WO2019006484A1 - Akkumulator mit einer an der stromschiene angeordneten kühlvorrichtung - Google Patents

Akkumulator mit einer an der stromschiene angeordneten kühlvorrichtung Download PDF

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accumulator
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Stefan Astecker
Stefan Gaigg
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Miba Frictec Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to an accumulator comprising a plurality of memory modules for electrical current, the memory modules being connected to one another via at least one busbar, and a cooling device being arranged on the busbar.
  • Temperature control of the accumulators proposed. Among other things, it has also been proposed to cool the bus bar, with which the individual cells of the battery are connected to each other.
  • DE 102011 118 686 A1 describes a battery with a plurality of individual battery cells whose bus bar can flow through the busbar by a coolant.
  • the present invention has for its object to provide a structurally simple cooling possibility for rechargeable batteries for e-mobility.
  • the object of the invention is achieved in the accumulator mentioned above in that the cooling device has a single or multilayer film and rests with this film on the busbar.
  • the advantage here is that the flexible film better applies to the busbar, whereby the heat transfer into the cooling fluid can be improved without additional design measures.
  • This is particularly advantageous, since the individual memory modules are not exactly aligned with each other, but that a slight offset may exist between the memory modules.
  • the busbar is therefore not exactly flat, but has unevenness over its course in the longitudinal direction.
  • the use of the flexible film makes it possible to dispense with additional measures for tolerance compensation, which considerably simplifies the production of the accumulator. can be enough.
  • the film can also achieve weight reduction, which can improve the effectiveness of e-mobility through longer ranges.
  • the cooling device has a further single-layer or multi-layered film, wherein the film and the further film are connected to one another by forming the at least one coolant channel between the film and the further film.
  • the advantage here is that the cooling device is simply constructed of two interconnected film materials or consists of these. An additional arrangement or an additional installation of the coolant channel can be dispensed with, since this is created automatically by the partial connection of the two film materials.
  • the production of the cooling device can be largely automated, with very little restrictions also with regard to the geometry of the cooling device and the specific design of the at least one coolant channel.
  • the film can consist of a laminate which has a first plastic film, a reinforcing layer connected thereto, a metal foil connected to the reinforcing layer or a metallized further plastic film connected to the reinforcing layer.
  • a reinforcing layer improved rigidity and strength at the operating temperature of the rechargeable battery can be achieved. It has also been shown that these films have a lower creep. Next, so that the film has a reduced thermal expansion, resulting in temperature changes to less stress in the cooling device.
  • the metal foil or the metallized further plastic film By means of the metal foil or the metallized further plastic film, a better heat distribution over the surface of the cooling device is achieved, whereby its efficiency can be improved.
  • the cooling device can also be given a barrier function.
  • the further film may also have at least one second plastic film, which is partially connected to the first plastic film of the laminate of the film in connecting regions, so that at least one cavity is formed between the connecting regions forms at least one coolant channel. It can thus be further simplified the production of the cooling device.
  • the further film also consists of a laminate which has the second plastic film and a reinforcing layer connected thereto.
  • the reinforcing layer has a fiber reinforcement.
  • the coefficient of thermal expansion of the reinforcing element can be reduced and approximated to the value of the films.
  • the heat transfer element can have lower residual stresses and a lower tendency to warp.
  • the fiber reinforcement can be formed by a fabric according to an embodiment variant, whereby a further improvement of the mechanical behavior of the cooling device can be achieved.
  • the first plastic film and / or the second plastic film and / or the metallized further plastic film consist of a plastic which is selected from a group consisting of PE, POM, PA, PPS, PET, cross-linked polyolefins, thermoplastic elastomers based on ether / ester, styrene block copolymers, silicone elastomers.
  • these plastics have proven to be advantageous for use in the manufacture of the cooling device with a higher degree of automation due to the better extrusion capability.
  • To increase the cooling capacity can be provided that in the direction of the at least one memory module one above the other several foils are arranged, between which a plurality of cooling channels are formed.
  • the use of the film and, if appropriate, further film proves to be advantageous since, despite the higher cooling capacity, it is possible to achieve a low weight of the cooling device.
  • a fiber layer can be arranged, whereby a further weight reduction can be achieved is, in particular if it is provided according to an embodiment variant that the coolant channel or the cooling channels is or are at least partially formed in the fiber layer.
  • the coolant outlet and / or the coolant inlet is formed by a spacer element between the film and the further film. It can thus a better separation of the films of the cooling device in the region of the at least one coolant channel can be achieved at least in the region of the inlet and / or outlet, at the same time an improved tightness of the cooling device can be achieved in these areas easier.
  • the cooling device is disposed between the poles of the memory modules and the busbar. It can thus be attached to the cooling device by simply pinching.
  • the film and / or the further film at least partially consists of an electrically insulating material or exists.
  • the cooling device can thus take over the function of the electrical insulation in addition to the cooling function.
  • the busbar partially disposed within the cooling device.
  • the cooling of the busbar can be improved, on the other hand can thus be provided in a simple way, an electrical insulation for the busbar.
  • FIG. 1 shows a part of a rechargeable battery in an oblique view
  • 2 shows a detail of the accumulator in the region of the poles of the memory modules without a cooling device
  • Fig. 3 shows the detail of the accumulator in the region of the poles of the memory modules with a
  • FIG. 6 shows a section of another embodiment variant of the cooling device
  • Fig. 8 is a spacer element in an oblique view.
  • FIGS. 1 to 3 are sections of an accumulator 1, i. a rechargeable battery, shown in an oblique view, wherein FIGS. 1 and 3, the accumulator 1 with a cooling device 2 and the Fig. 2, the accumulator 1 without this cooling device 2 show.
  • the accumulator 1 comprises a plurality of memory modules 3 for electrical energy. In the illustrated example, there are 27 memory modules 3. However, this number is not to be understood as limiting. Several memory modules are electrically conductively connected to one another via a bus bar 4. Depending on the structural arrangement of the memory modules 2 and their number one or more bus bars 4 are arranged. Since the basic design of such rechargeable batteries 1 for e-mobility is known from the relevant prior art, this is referred to in order to avoid repetition. The following description is therefore limited to the cooling device 2 of the accumulator 1. It should be further noted that the term "cooling" in the context of the invention, the temperature is understood.
  • the cooling device 2 is arranged adjacent to the busbar 4.
  • more than one cooling device 2 is also preferably arranged, with one cooling device 2 in each case being able to be assigned in each case to one busbar 4. It can therefore be arranged per busbar 4, a cooling device 2.
  • cooling device 2 extends over all the memory modules 3 of a row, as can be seen from FIG.
  • the cooling device 2 it is also possible to provide in the accumulator 1 several cooling devices 2 per row of memory modules 3, for example two or three or four, so that, for example, the memory modules 3 are divided into two or three or four, etc. cooling devices 2.
  • a variant of the cooling device 2 is shown in Fig. 4 in front view.
  • the cooling device 2 preferably extends over the entire length of the busbar 4, which is indicated in Fig. 4.
  • the cooling device 2 comprises in all embodiments a single-layer or multi-layered film S (for example, FIG. With this film 5, the cooling device 2 is located at the
  • Busbar 4 in particular directly. After the film 5 is flexible, that is not stiff, this film 5 can be uneven to the busbar 4, the example between the memory modules 3 are present, better adapt. It is thus possible to improve the heat transfer from the busbar 4 into the cooling device 2.
  • At least one coolant channel is arranged or formed.
  • the coolant channel preferably extends over at least 90%, in particular over at least 99% of an overall length 5 of the cooling device 2.
  • more than one coolant channel may also be arranged or formed in the cooling device 2.
  • the coolant channel can have a straight, a meandering, a harp-shaped, a branched, etc. course.
  • the coolant channel generally extends at least from a coolant inlet to a coolant outlet of the cooling device 2.
  • the specific course of the coolant channel depends i.a. in the case of the fact that more than one coolant channel is formed or arranged in the cooling device 2, it is advantageous if, upstream of the plurality of coolant channels common inlet and then a common outlet are arranged, which may be formed in each case as a collecting channel, from which branch off the coolant channels, or in which they open.
