WO2019122034A1 - Plattenartiger fluidbehälter - Google Patents

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WO2019122034A1
WO2019122034A1 PCT/EP2018/086012 EP2018086012W WO2019122034A1 WO 2019122034 A1 WO2019122034 A1 WO 2019122034A1 EP 2018086012 W EP2018086012 W EP 2018086012W WO 2019122034 A1 WO2019122034 A1 WO 2019122034A1
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WO
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channel
plate
fluid
base plate
plates
Prior art date
Application number
PCT/EP2018/086012
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English (en)
French (fr)
Inventor
Kurt Höhe
Günther Unseld
Georg Egloff
Robert Blersch
Christian LUKSCH
Original Assignee
Reinz-Dichtungs-Gmbh
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Filing date
Publication date
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    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F3/00—Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
    • F28F3/12—Elements constructed in the shape of a hollow panel, e.g. with channels
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/02—Header boxes; End plates
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/62—Heating or cooling; Temperature control specially adapted for specific applications
    • H01M10/625—Vehicles
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/655—Solid structures for heat exchange or heat conduction
    • H01M10/6556—Solid parts with flow channel passages or pipes for heat exchange
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
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    • F28F2009/0285—Other particular headers or end plates
    • F28F2009/0297—Side headers, e.g. for radiators having conduits laterally connected to common header
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a plate-like fluid container for Füh Ren a fluid, in particular for controlling the temperature of an electrochemical system, and a Batterietemperieran extract comprising such a plate-like fluid container.
  • the plate-like fluid container according to the invention can be used, for example, for cooling and / or heating of Batte rien in an electric vehicle.
  • battery cooling plates are known, which on a
  • Base plate in a frame or in a tub for batteries or Batte riepacks are arranged and cool the batteries or battery packs from below.
  • the known battery cooler plates are usually symmetrical builds up and have an upper and a lower plate with embossed channel structures for conducting a cooling liquid.
  • the battery cooler plates are available in various versions Lich.
  • the object of the present invention is therefore to provide a plate-like fluid container which is almost arbitrarily large, simple and hereby güns tig to produce, includes a small number of items and can be installed with clotting gem effort.
  • the plate-like fluid container according to the invention for guiding a fluid in particular for controlling the temperature of an electrochemical system, comprises a base plate and at least two directly on one side of the base plate arranged channel plates.
  • at least one channel-like recess is formed in the channel plates for guiding the fluid.
  • the channel plates outside the channel-like recesses are materially connected to the base plate so that the at least one channel-like Vertie tion of a channel plate together with the base plate in each case forms at least one fluid channel.
  • the plate-like fluid container according to the invention is characterized in that the fluid channels of the channel plates with a common distributor channel component are connected, via which the fluid to the individual fluid channels directly fed and derived from the individual fluid channels directly, wherein the distributor channel component has at least a portion of planar side wall and is arranged such that the sides wall at least in their flat areas parallel to the base plate and / or the channel plates and overlaps with the base plate and the channel plates.
  • planar side wall should here be understood to mean a fluid channel of the distribution channel component bordering planar walls and wall pieces, including a bottom or top of the distribution channel component, etc.
  • at least partially planar side wall also includes walls that in meh eral levels to each other substantially parallel offset, for itself comprises flat areas, between which extend to offset oblique or curved wall sections.
  • compression means a Auslen effect against the undeformed plate, so it also includes increased preparation che.
  • the above-described segmented structure of the plate-like fluid container according to the invention allows in principle to produce a fluid container unrestricted size by arranging any number of channel plates on a base plate.
  • the limitation of the size is single Lich by the maximum size of the base plate.
  • the fact that the kanalarti gene recesses are formed in the smaller channel plates the production time is shortened, since an additional process step in which the plates are straightened, ie distortions are eliminated due to embossing too large plates, can be avoided.
  • the production time and costs as well as the installation time and costs are reduced since a smaller number of connection components for supplying and discharging a fluid is required by the common distribution channel component.
  • a weight of the fluid container ver which is particularly advantageous for an electric vehicle.
  • the fluid container also comes without complex or even completely without
  • the Verteilerkanalbau part may have at least one supply channel for supplying a fluid to the Kanä len of the individual channel plates and at least one discharge channel for discharging the fluid from the channels of the individual channel plates.
  • a fluid channel inlet and a fluid channel outlet may be arranged in the base plate or in the channel plates for each fluid channel, each fluid channel inlet being connected to the inlet channel of the distributor channel component and each fluid channel outlet being connected to the outlet channel of the distributor channel construction.
  • each fluid channel inlet being connected to the inlet channel of the distributor channel component
  • each fluid channel outlet being connected to the outlet channel of the distributor channel construction.
  • each fluid channel inlet is a Verteilerkanalauslass and each Fluidkanalauslass associated with a distribution channel inlet, the fluid channel inlet with the distri lerkanalauslass and the fluid channel outlet to the distribution channel inlet to at least partially aligned.
  • each fluid channel inlet is assigned exactly one distributor channel outlet and / or each fluid channel outlet is assigned exactly one distributor channel inlet.
  • each distributor channel outlet can also be assigned a plurality of fluid channel inlets and / or each distributor channel inlet meh rere Fluidkanalauslässe.
  • the fluid line is thus carried out advantageously via openings in the distribution channel component and in the base plate or in the channel plates, wherein between the openings of the distributor channel component on the one hand and the opening in the base plate and the channel On the other hand plates can be sealed by means of cohesive connection.
  • distributed channel inlet and the term “distribution channel outlet” means the distribution with the Fluidkanä communicating channel and outlets understood.
  • the elements connected to the fluid inlet and outlet are referred to as manifold channel inlets and outlets.
  • the Verteilerkanalein- and Ausläs se as well as the Verteilerkanalzu- and derivatives are preferably Be constituents of the distribution channel component.
  • the fluid channel supply line and the fluid channel discharge via one or a common connecting element with the supply channel and the discharge channel may be connected.
  • the connecting element may in particular be formed as part of the distribution channel component or as a single component nes.
  • the connecting element may also be formed eintei lig or multiple parts and comprise a molded nozzle and / or a bent tube.
  • the connecting element can alswei sen a seal for sealing a connec tion between the fluid channel inlet and / or Fluidkanalabtechnisch on the one hand and the supply channel and / or discharge channel on the other hand.
  • the distribution channel component may be formed in one piece or in several parts.
  • the distribution channel component can be arranged on the base plate or on the channel plates or on the connecting element.
  • the distribution channel component may comprise a distribution channel plate having at least two channel-like recesses, wherein the distribution channel plate au outside the channel-like recesses connected to the base plate such that the channel-like recesses together with the base plate respectively Make supply and the discharge channel.
  • the Ver binding can be cohesive.
  • the distribution channel member may include a distribution channel base plate and a Distribution channel plate having at least two channel-like recesses sen, wherein the distribution channel base plate and the distribution channel plate aufei- each other and outside of the channel-like recesses so miteinan and are connected to the channel plates that the channel-like Vertie tests together with the distribution channel base plate the supply and the discharge channel.
  • the connection can be cohesive.
  • a cohesive connection offers especially when the stoffschlüs-based compounds are performed by soldering.
  • the distribution channel may have a substantially complete, in particular to one or more Verteilerkanalein- and / or -auslässe and / or Verteilerkanalzu- and / or -ableitonne, closed metal profile.
  • the distribution channel component may have a metal profile with a rectangular or square cross-section.
  • the Stirnsei th are usually closed with the aid of closure parts, in example metal sheets, cohesively, in particular by means of welding or soldering.
  • a channel-like recess of at least one of the channel plates is formed meander-shaped and / or branched.
  • a meandering or a branched formation of the channel-like depression a larger area of the channel plate can be covered with the fluid flowing through the channel of the channel plate, whereby a greater heat exchange between the plate-like fluid container and an adjoining component, e.g. a battery is enabled.
  • the channel plates may have different or the same base surfaces, under different or the same outer contours, a different or equal number of channel-like depressions and / or a different or the same structure of the channel-like depressions.
