 with a variable adjustable force. As a result, the energy storage device 15 is held together and at the same time to be cooled energy storage 14 with a defined force against the contacting portions 3 of the surrounding
Kühleinrichtungen 1 gepresst. Dadurch wird die Wärmeleitung von den Energiespeichern 14 auf die Kühleinrichtungen 1 deutlich verbessert. Um die Durchführung der Schrauben 21 zu ermöglichen, sind sowohl die Verteilereinrichtung 17, die Abschlusseinrichtung 18 sowie die Kühleinrichtungen 1 an geeigneten Stellen mit Durchgangsbohrungen 22 versehen. Alternativ kann die Spanneinrichtung 21 auch als eine dasCooling equipment 1 pressed. As a result, the heat conduction from the energy storage devices 14 to the cooling devices 1 is significantly improved. In order to enable the passage of the screws 21, both the distributor device 17, the termination device 18 and the cooling devices 1 are provided with through-holes 22 at suitable locations. Alternatively, the clamping device 21 as a the
Energiespeichermodul 16, die Verteilereinrichtung 17 und die Abschlusseinrichtung 18 umgreifende Schraubklammer ausgeführt werden (nicht dargestellt) . Ferner ist auch ein (lösbares) Verkleben der genannten Komponenten oder ein verspannen der Komponenten mittels eines Stecksystems möglich. Energy storage module 16, the distribution device 17 and the terminal 18 encompassing screw clamp are executed (not shown). Furthermore, a (detachable) bonding of said components or a tensing of the components by means of a plug-in system is possible.
Die Verteilereinrichtung 17 wird anhand der Figur 5 näher erläutert. In Figur 5 ist eine schematische Querschnittansicht der Verteilereinrichtung 17 dargestellt. Zu erkennen ist die Bohrung 24 für den Kühlmittelzuflussanschluss 19 (siehe Figur 4) sowie die Bohrung 23 für den Kühlmittelrückflussanschluss 20 (siehe Figur 4) . Die Verteilereinrichtung 17 weist ferner einen Verteilerkanal 25 auf, welcher über die entsprechende Bohrung 24 mit dem Kühlmittelzuflussanschluss verbunden ist und welcher so ausgebildet und angeordnet ist, dass er den The distribution device 17 will be explained in more detail with reference to FIG 5. FIG. 5 shows a schematic cross-sectional view of the distributor device 17. The bore 24 for the coolant inflow port 19 (see FIG. 4) and the bore 23 for the coolant return flow port 20 (see FIG. 4) can be seen. The distributor device 17 further has a distributor channel 25, which via the corresponding bore 24th is connected to the coolant inflow port and which is designed and arranged so that it
Kühlmittelzuflussanschluss 19 mit den ihm zugewandten Ein¬ lassöffnungen 5 der ersten Kühlmitteleinrichtung 1 innerhalb des Energiespeichermoduls 16 verbindet, so dass das Kühlmittel von der Kühlmittelquelle über den Kühlmittelzuflussanschluss 19, die Bohrung 24, den Verteilerkanal 25 über die Einlassöffnungen 5 alle Kühlmitteleinrichtungen nacheinander durchströmt (siehe dazu auch Figur 6) . Coolant inflow port 19 with him facing a ¬ openings 5 of the first coolant device 1 connects within the energy storage module 16, so that the coolant from the coolant source through the coolant inflow port 19, the bore 24, the manifold passage 25 flows through via the inlet openings 5, all the coolant means in succession (see also FIG. 6).