  • each coolant channel has its own coolant inlet and / or its own coolant outlet.
  • the coolant inlet and the coolant outlet can be arranged on one side of the cooling device 2.
  • the coolant inlet and the coolant outlet can also be arranged or formed on or in different sides of the cooling device 2.
  • a coolant through which the cooling device 2 flows, in particular a liquid is used, for example a water-glycol mixture.
  • FIGS. 5 to 7 show further and optionally independent embodiments of the accumulator 1 and of the cooling device 2 of the accumulator 1, wherein the same reference numerals or component designations for the same parts are used as in the preceding FIGS Fig. 1 to 4 are used. In order to avoid unnecessary repetition, reference is made to the detailed description of FIGS. 1 to 4 or referenced thereon.
  • FIG. 5 shows a section of an embodiment variant of the cooling device 2 in cross section.
  • the cooling device 2 comprises the film S and a further single-layer or multilayer film 6.
  • the film 5 and the further film 6 are connected to one another in connection areas 8, forming at least one coolant channel 7 between the film 5 and the further film 6.
  • the connecting regions 8 extend along the longitudinal extension of the at least one coolant channel 7, wherein areas not connected between the connecting regions 8 remain, in which the at least one coolant channel 7 is formed by the spacing of the film 5 from the further film 6.
  • the film 5 and the further film 6 extend over a surface which preferably corresponds at least approximately, in particular 100%, to the surface of the cooling device 2 (viewed in plan view).
  • the film 5 consists of a laminate which has a first plastic film 9, a reinforcing layer 10 connected thereto, a metal film 11 connected to the reinforcing layer 10 or a metallised further plastic film connected to the reinforcing layer 10.
  • the at least one coolant channel 7 is not formed by separate components but is formed by the only partial connection of the film 5 with the other films 6.
  • the wall or the walls of the at least one coolant channel 7 are thus formed by the film 5 and the further film 6, preferably in each case half.
  • the further film 6 comprises at least one second plastic film 12 or consists of this.
  • the second plastic film 12 is connected to the first plastic film 9 of the laminate of Foil 5 partially connected in the connecting portions 8, so that between the connecting portions 8 at least one cavity is formed, which forms the at least one coolant channel 7.
  • the further film 6 also consists of a laminate which has the second plastic film 12 and a reinforcing layer 13 connected thereto.
  • the film 5 can have the reinforcing layer 10 or only the further film 6 the reinforcing layer 13.
  • more than three-layered structures of the film 5 and / or more than two-layered structures of the further film 6 are possible.
  • the reinforcing layer 13 of the further film 6 may be different from the reinforcing layer 10 of the film 5.
  • the two reinforcing layers 10, 13 are of identical construction.
  • the two films S, 6 are arranged so that the two plastic films 9, 12 abut each other and on these plastic films 9, 12 said partial connection is formed. If the further film 6 has only the second plastic film 12, this second plastic film 12 is arranged immediately adjacent to the plastic film 9 of the film 5 and connected thereto.
  • a metal foil 11 it is also possible to use a metallized further plastic foil, in which case the metallization is preferably arranged between the reinforcing layer 10 and the further plastic foil.
  • a metallized further plastic film can also be used in the further film 6.
  • the first plastic film 9 and / or the second plastic film 12 and / or the metallized further plastic film consists preferably of at least 80 wt .-%, in particular at least 90 wt .-%, of a thermoplastic material or an elastomer.
  • the thermoplastic material may be selected from a group comprising or consisting of polyethylene (PE), polyoxymethylene (POM), polyamide (PA), in particular PA 6, PA 66, PA 11, PA 12, PA 610, PA 612, polyphenylene sulfide (PPS), polyethylene terephthalate (PET), cross-linked polyolefins, preferably polypropylene (PP).
  • the elastomer may be selected from a group consisting of thermoplastic elastomers such as thermoplastic vulcanizates, olefin-, amine-, ester-based, thermoplastic polyurethanes, in particular thermoplastic elastomers based on ether / ester, styrene block copolymers , Silicone elastomers.
  • thermoplastic elastomers such as thermoplastic vulcanizates, olefin-, amine-, ester-based, thermoplastic polyurethanes, in particular thermoplastic elastomers based on ether / ester, styrene block copolymers , Silicone elastomers.
  • a plastic is understood to mean a synthetic or natural polymer made from corresponding monomers.
  • the first plastic film 12 and / or the second plastic film 15 and / or the metallized further plastic film preferably consist of a so-called sealing film.
  • This has the advantage that the respective films can be connected directly to each other.
  • other plastics such. use thermosetting plastics or duroplastic materials, which are then glued together, for example, with an adhesive.
  • Two-component polyurethane-based or silicone-based adhesive systems or hot-melt adhesive systems are particularly suitable for this purpose.
  • the reinforcing sheet (s) 10, 13 comprise one or consist of a fiber reinforcement.
  • the fiber reinforcement is preferably formed as a separate layer, which is arranged between the plastic film 9 and the metal foil 11 or the metallized further plastic film or the plastic film 12 and the metallized further plastic film. If cavities are formed in the fiber reinforcement layer, they can also be at least partially filled with the plastic of the plastic film 9 or the plastic film 12 or the metallized further plastic film.
  • the fiber reinforcement may be formed from fibers and / or filaments selected from a group consisting of or consisting of glass fibers, aramid fibers, carbon fibers, mineral fibers such as basal fibers, natural fibers such as hemp, sisal, and combinations thereof , Preferably, glass fibers are used as a fiber reinforcement layer.
  • the proportion of fibers, in particular of the glass fibers, in the fiber reinforcement can be at least 80% by weight, in particular at least 90% by weight.
  • the fibers and / or threads of the fiber reinforcement preferably consist exclusively of glass fibers.
  • the fibers and / or threads may be present in the fiber reinforcement as a scrim, for example as a nonwoven. However, preference is given to a woven or knitted fabric made from the fibers and / or filaments. It is also possible that the fabric or knitted fabric is only partially present and the remaining areas of the fiber reinforcement are formed by a scrim.
  • rubberized fibers and / or threads are used as or for the fiber reinforcement.
  • a fabric different types of binding, in particular canine, twill or satin weave, are possible.
  • a plain weave is used.
  • the fiber reinforcement may be formed as a single layer. However, it is also possible for the fiber reinforcement to have a plurality of individual layers which may be separate from one another, for example two or three, wherein at least some of the several individual layers at least partially, preferably entirely, also from the rest of the individual layers of different fibers and / or threads can exist.
  • the reinforcing layer (s) 10, 13 may have a mineral filling.
  • a mineral filling for example, calcium carbonate, talc, quartz, wollastonite, kaolin or mica can be used.
  • the metal foil 15 is in particular an aluminum foil. But there are also other metals usable, such as copper or silver.
  • the metal foil 15 may have a layer thickness between 5 .mu.m and 100 .mu.m.
  • the metal foil 15 or the metallization of the further plastic film can be arranged only in the areas in which the bus bar 4 comes to bear against the foil 5.
  • the metals mentioned can be used for the metallization.
  • the metallization preferably has a layer thickness which is selected from a range of 5 nm to 100 nm.
  • the metallic vapor deposition of the further plastic film can be produced by processes known from the prior art.
  • the plastic film 9 and / or the plastic film 12 and / or the further plastic film, which has the metallization, can / have a layer thickness between 10 .mu.m and 200 .mu.m.
  • the layer thickness of the reinforcing layer (s) 9, 13 can be between 5 ⁇ m and 50 ⁇ m.
  • the film 5 may in particular have the following structure in the order given:
  • Plastic film 9 made of PP
  • Reinforcing layer 10 made of a glass fiber fabric; - Metal foil 11 made of aluminum with a layer thickness of 12 microns.
  • the further film 6 only consists of the plastic film 12
  • a polyethylene terephthalate (PET) is preferably used as the plastic for this purpose.
  • the film 5 and / or the further film 6 may also have at least one further layer, such as at least one further reinforcing layer and / or at least one primer layer and / or at least one thermotropic layer.
  • the film 5 and the further film 6, if this is also a film laminate can in principle be used in the form of the individual films for the production of the cooling device 2, so that the film laminate or laminates only in the course of the production of Cooling device 2 are formed, it is advantageous if the first film 5 and / or the further film 6 are used as (laminated) semifinished product.