  • the channel plates and the base plate and / or the distribution channel component and the channel plates or the distribution channel component and the base plate can be welded together, in particular by means of laser welding, or verlö tet.
  • a cohesive connection of the channel plate with the base plate by means of laser welding allows integration already existing components, such as a bottom plate or bottom tray of a Battery box, in which the plate-like fluid container is arranged, in the fluid container as a base plate.
  • the plate-like Fluidbeffle ter for example.
  • Batterietemperierplatte also be formed integrally with a cell frame or a battery support plate.
  • fluid containers of any surface shape and size can be flexibly and easily produced by means of laser welding.
  • a distributor channel supply and a distributor channel discharge can each be arranged with one or a common connection element for connecting the distributor channel line to a fluid supply line and for connecting the distributor channel discharge line to a fluid discharge line ,
  • the connecting element can be a sprayed, in particular injection-molded or formed neck, in particular a deep-drawn, pressed, or machined, in particular turned or milled neck.
  • the nozzle is made of metal, in particular aluminum, or contains this.
  • the neck is formed as a hybrid component made of metal and plastic, wherein preferably a metal flange is so encapsulated by plastic that results in a tube with a flange.
  • connection element may have a seal for sealing a connection between the distributor channel supply line and the fluid supply line and / or the distributor channel discharge line and the fluid discharge line.
  • the base plate of the plate-like fluid container according to the invention may be largely or unregulated to one or more, non-contiguous loading rich the base plate.
  • the base plate may be unembossed except for a region which is arranged opposite a distributor channel inlet or a distributor channel outlet.
  • the kanalarti gene recesses for guiding the fluid can be stamped plates exclusively in the channel. This is advantageous because the larger base plate can be made more solid and more stable against distortion, and the smaller channel plates can be made thinner and easier to emboss.
  • the channel plates are at most the same thickness as the base plate, but preferably thinner than this.
  • the plate-like fluid container can be designed as a temperature control plate, in which a temperature control is feasible, for tempering an electrochemical system, in particular a battery or a battery pack.
  • the base plate between the channel plates and / or except half of the channel plates through holes for attaching a battery frame or battery case have. This is particularly advantageous in so-called pouch cells.
  • the base plate has a contact surface on a side opposite the channel plates, via which one or more batteries which can be arranged on the side of the base plate opposite the channel plates or a battery pack which can be arranged on the side of the base plate opposite the channel plates can be directly contacted, in particular are thermally contacted.
  • This construction in turn saves additional components between the batteries and the fluid container.
  • the fluid container as Temperierplatte thereby also a heat conduction between the batteries and the fluid container and thus a
  • the present invention further comprises a
  • Battery tempering arrangement which comprises a above-described plate-like fluid container and one or more batteries or a battery pack, wherein the one or more batteries or the battery pack are arranged on a channel plates opposite side of the base plate and the contact surface of the base plate directly or indirectly via a inter mediate layer , For example, an adhesive contacted.
  • a bottom plate of a Bat teriekastens in which the one or more batteries are arranged, serve as a base plate. In this way, a total weight of a driving tool, which includes the Batterietemperieran Aunt can be saved.
  • the above-described plate-like fluid container according to the invention may preferably be prepared according to a method comprising the following steps: cutting the base plate from a metal sheet, cutting the channel plates from a metal sheet, molding the channel-like depressions into the channel plates, arranging the channel plates on one side the base plate and cohesively connecting the channel plates outside the channel-like recesses with the base plate, and connecting the fluid channels with the common distribution channel component.
  • the channel-like depressions can be embossed into the channel plates.
  • the Ka nalplatten can be welded to the base plate, in particular by means of laser welding, or soldered.
  • Figure 1 is a bottom view of a plate-like according to the invention
  • FIG. 2 is a plan view of the plate-like fluid container of FIG. 1,
  • Figure 3 is a sectional view of the plate-like fluid container of FIG.
  • FIG. 4 shows a further sectional view of the plate-like fluid container from FIG. 1,
  • FIG. 5 is a plan view of a plate-like fluid container according to the invention according to a second embodiment
  • Figure 6 is a sectional view of the plate-like fluid container of FIG
  • FIG. 7 shows a further sectional view of the plate-like fluid container from FIG. 5,
  • FIG. 8 is a plan view of a plate-like fluid container according to the invention according to a third embodiment
  • Figure 9 is a sectional view of the plate-like fluid container of FIG.
  • FIG. 10 is a bottom view of the plate-like fluid container of FIG. 8;
  • FIG. 11 shows different views of a connecting element
  • Figure 12 is a plan view of a plate-like fluid container according to the invention according to a fourth embodiment.
  • Figure 13 is a side view of an inventive
  • Figure 1 shows a bottom view of a plate-like fluid container according to the invention 1 according to a first embodiment.
  • the fluid container 1 has an approximately square base plate 2 and two rectangular gingi nander on the same surface 2 a of the base plate 2 arranged channel plates 3 on.
  • Each channel plate 3 has channel-like depressions 3a which are offset from the base plate 2 and which together with the base plate 2 form fluid channels 4. Outside the channel-like recesses 3a, the channel plates 3 abut on the base plate 2.
  • the fluid channels 4 are designed to guide a fluid from a fluid inlet 3b to a fluid outlet 3c.
  • Each channel plate 3 has three fluid channels 4, wherein the associated Fluidka naleinlass 3b and the Fluidkanalauslass 3c te 3 are arranged on a short side of the Kanalplat.
  • the fluid channel inlets 3b and the fluid channel outlets 3c are arranged in the base plate 2 and connected to a on the channel plates 3 opposite side of the base plate 2 arranged distribution channel 5.
  • the distribution channel 5 is not shown here.
  • the fluid channel inlets 3b and outlets are shown in phantom for clarity only.
  • Each fluid channel 4 extends from the fluid channel inlet 3b along a longitudinal axis of a channel plate 3 to an opposite short side of the channel plate 3.
  • each fluid channel 4 has a curve of 180 ° and extends back to the fluid channel outlet 3c ,
  • the fluid channel outlet 3c extends almost over the entire width of the channel plate 3 and is designed as a common fluid channel outlet for all three fluid channels.
  • the fluid inlets 3b are separated from the fluid channel outlet 3c by the channel walls 3d of the channel-like recesses 3a, so that the fluid flowing into the fluid channels can not flow di rectly to the fluid channel outlet.
  • the arrows in Figure 1 indicate a possible flow direction of the fluid. However, the flow direction can also be the other way round, in which case the fluid channel outlet 3c forms a common fluid channel inlet and the fluid channel inlets 3b form fluid channel outlets. From the states between the channel plates 3 and the surrounding edge are rela tively greatly oversized to the size of the underlying base plate to illustrate the separate channel plates 3.
  • Figure 2 shows a plan view of the plate-like fluid container 1 of Figure 1, i. from the surface 2a opposite contact surface 2b.
  • a distribution channel component 5 on the base plate 2 be strengthened.
  • the distributor channel component 5 is arranged so that its longitudinal direction runs perpendicular to the longitudinal direction of the channel plates 3.
  • the distribution channel member 5 extends almost the entire width of the base plate 2 and covers the channel plates 3 in a transverse direction of the channel plates 3, so that the distribution channel member 5, the fluid channel inlets 3b and the Fluidkanalausläs se 3 c of the channel plates 3 overlapping.
  • the distributor channel component 5 has a distribution channel plate 5 g, in which two contrasting from the base plate 2, along the distributor channel component 5 ver current, channel-like recesses 5a cut with oblique Kanalwandab 5 are formed, which together with the base plate 2 two along the distribution channel component 5 extending, parallel Ver diverging fluid channels 7 a and 7 b form.
  • a distributor fluid channel 7a located toward the center of the base plate 2 can form a supply channel in order to supply the fluid directly to all fluid channel inlets 3b of the channel plates 3.
  • a distributor fluid channel 7b located towards the edge of the base plate 2 can form a discharge channel to discharge the fluid directly from the fluid channel outlets 3c of the channel plate 3.
  • a distributor channel feed line 5d is arranged in the channel-like depression 5a of the feed channel 7a.
  • an inlet nozzle 6 a be strengthened, which is connectable to a fluid supply line, with the container 1 Fluidbe a fluid can be supplied.
