WO2019100094A2

WO2019100094A2 - Akkumulator

Info

Publication number: WO2019100094A2
Application number: PCT/AT2018/060274
Authority: WO
Inventors: Stefan Gaigg; Roland HINTRINGER
Original assignee: Miba Aktiengesellschaft
Priority date: 2017-11-23
Filing date: 2018-11-20
Publication date: 2019-05-31
Also published as: WO2019100094A3

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Akkumulator (1) mit zumindest einem Speichermodul (2) für elektrische Energie und zumindest einer Kühlvorrichtung (3) zur Kühlung oder Temperierung für das zumindest eine Speichermodul (2), wobei die Kühlvorrichtung (3) zumindest ein Flachmodul (4) aufweist, in dem mehrere Heatpipes ausgebildet sind, oder dass die Kühlvorrichtung (3) zumindest ein Flachmodul (4) aufweist in dem eine Streusinterbelag (17) angeordnet ist und dieses Flachmodul (4) nur eine Heatpipe aufweist.

Description

Akkumulator

Die Erfindung betrifft einen Akkumulator mit zumindest einem Speichermodul für elektrische Energie und zumindest einer Kühlvorrichtung zur Kühlung oder Temperierung des zumindest einen Speichermoduls, wobei die Kühlvorrichtung zumindest eine Heatpipe aufweist.

Weiter betrifft die Erfindung eine Kühlvorrichtung für die Kühlung zumindest eines Akkumu lators, umfassend eine Heatpipe.

Die Lebensdauer und die Effektivität sowie auch die Sicherheit einer wiederaufladbaren 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. Im Wesentlichen lassen sich die Konzepte in zwei Typen unterteilen, nämlich die Luftkühlung sowie die Wasserkühlung bzw. generell die Kühlung mit Flüssigkeiten.

Für die Wasserkühlung werden Kühlkörper verwendet, in denen zumindest ein Kühlmittelka nal ausgebildet ist. Diese Kühlköper werden zwischen den einzelnen Modulen des Akkumula tors oder auf den Modulen angeordnet. Ein Modul ist dabei eine selbstständige Einheit des Akkumulators, also nicht zwingend nur eine Zelle.

Aus dem Stand der Technik ist weiter bekannt, dass für die Wärmeleitung sogenannte Heat- pipes eingesetzt werden.

So beschreibt die DE10 2008 054 958 Al ein Temperiersystem zum Temperieren mindestens einer wiederaufladbaren Batterie eines Kraftfahrzeugs mit mindestens einer Wärmetransport vorrichtung zur thermischen Anbindung der Batterie an mindestens eine im Kraftfahrzeug an geordnete Wärmequelle und/oder Wärmesenke. Die Wärmetransportvorrichtung weist min destens einen Wärmekontaktbereich zur lösbaren thermischen Kontaktierung der Batterie und mindestens eine Heatpipe zum Wärmetransport auf. Eine Heatpipe (auch als Wärmerohr bezeichnet) ist vereinfacht ausgedrückt ein in sich ge schlossenes System in einem im Wesentlichen rohrförmigen Gehäuse, das in seinem Inneren ein Fluid aufweist, das sich aufgrund des herrschenden Drucks bei Betriebstemperatur nahe an seinem Siedepunkt befindet. Wird die Heatpipe in einem Teilbereich erwärmt, so geht das Fluid in die Gasphase über, um im Inneren der Heatpipe in Richtung eines kühleren Bereichs zu strömen, dort zu kondensieren und entlang der Innenwände des Gehäuses der Heatpipe in den Wärmeren Bereich zurückzufließen. Bei diesem (Wärme-)Transportprozess entzieht die Heatpipe in einem Verdampfungsbereich ihrer Umgebung Wärme und führt diese Wärme der Umgebung des Kondensationsbereichs der Heatpipe zu.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes System zur Kühlung einer wiederaufladbaren Batterie, also eines Akkumulators, zu schaffen.

Die Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Akkumulator dadurch gelöst, dass die Kühl vorrichtung zumindest ein Flachmodul aufweist, in dem mehrere Heatpipes ausgebildet sind, oder dass die Kühlvorrichtung zumindest ein Flachmodul aufweist in dem eine Streusinterbe lag angeordnet ist und dieses Flachmodul nur eine Heatpipe aufweist.

Weiter wird die Aufgabe mit der eingangs genannten Kühlvorrichtung gelöst, bei der die He atpipe in einem Flachmodul angeordnet ist, wobei in dem Flachmodul mehrere Heatpipes aus gebildet sind.

Von Vorteil ist dabei, dass das das Flachmodul mit den mehreren Heatpipes einfacher her stellbar ist, als jeweils separate Heatpipes. Die gemeinsame Anordnung im Flachmodul er möglicht weiter eine einfachere Anordenbarkeit am Akkumulator, verglichen mit einzelnen, separaten Heatpipes. Darüber hinaus ermöglicht die flache Ausbildung des Moduls eine effi zientere Wärmeabfuhr.