Ferner weist die Verteilereinrichtung 17 einen Sammelkanal 26 auf, welcher über die Bohrung 23 mit dem Kühlmittelrück- flussanschluss 20 verbunden ist und welcher derart ausgebildet und angeordnet ist, dass er die der Verteilereinrichtung 17 zugewandten Auslassöffnungen 6 der ersten Kühleinrichtung 1 innerhalb des Energiespeichermoduls 16 mit dem Kühlmittel- rückflussanschluss 20 verbindet. Dadurch strömt das von den Kühleinrichtungen 1 über die Auslassöffnungen 6 zurückgeführte Kühlmittel in den Sammelkanal 26 und weiter über den Kühl- mittelrückflussanschluss in die Kühlmittelrückflussleitung. Furthermore, the distributor device 17 has a collecting channel 26, which is connected via the bore 23 to the coolant return port 20 and which is designed and arranged such that it locates the outlet openings 6 of the first cooling device 1 within the energy storage module 16 facing the distributor device 17 Coolant return connection 20 connects. As a result, the coolant recirculated from the cooling devices 1 via the outlet openings 6 flows into the collecting channel 26 and further into the coolant return line via the coolant return connection.
In Figur 6 ist eine schematische Querschnittsansicht der Energiespeichervorrichtung 15 dargestellt. Anhand dieser wird die Funktionsweise der Energiespeichereinrichtung 15 näher erläutert. Aus Gründen der besseren Übersichtlichkeit wurde dabei auf die Darstellung der Energiespeicher und die Benennung aller Komponenten der einzelnen Kühleinrichtungen 1 verzichtet. Vielmehr ist die Kühlmittelströmung innerhalb der Energiespeichereinrichtung 15 durch Pfeile dargestellt. FIG. 6 shows a schematic cross-sectional view of the energy storage device 15. Based on this, the operation of the energy storage device 15 will be explained in more detail. For reasons of clarity, the representation of the energy store and the naming of all components of the individual cooling devices 1 has been dispensed with. Rather, the coolant flow within the energy storage device 15 is represented by arrows.
In Figur 6 ist das Paket von mehreren in der Reihe hintereinander angeordneten Kühleinrichtungen 1 dargestellt, wobei diese derart angeordnet sind, dass sich sowohl die Einlassöffnungen 5 der Kühleinrichtungen 1 in einer Flucht als auch die Auslassöffnungen 6 der Kühleinrichtung in einer Flucht befinden. Bei den FIG. 6 shows the package of a plurality of cooling devices 1 arranged one behind the other in the row, wherein these are arranged in such a way that both the inlet openings 5 of the cooling devices 1 are in alignment and the outlet openings 6 of the cooling device are in alignment. Both
Kühleinrichtungen 1 handelt es sich um solche, wie sie anhand der Figuren 1 bis 3 näher erläutert wurden. Durch diese Anordnung der Kühleinrichtungen 1 ergeben sich ein erster globaler Kühl- mittelkanal 27, welcher durch die in einer Flucht befindlichen Einlassöffnungen 5 gebildet wird, und ein zweiter globaler Kühlmittelkanal 28, welcher durch die sich in einer weiteren Flucht befindlichen Auslassöffnungen 6 der Kühleinrichtungen 1 gebildet wird. Auf diese Weise ist eine Kühlmittelströmung zwischen den Kühleinrichtungen 1 sowohl über die Einlassöffnungen 5 als auch über die Auslassöffnungen 6 der Kühleinrichtungen 1 möglich. An einem Ende des Energiespeichermoduls ist die Verteilereinrichtung 17, auf der gegenüberliegenden Seite die Abschlusseinrichtung 18 angeordnet. Zu erkennen ist, dass die der Verteilereinrichtung 17 zugewandten Einlassöffnungen 5 der ersten Kühleinrichtung 1 innerhalb der Reihe von Kühleinrichtungen des Energiespeichermoduls mit dem Verteilerkanal 25 der Verteilereinrichtung 17 verbunden sind, so dass über diesen Weg dem Energiespeichermodul 16 Kühlmittel zugeführt werden kann. Ferner sind die der Verteilereinrichtung 17 zugewandten Auslassöffnungen 6 der ersten Kühleinrichtung 1 innerhalb des Energiespeichermoduls mit dem Sammelkanal 26 der Verteiler¬ einrichtung 17 verbunden, so dass über diesen Weg rückfließendes Kühlmittel aus dem Energiespeichermodul 16 abgeführt werden. Cooling devices 1 are those which have been explained in greater detail with reference to FIGS. 1 to 3. This arrangement of the cooling devices 1 results in a first global cooling central channel 27, which is formed by the in-flight inlet openings 5, and a second global coolant channel 28, which is formed by the located in a further escape outlet 6 of the cooling devices 1. In this way, a coolant flow between the cooling devices 1 is possible both via the inlet openings 5 and via the outlet openings 6 of the cooling devices 1. At one end of the energy storage module, the distributor device 17, on the opposite side of the termination device 18 is arranged. It can be seen that the inlet openings 5 of the first cooling device 1 facing the distributor device 17 are connected to the distributor channel 25 of the distributor device 17 within the row of cooling devices of the energy storage module, so that coolant can be supplied to the energy storage module 16 via this path. Further, the distributor means 17 are facing outlet openings 6 of the first cooling device 1 within the energy storage module to the collection channel 26 of the manifold ¬ device 17 is connected, so that discharged from the energy storage module 16 via this path refluxing coolant.