  • Analog is also centrally in the channel-like recess 5a of the discharge channel 7b, a distribution channel lead 5c is arranged.
  • an outlet nozzle 6b is fixed, which is connectable to a fluid discharge, with the out of the fluid container
  • Figure 3 shows a sectional view of the plate-like fluid container 1 of FIG
  • Figure 3 shows le diglich a section of the section A-A, namely that which extends within the rectangular section Kl.
  • Figure 3 shows the three-layer structure of the fluid container 1, wherein as the bottom plate a channel plate 3, as a middle plate, the base plate 2 and the top plate, the distribution channel plate 5g of the distribution channel component 5 are arranged. It can be seen that the Grundplat te 2 forms a planar side wall 5 b of the manifold channel component 5.
  • a fluid channel outlet 3c is arranged, which simultaneously forms the distributor channel inlet 5e, via which the fluid can flow from the fluid channel region 4 of the channel plate 3 into the discharge channel 7b. Furthermore, in the channel design differing from the base plate 2 In the recess 5a of the distribution channel plate 5g, the distribution channel outlet 5c is visible, in which the outlet connection 6b is fastened for connection to a fluid outlet.
  • the distribution channel plate 5g is formed as at least partially planar side wall 5b '. It has planar portions 51, 51 ', which offset from each other paral lel extend in two planes, between these extend the inclined channel wall sections 5k.
  • the flat regions 51, 51 'of the distributor channel plate 5g run parallel to the base plate 2.
  • Figure 4 shows a further sectional view of the plate-like fluid container 1 of Figure 2 along an oblique cross-section B-B through the distribution channel member 5 and one of the channel plates 3, more precisely in the rectangular section K2.
  • the right channel plate 3 can be seen from Figure 1, which is located in Figure 2 in the left half of the drawing below the plane of the drawing.
  • the two right Fluidka channels 4 of the left channel plate 3 of Figure 1 can be seen, which are formed by the kanalar term recesses 3a and the base plate 2.
  • the distribution channel plate 5 g is arranged, wherein the base plate 2 forms a planar side wall 5 b of the distribution channel component 5.
  • the inlet connection 6a is fastened.
  • a fluid can be supplied to the supply channel 7a, wel cher here extends perpendicular to the plane.
  • the discharge channel 7b also extends perpendicular to the plane of the drawing.
  • the overlapping arrangement of the distributor channel plate 5g, the base plate 2 and the channel plate 3 in the plate-type fluid container 1 according to the invention makes it possible to establish a fluid connection between the individual plates and thus between the different fluid channels. which manages without a variety of hoses and fasteners.
  • FIG. 5 shows a plan view of a plate-like fluid container according to the invention.
  • container 1 according to a second embodiment.
  • the distribution channel component 5 is arranged on the channel plates 3.
  • the fluid channel inlets 3b and the fluid channel outlets 3c are not arranged in the base plate 2 but in the channel-like recesses 3a of the channel plates.
  • the fluid channels 4 are thus in fluid communication via the distributor channel outlet 5d and the fluid channel inlets 3b.
  • the fluid channels 4 are connected via the Fluidkanalauslässe 3 c and the distribution channel supply line 5 c in a Fluidver connection.
  • Figure 6 shows a similar sectional view of the plate-like fluid container 1 of Figure 5 as in Figure 3, namely a portion corresponding to the kas tenförmigen cutout K3 of a longitudinal section CC through the discharge channel 7b of Figure 5.
  • Figure 7 shows a similar further sectional view of the plate-like fluid container. 1 of FIG. 5 as in FIG. 4, namely an oblique cross-section DD through the distributor channel component 5 and the left channel plate 3 in a partial area corresponding to the box-shaped cutout K4 in FIG. 5, this partial area between the distributor channel component 5 and the distributor fluid channels 7a and 7b having no passage ,
  • Figures 6 and 7 show the layer structure of the plate-like Fluidbeffleffler 1 of Figure 5.
  • the base plate 2 is arranged, darü ber is the channel plate 3.
  • the channel plate 3 is a Verteilerka nalgroundplatte 5h arranged.
  • the distribution channel plate 5g is arranged on the distribution channel base plate 5h.
  • the distribution channel base plate 5h and the distribution channel plate 5g form a closed distribution channel component except for the distribution channel inlets and distribution channels.
  • the distribution channel base plate 5h further forms a planar side wall 5b, which is parallel to the base plate 2 and the channel plates 3 and overlaps in the vertical direction with the base plate 2 and the channel plates 3.
  • the distributor channel plate 5g In the distributor channel plate 5g, channel-like recesses are formed, which together with the distributor channel base plate 5h form the supply channel 7a and the discharge channel 7b.
  • the distributor channel plate 5g has planar regions 51, 51 ', which run offset in parallel against each other in two planes, between which extend the obliquely extending channel wall sections 5k.
  • the flat areas 51, 51 'of the distribution channel plate 5g are parallel to Base plate 2 and overlap both with the base plate 2 and with the channel plates. 3
  • the distributor channel base plate 5h lies directly on the channel plates 3.
  • the fluid channel outlet 3c is aligned with the distributor channel inlet 5e.
  • the fluid from the fluid channels 4 via the plate 3 in the channel arranged fluid channel outlet 3 c and the base plate in the distribution channel 5h arranged distribution channel inlet 5 e flow into the discharge channel 7 b. From there, the fluid can flow through the in the distribution channel plate to parent distribution channel lead 5 c in the attached in the distribution channel outlet 5 c nozzle 6 b, from where it is discharged by means of a fluid discharge from the fluid container 1.
  • Figure 8 shows a plan view of a plate-like container according to the invention Fluidbe 1 according to a third embodiment.
  • the distributor channel component 5 is here designed as a hollow profile closed in its transverse direction and arranged directly on the base plate 2, wherein it extends over almost the entire width of the base plate 2.
  • tubular connecting elements 8a and 8b are respectively connected to the fluid channel 4 with the distribution channel component 5 and the base plate 2 for connecting the supply channel 7a and the discharge channel 7b.
  • the connecting elements 8a and 8b Kings nen be formed as part of the distributor component 5 or as separate components.
  • FIG. 9 shows a sectional view EE of the plate-type fluid container 1 from FIG. 8 through the connecting element 8a and transversely through the distributor channel 5.
  • the hollow profile of the distributor channel component 5 has two chambers of rectangular cross-section extending perpendicular to the plane of the drawing which is defined by a vertical line plate 2 aligned partition 5i are separated from each other.
  • the chamber located toward the middle of the fluid container 1 forms the supply channel 7a, while the chamber located towards the edge forms the discharge channel 7b.
  • a voltage applied to the base plate 2 wall 5b of the hollow profile forms the planar side wall of the distribution channel component fifth
  • the channel plates 3 are arranged on.
  • the channel-like recesses 3a together form the fluid channels 4, in which a fluid can be guided.
  • a distributor channel outlet 5c is arranged in the hollow profile.
  • a first end of the tubular connecting element 8 a be strengthened.
  • Another end of the tubular connecting member 8a is fixed in egg NEM adjacent to the hollow profile 5 in the base plate 2 arranged fluid channel inlet 3b.
  • the connecting element 8a initially extends upward from the base plate 2, then has a bend of about 90 °, then runs approximately parallel to the base plate 2, has a further bend of about 90 ° and then runs vertically to the fluid channel inlet 3b.
  • the fluid from the supply channel 7a each fluid channel inlet 3b via a respective connecting element 8a can be fed directly.
  • the connecting element 8b is similarly connected to a distribution channel inlet in the hollow section 5 on the side of the discharge channel 7b and connected to a fluid channel outlet 3c so that the fluid from each fluid channel 4 can be directly discharged via a connecting element 8b into the discharge channel 7b.
  • Figure 10 shows a bottom view of the plate-like fluid container 1 of Figure 8.
  • the distributor channel component 5 - only shown in phantom - opposite side of the base plate 2 side by side two channel plates 3 are arranged, which are welded te along its outer edge 9 with the Grundplat 2.