  • these can be bonded to one another via adhesives.
  • adhesives are suitable.
  • coextrusion and extrusion coating can also be used as a connection option.
  • a combination is also possible, that several plastics are coextruded and are coated together with an extrusion-coated metal or (fiber) reinforcing layer.
  • all known processes for the production of composite films or film laminates can be used.
  • the cooling device 2 still has at least one additional film, which is partially connected to the film 5 or the further film 6, as described above for the connection of the film 4 5mit the further film 6 ,
  • the coolant channels 7 can thus be arranged one above the other in at least two planes, wherein in this case they are preferably not congruent, but laterally offset from one another in the manner described above or described below.
  • the film 5 or the further film 6 has the plastic film 9 or the plastic film 12 on both outer sides (surfaces), so that the composite with the additional films can be produced thereon, in particular, two sealing foils can be connected to each other again.
  • FIG. 6 shows a detail of another embodiment variant of the cooling device 2.
  • a fibrous layer 14 for example of a paper, is arranged between the plastic film 9 and the plastic film 12 (both shown in FIG. 5).
  • This fiber layer 14 is liquid-resistant. This can be done on the surfaces covered with the coolant Come contact, a coating 15 may be provided. However, there is also the possibility that the fibers of the paper or of the fiber layer 14 are in themselves equipped with liquid-tightness, for example coated. But the coating 15 also has another function.
  • the at least one coolant channel 7 is provided in the fiber layer 14, for example by embossing or another shaping method. In order to be able to maintain the produced shape during operation of the accumulator 1 or the cooling device 2, the fiber layer 14 with the coating 15 can be given a higher strength or rigidity.
  • the coating 15 may be, for example, a cured adhesive layer.
  • the film 5 and / or the further film 6 may also be formed in these embodiments of the cooling device 2 as individual films or as laminates.
  • this also has corresponding connecting elements for the connection of the supply line and the discharge line for the coolant.
  • these can be designed as conventional connection elements, as they are known in the prior art.
  • these connection elements are also at least partially, in particular entirely, made of a plastic, wherein the plastics mentioned above can be used as plastics.
  • the coolant outlet and / or the coolant inlet is formed by a spacer element 16 between the film 5 and the other film 6.
  • An example of a spacer 16 are shown in FIG. 8.
  • the spacer elements 16 are also made of plastic. It is more preferably, if via the spacer elements 16, the tightness of the connections of the cooling device 2 is improved for the coolant.
  • connection elements is dependent on the specific design of the at least one coolant channel 7.
  • the above-mentioned collecting channels for the coolant can be produced by the only partial connection of the film 5 to the further film 6. Reference is made to the corresponding statements above.
  • the described partial connection of the film 5 with the further film 6 or an additional film or the two plastic films 9, 12 of the laminates can be effected in a laminating press.
  • the compound can be done by the action of an elevated temperature and an elevated pressure, as is known in laminating or heat sealing.
  • the specific temperature depends on the plastics used.
  • the laminating device it is also possible to use a press, in particular for the production of long-fiber-reinforced films 5, 6 or a long-fiber-reinforced cooling device 2.
  • the fibers are impregnated and pressed with the plastic, whereby the fiber-reinforced film material is produced.
  • connection regions 8 can be individually set and programmed, so that the arrangement or design of the at least one coolant channel 7 can be adapted very flexibly to individual requirements.
  • the bonding of the films 5, 6 takes place cohesively with one another either by welding or by gluing, wherein mixed variants of these processes are also possible.
  • other methods can also be used for this purpose.
  • a welding method for example, the temperature pulse welding, laser welding, IR welding, ultrasonic welding, high-frequency welding can be applied.
  • the cooling device 2 can be fastened to the accumulator 1, for example with clips. But there are also other fasteners possible, for example by means of pins or rivets, etc.
  • cooling device 2 is preferably arranged between the busbar 4 and poles 17 (FIG. 2) of the memory modules 3, in particular clamped between the two, as can be seen from FIG. It can still be provided a cover 18, which covers the busbar 4 in this area.
  • cooling device 2 arranged between the cover 18 and the bus bar 4, in particular clamped is.
  • the film 5 and / or the further film 6 at least partially consists of an electrically insulating material or consist, for example, an electrically insulating plastic.
  • the cooling device 2 can be arranged directly on the poles 17 adjacent and optionally connected therewith.
  • the busbar 4 is partially disposed within the cooling device 2.
  • the busbar 4 may be partially disposed within the coolant channel 7.
  • this achieves better cooling of the busbar 4, this also results in higher expenditures with regard to the tightness of the cooling device 2. It can therefore be provided that the busbar 4 is separated from the coolant channel 7 by a further foil.
  • the exemplary embodiments show possible embodiments, wherein it should be noted at this point that combinations of the individual variants are also possible with each other.

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Akkumulator (1) umfassend mehrere Speichermodule (3) für elektrischen Strom, wobei die Speichermodule (3) über zumindest eine Stromschiene (4) miteinander verbunden sind, und an der Stromschiene (4) eine Kühlvorrichtung (2) angeordnet ist, die eine ein- oder mehrschichtige Folie (5) aufweist und mit dieser Folie (5) an der zumindest Stromschiene (4) anliegt.

Description

AKKUMULATOR MIT EINER AN DER STROMSCHIENE
ANGEORDNETEN KÜHLVORRICHTUNG
Die Erfindung betrifft einen Akkumulator umfassend mehrere Speichermodule für elektri- sehen Strom, wobei die Speichermodule über zumindest eine Stromschiene miteinander ver- bunden sind, und an der Stromschiene eine Kühlvorrichtung angeordnet ist.
Die Lebensdauer und die Effektivität sowie auch die Sicherheit einer wiederauflad-baren Bat- terie für die sogenannte E-Mobility hängen unter anderem auch von der Temperatur im Be- trieb ab. Aus diesem Grund wurden schon verschiedenste Konzepte für die Kühlung bzw.
Temperierung der Akkumulatoren vorgeschlagen. Unter anderem wurde auch vorgeschlagen, die Stromschiene, mit der die einzelnen Zellen der Batterie miteinander verbunden sind, zu kühlen. Beispielsweise beschreibt die DE 102011 118 686 AI eine Batterie mit einer Mehr- zahl an Batterieeinzelzellen deren Stromschiene die Stromschiene von einem Kühlmittel durchströmbar ist.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine konstruktiv einfache Kühlungs- möglichkeit für Akkumulatoren für die E-Mobility zu schaffen. Die Aufgabe der Erfindung wird bei dem eingangs genannten Akkumulator dadurch gelöst, dass die Kühlvorrichtung eine ein- oder mehrschichtige Folie aufweist und mit dieser Folie an der Stromschiene anliegt.
Von Vorteil ist dabei, dass sich die flexible Folie besser an die Stromschiene anlegt, wodurch die Wärmeübertragung in das Kühlfluid ohne zusätzliche konstruktive Maßnahmen verbessert werden kann. Dies ist insbesondere von Vorteil, da ja die einzelnen Speichermodule nicht ge- nau miteinander fluchtend angeordnet sind, sondern dass zwischen den Speichermodulen ein geringfügiger Versatz vorhanden sein kann. Die Stromschiene ist damit nicht exakt eben, son- dern weist über ihren Verlauf in Längsrichtung betrachtet Unebenheiten auf. Durch die Ver- wendung der flexiblen Folie kann auf zusätzliche Maßnahmen zum Toleranzausgleich ver- zichtet werden, wodurch eine deutliche Vereinfachung der Herstellung des Akkumulators er- reicht werden kann. Zudem kann durch die Folie auch eine Gewichtsreduktion erreicht wer- den, wodurch die Effektivität der E-Mobility durch höhere Reichweiten verbessert werden kann. Nach einer anderen Ausfuhrungsvariante kann vorgesehen sein, dass die Kühlvorrichtung eine weitere ein- oder mehrschichtige Folie aufweist, wobei die Folie und die weitere Folie unter Ausbildung des zumindest einen Kühlmittelkanals zwischen der Folie und der weiteren Folie miteinander verbunden sind. Von Vorteil ist dabei, dass die Kühlvorrichtung einfach aus zwei miteinander verbundenen Folienmaterialien aufgebaut ist bzw. aus diesen besteht. Eine zu- sätzliche Anordnung bzw. ein zusätzlicher Einbau des Kühlmittelkanals kann entfallen, da diese durch die partielle Verbindung der beiden Folienmaterialien automatisch entsteht. Die Herstellung der Kühlvorrichtung kann großteils automatisiert erfolgen, wobei auch hinsicht- lich der Geometrie der Kühlvorrichtung und der konkreten Ausgestaltung des zumindest einen Kühlmittelkanals nur sehr wenig Einschränkungen existieren.