Auf der gegenüberliegenden Seite des Energiespeichermoduls verschließt die Abschlusseinrichtung 18 die ihr zugewandten Einlassöffnungen 5 und Auslassöffnungen 6 der letzten Kühl- einrichtung 1 innerhalb des Energiespeichermoduls 16. Dadurch wird der Austritt von Kühlmittel aus diesen Öffnungen verhindert, wodurch das Kühlmittel im Kreislauf verbleibt. On the opposite side of the energy storage module, the closing device 18 closes its inlet openings 5 and outlet openings 6 of the last cooling device 1 within the energy storage module 16. This prevents the escape of coolant from these openings, as a result of which the coolant remains in the circuit.
Auf diese Weise ergibt sich hinsichtlich der Kühlmittelver- sorgung eine Parallelschaltung aller Kühleinrichtung 1 innerhalb des Energiespeichermoduls 16. Wird nun Kühlmittel über den Verteilerkanal der Verteilereinrichtung 17 dem Energiespeichermodul 16 zugeführt, so strömt dies einerseits über die der Verteilereinrichtung 16 zugewandten Einlassöffnungen 5 in die Kühleinrichtungen 1 hinein, wobei ein Teil des Kühlmittels durch die jeweiligen Rohre der Kühleinrichtungen 1 nach oben und über den Spalt nach unten zurück zu den Auslassöffnungen strömt. Der andere Teil des Kühlmittels fließt unmittelbar über die der Verteilereinrichtung 16 abgewandten Einlassöffnungen zur jeweils nächsten Kühleinrichtung 1. Der Anteil des Kühlmittels, welcher die Kühleinrichtungen 1 durch das Rohr und den Spalt durchströmt, verlässt die jeweilige Kühleinrichtung 1 über die der Verteilereinrichtung zugewandten Auslassöffnungen und strömt zum Sammelkanal 26. In this way, with regard to the coolant supply, a parallel connection of all the cooling device 1 within the energy storage module 16 is obtained. If coolant is now supplied to the energy storage module 16 via the distribution channel of the distributor device 17, this flows, on the one hand, into the cooling devices 1 via the inlet openings 5 facing the distributor device 16 in which a portion of the coolant flows upwardly through the respective tubes of the cooling devices 1 and down through the gap back to the outlet ports. The other part of the coolant flows directly over the Distributor means 16 facing away from the inlet openings to each next cooling device 1. The proportion of the coolant, which flows through the cooling means 1 through the pipe and the gap, leaves the respective cooling device 1 via the distributor openings facing the outlet openings and flows to the collecting channel 26th
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Energiespeichervorrichtung 15 ist in Figur 7 dargestellt. Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in den Figuren 4 bis 6 dargestellten Ausführungsbeispiel lediglich dadurch, dass es mehrere Ener¬ giespeichermodule 16 aufweist, welche derart angeordnet sind, dass die Reihen hintereinander angeordneter Kühleinrichtungen der einzelnen Energiespeichermodule 16 parallel zueinander stehen. Der Aufbau der Energiespeichermodule 16 selbst ist jedoch mit dem in den Figuren 4 bis 6 dargestellten Energiespeichermodul identisch. Die Energiespeichervorrichtung 15 weist für alle Energiespeichermodule 16 eine gemeinsame Verteilereinrichtung 17 und eine gemeinsame Abschlusseinrichtung 18 auf. Die einzelnen Energiespeichermodule 16 sind, wie schon anhand der Figuren 4 bis 6 erläutert, an die Verteilereinrichtung 17 angeschlossen, so dass diese die Energiespeichermodule 16 entsprechend mit Kühlmittel versorgen kann und andererseits auch das verbrauchte Kühlmittel abführen kann. Another embodiment of the energy