  • the channel plates 3 along their longitudinal central axis 11a except for a transition region 12 on a side of the distributor channel 5 nalebauteil side facing away from the channel plates 3 with the base plate 2 welded.
  • the channel plates 3 a plurality of circular indentations 10 a, in which the channel plates 3 are also welded to the base plate 2.
  • Fluid channel inlet and fluid channel outlet are respectively arranged on ver different sides of the weld 11 along the longitudinal center axis 11 a, so that a short circuit between the inlet and outlet is prevented.
  • the fluid channel 4 is designed in such a way that a fluid flows from the side facing the distributor channel component along the longitudinal axis of the channel plates 3 and on one side of the weld 11 to the transition region 12.
  • the circular indentations 10 are surrounded by the fluid. In the transition region 12, the fluid changes direction and flows back to the manifold member 5 on the other side of the weld.
  • Figures 11A to HD shows different views of a connecting element according to the invention 8.
  • Figure 11A) shows a longitudinal section through the connec tion element 8
  • Figure 11B) shows a plan view.
  • the dacasele element 8 for example, connect a fluid channel 4 with a supply channel 7a.
  • the connecting element 8 has a hollow cylindrical base member 8c for guiding a fluid, the base member 8c umlau fenden and perpendicular to the longitudinal central axis of the base member 8c supra existing flange 8e and arranged on the flange 8e and the base member 8c circumferential seal 8d.
  • the flange 8e may be made for example of a metal sheet and the hollow cylindrical base member 8c be molded from a plastic material, in particular a thermoplastic material to the metal sheet.
  • Comparable bare components, ie in particular nozzles, can also be used as connection elements 58a, 58b (see FIG. 13) for connecting the distributor channel supply line 5d a fluid supply line and for connecting the distribution channel discharge 5c with a fluid discharge use.
  • FIGS. 11C and HD show a longitudinal section and a cross section through a distribution channel component 5 designed as a hollow profile.
  • a base element 8c is arranged in a fluid channel inlet 3b of the base plate 2 and a distributor channel outlet 5f of the hollow profile 5 arranged on the base plate 2 and in a fluid channel outlet 3c and Distribution channel inlet 5e attached.
  • the flange 8e bears against the base plate 2.
  • the seal 8d is compressed from above by the hollow profile 5 and from below by the flange 8e together, so that a fluid-tight seal of the supply and discharge channel 7a and 7b results to the outside.
  • Figure 12 shows a plan view of a plate-like fluid container 1 according to the invention according to a fourth embodiment.
  • the plate-like fluid container 1 corresponds predominantly to that of the second example Ausrete tion of Figure 5.
  • the shape of the Verteilerkanalbau part 5 differs in Figure 12 from that in Figure 5 clearly.
  • a distribution channel component 5 verwen det having an approximately upside-down T-shape.
  • that channel-like depression 5a is continued in an extension 5m of the distributor channel component 5, which feeds the temperature-control fluid to the fluid channel inlets 3b and thus to the fluid channels 4.
  • tempering fluid can be supplied via further fluid channel inlets 3b 'to a fluid channel 4, in which temperature control fluid already flows, at a point downstream of the other fluid channel inlets 3b, for example, with surfaces that require special heating or cooling supply fresh tempering fluid.
  • FIG. 13 shows a battery tempering arrangement 100 with a plate-like fluid container 1.
  • the plate-like fluid container 1 has a plurality of channel plates 3, a base plate 2 and arranged on this base plate 2 on the left side edge and overlapping with this base plate 2 a distributor channel component 5 with a distributor channel base plate 5h and a distributor channel plate 5g up.
  • the distribution channel component 5 has connection elements 58a, 58b.
  • a plurality of batteries 101 are arranged, which together form a battery pack 102.
  • a direct thermal contact between the contact surface 2 b of the base plate and the Batte riepack 102 and the batteries 101 is given.

Abstract

Gegenstand der vorliegenden Offenbarung ist ein plattenartiger Fluidbehälter (1) zum Führen eines Fluids, insbesondere zur Temperierung eines elektrochemischen Systems, mit einer Grundplatte (2) und mit mindestens zwei unmittelbar auf einer Seite der Grundplatte (2) angeordneten Kanalplatten (3), wobei in die Kanalplatten (3) zum Führen des Fluids jeweils mindestens eine kanalartige Vertiefung (3a) eingeformt ist und die Kanalplatten (3) außerhalb der kanalartigen Vertiefungen (3a) mit der Grundplatte (2) derart stoffschlüssig verbunden sind, dass die mindestens eine kanalartige Vertiefung (3a) einer Kanalplatte (3) zusammen mit der Grundplatte (2) jeweils mindestens einen Fluidkanal (4) bildet. Die Fluidkanäle (4) der Kanalplatten (3) sind mit einem gemeinsamen Verteilerkanalbauteil (5) verbunden, über das das Fluid den einzelnen Fluidkanälen (4) direkt zuleitbar und aus den einzelnen Fluidkanälen (4) direkt ableitbar ist. Das Verteilerkanalbauteil (5) weist eine zumindest bereichsweise ebene Seitenwand (5b, 5b') auf und ist derart angeordnet, dass die Seitenwand (5b, 5b') zumindest in ihren ebenen Bereichen (51, 51') parallel zur Grundplatte (2) und/oder den Kanalplatten (3) verläuft und mit der Grundplatte (2) und den Kanalplatten (3) überlappt.

Description

Plattenartiger Fluidbehälter
Die vorliegende Erfindung betrifft einen plattenartigen Fluidbehälter zum Füh ren eines Fluids, insbesondere zur Temperierung eines elektrochemischen Systems, sowie eine Batterietemperieranordnung, welche einen derartigen plattenartigen Fluidbehälter umfasst. Der erfindungsgemäße plattenartige Fluidbehälter kann beispielsweise zum Kühlen und/oder Erwärmen von Batte rien in einem Elektrofahrzeug eingesetzt werden. Im Stand der Technik sind Batteriekühlerplatten bekannt, welche auf einer
Bodenplatte, in einem Rahmen oder in einer Wanne für Batterien oder Batte riepacks angeordnet sind und die Batterien oder Batteriepacks von unten her kühlen. Die bekannten Batteriekühlerplatten sind meist symmetrisch aufge baut und weisen eine obere und eine untere Platte mit eingeprägten Kanal- Strukturen zum Leiten einer Kühlflüssigkeit auf. Für unterschiedliche Einsatz zwecke sind die Batteriekühlerplatten in verschiedenen Ausführungen erhält lich. Eine individuelle Auslegung der Batteriekühlerplatten in Größe und Form, beispielsweise um diese flexibel auf den Bedarf der Kühlleistung oder einen zur Verfügung stehenden Platz anzupassen, ist jedoch prozessbedingt nicht möglich oder erfordert sehr hohe Herstellungskosten. Dies gilt insbesondere für sehr große Platten, da diese bei der Bearbeitung entweder einen hohen Verzug aufweisen, wenn sie eine Dicke aufweisen, die ein Einprägen von Ka nalstrukturen ermöglicht, oder eine Dicke aufweisen, die zwar einen thermi schen oder mechanischen Verzug verringert, jedoch das Einprägen von Kanal strukturen unmöglich macht.
Um die Kühlleistung zu erhöhen werden im Stand der Technik daher oft meh rere voneinander unabhängige Platten in Reihe geschaltet, was zu unzurei chenden Kühlleistungen führt. Parallelschaltungen mehrerer voneinander unabhängiger Platten sind ebenfalls bekannt. Eine Parallelschaltung erfordert jedoch eine große Anzahl an Verbindungsbauteilen, wie Stutzen und Schläu che, über welche das Kühlmittel von einem Verteiler zu den einzelnen Platten geleitet wird. Nachteilig hieran sind ebenfalls lange Herstellungszeiten und hohe Herstellungskosten zur Herstellung der vielen Einzelteile, lange Installa tionszeiten und hohe Installationskosten sowie ein hohes Gewicht des Kühl systems, da die Platten über geeignete Einrichtungen angebunden werden müssen.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen plattenartigen Fluidbehälter bereitzustellen, der fast beliebig groß, einfach und kostengüns tig herzustellen ist, eine geringe Anzahl an Einzelteilen umfasst und mit gerin gem Aufwand installiert werden kann.