Gemäß einer Ausführungsvariante des Akkumulators bzw. der Kühlvorrichtung kann vorge sehen sein, dass das Flachmodul aus zwei miteinander verschweißten oder verlöteten Blechen gebildet ist. Es kann damit die ebene Anlage des Flachmoduls an den Akkumulator verein- facht werden. Zudem sind die Bleche mit bekannten und häufig im Maschinenbau verwende ten Verfahren herstellbar und umformbar. Es ist damit eine bessere Integration der Herstel lung der Flachmodule in eine bestehende Produktion möglich.

Besonders bevorzugt ist nach einer Ausführungsvariante des Akkumulators bzw. der Kühl vorrichtung an einer Außenseite des Flachmoduls eine Aufnahme bzw. zumindest ein Auf nahmeelement für eine Kühlmittelleitung ausgebildet bzw. angeordnet. Die Einbindung in ei nen in einem Kfz ohnehin vorhanden Kühlmittelkreislauf ist damit ohne größeren Aufwand durchführbar.

Zum besserem Wärmeabtransport kann nach einer anderen Ausführungsvariante vorgesehen sein, dass der Akkumulator eine Wanne aufweist, und dass das zumindest eine Flachmodul flächig an der Wanne anliegt.

Es ist dabei möglich, dass auf zumindest einer Oberfläche des Flachmoduls eine Ausgleichs masse angeordnet ist. Mit Hilfe dieser Ausgleichsmasse kann eine bessere Anlage des Flach moduls an den Akkumulator oder die genannte Wanne erreicht werden, da über die Aus gleichsmasse Unebenheiten ausgeglichen werden können. Das Flächenmodul hat hierbei auch den Vorteil, dass die Ausgleichsmasse auch nur partiell aufgebracht werden kann.

Um die Effektivität der Wärmeabfuhr zu verbessern, kann nach einer anderen Ausführungsva riante vorgesehen sein, dass das Flachmodul auf der Innenseite, auf der die Heatpipes ausge bildet sind, in den Heatpipes oder vollflächig einen Streusinterbelag aufweist. Es kann damit die Kapillarwirkung verbessert werden, sodass das Flachmodul auch horizontal eingesetzt werden kann.

Nach einer weiteren Ausführungsvariante kann vorgesehen sein, dass das Flachmodul eine Befüllöffnung aufweist, die mit einem Verschlusselement verschlossen ist, wobei das Ver schlusselement mittels EMPW-Technik mit einer die Befüllöffnung umgebenden Wand ver schweißt ist. Von Vorteil ist dabei, dass einerseits durch die geringe Schweißtemperatur und andererseits durch die relativ hohe Geschwindigkeit der Verbindungsbildung die Gefahr des Ausdampfens der in den Heatpipes enthaltenen Flüssigkeit reduziert werden kann. Es kann damit auch der Unterdrück in den Heatpipes erhöht werden, sodass das Flachmodul eine ver besserte Effizienz aufweisen kann.

Gemäß einer anderen Ausführungsvariante des Akkumulators kann vorgesehen sein, dass das zumindest eine Speichermodul in einem Gehäuse angeordnet ist, wobei das Gehäuse ein Bo denelement aufweist, und das Flachmodul in das Bodenelement integriert ist. Mit dieser Aus führungsvariante kann der Zusammenbau des Akkumulators vereinfacht werden, insbeson dere durch Erhöhung der Modularität der Baueinheiten des Akkumulators.

Es kann dabei vorgesehen sein, dass das Flachmodul einen Boden des Bodenelementes zu mindest teilweise bildet, womit eine entsprechende Gewichtsreduktion des Bodenelementes, d.h. des Bodenmoduls mit dem Flachmodul, erreicht werden kann.

Es kann dabei auch vorgesehen sein, dass das Bodenelement wannenförmig ausgebildet ist, da damit die Anbindung des Bodenelementes an den Rest des Gehäuses des Akkumulators einfa cher ausgeführt werden kann. Zudem kann das wannenförmige Element auch Rückhaltebe cken im Falle einer Leckage eingesetzt werden.

Zur einfacheren Befüllung des Flachmoduls, inbesondere wenn dieses im Bodenelement des Gehäuses integriert ist, kann vorgesehen weden, das Flachmodul in einem Randbereich zu mindest eine als Vertiefung ausgebildete Befüllöfffnung aufweist.

Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert.