storage device 15 is shown in FIG. This embodiment differs from that shown in Figures 4 to 6 embodiment only in that there are several Ener ¬ giespeichermodule 16 has, which are arranged so that the rows are parallel successively arranged cooling devices of the individual energy storage modules 16 to each other. However, the structure of the energy storage modules 16 itself is identical to the energy storage module shown in FIGS. 4 to 6. The energy storage device 15 has a common distribution device 17 and a common termination device 18 for all energy storage modules 16. The individual energy storage modules 16 are, as already explained with reference to FIGS 4 to 6, connected to the distribution device 17, so that they can supply the energy storage modules 16 accordingly with coolant and on the other hand can dissipate the spent coolant.
Auch wenn in den hier erläuterten Ausführungsbeispielen die jeweils weiter unter im Bild dargestellten Öffnungen als Einlassöffnungen 5 und die darüber liegenden Öffnungen als Auslassöffnungen 6 bezeichnet werden, so wird darauf hinge- wiesen, dass die Nomenklatur und Funktion der Öffnungen auch vertauscht werden kann, was sich lediglich in einer Umkehr der Strömungsrichtung äußert. Die Erfindung ist jedoch keineswegs auf diese spezielle Ausgestaltung begrenzt. Even if in the exemplary embodiments explained here the openings below each other are referred to as inlet openings 5 and the openings above as outlet openings 6, it is pointed out that the nomenclature and function of the openings can also be reversed, which is expresses only in a reversal of the flow direction. However, the invention is by no means limited to this specific embodiment.

Claims

Patentansprüche claims
1. Kühleinrichtung (1) für einen elektrischen Energiespeicher (14) mit 1. Cooling device (1) for an electrical energy store (14) with
- zumindest einem Strömungskanal (4) für ein Kühlmittel, welcher in zumindest zwei Abschnitte unterteilt ist und zumindest eine Einlassöffnung (5) zum Zuführen von  - At least one flow channel (4) for a coolant, which is divided into at least two sections and at least one inlet opening (5) for supplying
Kühlmittel und zumindest eine Auslassöffnung (6) zum Abführen von Kühlmittel aufweist,  Coolant and at least one outlet opening (6) for discharging coolant,
- zumindest einem Hohlraum (7),  at least one cavity (7),
zumindest einem Rohr (8), welches unter Ausbildung eines Spalts (9) zwischen einer Außenwand des Rohrs (8) und einer Innenwand des Hohlraums (7) in dem zumindest einen Hohlraum (7) zumindest teilweise angeordnet ist, wobei der Innenraum des Rohrs (8) einen der Abschnitte des Strömungskanals (4) bildet und der Spalt (9) einen anderen der Abschnitte des Strömungskanals (4) bildet, wobei die Kühleinrichtung (1) derart ausgebildet ist, dass beim Durchströmen des Strömungskanals (4) mit Kühlmittel sich die Fließrichtung des Kühlmittels im Innenraum des at least one tube (8), which is at least partially disposed to form a gap (9) between an outer wall of the tube (8) and an inner wall of the cavity (7) in the at least one cavity (7), wherein the interior of the tube ( 8) forms one of the sections of the flow channel (4) and the gap (9) forms another of the sections of the flow channel (4), wherein the cooling device (1) is designed such that when flowing through the flow channel (4) with coolant Flow direction of the coolant in the interior of the
Rohrs (8) von der Fließrichtung des Kühlmittels im Spalt (9) unterscheidet . Pipe (8) differs from the flow direction of the coolant in the gap (9).