Der erfindungsgemäße plattenartige Fluidbehälter zum Führen eines Fluids, insbesondere zur Temperierung eines elektrochemischen Systems, umfasst eine Grundplatte und mindestens zwei unmittelbar auf einer Seite der Grund platte angeordnete Kanalplatten. In die Kanalplatten ist zum Führen des Fluids jeweils mindestens eine kanalartige Vertiefung eingeformt. Ferner sind die Kanalplatten außerhalb der kanalartigen Vertiefungen mit der Grundplatte derart stoffschlüssig verbunden, dass die mindestens eine kanalartige Vertie fung einer Kanalplatte zusammen mit der Grundplatte jeweils mindestens einen Fluidkanal bildet. Der erfindungsgemäße plattenartige Fluidbehälter zeichnet sich dadurch aus, dass die Fluidkanäle der Kanalplatten mit einem gemeinsamen Verteilerkanalbauteil verbunden sind, über das das Fluid den einzelnen Fluidkanälen direkt zuleitbar und aus den einzelnen Fluidkanälen direkt ableitbar ist, wobei das Verteilerkanalbauteil eine zumindest bereichs weise ebene Seitenwand aufweist und derart angeordnet ist, dass die Seiten wand zumindest in ihren ebenen Bereichen parallel zur Grundplatte und/oder den Kanalplatten verläuft und mit der Grundplatte und den Kanalplatten überlappt.
Unter„direkt zuleitbar" und„direkt ableitbar" ist hier insbesondere eine Pa rallelschaltung der Kanalplatten über das Verteilerkanalbauteil zu verstehen. Das heißt, das Verteilerkanalbauteil verteilt das Fluid aus einem gemeinsamen Zuleitungskanal einzeln an jedes zu je einer Kanalplatte gehörige Fluidbehäl tersegment und führt das Fluid einzeln aus jedem Fluidbehältersegment über einen gemeinsamen Ableitungskanal wieder ab. Unter dem Begriff„ebene Seitenwand" sollen hier alle einen Fluidkanal des Verteilerkanalbauteils be grenzenden ebenen Wände und Wandstücke, also auch ein Boden oder ein Oberteil des Verteilerkanalbauteils usw. verstanden werden. Der Begriff„zu mindest bereichsweise ebene Seitenwand" umfasst auch Wände, die in meh reren Ebenen zueinander im Wesentlichen parallel versetzte, für sich ebene Bereiche umfasst, zwischen denen zur Versetzung schräge oder gekrümmte Wandabschnitte verlaufen. Der Begriff„Vertiefung" bedeutet eine Auslen kung gegenüber der unverformten Platte, er umfasst also auch erhöhte Berei che.
Der vorstehend beschriebene segmentierte Aufbau des erfindungsgemäßen plattenartigen Fluidbehälters ermöglicht im Prinzip, einen Fluidbehälter unbe schränkter Größe durch Anordnen einer beliebigen Anzahl an Kanalplatten auf einer Grundplatte herzustellen. Die Beschränkung der Größe ergibt sich ledig lich durch die maximale Größe der Grundplatte. Dadurch, dass die kanalarti gen Vertiefungen in die kleineren Kanalplatten eingeformt werden, verkürzt sich die Herstellungszeit, da ein zusätzlicher Prozessschritt, in dem die Platten gerade gerichtet werden, d.h. Verzüge aufgrund eines Prägens allzu großer Platten eliminiert werden, vermieden werden kann. Weiterhin verringern sich bei dem erfindungsgemäßen plattenartigen Fluidbehälter die Herstellungszeit und -kosten ebenso wie die Installationszeit und -kosten, da durch das ge meinsame Verteilerkanalbauteil eine geringere Anzahl an Verbindungsbautei len zum Zuführen und Abführen eines Fluids erforderlich ist. Weiterhin kann durch eine geringere Anzahl an Bauteilen ein Gewicht des Fluidbehälters ver ringert werden, was insbesondere für ein Elektrofahrzeug vorteilhaft ist.
Der Fluidbehälter kommt ferner ohne komplexe oder gar ganz ohne
Verschlauchungen zu den Fluidkanälen aus, auch weil das Verteilerkanalbau teil flächig mit den sich zwischen der Grundplatte und den Kanalplatten be findlichen Fluidkanälen überlappt. In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen plattenartigen Fluidbehälters kann das Verteilerkanalbau teil mindestens einen Zuleitungskanal zum Zuleiten eines Fluids zu den Kanä len der einzelnen Kanalplatten und mindestens einen Ableitungskanal zum Ableiten des Fluids aus den Kanälen der einzelnen Kanalplatten aufweisen.
In der Grundplatte oder in den Kanalplatten können jeweils ein Fluidkanalein lass und ein Fluidkanalauslass für jeden Fluidkanal angeordnet sein, wobei jeder Fluidkanaleinlass mit dem Zuleitungskanal des Verteilerkanalbauteils und jeder Fluidkanalauslass mit dem Ableitungskanal des Verteilerkanalbau teils verbunden ist. Es ist aber auch möglich, für einen, mehrere oder alle Fluidkanäle mehr als einen Fluidkanaleinlass und/oder Fluidkanalauslass vor zusehen.
Insbesondere ist es möglich, dass der Fluidkanaleinlass und der Fluidkanalaus lass unmittelbar, d.h. ohne ein gesondertes Verbindungselement mit dem Zuleitungskanal und dem Ableitungskanal verbunden sind. In diesem Fall ist das Verteilerkanalbauteil vorteilhafterweise unmittelbar mit der Seitenwand auf der Grundplatte oder auf den Kanalplatten angeordnet. Hierzu ist jedem Fluidkanaleinlass ein Verteilerkanalauslass und jedem Fluidkanalauslass ein Verteilerkanaleinlass zugeordnet, wobei der Fluidkanaleinlass mit dem Vertei lerkanalauslass und der Fluidkanalauslass mit dem Verteilerkanaleinlass zu mindest bereichsweise fluchtet. Vorzugsweise ist jedem Fluidkanaleinlass ge nau ein Verteilerkanalauslass und/oder jedem Fluidkanalauslass genau ein Verteilerkanaleinlass zugeordnet. Ferner können jedem Verteilerkanalauslass auch mehrere Fluidkanaleinlässe und/oder jedem Verteilerkanaleinlass meh rere Fluidkanalauslässe zugeordnet sein. Die Fluidleitung erfolgt dabei also vorteilhafterweise über Öffnungen im Verteilerkanalbauteil und in der Grund platte bzw. in den Kanalplatten, wobei zwischen den Öffnungen des Verteiler kanalbauteils einerseits und der Öffnung in der Grundplatte bzw. den Kanal- platten andererseits mittels stoffschlüssiger Verbindung abgedichtet sein kann.
In der vorliegenden Beschreibung werden unter dem Begriff„Verteilerkanal einlass" und unter dem Begriff„Verteilerkanalauslass" die mit den Fluidkanä len in Verbindung stehenden Verteilerkanalein- und auslässe verstanden. Die mit der Fluidzu- und ableitung in Verbindung stehenden Elemente werden als Verteilerkanalzu- und ableitung bezeichnet. Die Verteilerkanalein- und ausläs se ebenso wie die Verteilerkanalzu- und ableitungen sind vorzugsweise Be standteile des Verteilerkanalbauteils.
Alternativ können die Fluidkanalzuleitung und die Fluidkanalableitung über jeweils ein oder ein gemeinsames Verbindungselement mit dem Zuleitungs kanal und dem Ableitungskanal verbunden sein. Das Verbindungselement kann insbesondere als Bestandteil des Verteilerkanalbauteils oder als einzel nes Bauteil ausgebildet sein. Das Verbindungselement kann außerdem eintei lig oder mehrteilig ausgebildet sein und einen ausgeformten Stutzen und/oder ein gebogenes Rohr umfassen.
Das Verbindungselement kann eine Dichtung zum Abdichten einer Verbin dung zwischen der Fluidkanalzuleitung und/oder Fluidkanalableitung einer seits und dem Zuleitungskanal und/oder Ableitungskanal andererseits aufwei sen.