Es zeigen jeweils in vereinfachter, schematischer Darstellung:

Fig. 1 einen Akkumulator in Seitenansicht mit einer Kühlvorrichtung;

Fig. 2 eine erste Ausführungsvariante eines Flachmoduls in Schrägansicht und in Explo sionsdarstellung; Fig. 3 eine zweite Ausführungsvariante eines Flachmoduls in Schrägansicht und in Ex plosionsdarstellung;

Fig. 4 einen Ausschnitt aus einer Schweiß Vorrichtung vor dem Schweißen;

Fig. 5 ein eingeschweißtes Verschlusselement;

Fig. 6 eine Heatpipe mit eingeschweißtem Verschlusselement in Seitenansicht geschnit ten;

Fig. 7 eine Ausführungsvariante eines Wärmerohres in Seitenansicht geschnitten;

Fig. 8 eine Ausführungsvariante eines Akkumulators in Schrägansicht;

Fig. 9 ein Bodenelement des Akkumulators nach Fig. 8 in Schrägansicht von oben;

Fig. 10 das Bodenelement des Akkumulators nach Fig. 8 in Schrägansicht von unten;

Fig. 11 ein Flachmodul in Explosionsdarstellung und Schrägansicht;

Fig. 12 ein Detail des Flachmoduls nach Fig. 11.

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 Fig. 1 ist ein Akkumulator 1, d.h. eine wiederaufladbare Batterie, in Seitenansicht darge stellt. Der Akkumulator 1 umfasst zumindest ein Speichermodul 2, insbesondere mehrere Speicher- module 2, für elektrische Energie. Beispielsweise kann der Akkumulator 1 zwischen 2 und 50 Speichermodule 2 aufweisen, die insbesondere auf mehrere Reihen aufgeteilt sein. Diese ge nannten Werte für die Anzahl an Speichermodulen 2 ist aber nicht beschränkend zu verstehen.

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 Kühlung des Akkumula tors 1.

Der Akkumulator weist eine Kühlvorrichtung 3 auf. Diese Kühlvorrichtung 3 weist zumindest en Flachmodul 4 auf, das im Folgenden noch näher beschrieben wird. Die weiteren Bestand teile der Kühlvorrichtung 3 können dem Stand der Technik entsprechen. Nachdem der Akku mulator 1 insbesondere in der Automobilindustrie eingesetzt wird, kann die restliche Kühlvor richtung 3 durch die üblichen Komponenten einer Fahrzeugkühlung gebildet sein, und einen Kühlkreislauf mit Kühlleitungen, einen Wärmetauscher (Kühler), etc., aufweisen. Es sei dazu ebenfalls auf den einschlägigen Stand der Technik verwiesen.

Wie aus dem Vergleich Fig. 1 zu ersehen ist, ist das Flachmodul 4 an einer Seite des Akku mulators 1 angeordnet, insbesondere unten. Es kann aber auch vorgesehen werden, dass meh rere Seiten bzw. Oberflächen des Speichermoduls 2 bzw. der Speichermodule 2 derartige Flachmodule aufweisen, diese beispielsweise oben und/oder seitlich angeordnet sind.

Es ist weiter bevorzugt, wenn sämtliche Speichermodule 2 mit zumindest einem Flachmodul 4 - der Akkumulator 1 kann auch mehrere Flachmodule 4 aufweisen -wirkungsverbunden sind, also beispielsweise die gesamte Unterseite der Speichermodule 2 mit zumindest einem Flachmodul 4 versehen ist, damit sämtliche Speichermodule 3 gekühlt werden können.

Prinzipiell kann jedes Speichermodul 2 mit einem eigenen Flachmodul 4 ausgerüstet sein. Be vorzugt ist aber ein Flachmodul mehreren Speichermodulen 2 zugeordnet, insbesondere pro Reihe an Speichermodulen 2 ein Flachmodul 4 vorgesehen. Es sei darauf hingewiesen, dass sich die Begriffe Oberseite, etc., auf die Einbau-lage des Ak kumulators 1 in einem Kraftfahrzeug beziehen.

In Fig. 2 ist eine erste Ausführungsvariante des Flachmoduls 4 in Schrägansicht und in Explo sionsdarstellung dargestellt.

Das Flachmodul 4 weist ein erstes (oberes) Flächenelement 5 und ein zweites (unteres Blechelement 6 auf) bzw. besteht aus diesen beiden Flächenelement 5, 6.

Unter einem Flächenelement 6 im Sinne der Erfindung wird ein Element verstanden, das eine Dicke 7 zwischen 0,3 mm und 3 mm, eine Breite 8 von 300 mal der Dicke 7 bis 3000 mal der Dicke 7 und eine Fänge 9 von 1 mal der Breite 8 bis 10 mal der Breite 8 aufweist.