2. Kühleinrichtung (1) nach Anspruch 1, mit zumindest einem eben ausgebildeten Kontaktierungsabschnitt (3) , an dem der zu kühlende Energiespeicher (13) mit der Kühleinrichtung (1) in thermisch leitenden Kontakt gebracht werden kann, und zumindest einem Kühlabschnitt (2), in dem der zumindest eine Strömungskanal (4) verläuft und welcher seitlich des Kontaktierungsabschnitts (3) angeordnet ist und mit diesem in thermisch leitenden Kontakt steht. 2. Cooling device (1) according to claim 1, with at least one newly formed contacting section (3), on which the energy store (13) to be cooled can be brought into thermal contact with the cooling device (1), and at least one cooling section (2). in which the at least one flow channel (4) extends and which is arranged laterally of the contacting section (3) and is in thermally conductive contact therewith.
3. Kühleinrichtung (1) nach Anspruch 2, mit zwei Kühlabschnitten (2), in denen jeweils zumindest ein Strö- mungskanal (4) für das Kühlmittel verläuft, und welche derart auf gegenüberliegenden Seiten der Kühleinrichtung (1) angeordnet sind, dass der zumindest eine Kontaktie- rungsabschnitt (3) zwischen den Kühlabschnitten (2) liegt. 3. Cooling device (1) according to claim 2, with two cooling sections (2), in each of which at least one flow channel (4) for the coolant extends, and which on opposite sides of the cooling device (1) are arranged, that the at least one contacting portion (3) between the cooling sections (2) is located.
Kühleinrichtung (1) einem der Ansprüche 2 bis 3, wobei jeder Strömungskanal (4) jeweils aufweist: Cooling device (1) according to one of claims 2 to 3, wherein each flow channel (4) each comprises:
zwei Einlassöffnungen ()5, welche auf gegenüberliegenden Seiten der Kühleinrichtung (1) in einer Flucht angeordnet sind, und two inlet ports (5) which are aligned on opposite sides of the cooling device (1), and
zwei Auslassöffnungen (6), welche auf den gegenüberlie¬ genden Seiten der Kühleinrichtung (1) in einer Flucht angeordnet sind. two outlet openings (6), which are arranged on the gegenüberlie ¬ ing sides of the cooling device (1) in alignment.
Kühleinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, mit zwei Kontaktierungsabschnitten (3) , welche auf gegenüberliegenden Seiten der Kühleinrichtung (1) angeordnet sind . Cooling device (1) according to one of claims 2 to 4, with two contacting sections (3), which are arranged on opposite sides of the cooling device (1).
Kühleinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, mit einem einstückig ausgebildeten Grundkörper (13), ändernder zumindest eine Kontaktierungsabschnitt (3) und der zu¬ mindest eine Strömungskanal (4) ausgebildet sind. Cooling device (1) according to one of claims 2 to 5, with an integrally formed base body (13), changing at least one contacting section (3) and the at least ¬ at least one flow channel (4) are formed.
Kühleinrichtung (1) nach Anspruch 6, wobei der Grundkörper (13) nach einem Strangpressverfahren hergestellt ist. Cooling device (1) according to claim 6, wherein the base body (13) is produced by an extrusion process.
Energiespeichervorrichtung (15) mit zumindest einem Energiespeichermodul (16), welches aufweist: Energy storage device (15) with at least one energy storage module (16), which comprises
zumindest zwei Kühleinrichtungen (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 7, welche derart in einer Reihe hintereinander angeordnet sind, dass sich die Einlassöffnungen (5) der Kühleinrichtungen (1) in einer Flucht und die Auslassöffnungen (6) der Kühleinrichtungen (1) in einer Flucht befinden, wobei einander zugewandte Einlassöffnungen (5) und einander zugewandte Auslassöffnungen (6) benachbarter Kühleinrichtungen (1) derart miteinander gekoppelt sind, dass die Kühlflüssigkeit über die jeweiligen Einlass¬ öffnungen (5) und über die jeweiligen Auslassöffnungen (6) von einer Kühlemrichtung (1) zu der jeweils nächsten Kühleinrichtung (1) strömen kann, und at least two cooling devices (1) according to one of claims 4 to 7, which are arranged in a row one behind the other, that the inlet openings (5) of the cooling devices (1) in alignment and the outlet openings (6) of the cooling devices (1) in are located, wherein mutually facing inlet openings (5) and mutually facing outlet openings (6) of adjacent cooling devices (1) are coupled to each other such that the cooling liquid via the respective inlet ¬ openings (5) and via the respective outlet openings (6) from a cooling device (1) to the next cooling device (1) can flow, and
mehrere elektrische Energiespeicher (14), die an den Kontaktierungsabschnitten (3) der Kühleinrichtungen (1) angeordnet sind.  a plurality of electrical energy stores (14) which are arranged on the contacting sections (3) of the cooling devices (1).