Das Verteilerkanalbauteil kann einteilig oder mehrteilig ausgebildet sein. Das Verteilerkanalbauteil kann auf der Grundplatte oder auf den Kanalplatten oder auf dem Verbindungselement angeordnet sein.
Für den Fall, dass das Verteilerkanalbauteil auf der Grundplatte angeordnet ist, kann das Verteilerkanalbauteil eine Verteilerkanalplatte mit mindestens zwei kanalartigen Vertiefungen umfassen, wobei die Verteilerkanalplatte au ßerhalb der kanalartigen Vertiefungen derart mit der Grundplatte verbunden ist, dass die kanalartigen Vertiefungen zusammen mit der Grundplatte jeweils den Zuleitungs- und den Ableitungskanal bilden. Insbesondere kann die Ver bindung stoffschlüssig sein.
Für den Fall, dass das Verteilerkanalbauteil auf den Kanalplatten angeordnet ist, kann das Verteilerkanalbauteil eine Verteilerkanalgrundplatte und eine Verteilerkanalplatte mit mindestens zwei kanalartigen Vertiefungen umfas sen, wobei die Verteilerkanalgrundplatte und die Verteilerkanalplatte aufei- nanderliegen und außerhalb der kanalartigen Vertiefungen derart miteinan der und mit den Kanalplatten verbunden sind, dass die kanalartigen Vertie fungen zusammen mit der Verteilerkanalgrundplatte den Zuleitungs- und den Ableitungskanal bilden. Die Verbindung kann stoffschlüssig sein. Hier bietet sich eine stoffschlüssige Verbindung vor allem dann an, wenn die stoffschlüs sigen Verbindungen insgesamt mittels Lötens ausgeführt sind.
Weiterhin kann der Verteilerkanal ein im Wesentlichen vollständig, insbeson dere bis auf einen oder mehrere Verteilerkanalein- und/oder -auslässe und/oder Verteilerkanalzu- und/oder -ableitungen, geschlossenes Metallprofil aufweisen. Insbesondere kann das Verteilerkanalbauteil ein Metallprofil mit einem rechteckigen oder quadratischen Querschnitt aufweisen. Die Stirnsei ten sind dabei üblicherweise unter Zuhilfenahme von Verschlussteilen, bei spielsweise Metallblechen, stoffschlüssig, insbesondere mittels Schweißens oder Lötens, verschlossen.
Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn eine kanalartige Vertiefung mindestens einer der Kanalplatten mäanderförmig und/oder verzweigt ausgebildet ist. Durch eine mäanderförmige oder eine verzweigte Ausbildung der kanalartigen Vertiefung kann eine größere Fläche der Kanalplatte mit dem durch den Kanal der Kanalplatte strömenden Fluid überdeckt werden, wodurch ein größerer Wärmeaustausch zwischen dem plattenartigen Fluidbehälter und einer anlie genden Komponente, z.B. einer Batterie, ermöglicht wird.
Die Kanalplatten können unterschiedliche oder gleiche Grundflächen, unter schiedliche oder gleiche Außenkonturen, eine unterschiedliche oder gleiche Anzahl an kanalartigen Vertiefungen und/oder eine unterschiedliche oder gleiche Struktur der kanalartigen Vertiefungen aufweisen.
Die Kanalplatten und die Grundplatte und/oder das Verteilerkanalbauteil und die Kanalplatten oder das Verteilerkanalbauteil und die Grundplatte können miteinander verschweißt, insbesondere mittels Laserschweißens, oder verlö tet sein. Insbesondere eine stoffschlüssige Verbindung der Kanalplatte mit der Grundplatte mittels Laserschweißens ermöglicht eine Integration bereits be stehender Komponenten, wie z.B. eine Bodenplatte oder Bodenwanne eines Batteriekastens, in welchem der plattenartige Fluidbehälter angeordnet ist, in den Fluidbehälter als Grundplatte. Ferner kann der plattenartige Fluidbehäl ter, bspw. als Batterietemperierplatte, auch integral mit einem Zellrahmen oder einer Batterieträgerplatte ausgebildet sein. Mittels Laserschweißens las sen sich darüberhinaus Fluidbehälter jeglicher flächigen Form und Größe fle xibel und einfach hersteilen.
In der Grundplatte oder in der Kanalplatte des Verteilerkanalbauteils oder in einem von dem Verteilerkanalbauteil umfassten Metallprofil können eine Ver teilerkanalzuleitung und eine Verteilerkanalableitung mit jeweils einem oder einem gemeinsamen Anschlusselement zum Verbinden der Verteilerkanalzu leitung mit einer Fluidzuleitung und zum Verbinden der Verteilerkanalablei tung mit einer Fluidableitung angeordnet sein.
Das Anschlusselement kann ein gespritzter, insbesondere spritzgegossener oder ausgeformter Stutzen, insbesondere ein tiefgezogener, gepresster, oder spanend hergestellter, insbesondere gedrehter oder gefräster Stutzen, sein. Vorteilhafterweise besteht der Stutzen aus Metall, insbesondere Aluminium, oder enthält dieses. Es ist auch möglich, dass der Stutzen als Hybridbauteil aus Metall und Kunststoff ausgebildet ist, wobei vorzugsweise ein Metallflansch so mittels Kunststoff umspritzt ist, dass sich ein Rohr mit einem Flansch ergibt.
Weiterhin kann das Anschlusselement eine Dichtung zum Abdichten einer Verbindung zwischen der Verteilerkanalzuleitung und der Fluidzuleitung und/oder der Verteilerkanalableitung und der Fluidableitung aufweisen.
Die Grundplatte des erfindungsgemäßen plattenartigen Fluidbehälters kann weitgehend oder bis auf einen oder mehrere, nicht zusammenhängende Be reiche der Grundplatte ungeprägt sein. Insbesondere kann die Grundplatte bis auf einen Bereich, welcher einem Verteilerkanaleinlass oder einem Verteiler kanalauslass gegenüberliegend angeordnet ist, ungeprägt sein. Die kanalarti gen Vertiefungen zum Führen des Fluids können ausschließlich in die Kanal platten eingeprägt sein. Dies ist vorteilhaft, da so die größere Grundplatte massiver und stabiler gegenüber Verzug ausgebildet werden kann, und die kleineren Kanalplatten dünner und leichter zu prägen gestaltet werden kön nen. Insbesondere sind die Kanalplatten maximal gleich dick ausgebildet wie die Grundplatte, vorzugsweise aber dünner als diese. Der plattenartige Fluidbehälter kann als eine Temperierplatte, in der ein Temperiermittel führbar ist, zum Temperieren eines elektrochemischen Sys tems, insbesondere einer Batterie oder eines Batteriepacks, ausgebildet sein.
Weiterhin kann die Grundplatte zwischen den Kanalplatten und/oder außer halb der Kanalplatten Durchgangsöffnungen zum Befestigen eines Batterie rahmens oder Batteriegehäuses aufweisen. Dies ist insbesondere bei soge nannten Pouch-Zellen vorteilhaft.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Grundplatte auf einer den Kanalplatten gegenüberliegenden Seite eine Kontaktfläche aufweist, über die eine oder mehrere auf der den Kanalplatten gegenüberliegenden Seite der Grundplatte anordenbare Batterien oder ein auf der den Kanalplatten gegenüberliegenden Seite der Grundplatte anordenbares Batteriepack direkt kontaktierbar sind, insbesondere thermisch kontaktierbar sind. Dieser Aufbau spart wiederum zusätzliche Bauteile zwischen den Batterien und dem Fluidbehälter ein. Im Fall des Fluidbehälters als Temperierplatte wird dadurch außerdem eine Wärme leitung zwischen den Batterien und dem Fluidbehälter und damit eine
Temperierleistung verbessert.