Das erste Flächenelement 5 und/oder das zweite Flächenelement 7 können beispielsweise aus einem Kunststoff bestehen. Dieser sollte aber eine Wärmeleitfähigkeit von mindestens 1 W/(mK) aufweisen. Die Wärmeleitfähigkeit kann durch Zumischung eines wärmeleitfähigen Füllstoffes zu einem Basispolymer erreicht werden.

Als Basispolymer kann beispielsweise Polyamid (PA), Polybuthylenterephthalat (PBT), Po lypropylen (PP), Polyetheretherketon (PEEK), etc., verwendet werden.

Als Füllstoff kann beispielsweise Grafit, Metallpartikel, wie z.B. Cu, Al, eingesetzt werden.

Zudem kann das Basispolymer eine Faserverstärkung aufweisen, beispielsweise mit Glasfa sern, Carbonfasem, Basaltfasern, etc.

Vorzugsweise wird als erstes und/oder zweites Flächenelement 5, 6 aber ein Metallblech ver wendet, beispielsweise ein Kupferblech, ein Aluminiumblech, ein Stahlblech, etc.

In der dargestellten Ausführungsvariante des Flachmoduls 4 weist das zweite Flächenelement 6 mehrere nutförmige Vertiefungen 10 auf. Diese nutförmigen Vertiefungen erstrecken sich in Richtung der Fänge 9 des Flächenelementes 6 und enden in einem Abstand 11 zur ersten Breitseitenkante 12 und in einem Abstand 13 zur zweiten Breitseitenkante 14. Die Abstände 11 und 13 können dabei ausgewählt sein aus einem Bereich von 2 mm bis 100 mm.

Diese Vertiefungen 10 bilden die Heatpipes. Wie aus Fig. 2 zu ersehen ist, sind in dem Flach modul mehrere Heatpipes nebeneinander und beabstandet zueinander angeordnet. Beispiels weise können in einem Flachmodul zwischen zwei und zwanzig Heatpipes angeordnet sein.

Das erste Flächenelement 5 ist bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsvariante innen (in Richtung auf das zweite Flächenelement 6) und außen völlig eben und ohne derartige Vertie fungen ausgebildet. Es kann damit eine vollflächigere Anlage des Flachmoduls 4 an das Spei chermodul 2 oder ein sonstiges wärmeabgebendes Element erreicht werden.

Es ist aber auch möglich, dass sowohl das erste als auch das zweite Flächenelement 5, 6 die Vertiefungen 10 aufweisen. Dabei können die Vertiefungen 10 des ersten Flächenelementes 5 und die Vertiefungen 10 des zweiten Flächenelementes 6 einander gegenüberliegend ausge bildet sein, sodass sie jeweils einen vertieften Teil einer Heatpipe bilden. Die Vertiefungen 10 des ersten Flächenelementes 5 können aber auch versetzt zu den Vertiefungen 10 des zweiten Flächenelementes 6 ausgebildet sein.

Die Flächenelemente 5, 6 können beispielsweise durch Ausstanzen, Ausschneiden, etc. herge stellt werden. Die Vertiefungen 10 können gleichzeitig damit oder durch späteres Umformen des Flächenelementes 5, 6, beispielsweise Tiefziehen, etc. hergestellt werden. Derartige Ver fahren sind dem Fachmann bekannt.

Flächenelemente 5, 6 aus Kunststoff können bereits in der richtigen Form aus der Kunststoff schmelze bzw. dem entsprechenden Rohstoff hergestellt werden, beispielsweise durch Spritz gießen, etc. Aus diese Verfahren an sich sind aus dem Stand der Technik bekannt.

Das erste und das zweite Flächenelement 5, 6 werden entlang der Seitenkanten miteinander verbunden, beispielsweise stoffschlüssig durch Schweißen, Löten, Kleben, etc., und gegebe nenfalls formschlüssig. Gegebenenfalls können das erste und das zweite Flächenelement 5, 6 auch zwischen den einzelnen Vertiefungen form- und/oder stoffschlüssig miteinander verbun den, sodass jede Heatpipe gegenüber den anderen Heatpipes abgeschlossen ist und einen ge schlossenen Kreislauf bilden kann.

Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, dass das erste Flächenelement 5 einstückig mit dem zweiten Flächenelement 6 ausgebildet ist, und dieses einstückige Flächenelement dann in der Mitte gefaltet/umgebogen wird. In diesem Fall können der erste Teil und der zweite Teil des Flächenelementes entlang von nur drei anstelle von vier Seitenkanten miteinander verbunden werden.