Die Folie kann nach einer weiteren Ausfuhrungsvariante aus einem Laminat bestehen, das eine erste Kunststofffolie, eine damit verbundene Verstärkungsschicht, eine mit der Verstär- kungsschicht verbundene Metallfolie oder eine mit der Verstärkungsschicht verbundene me- tallisierte weitere Kunststofffolie aufweist. Durch die Verstärkungsschicht kann eine verbes- serte Steifigkeit und Festigkeit bei der Betriebstemperatur des Akkumulators erreicht werden. Es hat sich zudem gezeigt, dass diese Folien eine geringere Kriechneigung aufweist. Weiter weist damit die Folie eine reduzierte Wärmedehnung auf, was bei Temperaturänderungen zu weniger Spannungen in der Kühlvorrichtung führt. Durch die Metallfolie bzw. die metalli- sierte weitere Kunststofffolie wird eine bessere Wärmeverteilung über die Fläche der Kühl- Vorrichtung erreicht, wodurch deren Effizienz verbessert werden kann. Durch die bessere
Wärmeverteilung aufgrund der verbesserten Wärmeleitfähigkeit der Folie können zudem Hot- spots im Betrieb der Kühlvorrichtung besser verhindert werden. Daneben kann damit der Kühlvorrichtung auch eine Barrierefunktion verliehen werden. Auch die weitere Folie kann zumindest eine zweite Kunststofffolie aufweisen, die mit der ers- ten Kunststofffolie des Laminats der Folie partiell in Verbindungsbereichen verbunden ist, so- dass zwischen den Verbindungsbereichen zumindest ein Hohlraum ausgebildet ist, der den zumindest einen Kühlmittelkanal bildet. Es kann damit die Herstellung der Kühlvorrichtung weiter vereinfacht werden.
Aus den voranstehend genannten Gründen zum Laminat der Folie kann nach einer weiteren Ausführungsvariante vorgesehen sein, dass die weitere Folie ebenfalls aus einem Laminat be- steht, das die zweite Kunststofffolie und eine damit verbundene Verstärkungsschicht aufweist.
Es kann auch vorgesehen sein, dass die Verstärkungsschicht eine Faserverstärkung aufweist. Mit der Faserverstärkung kann der Wärmeausdehnungskoeffizient des Verstärkungselementes verringert und an den Wert der Folien angenähert werden. Somit kann das Wärmeübertra- gungselement weniger Eigenspannungen und eine geringere Verzugsneigung aufweisen.
Die Faserverstärkung kann dabei nach einer Ausführungsvariante dazu durch ein Gewebe ge- bildet sein, wodurch eine weitere Verbesserung des mechanischen Verhaltens der Kühlvor- richtung erreicht werden kann.
Es ist auch möglich, dass die erste Kunststofffolie und/oder die zweite Kunststofffolie und/o- der die metallisierte weitere Kunststofffolie aus einem Kunststoff be-steht bestehen, der aus- gewählt ist aus einer Gruppe bestehend aus PE, POM, PA, PPS, PET, vernetzte Polyolefine, thermoplastische Elastomere auf Ether-/Ester Basis, Styrol-Block-Copolymere, Silikonelasto- mere. Insbesondere diese Kunststoffe haben sich für den Einsatz zur Herstellung der Kühlvor- richtung mit einem höheren Automatisierungsgrad durch die bessere Extrusionsfähigkeit als vorteilhaft herausgestellt. Zur Erhöhung der Kühlleistung kann vorgesehen werden, dass in Richtung auf das zumindest eine Speichermodul übereinander mehrere Folien angeordnet sind, zwischen denen mehrere Kühlkanäle ausgebildet sind. Dabei erweist sich die Verwendung der Folie und gegebenen- falls weiteren Folie als vorteilhaft, da damit trotz der höheren Kühlleistung ein geringes Ge- wicht der Kühlvorrichtung erreicht werden kann.
Zwischen den mehreren übereinander angeordneten Folien kann gemäß einer Ausführungsva- riante eine Faserschicht angeordnet sein, wodurch eine weitere Gewichtsreduktion erreichbar ist, insbesondere wenn nach einer Ausfuhrungsvariante dazu vorgesehen ist, dass der Kühl- mittelkanal oder die Kühlkanäle zumindest teilweise in der Faserschicht ausgebildet ist oder sind. Nach einer andern Ausfuhrungsvariante kann vorgesehen werden, dass der Kühlmittelauslass und/oder der Kühlmitteleinlass durch ein Distanzelement zwischen der Folie und der weiteren Folie gebildet ist. Es kann damit eine bessere Trennung der Folien der Kühlvorrichtung im Bereich des zumindest einen Kühlmittel kanals zumindest im Bereich des Einlasses und/oder Auslasses erreicht werden, wobei gleichzeitig eine verbesserte Dichtheit der Kühlvorrichtung in diesen Bereichen einfacher erreicht werden kann.
Zur einfacheren Befestigung der Kühlvorrichtung auf dem Akkumulator kann vorgesehen sein, dass die Kühlvorrichtung zwischen den Polen der Speichermodule und der Stromschiene angeordnet ist. Es kann damit die Kühlvorrichtung durch einfaches Einklemmen befestigt werden.
Von Vorteil ist dabei, wenn nach einer Ausführungsvariante dazu die Folie und/oder die wei- tere Folie zumindest teilweise aus einem elektrisch isolierenden Werkstoff besteht oder beste- hen. Die Kühlvorrichtung kann damit neben der Kühlfunktion auch die Funktion der elektri- sehen Isolierung übernehmen.
Es kann nach einer anderen Ausführungsvariante vorgesehen sein, dass die Stromschiene teil- weise innerhalb der Kühlvorrichtung angeordnet ist. Einerseits kann damit die Kühlung der Stromschiene verbessert werden, andererseits kann damit auf einfache Art auch eine elektri- sehe Isolierung für die Stromschiene bereit gestellt werden.
Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert. Es zeigen jeweils in vereinfachter, schematischer Darstellung: Fig. 1 einen Teil eines Akkumulators in Schrägansicht; Fig. 2 ein Detail des Akkumulators im Bereich der Pole der Speichermodule ohne Kühl- vorrichtung;
Fig. 3 das Detail des Akkumulators im Bereich der Pole der Speichermodule mit einer
Kühlvorrichtung;
Fig. 4 eine Kühlvorrichtung;
Fig. 5 einen Ausschnitt aus einer Ausfuhrungsvariante der Kühlvorrichtung;
Fig. 6 einen Ausschnitt aus einer anderen Ausrührungsvariante der Kühlvorrichtung;
Fig. 7 einen Ausschnitt aus einer Ausführungsvariante der Kühlvorrichtung mit mehre- ren Kühlebenen übereinander;
Fig. 8 ein Distanzelement in Schrägansicht.
Einführend sei festgehalten, dass in den unterschiedlich beschriebenen Ausführungsformen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen versehen wer- den, wobei die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sinngemäß auf glei- che Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragen wer- den können. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z.B. oben, un- ten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und sind diese Lageangaben bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen.
In den Fig. 1 bis 3 sind Ausschnitte aus einem Akkumulator 1, d.h. einer wiederaufladbaren Batterie, in Schrägansicht dargestellt, wobei die Fig. 1 und 3 den Akkumulator 1 mit einer Kühlvorrichtung 2 und die Fig. 2 den Akkumulator 1 ohne diese Kühlvorrichtung 2 zeigen.