Die vorliegende Erfindung umfasst weiterhin eine
Batterietemperieranordnung, welche einen vorbeschriebenen plattenartigen Fluidbehälter und eine oder mehrere Batterien oder ein Batteriepack umfasst, wobei die eine oder mehreren Batterien oder das Batteriepack auf einer den Kanalplatten gegenüberliegenden Seite der Grundplatte angeordnet sind und über die Kontaktfläche der Grundplatte direkt oder indirekt über eine dazwi schenliegende Schicht, beispielsweise eines Klebers, kontaktiert sind. Bei der Batterietemperieranordnung kann beispielsweise eine Bodenplatte eines Bat teriekastens, in dem die eine oder die mehreren Batterien angeordnet sind, als Grundplatte dienen. Auf diese Weise kann ein Gesamtgewicht eines Fahr zeugs, welches die Batterietemperieranordnung umfasst, eingespart werden.
Der vorbeschriebene erfindungsgemäße plattenartigen Fluidbehälter kann vorzugsweise gemäß einem die folgenden Schritte umfassenden Verfahren hergestellt werden: Ausschneiden der Grundplatte aus einer Metalllage, Aus schneiden der Kanalplatten aus einer Metalllage, Einformen der kanalartigen Vertiefungen in die Kanalplatten, Anordnen der Kanalplatten auf einer Seite der Grundplatte und stoffschlüssiges Verbinden der Kanalplatten außerhalb der kanalartigen Vertiefungen mit der Grundplatte, und Verbinden der Fluid kanäle mit dem gemeinsamen Verteilerkanalbauteil.
In einer vorteilhaften Weiterbildung des vorbeschriebenen Verfahrens können die kanalartigen Vertiefungen in die Kanalplatten eingeprägt werden.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens können die Ka nalplatten mit der Grundplatte verschweißt, insbesondere mittels Laser schweißens, oder verlötet werden.
Im Folgenden wird ein erfindungsgemäßer plattenartiger Fluidbehälter an hand von Figuren detaillierter beschrieben. Dabei werden verschiedene erfin dungswesentliche oder auch vorteilhafte weiterbildende Elemente im Rah men jeweils eines konkreten Beispiels genannt, wobei auch einzelne dieser Elemente als solche zur Weiterbildung der Erfindung - auch herausgelöst aus dem Kontext des jeweiligen Beispiels und weiterer Merkmale des jeweiligen Beispiels - verwendet werden können. Weiterhin werden in den Figuren für gleiche oder ähnliche Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwen det, und deren Erläuterung daher teilweise weggelassen.
Es zeigen
Figur 1 eine Unteransicht eines erfindungsgemäßen plattenartigen
Fluidbehälters gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
Figur 2 eine Draufsicht des plattenartigen Fluidbehälters aus Figur 1,
Figur 3 eine Schnittansicht des plattenartigen Fluidbehälters aus Figur
1,
Figur 4 eine weitere Schnittansicht des plattenartigen Fluidbehälters aus Figur 1,
Figur 5 eine Draufsicht eines erfindungsgemäßen plattenartigen Fluid behälters gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, Figur 6 eine Schnittansicht des plattenartigen Fluidbehälters aus Figur
5,
Figur 7 eine weitere Schnittansicht des plattenartigen Fluidbehälters aus Figur 5,
Figur 8 eine Draufsicht eines erfindungsgemäßen plattenartigen Fluid behälters gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel,
Figur 9 eine Schnittansicht des plattenartigen Fluidbehälters aus Figur
8,
Figur 10 eine Unteransicht des plattenartigen Fluidbehälters aus Figur 8,
Figur 11 verschiedene Ansichten eines Verbindungselements,
Figur 12 eine Draufsicht eines erfindungsgemäßen plattenartigen Fluid behälters gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel, und
Figur 13 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen
Batterietemperieranordnung.
Figur 1 zeigt eine Unteransicht eines erfindungsgemäßen plattenartigen Fluid behälters 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel. Der Fluidbehälter 1 weist eine etwa quadratische Grundplatte 2 sowie zwei rechteckige nebenei nander auf derselben Oberfläche 2a der Grundplatte 2 angeordnete Kanal platten 3 auf. Jede Kanalplatte 3 weist sich von der Grundplatte 2 abhebende kanalartige Vertiefungen 3a auf, welche zusammen mit der Grundplatte 2 Fluidkanäle 4 bilden. Außerhalb der kanalartigen Vertiefungen 3a liegen die Kanalplatten 3 an der Grundplatte 2 an. Die Fluidkanäle 4 sind ausgebildet, um ein Fluid von einem Fluideinlass 3b zu einem Fluidauslass 3c zu führen.
Jede Kanalplatte 3 weist drei Fluidkanäle 4 auf, wobei der zugehörige Fluidka naleinlass 3b und der Fluidkanalauslass 3c an einer kurzen Seite der Kanalplat te 3 angeordnet sind. Die Fluidkanaleinlässe 3b und die Fluidkanalauslässe 3c sind in der Grundplatte 2 angeordnet und mit einem auf der den Kanalplatten 3 gegenüberliegenden Seite der Grundplatte 2 angeordneten Verteilerkanal 5 verbunden. Der Verteilerkanal 5 ist hier nicht dargestellt. Die Fluidkanaleinläs- se 3b und -auslässe sind lediglich zum besseren Verständnis hier gestrichelt dargestellt. Jeder Fluidkanal 4 erstreckt sich von dem Fluidkanaleinlass 3b entlang einer Längsachse einer Kanalplatte 3 bis zu einer gegenüberliegenden kurzen Seite der Kanalplatte 3. An der gegenüberliegenden kurzen Seite der Kanalplatte 3 weist jeder Fluidkanal 4 eine Kurve von 180° auf und erstreckt sich zurück zum Fluidkanalauslass 3c. Der Fluidkanalauslass 3c erstreckt sich dabei fast über die gesamte Breite der Kanalplatte 3 und ist als gemeinsamer Fluidkanalauslass für alle drei Fluidkanäle ausgebildet. Die Fluideinlässe 3b sind durch die Kanalwände 3d der kanalartigen Vertiefungen 3a vom Fluidka nalauslass 3c getrennt, sodass das in die Fluidkanäle fließende Fluid nicht di rekt zum Fluidkanalauslass fließen kann. Die Pfeile in Figur 1 geben eine mög liche Flussrichtung des Fluids an. Die Flussrichtung kann jedoch auch anders herum sein, wobei dann der Fluidkanalauslass 3c einen gemeinsamen Fluid kanaleinlass und die Fluidkanaleinlässe 3b Fluidkanalauslässe bilden. Die Ab stände zwischen den Kanalplatten 3 sowie der sie umgebende Rand sind rela tiv zur Größe der dahinterliegenden Grundplatte stark überdimensioniert, um die getrennten Kanalplatten 3 zu verdeutlichen.
Figur 2 zeigt eine Draufsicht des plattenartigen Fluidbehälters 1 aus Figur 1, d.h. von der der Oberfläche 2a gegenüberliegenden Kontaktfläche 2b. Auf der den Kanalplatten 3 gegenüberliegenden Seite der Grundplatte 2 ist an einem Rand der Grundplatte 2 ein Verteilerkanalbauteil 5 auf der Grundplatte 2 be festigt. Das Verteilerkanalbauteil 5 ist so angeordnet, dass seine Längsrichtung senkrecht zur Längsrichtung der Kanalplatten 3 verläuft. Das Verteilerkanal bauteil 5 erstreckt sich fast über die gesamte Breite der Grundplatte 2 und überdeckt die Kanalplatten 3 in einer Querrichtung der Kanalplatten 3, sodass das Verteilerkanalbauteil 5 die Fluidkanaleinlässe 3b und die Fluidkanalausläs se 3c der Kanalplatten 3 überlappend verläuft.