Wie aus Fig. 2 zu ersehen ist, kann im zweiten Flächenelement 6 (und/oder im ersten Flächen element 5) entlang der Breitseitenkante 14 (alternativ auch entlang der Breitseitenkante 12) ein rinnenförmiger Kanal 15 ausformt sein, der in Richtung auf das andere Flächenelement 5 (und/oder Flächenelement 6) offen ist. In diesem Kanal kann eine Kühlflüssigkeit, beispiels weise Wasser, geführt werden, mit der die von dem Flachmodul 4 weitergeleitet Wärme ab transportiert werden kann. Dieser Kanal 15 erstreckt sich orthogonal zu den Vertiefungen 10. In seinen Endbereichen kann der Kanal 15 mit Anschlusselementen ausgestattet sein, um ihn in ein Kühlsystem einbinden zu können bzw. um eine Strömungsverbindung zwischen mehre ren Flachmodulen 4 herstellen zu können.

Alternativ dazu kann aber vorgesehen sein, wie dies die Ausführungsvariante des Flachmo duls nach Fig. 3 zeigt, dass dieser Kanal 15 im zweiten Flächenelement 6 umgedreht ist, sich also in Richtung nach außen öffnet. Es kann damit eine Kühlmittelleitung 16 einfach in dem Kanal angeordnet werden, sodass die Anbindung des Flachmoduls 4 an ein bestehendes Kühl system eines Kraftfahrzeugs einfacher erfolgen kann.

Generell sei an dieser Stelle angemerkt, dass in den Fig. 3 bis 7 gegebenenfalls für sich eigen ständige Ausführungsformen der Erfindung gezeigt sind, wobei für gleiche Teile gleiche Be zugszeichen bzw. Bauteilbezeichnungen wie in den Fig. 1 und 2 verwendet werden. Um un nötige Wiederholungen zu vermeiden, wird auf die detaillierte Beschreibung zu den Fig. 1 und 2 hingewiesen bzw. darauf Bezug genommen. Allgemein kann/können das zweite Flächenelement 6 und/oder das erste Flächenelement 5 eine Aufnahme bzw. ein Aufnahmeelement für eine Kühlmittelleitung haben, diese/das insbe sondere einstückig damit ausbildet sein. Die kanalförmige Aufnahme ist einfacher herzustel len, beispielsweise mit einem der voranstehend genannten Verfahren. Die Aufnahme bzw. die zumindest eine Aufnahme oder das zumindest eine Aufnahmeelement (das auch ein gesonder ter Bauteil sein kann) kann aber auch anders ausgeführt sein, beispielsweise in Form eins Clipses, eines Schnappverschlusses, eines Haltebügels, etc.. Die zumindest eine Aufnahme muss sich also nicht über die gesamte Breite 8 des Flachmoduls 4 erstrecken, auch wenn dies herstellungsbedingt von Vorteil ist.

Wie aus den Fig. 2 und 3 ersichtlich ist, kann auf einer inneren Oberfläche des Flachmoduls 4 ein Streusinterbelag 17 angeordnet sein. Dieser kann sich dabei nur auf die Vertiefungen 10 beschränken (Fig. 2) oder vollflächig, also auch zwischen den Vertiefungen 10, aufgebracht sein (Fig. 3).

Es sei angemerkt, dass, obwohl aus Fig. 3 nicht ersichtlich, auch dieses Flachmodul 4 die mehreren Vertiefungen 10 aufweisen kann, wie diese zu Fig. 2 beschrieben wurden. Es ist aber auch möglich, dass dieses Flachmodul 4 nach Fig. 3 ledigleich zwei ebene Flächenele mente aufweist, wobei zwischen diesen der Streusinterbelag 17 als Kapillarschicht angeordnet ist. In diesem Fall kann das Flachmodul 4 auch nur eine Heatpipe aufweisen, die aber breiter ist, als herkömmliche Heatpipes. Somit weist diese Heatpipe bevorzgut die Breite von mehre ren einzelnen Heatpipes auf. Insbesondere weist diese Heatpipe eine Breite auf, die zumindest der Gesamtbreite des Streusinterbelags 17 in dem Flachmodul 4 entspricht. Beispielsweis kann die Heatpipe eine Breite aufweisen, die der Breite von einer zumindest einem Speicher modul 2 entspricht.

Der Streusinterbelag 17 kann beispielsweise aus Kupfer- oder Aluminiumpartikel hergestellt sein.

Zurückkommend zu Fig. 1 kann zwischen dem Speichermodul 2 bzw. den Speichermodulen 2 und dem Flachmodul 4 bzw. den Flachmodulen 4 eine Wanne 18 angeordnet sein, in der das oder die Speichermodul(e) 2 aufgenommen sein können. Das oder die Flachmodul(e) 4 liegen als bei dieser Ausführungsvariante nicht direkt an dem/den Speichermodul(en) 2 an sondern liegt flächig an dieser Wanne 18 an.

Die Wanne 18 selbst besteht bevorzugt aus einem Wärme leitbaren Werkstoff, insbesondere einem metallischen Werkstoff oder einem wärmeleitfähigen Kunststoff, damit die Wärme von dem zumindest einen Speichermodul 2 zu dem zumindest einen Flachmodul 4 gelangt.