Der Akkumulator 1 umfasst mehrere Speichermodule 3 für elektrische Energie. Im dargestell- ten Beispiel sind es 27 Speichermodule 3. Diese Anzahl ist aber nicht beschränkend zu verste- hen. Mehrere Speichermodule sind über eine Stromschiene 4 elektrisch leitend miteinander ver- bunden. Je nach konstruktiver Anordnung der Speichermodule 2 und deren Anzahl sind ein oder mehrere Stromschienen 4 angeordnet. Da der prinzipielle Aufbau derartiger Akkumulatoren 1 für die E-Mobility aus dem einschlä- gigen Stand der Technik bekannt ist, sei zur Vermeidung von Wiederholungen darauf verwie- sen. Die nachstehende Beschreibung beschränkt sich daher auf die Kühlvorrichtung 2 des Ak- kumulators 1. Es sei weiter daraufhingewiesen, dass unter dem Begriff„Kühlung" im Sinne der Erfindung auch die Temperierung verstanden wird.
Wie aus Fig. 1 und insbesondere aus Fig. 3 zu ersehen ist, ist die Kühlvorrichtung 2 an der Stromschiene 4 anliegend angeordnet. Bei mehr als einer Stromschiene 4 sind bevorzugt auch mehr als eine Kühlvorrichtung 2 angeordnet, wobei insbesondere jeweils eine Kühlvorrich- tung 2 einer Stromschiene 4 zugeordnet sein kann. Es kann also pro Stromschiene 4 eine Kühlvorrichtung 2 angeordnet sein.
Es ist weiter bevorzugt, wenn sich die Kühlvorrichtung 2 über sämtliche Speicher-module 3 einer Reihe erstreckt, wie dies aus Fig. 1 ersichtlich ist. Prinzipiell ist es aber auch möglich, in dem Akkumulator 1 mehrere Kühlvorrichtungen 2 pro Reihe an Speichermodulen 3 vorzuse- hen, beispielsweise zwei oder drei oder vier, sodass also beispielsweise die Speichermodule 3 auf zwei oder drei oder vier, etc. Kühlvorrichtungen 2 aufgeteilt werden. Eine Ausführungsvariante der Kühlvorrichtung 2 ist in Fig. 4 in Frontansicht dargestellt. Die Kühlvorrichtung 2 erstreckt sich bevorzugt über die gesamte Länge der Stromschiene 4, die in Fig. 4 angedeutet ist.
Generell umfasst die Kühlvorrichtung 2 bei sämtlichen Ausfuhrungsvarianten eine ein- oder mehrschichtige Folie S (z.B. Fig. S). Mit dieser Folie 5 liegt die Kühlvorrichtung 2 an der
Stromschiene 4 an, insbesondere unmittelbar. Nachdem die Folie 5 flexibel ist, also nicht steif ist, kann sich diese Folie 5 an Unebenheiten der Stromschiene 4, die beispielsweise zwischen den Speichermodulen 3 vorhanden sind, besser anpassen. Es kann damit die Wärmeübertra- gung von der Stromschiene 4 in die Kühlvorrichtung 2 verbessert werden.
In der Kühlvorrichtung 2 ist zumindest ein Kühlmittelkanal angeordnet bzw. ausgebildet. Der Kühlmittelkanal erstreckt sich vorzugweise über zumindest 90 %, insbesondere über zumin- dest 99 % einer Gesamtlänge 5 der Kühlvorrichtung 2. Es kann aber auch mehr als ein Kühl- mittelkanal in der Kühlvorrichtung 2 angeordnet bzw. ausgebildet sein.
Der Kühlmittelkanal kann einen geradlinigen, einen mäanderförmigen, einen harfenförmigen, einen verzweigten, etc. Verlauf aufweisen. Dabei erstreckt sich der Kühlmittelkanal generell zumindest von einem Kühlmitteleinlass bis zu einem Kühlmittelauslass der Kühlvorrichtung 2. Der konkrete Verlauf des Kühlmittelkanals richtet sich u.a. nach der Wärmemenge, die ab- zuführen ist, der Geometire des Akkumulators 1, etc. Für den Fall, dass mehr als ein Kühlmit- telkanal in der Kühlvorrichtung 2 ausgebildet bzw. angeordnet ist, ist es von Vorteil, wenn vor den mehreren Kühlmittelkanälen ein gemeinsamer Einlass und danach ein gemeinsamer Auslass angeordnet sind, die jeweils als Sammelkanal ausgebildet sein können, von den aus sich die Kühlmittelkanäle verzweigen, bzw. in den sie münden. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, dass jeder Kühlmittelkanal seinen eigenen Kühlmitteleinlass und/oder seinen ei- genen Kühlmittelauslass aufweist.
Weiter können der Kühlmitteleinlass und der Kühlmittelauslass auf einer Seite der Kühlvor- richtung 2 angeordnet. Der Kühlmitteleinlass und der Kühlmittelauslass können aber auch an bzw. in unterschiedlichen Seiten der Kühlvorrichtung 2 angeordnet bzw. ausgebildet sein.
Als Kühlmittel, von dem die Kühlvorrichtung 2 durchströmt wird, wird insbesondere eine Flüssigkeit verwendet, beispielsweise ein Wasser-Glykol-Gemisch.
In den Fig. S bis 7 sind weitere und gegebenenfalls für sich eigenständige Ausführungsvarian- ten des Akkumulators 1 bzw. der Kühlvorrichtung 2 des Akkumulators 1 gezeigt, wobei wie- derum für gleiche Teile gleiche Bezugszeichen bzw. Bauteil-bezeichnungen wie in den voran- gegangenen Fig. 1 bis 4 verwendet werden. Um unnötige Wiederholungen zu vermeiden, wird auf die detaillierte Beschreibung zu den Fig. 1 bis 4 hingewiesen bzw. darauf Bezug genom- men. In Fig. 5 ist ein Ausschnitt einer Ausfuhrungsvariante der Kühlvorrichtung 2 im Querschnitt dargestellt. Die Kühlvorrichtung 2 umfasst die Folie S und eine weitere ein- oder mehrschichtige Folie 6.
Es sei an dieser Stelle erwähnt, dass anstelle der weiteren ein- oder mehrschichtigen Folie 6 auch eine Schicht aus einem Hartkunststoff verwendet werden kann, mit dem die Folie 5 ver- bunden ist, wenngleich dies nicht die bevorzugte Ausfuhrungsvariante ist.
Die Folie 5 und die weitere Folie 6 sind unter Ausbildung zumindest eines Kühlmittelkanals 7 zwischen der Folie 5 und der weiteren Folie 6 miteinander in Verbindungsbereichen 8 verbun- den. Die Verbindungsbereiche 8 erstrecken sich entlang der Längserstreckung des zumindest einen Kühlmittelkanals 7, wobei zwischen den Verbindungsbereichen 8 nicht verbundene Be- reiche verbleiben, in denen durch die Beabstandung der Folie 5 von der weiteren Folie 6 der zumindest eine Kühlmittelkanal 7 ausgebildet wird. Der Folie 5 und die weitere Folie 6 erstre- cken sich über eine Fläche die bevorzugt zumindest annähernd, insbesondere zu 100 %, der Fläche der Kühlvorrichtung 2 entspricht (in Draufsicht betrachtet). Die Folie 5 besteht bei dieser Ausfuhrungsvariante der Kühlvorrichtung 2 aus einem Laminat, das eine erste KunststoffFolie 9, eine damit verbundene Verstärkungsschicht 10, eine mit der Verstärkungsschicht 10 verbundene Metallfolie 11 oder eine mit der Verstärkungsschicht 10 verbundene metallisierte weitere KunststoffFolie aufweist. Der zumindest eine Kühlmittelkanal 7 ist nicht durch gesonderten Bauteile sondern wird durch die nur partielle Verbindung der Folie 5 mit der weiteren Folien 6 gebildet. Die Wand bzw. die Wände des zumindest einen Kühlmittelkanals 7 werden also durch die Folie 5 und die weitere Folie 6 gebildet, vorzugsweise jeweils zur Hälfte. Bevorzugt umfasst die weitere Folie 6 zumindest eine zweite Kunststofffolie 12 bzw. besteht aus dieser. Die zweite Kunststofffolie 12 ist mit der erste Kunststofffolie 9 des Laminats der Folie 5 partiell in den Verbindungsbereichen 8 verbunden, sodass zwischen den Verbindungs- bereichen 8 zumindest ein Hohlraum ausgebildet ist, der den zumindest einen Kühlmittelkanal 7 bildet. Es kann weiter vorgesehen sein, dass nach einer Ausfuhrungsvariante dazu auch die weitere Folie 6 aus einem Laminat besteht, das die zweite KunststoffFolie 12 und eine damit verbun- dene Verstärkungsschicht 13 aufweist.