9. Energiespeichervorrichtung (15) nach Anspruch 8, mit 9. energy storage device (15) according to claim 8, with
mehreren Energiespeichermodulen (16), welche derart angeordnet sind, dass die Reihen hintereinander angeordneter Kühleinrichtungen (1) der einzelnen Energiespeichermodule (16) parallel zu einander stehen.  a plurality of energy storage modules (16), which are arranged such that the rows of cooling devices (1) arranged one behind the other of the individual energy storage modules (16) are parallel to each other.
Energiespeichervorrichtung (15) nach einem der Ansprüche 8 bis 9, mit einer Verteilereinrichtung (17) , welche an einem Ende des mindestens einen Energiespeichermoduls (16) angeordnet ist, wobei die Verteilereinrichtung (17) aufweist : Energy storage device (15) according to one of claims 8 to 9, having a distributor device (17) which is arranged at one end of the at least one energy storage module (16), wherein the distributor device (17) comprises:
zumindest einen Kühlmittelzuflussanschluss (19) zum An- schluss einer Kühlmittelquelle,  at least one coolant inflow connection (19) for the connection of a coolant source,
zumindest einen Verteilerkanal (25) , welcher den  at least one distribution channel (25), which the
Kühlmittelzuflussanschluss (19) mit der zumindest einen Einlassöffnung (5) einer ersten Kühleinrichtung (1) innerhalb eines jeden Energiespeichermoduls (16) verbindet, zumindest einen Kühlmittelrückflussanschluss (20) zum Anschluss einer Kühlmittelrückflussleitung,  Coolant inflow connection (19) with the at least one inlet opening (5) of a first cooling device (1) within each energy storage module (16) connects, at least one coolant return connection (20) for connection of a coolant return line,
zumindest einen Sammelkanal (26), welcher die mindestens eine Auslassöffnung (6) der ersten Kühleinrichtung (1) innerhalb eines jeden Energiespeichermoduls (16) mit dem Kühlmittelrückflussanschluss verbindet .  at least one collecting channel (26), which connects the at least one outlet opening (6) of the first cooling device (1) within each energy storage module (16) with the coolant return connection.
Energiespeichervorrichtung (1) nach Anspruch 10, mit einer Abschlusseinrichtung (18), welche an einem gegenüberliegenden Ende des mindestens einen Energiespeichermoduls (16) angeordnet ist, und welche die ihr zugewandte Einlass- und Auslassöffnungen (5, 6) der jeweils letzten Kühleinrichtung (1) innerhalb eines jeden Energiespeichermoduls (16) verschließt . Energiespeichereinrichtung (1) nach Anspruch 11, mit einer Spanneinrichtung (21), mittels der das zumindest eine Energiespeichermodul (16) zwischen der Verteilerein¬ richtung (17) und der Abschlusseinrichtung (18) verspannt werden kann. Energy storage device (1) according to claim 10, with a termination device (18), which is arranged at an opposite end of the at least one energy storage module (16), and which its facing inlet and outlet openings (5, 6) of the last cooling device (1 ) within each energy storage module (16). Energy storage device (1) according to claim 11, with a clamping device (21), by means of which the at least one energy storage module (16) between the Verteilerein ¬ direction (17) and the termination device (18) can be clamped.
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