Nach einer weiteren Ausführungsvariante kann vorgesehen sein, dass auf zumindest einer Oberfläche des Flachmoduls 4 eine Ausgleichsmasse 19 angeordnet ist, wie dies ebenfalls an hand des Ausführungsbeispiels des Akkumulators 1 in Fig. 1 dargestellt ist. Diese Ausgleichs masse 19 kann beispielsweise ein thermisch leitfähiger Kunststoff, Wärmeleitpads, eine Wär meleitfolie, ein Metallschwamm, etc., sein.

Bekanntlich werden Heatpipes mit einer Flüssigkeit befüllt, die dann im Betrieb durch Ver dampfen und Kondensieren den Wärmetransport von einem Bereich der Heatpipe zu einem anderen Bereich übernimmt. Für das Einfüllen dieser Flüssigkeit kann das Flachmodul 4 eine Befüllöffnung 20 aufweisen, wie dies aus Fig. 4 ersichtlich ist. Nach dem Einfüllen der Flüs sigkeit wird diese Befüllöffnung 20 mit einem Verschlusselement 21, z.B. einem Stopfen, verschlossen. Bevorzugt ist dazu nach ein Ausführungsvariante der Erfindung vorgesehen, dass das Verschlusselement mittels EMPW-Technik (Electro Magnetic Pulse Welding) mit einer die Befüllöffnung 20 umgebenden Wand 22 des Flachmoduls 4 verschweißt ist.

Die Wand 22 des Flachmoduls 4 bzw. des Wärmerohres kann durch einen hochgezogenen Teil gebildet sein, wie dies aus den Fig. 6 und 7 zu ersehen ist. Um diese Befüllöffnung 20 herum kann für das Verschließen eine Saugglocke 23 angeordnet werden, mit der die Evaku ierung der Heatpipes bzw. des Wärmerohres durchgeführt werden kann. Die Saugglocke 23 liegt über ein Dichtelement 24 dichtend an der Wand 22 an. Auf der Höhe, auf der das Ver schlusselement 21 mit der Wand verschweißt wird, wird eine Spule 25 (EMPW Feldumfor mer) angeordnet. Durch das Verschweißen von Wand 22 und Verschlusselement 21 miteinan der wird die Wand 22 nach innen und/oder das Verschlusselement 21 nach außen gezogen und miteinander verschweißt, wie dies aus Fig. 5 ersichtlich ist. Aus Fig. 5 ist weiter ersichtlich, dass die Vertiefungen 10 nach einer bevorzugten Ausfüh rungsvariante des Flachmoduls 4 nur im zweiten Flächenelement 6 ausgebildet sein können, und dass das erste Flächenelement 5 völlig eben sein kann.

Die Fig. 8 zeigt eine Ausführungsvariante des Akkumulators 1. Wie an sich bekannt, weist der Akkumulator 1 ein Gehäuse 26 auf, in dem das zumindest eine Speichermodul 2 (in Fig. 8 nur angedeutet) angeorndet ist. Üblicherweise werden in dem Gehäuse 26 mehrere Speicher- module 2 angeordnet.

Das Gehäuse 2 weist ein Deckelelement 27 und ein Bodenelement 28 auf. Im einfachsten Fall besteht das Gehäuse 26 aus dem Deckelement 27 und dem bodenelement 28.

Das Deckelelement 27 kann aus einem Kunststoff bestehen, wie er üblicherweise für Gehäuse von Akkumulatoren eingesetzt wird.

Bei dieser Ausführungsvariante des Akkumulators 1 ist nun vorgesehen, dass das Flachmodul 4 in das Bodenelement 28 integriert ist, insbesondere zumindest einen Teil des Bodens des Bodenelementes 28 bildet, wie dies aus den Fig. 9 und 10 ersichtich ist.

Insbesondere kann das Bodenelement 28 gemäß einer Au sführungs Variante wannenförmig ausgebildet sein, wie diese ebenefalls aus den Fig. 9 und 10 ersichtlich ist. Dazu kann eine Schicht, aus der das Flachmodul 4 gebildet ist, zur Ausbildung des wannenförmigen Boden elementes 28 mit (vier) Seitenwänden 29 versehend ein, die sich vom Boden des Bodenele mentes 28 in Richtung auf das Deckelelement 27 erstrecken. Die Seitenwände 29 können ei genständige Elemente sein, die mit dem Boden des Bodenelementes 28 verbunden, beispiels weise verschweißt, sind. Bevorzugt sind die Seitenwände 29 jedoch einstückig mit dem Bo den des Bodenelmentes 28 ausgebildet. Dazu kann z.B. ein entsprechend großes Flachmate rial zur Ausbildung des wannenförmigen Bodenelementes 28 tiefgezogen werden. Es kann damit die Dichheit einfacher gewährleistet werden.