Prinzipiell können auch andere Laminate verwendet werden. Beispielsweis kann nur die Folie 5 die Verstärkungsschicht 10 oder nur die weitere Folie 6 die Verstärkungsschicht 13 aufwei- sen. Ebenso sind mehr als dreischichtige Aufbauten der Folie 5 und/oder mehr als zweischich- tige Aufbauten der weiteren Folie 6 möglich.
Die Verstärkungsschicht 13 der weiteren Folie 6 kann unterschiedlich sein zur Verstärkungs- schicht 10 der Folie 5. Vorzugsweise sind die beiden Verstärkungsschichten 10, 13 jedoch gleich ausgebildet.
Die beiden Folien S, 6 sind so angeordnet, dass die beiden KunststoffFolien 9, 12 aneinander anliegen und über diese KunststoffFolien 9, 12 die genannte partielle Verbindung ausgebildet wird. Falls die weitere Folie 6 nur die zweite Kunst-stoffFolie 12 aufweist, wird diese zweite KunststoffFolie 12 unmittelbar benachbart zur KunststoffFolie 9 des Folie 5 angeordnet und mit dieser verbunden.
Anstelle einer Metallfolie 11 kann auch eine metallisierte weitere KunststoffFolie verwendet werden, wobei in diesem Fall die Metallisierung vorzugsweise zwischen der Verstärkungs- schicht 10 und der weiteren KunststoffFolie angeordnet wird. Eine derartige metallisierte wei- tere KunststoffFolie kann auch in der weiteren Folie 6 eingesetzt werden.
Die erste KunststoffFolie 9 und/oder die zweite KunststoffFolie 12 und/oder die metallisierte weitere KunststoffFolie besteht bestehen bevorzugt zu zumindest 80 Gew.-%, insbesondere zu zumindest 90 Gew.-%, aus einem thermoplastischen Kunststoff oder einem Elastomer. Der thermoplastische Kunststoff kann ausgewählt sein aus einer Gruppe umfassend bzw. beste- hend aus Polyethylen (PE), Polyoxymethylen (POM), Polyamid (PA), insbesondere PA 6, PA 66, PA 11, PA 12, PA 610, PA 612, Polyphenylensulfid (PPS), Polyethylenterephthalat (PET), vernetzte Polyolefine, bevorzugt Polypropylen (PP). Das Elastomer kann ausgewählt sein aus einer Gruppe umfassen bzw. bestehend aus thermoplastische Elastomere wie z.B. thermoplastische Vulkanisate, olefin-, amin-, ester-basierende, thermoplastische Po- lyurethane, insbesondere thermoplastische Elastomere auf Ether-/Ester Basis, Styrol-Block- Copolymere, Silikonelastomere.
Es sei an dieser Stelle erwähnt, dass unter einem Kunststoff ein synthetisches oder natürliches Polymer verstanden wird, das aus entsprechenden Monomeren hergestellt ist.
Vorzugsweise besteht/bestehen die erste Kunststofffolie 12 und/oder die zweite Kunststofffo- lie 15 und/oder die metallisierte weitere Kunststofffolie aus einer sogenannten Siegelfolie. Dies hat den Vorteil, dass die jeweiligen Folien direkt miteinander verbunden werden können. Es ist aber auch möglich, andere Kunststoffe, wie z.B. duroplastische Kunststoffe bzw. duro- plastische Werkstoffe einzusetzen, die dann beispielsweise mit einem Klebstoff miteinander verklebt werden. Hierzu eignen sich insbesondere Zwei-komponenten Klebstoffsysteme auf Polyurethanbasis oder Silikonbasis oder auch Heißklebesysteme. Bevorzugt umfasst/umfassen die Verstärkungsschi cht(en) 10, 13 eine oder be-steht/bestehen aus einer Faserverstärkung.
Die Faserverstärkung ist bevorzugt als eigene Schicht ausgebildet, die zwischen der Kunst- stofffolie 9 und der Metallfolie 11 bzw. der metallisierten weiteren Kunststofffolie oder der Kunststofffolie 12 und der metallisierten weiteren Kunststofffolie angeordnet ist. Sollten in der Faserverstärkungsschicht Hohlräume ausgebildet sein, können diese auch mit dem Kunst- stoff der Kunststofffolie 9 bzw. der Kunststofffolie 12 oder der metallisierten weiteren Kunst- stofffolie zumindest teilweise ausgefüllt sein. Die Faserverstärkung kann aus Fasern und/oder Fäden gebildet sein, die ausgewählt sind aus einer Gruppe umfassend oder bestehend aus Glasfasern, Aramidfasern, Kohlenstofffasern, Mineralfasern, wie beispielsweise Basal tfasem, Natur-fasern, wie z.B. Hanf, Sisal, und Kom- binationen daraus. Bevorzugt werden Glasfasern als Faserverstärkungsschicht eingesetzt. Der Anteil der Fasern, insbesondere der Glasfasern, an der Faserverstärkung kann zumindest 80 Gew.-%, insbeson- dere zumindest 90 Gew.-% betragen. Bevorzugt bestehen die Fasern und/oder Fäden der Fa- serverstärkung ausschließlich aus Glasfasern.
Die Fasern und/oder Fäden können in der Faserverstärkung als Gelege, beispielsweise als Vlies, vorliegen. Bevorzugt wird jedoch ein Gewebe oder ein Gestrick aus den Fasern und/o- der Fäden. Es ist dabei auch möglich, dass das Gewebe oder Gestrick nur bereichsweise vor- liegt und die restlichen Bereiche der Faserverstärkung durch ein Gelege gebildet werden.
Es ist auch möglich, dass gummierte Fasern und/oder Fäden als bzw. für die Faserverstärkung eingesetzt werden. Bei Verwendung eines Gewebes sind unterschiedliche Bindungsarten, insbesondere Lein- wand-, Köper- oder Atlasbindung, möglich. Bevorzugt wird eine Leinwandbindung einge- setzt.
Es ist aber auch möglich, ein offenmaschiges Glasgewebe oder Glasgelege zu verwenden.
Die Faserverstärkung kann als Einzelschicht ausgebildet sein. Es ist aber auch möglich, dass die Faserverstärkung mehrere, gegebenenfalls voneinander getrennte, Einzel schichten auf- weist, beispielsweise zwei oder drei, wobei zumindest einzelne der mehreren Einzelschichten zumindest bereichsweise, vorzugsweise zur Gänze, auch aus zum Rest der Einzel schichten unterschiedlichen Fasern und/oder Fäden bestehen können.
Alternativ oder zusätzlich zur Faserverstärkung kann/können die Verstärkungs-schicht(en) 10, 13 eine mineralische Füllung aufweisen. Als mineralische Füllung (mineralischer Füllstoff) kann beispielsweise Calziumcarbonat, Talkum, Quarz, Wollastonit, Kaolin oder Glimmer ein- gesetzt werden.
Die Metallfolie 15 ist insbesondere eine Aluminiumfolie. Es sind aber auch andere Metalle verwendbar, wie beispielsweise Kupfer oder Silber. Die Metallfolie 15 kann eine Schichtstärke zwischen 5 μm und 100 μm aufweisen.
Die Metallfolie 15 bzw. der Metallisierung der weiteren Kunststofffolie kann nur in den Be- reichen angeordnet sein, in denen die Stromschiene 4 zur Anlage an die Folie 5 gelangt.
Im Falle des Einsatzes der metallisierten weiteren Kunststofffolie können für die Metallisie- rung die genannten Metalle verwendet werden. Vorzugsweise weist die Metallisierung eine Schichtdicke auf, die ausgewählt ist aus einem Bereich von 5 nm bis 100 nm. Die metallische Bedampfung der weiteren Kunststofffolie kann mit aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren hergestellt werden.
Die Kunststofffolie 9 und/oder die Kunststofffolie 12 und/oder die weitere Kunst-stofffolie, die die Metallisierung aufweist, kann/können eine Schichtdicke zwischen 10 μm und 200 μm aufweisen.
Die Schichtdicke der Verstärkungsschicht(en) 9, 13 kann zwischen 5 μm und 50 μm betragen. Die Folie 5 kann insbesondere folgenden Aufbau in der angegebenen Reihenfolge aufweisen:
Kunststofffolie 9 aus PP;
Verstärkungsschicht 10 aus einem Glasfasergewebe; - Metallfolie 11 aus Aluminium mit einer Schichtdicke von 12 μm.
Für den Fall, dass die weitere Folie 6 nur aus der Kunststofffolie 12 besteht, wird hierfür be- vorzugt ein Polyethylenterephthalat (PET) als Kunststoff verwendet. Die Folie 5 und/oder die weitere Folie 6 können auch noch zumindest eine weitere Schicht aufweisen, wie beispielsweise zumindest eine weitere Verstärkungslage und/oder zumindest eine Primerschicht und/oder zumindest eine thermotrope Schicht. Obwohl die Folie 5 und die weitere Folie 6, falls diese ebenfalls ein Folienlaminat ist, prinzi- piell in Form der Einzelfolien zur Herstellung der Kühlvorrichtung 2 eingesetzt werden kön- nen, sodass das bzw. die Folienlaminat(e) erst im Zuge der Herstellung der Kühlvorrichtung 2 ausgebildet werden, ist es von Vorteil, wenn die erste Folie 5 und/oder die weitere Folie 6 als (laminiertes) Halbzeug eingesetzt werden.
Zur Verbindung der Einzelschichten des Laminats oder der Laminate können diese miteinan- der über Klebstoffe verklebt werden. Hierzu eignen sich die voranstehend genannten Kleb- stoffe. Neben Klebstoffen kann auch die Coextrusion und die Extrusionsbeschichtung als Ver- bindungsmöglichkeit eingesetzt werden. Selbst-verständlich ist auch eine Kombination mög- lich, dass mehrere Kunststoffe coextrudiert und mit einer extrusionsbeschichteten Metall- o- der (Faser) Verstärkungsschicht miteinander klebekaschiert werden. Generell können sämtli- che bekannte Verfahren zur Herstellung von Verbundfolien bzw. Folienlaminaten verwendet werden.
Nach einer weiteren Ausführungsvariante kann vorgesehen sein, dass die Kühl-vorrichtung 2 noch zumindest eine zusätzliche Folie aufweist, die mit der Folie 5 oder der weiteren Folie 6 partiell verbunden ist, wie dies voranstehend zur Verbindung des Folie 4 5mit der weiteren Folie 6 beschrieben wurde. Die Kühlmittelkanäle 7 können damit in zumindest zwei Ebenen übereinander angeordnet sein, wobei sie in diesem Fall bevorzugt nicht deckungsgleich, son- dern seitlich versetzt zueinander auf die voranstehend beschriebene bzw. die nachfolgend noch zu beschreibende Art und Weise ausgebildet werden. In diesem Fall ist es von Vorteil, wenn die Folie 5 oder die weitere Folie 6 auf beiden äußeren Seiten (Oberflächen) die Kunst- stofffolie 9 oder die Kunststofffolie 12 aufweisen, sodass über diese der Verbund mit den zu- sätzlichen Folien hergestellt werden kann, also insbesondere wieder zwei Siegelfolien mitei- nander verbunden werden können.
Fig. 6 zeigt einen Ausschnitt einer anderen Ausführungsvariante der Kühlvorrichtung 2. Bei dieser wird zwischen der Kunststofffolie 9 und der Kunststofffolie 12 (beide in Fig. 5 darge- stellt) eine Faserschicht 14, beispielsweise aus einem Papier, angeordnet. Diese Faserschicht 14 ist flüssigkeitsfest ausgerüstet. Dazu kann auf den Oberflächen, die mit dem Kühlmittel in Kontakt kommen, eine Beschichtung 15 vorgesehen sein. Es besteht aber auch die Möglich- keit, dass die Fasern des Papiers bzw. der Faserschicht 14 an sich flüssigkeitsfest ausgerüstet, beispielsweise beschichtet sind. Die Beschichtung 15 hat aber zudem auch eine andere Funktion. In der Faserschicht 14 wird der zumindest eine Kühlmittelkanal 7 vorgesehen, beispielsweise durch Prägen oder ein ande- res formgebendes Verfahren. Um die hergestellte Form im Betrieb des Akkumulators 1 bzw. der Kühlvorrichtung 2 beibehalten zu können, kann der Faserschicht 14 mit der Beschichtung 15 eine höhere Festigkeit bzw. Steifigkeit verliehen werden.
Die Beschichtung 15 kann beispielsweise eine gehärtete Klebstoffschicht sein.
Um weiter Gewicht des Akkumulators 1 bzw. der Kühlvorrichtung 2 einsparen zu können, kann nach einer weiteren Ausführungsvariante dazu, die in Fig. 7 gezeigt ist, vorgesehen sein, dass mehrere dieser mit der Beschichtung 15 versehenen Faserschichten 14 zwischen der Fo- lie 5 und der weiteren Folie 6 übereinander liegend, insbesondere unmittelbar übereinander liegend, angeordnet sind.
Die Folie 5 und/oder die weitere Folie 6 können auch bei diesen Ausführungsvarianten der Kühlvorrichtung 2 als Einzelfolien oder als Laminate ausgebildet sein.
In der bevorzugten Ausführungsvariante der Kühlvorrichtung 2 weist diese auch entspre- chende Anschlusselemente für den Anschluss der Zulaufleitung und der Ablaufleitung für das Kühlmittel auf. Prinzipiell können diese als herkömmliche Anschlusselemente ausgebildet sein, wie sie nach dem Stand der Technik bekannt sind. In der bevorzugten Ausführungsvari- ante sind diese Anschlusselemente aber ebenfalls zumindest teilweise, insbesondere zur Gänze, aus einem Kunststoff hergestellt, wobei als Kunststoffe die voranstehend genannten Kunststoffe verwendet werden können. Nach einer anderen Ausführungsvariante des Akkumulators 1 kann vorgesehen sein, dass der Kühlmittelauslass und/oder der Kühlmitteleinlass durch ein Distanzelement 16 zwischen der Folie 5 und der weiteren Folie 6 gebildet ist. Ein Beispiel für ein Distanzelement 16 sind aus Fig. 8 ersichtlich. Bevorzugt bestehen die Distanzelemente 16 ebenfalls aus Kunststoff. Es ist weiter bevorzugt, wenn über die Distanzelemente 16 die Dichtheit der Anschlüsse der Kühl- vorrichtung 2 für das Kühlmittel verbessert wird.
Es sei in diesem Zusammenhang erwähnt, dass die konkrete Platzierung der Anschlussele- mente abhängig ist von der konkreten Ausführung des zumindest einen Kühlmittel kanals 7.
Die voranstehend erwähnten Sammelkanäle für das Kühlmittel können wie der zumindest eine Kühlmittelkanal 7 durch die nur partielle Verbindung des Folie 5 mit der weiteren Folie 6 hergestellt werden. Es sei dazu auf die entsprechenden voranstehenden Ausführungen verwie- sen.
Die beschriebene partielle Verbindung der Folie 5 mit der weiteren Folie 6 bzw. einer zusätz- lichen Folie bzw. der beiden KunststoffTolien 9, 12 der Laminate kann in einer Lamini er- presse erfolgen. Die Verbindung kann dabei durch Einwirkung einer erhöhten Temperatur und eines erhöhten Druckes, wie dies bei Laminieren bzw. Heißsiegeln bekannt ist, erfolgen. Die konkrete Temperatur richtet sich dabei nach den verwendeten Kunststoffen.