Dieses wannenförmige Element kann mit der weiteren Schicht zur Ausbildung des Flachmo duls 4 verbunden, insbesondere verschweißt werden. Es besteht aber auch die Möglichkeit, dass beide äußere Schichten des Flachmoduls 4 zur Ausbildung des Flachmoduls beretis vor der Umformung miteinander verbunden, insbeson dere veschweißt, werden und dieser Schichtverbund in der Folge zum wannenförmigen Bo denelement 28 umgeformt wird, beispielsweise tiefgezogen wird.

Das Bodenelement 28 kann beispielsweise aus einem metallischen Flachmaterial hergestellt werden.

Es kann also ein Gehäuse 26 eines Akkumulators 1 mit integrierten Heat-pipes zur Verfügung gestellt werden.

In der in den Fig. 8 bis 10 dargestellten Ausführungsvariante des Akkumulators 1 bildet das Flachmodul 4 zumindest einen Teil des Bodens des wannenförmigen Bodenelementes 28. Ins besondere bildet es den gesamten Boden des Bodenelementes 28.

Weiter kann das Flachmodul auch anderwärtig oder zusätzlich zu beschriebenen Integrations variante in das Bodenelement 28 des Gehäuses 26 integriert werden. Beispielsweise können zumindest einzelne oder alle Seitenwände 29 als Flachmodul 4 ausgebildet sein. Ebenso kann es auf dem Boden des Bodenelementes 28 aufliegend angeordent werden, insbesondere mit dem Boden des Bodenelemenetes 28 verbunden werden.

Wie aus den Fig. 8 bis 10 ersichtlich ist, kann auch bei dieser Au sführungs Variante des Akku mulators 1 eine Einbindung des Flachmoduls 4 in ein bestehendes Kühlsystem eines Kraft fahrzeugs möglich ist. Dazu kann - wie bereits voranstehend beschrieben - auch bei diese Ausführungsvariante des Akkumulators 1 stimseitig der rinnnenförmige Kanal 15 zur Auf nahme einer Kühlmittelleitung 30 des Kühlsystems ausgebildet sein.

Zur Verbindung des Deckelelementes 27 mit dem Bodenelement 28 können beide einen um laufenden Flansch aufweisen, über den die beiden Elemete miteinander form- und/oder stoff schlüssig verbunden sind, beispielsweise verklebt, verschraubt, vernietet, verschweißt, etc. sind. In den Fig. 11 und 12 ist eine weitere Ausführungsvariante des Flachmoduls 4 dargestellt.

Wie auch bei den voranstehend beschriebenen Ausführungsvarianten weist das Flachmodul 4 eine obere Schicht 31 und eine untere Schicht 32 auf. Die obere Schicht 31 bildet den Deckel und die untere Schicht 32 bildet den Boden des Flachmoduls 4. Zwischen der oberen und der unteren Schicht 32, 33 ist bei dieser Ausführungsvariante des Flachmoduls 4 ein Sintereinle- geteil 33 angeordnet, der im Betrieb des Flachmoduls die Heat-pipe Funktion bereitstellt, also insbesondere die Kapillarpumpen der Flüssigkeit zur Verdampfungszone. Über Rippen 34 des Sintereinlegeteils kann ein Dampfluss zur Kondensationszone ermöglicht werden.

Der innere Aufbau des Flachmoduls 4 kann aber auch anders ausgeführt sein, wie dies bereits voranstehend ausgeführt wurde.

Wie aus Fig. 11 ersichtlich, kann auch bei dieser Ausführungsvariante des Flachmoduls die untere Schicht 32 als Bodenwanne ausgeführt sein.

Die obere und die untere Schicht 31, 32 können beispielsweise mittels Laserschweißen mitei nander verbunden werden.

Um nach dem Schweißen eine Befüllung des Flachmoduls 4 zu ermöglichen, kann in der un teren Schicht 32 eine Vertiefung 35 (z.B. eine Kerbe) im Randbereich, insbesondere in einem Eckbereich, ausgebildet sein. Alternativ oder zusätzlich dazu kann eine derartige Vertiefung auch in der oberen Schicht 31 ausgebildet sein. Sofern sowohl die obere als auch die untere Schicht 31, 32 eine derartige Vertiefung 35 aufweisen, sind diese deckungsgleich angeordnet bzw. ausgebildet.

Das Flachmodul 4 kann über diese Vertiefung 35 mit der entsprechenden Flüssigkeit befüllt werden. Danach kann diese Vertiefung 35 abgedichtet werden. Nach dem Befüllen wird um die Vertierung herum eine Verbindungsnaht 36 ausgebildet, insbesondere eine Laserschweiß naht, wie dies in Fig. 12 strichliert angedeutet ist. Damit wird die Befüllöffnung verschlossen.

Zur Einstellung des Betriebsdruckes kann eine eigene derartige Vertiefung 35 in zumindest einer der oberen und der unteren Schicht 31, 32 vorgesehen werden. Diese kann beispiels weise an der der ersten Vertiefung 35 diagonal gegenüberliegenden Ecke der oberen und/oder unteren Schicht 31, 32 ausgebildet sein. Der Verschluss dieser Vertiefung 35 kann wie be schrieben erfolgen.

Die Ausführungsbeispiele zeigen mögliche Ausführungsvarianten, wobei an dieser Stelle be merkt sei, dass auch Kombinationen der einzelnen Ausführungsvarianten untereinander mög lich sind.

Der Ordnung halber sei abschließend darauf hingewiesen, dass zum besseren Verständnis des Aufbaus des Akkumulators 1 bzw. des Flachmoduls 4 diese nicht zwingenderweise maßstäb lich dargestellt sind.

Bezugszeichenaufstellung

Akkumulator 31 Schicht

Speichermodul 32 Schicht

Kühlvorrichtung 33 Sintereinlegeteil

Flachmodul 34 Rippe

Flächenelement 35 Vertiefung

Flächenelement 36 V erbindungsnaht

Breite

Länge

Vertiefung

Abstand

Breitseitenkante

Abstand

Breitseitenkante

Kanal

Kühlmittelleitung

Streusinterbelag

Wanne

Ausgleichsmasse

Befüllöffnung

Verschlusselement

Wand

Saugglocke

Dichtelement

Spule

Gehäuse

Deckelelement

Bodenelement

Seitenwand

Kühlmittelleitung

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e

1. Akkumulator (1) mit zumindest einem Speichermodul (2) für elektrische Energie und zumindest einer Kühlvorrichtung (3) zur Kühlung oder Temperierung für das zumindest eine Speichermodul (2), wobei die Kühlvorrichtung (3) zumindest eine Heatpipe aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlvorrichtung (3) zumindest ein Flachmodul (4) auf weist, in dem mehrere Heatpipes ausgebildet sind, oder dass die Kühlvorrichtung (3) zumin dest ein Flachmodul (4) aufweist in dem eine Streusinterbelag (17) angeordnet ist und dieses Flachmodul (4) nur eine Heatpipe aufweist.

2. Akkumulator (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Flachmo dul (4) aus zwei miteinander verschweißten oder verlöteten Blechen gebildet ist.

3. Akkumulator (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass an einer Außenseite des Flachmoduls (4) eine Aufnahme für eine Kühlmittelleitung (16) ausgebildet ist.

4. Akkumulator (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass dieser eine Wanne (18) aufweist, und dass das zumindest eine Flachmodul (4) flächig an der Wanne (18) anliegt.

5. Akkumulator (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass auf zumindest einer Oberfläche des Flachmoduls (4) eine Ausgleichsmasse (19) angeord net ist.

6. Akkumulator (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Flachmodul (4) auf der Innenseite, auf der die Heatpipes ausgebildet sind, in den He atpipes oder vollflächig einen Streusinterbelag (17) aufweist.

7. Akkumulator (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Flachmodul (4) eine Befüllöffnung (20) aufweist, die mit einem Verschlusselement (21) verschlossen ist, wobei das Verschlusselement (21) mittels EMPW-Technik mit einer die Befüllöffnung (20) umgebenden Wand (22) verschweißt ist.

8. Akkumulator (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Speichermodul (2) in einem Gehäuse (26) angeordnet ist, wobei das Gehäuse (26) ein Bodenelement (28) aufweist, und das Flachmodul (4) in das Bodenelement (28) integriert ist.

9. Akkumulator nach Anspruch 8, dadurch gekennzeihnet, dass das Flachmodul (4) einen Boden des Bodenelementes (28) zumindest teilweise bildet.

10. Akkumulator nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Boden element (28) wannenförmig ausgebildet ist.

11. Akkumulator nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Flachmodul (4) in einem Randbereich zumindest eine als Vertiefung (35) ausgebildete Befüllöfffnung aufweist.

12. Kühlvorrichtung (3) für die Kühlung zumindest eines Akkumulators (1), umfas send eine Heatpipe, dadurch gekennzeichnet, dass die Heatpipe in einem Flachmodul (4) an geordnet ist, wobei in dem Flachmodul (4) mehrere Heatpipes ausgebildet sind.

13. Kühlvorrichtung (3) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Flach modul (4) aus zwei miteinander verschweißten Blechen hergestellt ist.

14. Kühlvorrichtung (3) nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass an einer Außenseite des Flachmoduls (4) zumindest ein Aufnahmeelement für eine Kühlmit telleitung (16) angeordnet ist.