Anstelle der Laminiervorrichtung kann auch eine Presse verwendet werden, ins-besondere zur Herstellung von langfaserverstärkten Folien 5, 6 bzw. einer lang-faserverstärkten Kühlvor- richtung 2. Es werden dabei die Fasern mit dem Kunststoff imprägniert und verpresst, wodurch das faserverstärkte Folienmaterial entsteht.
Für eine höheren Grad der Individualisierbarkeit der Kühlvorrichtung 2 bei hohem Automati- sierungsgrad kann vorgesehen sein, dass für die Verbindung ein Schweißroboter verwendet wird. Es können damit die Verbindungsbereiche 8 (Fig. 5) individuell festgelegt und program- miert werden, sodass die Anordnung bzw. Ausbildung des zumindest einen Kühlmittelkanals 7 sehr flexibel an individuelle Bedürfnisse angepasst werden kann.
Bei den beiden genannten Verfahren zur Herstellung der Kühlvorrichtung 2 erfolgt die Ver- bindung der Folien 5, 6 miteinander stoffschlüssig entweder über verschweißen oder durch kleben, wobei auch Mischvarianten dieser Verfahren möglich sind. Generell können auch an- dere Verfahren hierfür angewandt werden. Als Schweißverfahren können beispielsweise das Temperaturimpulsschweißen, Laserschwei- ßen, IR-Schweißen, Ultraschallschweißen, Hochfrequenzschweißen, angewandt werden.
Die Kühlvorrichtung 2 kann beispielsweise mit Klammern auf dem Akkumulator 1 befestigt sein. Es sind aber auch andere Befestigungen möglich, beispielsweise mittels Stiften oder mit- tels Nieten, etc.
Bevorzugt wird die Kühlvorrichtung 2 aber zwischen der Stromschiene 4 und Polen 17 (Fig. 2) der Speichermodule 3 angeordnet, insbesondere zwischen diesen beiden geklemmt, wie dies aus Fig. 3 ersichtlich ist. Es kann dabei noch eine Abdeckung 18 vorgesehen sein, die die Stromschiene 4 in diesem Bereich abdeckt.
Es ist aber auch möglich, dass die Kühlvorrichtung 2 zwischen der Abdeckung 18 und der Stromschiene 4 angeordnet, insbesondere eingeklemmt, wird.
Es kann dabei nach einer weiteren Ausführungsvariante vorgesehen sein, dass die Folie 5 und/oder die weitere Folie 6 zumindest teilweise aus einem elektrisch isolierenden Werkstoff besteht oder bestehen, beispielsweise einem elektrisch isolierenden Kunststoff. Die Kühlvorrichtung 2 kann direkt auf den Polen 17 anliegend und gegebenenfalls damit ver- bunden angeordnet sein.
Bevorzugt der Wärmeübergang von der Stromschiene 4 auf die Kühlvorrichtung 2 möglichst direkt, z.B. durch Einklemmen der Kühlvorrichtung 2 in die Abdeckung 18 oder mittels zu- sätzlicher Spannklammern, etc.
Nach einer anderen Ausführungsvariante des Akkumulators 1 kann vorgesehen sein, dass die Stromschiene 4 teilweise innerhalb der Kühlvorrichtung 2 angeordnet ist. Dabei kann die Stromschiene 4 teilweise innerhalb des Kühlmittelkanals 7 angeordnet sein. Zwar wird damit eine bessere Kühlung der Stromschiene 4 erreicht, allerdings ergeben sich damit auch höhere Aufwendungen in Hinblick auf die Dichtheit der Kühlvorrichtung 2. Es kann deshalb vorge- sehen sein, dass die Stromschiene 4 mit einer weiteren Folie vom Kühlmittelkanal 7 getrennt ist. Die Ausfuhrungsbeispiele zeigen mögliche Ausfühmngsvarianten, wobei an dieser Stelle be- merkt sei, dass auch Kombinationen der einzelnen Ausfuhrungsvarianten untereinander mög- lich sind.
Der Ordnung halber sei abschließend daraufhingewiesen, dass zum besseren Verständnis des Aufbaus der Akkumulator 1 bzw. die Kühlvorrichtung 2 nicht zwingenderweise maßstäblich dargestellt wurden.
Bezugszeichenaufstellung
1 Akkumulator
2 Kühlvorrichtung
3 Speichermodul
4 Stromschiene
5 Folie
6 Folie
7 Kühlmittelkanal
8 Verbindungsbereich
9 Kunststofffolie
10 Verstärkungsschicht
11 Metallfolie
12 KunststoffFolie
13 Verstärkungsschicht
14 Faserschicht
15 Beschichtung
16 Distanzelement
17 Pol
18 Abdeckung

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Akkumulator (1) umfassend mehrere Speichermodule (3) für elektrischen Strom, wobei die Speichermodule (3) über zumindest eine Stromschiene (4) miteinander verbunden sind, und an der Stromschiene (4) eine Kühlvorrichtung (2) angeordnet ist, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Kühlvorrichtung (2) eine ein- oder mehrschichtige Folie (5) aufweist und mit dieser Folie (5) an der zumindest Stromschiene (4) anliegt.
2. Akkumulator (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlvor- richtung (2) eine weitere ein- oder mehrschichtige Folie (6) aufweist, wo-bei die Folie (5) und die weitere Folie (6) unter Ausbildung des zumindest einen Kühlmittelkanals (7) zwischen der Folie (5) und der weiteren Folie (6) miteinander verbunden sind.
3. Akkumulator (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die die Folie (5) aus einem Laminat besteht, das eine erste Kunststofffolie (9) und eine damit verbun- dene Verstärkungsschicht (10), eine mit der Verstärkungsschicht (10) verbundene Metallfolie (11) oder eine mit der Verstärkungsschicht (10) verbundene metallisierte weitere Kunststoff- folie aufweist.
4. Akkumulator (1) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die wei- tere Folie (6) zumindest eine zweite Kunststofffolie (12) aufweist, die mit der ersten Kunst- stofffolie (9) des Laminats der Folie (5) partiell in Verbindungsbereichen (8) verbunden ist, sodass zwischen den Verbindungsbereichen (8) zumindest ein Hohlraum ausgebildet ist, der den zumindest einen Kühlmittelkanal (7) bildet.
5. Akkumulator (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere
Folie (5) aus einem Laminat besteht, das die zweite Kunststofffolie (12) und eine damit ver- bundene Verstärkungsschicht (13) aufweist.
6. Akkumulator (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsschicht (10, 13) eine Faserverstärkung aufweist.
7. Akkumulator (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserver- stärkung durch ein Gewebe gebildet ist.
8. Akkumulator (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kunststofffolie (9) und/oder die zweite Kunststofffolie (12) und/oder die metal- lisierte weitere Kunststofffolie aus einem Kunststoff besteht/bestehen, der ausgewählt ist aus einer Gruppe bestehend aus PE, POM, PA, PPS, PET, vernetzte Polyolefine, thermoplastische Elastomere auf Ether-/Ester Basis, Styrol-Block-Copolymere, Silikonelastomere.
9. Akkumulator (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in Richtung auf das zumindest eine Speichermodul (3) übereinander mehrere Folien (5, 6) angeordnet sind, zwischen denen mehrere Kühlkanäle (7) ausgebildet sind.
10. Akkumulator (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den mehreren übereinander angeordneten Folien (5, 6) eine Faserschicht (14) angeordnet ist.
11. Akkumulator (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der der Kühl- mittelkanal (7) oder die Kühlmittelkanäle (7) zumindest teilweise in der Faserschicht (14) ausgebildet ist bzw. sind.
12. Akkumulator (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlmittelauslass und/oder der Kühlmitteleinlass durch ein Distanzelement (16) zwi- schen der Folie (5) und der weiteren Folie (6) gebildet ist.
13. Akkumulator (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlvorrichtung (2) zwischen den Polen (17) der Speichermodule (3) und der Strom- schiene (4) angeordnet ist.
14. Akkumulator (1) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie (5) und/oder die weitere Folie (6) zumindest teilweise aus einem elektrisch isolierenden Werk- stoffbesteht oder bestehen.
15. Akkumulator (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromschiene (4) teilweise innerhalb der Kühlvorrichtung (2) angeordnet ist.
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