Das Verteilerkanalbauteil 5 weist eine Verteilerkanalplatte 5g auf, in der zwei sich von der Grundplatte 2 abhebende, längs des Verteilerkanalbauteils 5 ver laufende, kanalartige Vertiefungen 5a mit schräg verlaufenden Kanalwandab schnitten 5k ausgebildet sind, welche zusammen mit der Grundplatte 2 zwei sich längs des Verteilerkanalbauteils 5 erstreckende, parallel verlaufende Ver teilerfluidkanäle 7a und 7b bilden. Ein Teil der Grundplatte 2, welcher von der Verteilerkanalplatte 5g überdeckt wird, bildet somit eine ebene Seitenwand des Verteilerkanalbauteils. Ein zur Mitte der Grundplatte 2 hin gelegener Ver teilerfluidkanal 7a kann dabei einen Zuleitungskanal bilden, um das Fluid allen Fluidkanaleinlässen 3b der Kanalplatten 3 direkt zuzuführen. Ein zum Rand der Grundplatte 2 hin gelegener Verteilerfluidkanal 7b kann dabei einen Ablei tungskanal bilden, um das Fluid von den Fluidkanalauslässen 3c der Kanalplat ten 3 direkt abzuführen.
Mittig bezüglich der Längsrichtung des Verteilerkanalbauteils 5 ist in der ka nalartigen Vertiefung 5a des Zuleitungskanals 7a eine Verteilerkanalzuleitung 5d angeordnet. In der Verteilerkanalzuleitung 5d ist ein Einlassstutzen 6a be festigt, welcher mit einer Fluidzuleitung verbindbar ist, mit der dem Fluidbe hälter 1 ein Fluid zuführbar ist. Analog ist ebenfalls mittig in der kanalartigen Vertiefung 5a des Ableitungskanals 7b eine Verteilerkanalableitung 5c ange ordnet. In der Verteilerkanalableitung 5c ist ein Auslassstutzen 6b befestigt, welcher mit einer Fluidableitung verbindbar ist, mit der aus dem Fluidbehälter
1 ein Fluid abführbar ist.
Figur 3 zeigt eine Schnittansicht des plattenartigen Fluidbehälters 1 aus Figur
2 entlang eines Längsschnittes A-A des Ableitungskanals 7b. Figur 3 zeigt le diglich einen Ausschnitt des Schnitts A-A, nämlich den, der sich innerhalb des rechteckigen Ausschnitts Kl erstreckt. Figur 3 zeigt den dreilagigen Aufbau des Fluidbehälters 1, wobei als unterste Platte eine Kanalplatte 3, als mittlere Platte die Grundplatte 2 und als oberste Platte die Verteilerkanalplatte 5g des Verteilerkanalbauteils 5 angeordnet sind. Es ist ersichtlich, dass die Grundplat te 2 eine ebene Seitenwand 5b des Verteilerkanalbauteils 5 bildet.
Unterhalb der Grundplatte 2 befindet sich ein Bereich des Fluidkanals 4 der Kanalplatte 3, in dem unmittelbar vor dem Fluidkanalauslass 3c alle Fluidkanä le 4 zusammenlaufen. Oberhalb der Grundplatte 2 verläuft der Ableitungska nal 7b. In der Grundplatte 2 ist ein Fluidkanalauslass 3c angeordnet, der gleichzeitig den Verteilerkanaleinlass 5e bildet, über welchen das Fluid aus dem Fluidkanalbereich 4 der Kanalplatte 3 in den Ableitungskanal 7b strömen kann. Weiterhin ist in der sich von der Grundplatte 2 abhebenden kanalarti- gen Vertiefung 5a der Verteilerkanalplatte 5g die Verteilerkanalableitung 5c sichtbar, in der der Auslassstutzen 6b zur Verbindung mit einer Fluidableitung befestigt ist.
Die Verteilerkanalplatte 5g ist als zumindest bereichsweise ebene Seitenwand 5b' ausgebildet. Sie weist ebene Bereiche 51, 51', welche gegeneinander paral lel versetzt in zwei Ebenen verlaufen, zwischen diesen erstrecken sich die schräg verlaufenden Kanalwandabschnitte 5k. Die ebenen Bereiche 51, 51' der Verteilerkanalplatte 5g verlaufen parallel zur Grundplatte 2.
Figur 4 zeigt eine weitere Schnittansicht des plattenartigen Fluidbehälters 1 aus Figur 2 entlang eines schrägen Querschnitts B-B durch das Verteilerkanal bauteil 5 und eine der Kanalplatten 3, genauer im rechteckigen Ausschnitt K2. Als unterste Platte ist die rechte Kanalplatte 3 aus Figur 1 erkennbar, die in der Figur 2 in der linken Bildhälfte unterhalb der Zeichnungsebene liegt. Auf einer rechten Seite der Schnittansicht sind die zwei rechts liegenden Fluidka näle 4 der linken Kanalpatte 3 aus Figur 1 erkennbar, welche von den kanalar tigen Vertiefungen 3a und der Grundplatte 2 gebildet werden. Auf der Grund platte 2 ist die Verteilerkanalplatte 5g angeordnet, wobei die Grundplatte 2 eine ebene Seitenwand 5b des Verteilerkanalbauteils 5 bildet.
In der zur Mitte des Fluidbehälters 1 hin gelegenen kanalartigen Vertiefung 5a der Verteilerkanalplatte 5g ist der Einlassstutzen 6a befestigt. Über den Ein lassstutzen 6a kann ein Fluid dem Zuleitungskanal 7a zugeführt werden, wel cher sich hier senkrecht zur Zeichenebene erstreckt. Auf der zum Rand des Fluidbehälters 1 hin gelegenen Seite erstreckt sich der Ableitungskanal 7b ebenfalls senkrecht zur Zeichenebene.
Wie insbesondere aus Figur 3 ersichtlich ist, kann durch die überlappende Anordnung der Verteilerkanalplatte 5g, der Grundplatte 2 und der Kanalplatte 3 in dem erfindungsgemäßen plattenartigen Fluidbehälter 1 gemäß dem ers ten Ausführungsbeispiel eine Fluidverbindung zwischen den einzelnen Platten und somit zwischen den verschiedenen Fluidkanälen hergestellt werden, die ohne eine Vielzahl an Schläuchen und Verbindungselementen auskommt.
Figur 5 zeigt eine Draufsicht eines erfindungsgemäßen plattenartigen Fluidbe- hälters 1 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. Im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel der Figur 1 ist in Figur 5 das Verteilerkanalbauteil 5 auf den Kanalplatten 3 angeordnet. Die Fluidkanaleinlässe 3b und die Fluidkanal auslässe 3c sind im Gegensatz zur Figur 1 nicht in der Grundplatte 2, sondern in den kanalartigen Vertiefungen 3a der Kanalplatten angeordnet. Die Fluid kanäle 4 stehen somit über die Verteilerkanalableitung 5d und die Fluidkanal- einlässen 3b in einer Fluidverbindung. Ebenso stehen die Fluidkanäle 4 über die Fluidkanalauslässe 3c und die Verteilerkanalzuleitung 5c in einer Fluidver bindung.
Figur 6 zeigt eine ähnliche Schnittansicht des plattenartigen Fluidbehälters 1 aus Figur 5 wie in Figur 3, nämlich einen Teilbereich entsprechend dem kas tenförmigen Ausschnitt K3 eines Längsschnitts C-C durch den Ableitungskanal 7b aus Figur 5. Figur 7 zeigt eine ähnliche weitere Schnittansicht des platten artigen Fluidbehälters 1 aus Figur 5 wie in Figur 4, nämlich einen schrägen Querschnitt D-D durch das Verteilerkanalbauteil 5 und die linke Kanalplatte 3 in einem Teilbereich entsprechend dem kastenförmigen Ausschnitt K4 in Figur 5, wobei dieser Teilbereich zwischen dem Verteilerkanalbauteil 5 und den Verteilerfluidkanälen 7a und 7b keinen Durchgang aufweist.
Die Figuren 6 und 7 zeigen den Schichtaufbau des plattenartigen Fluidbehäl ters 1 aus Figur 5. Als unterste Platte ist die Grundplatte 2 angeordnet, darü ber befindet sich die Kanalplatte 3. Auf der Kanalplatte 3 ist eine Verteilerka nalgrundplatte 5h angeordnet. Auf der Verteilerkanalgrundplatte 5h ist die Verteilerkanalplatte 5g angeordnet. Die Verteilerkanalgrundplatte 5h und die Verteilerkanalplatte 5g bilden ein bis auf die Verteilerkanaleinlässe und Ver teilerkanalauslässe geschlossenes Verteilerkanalbauteil. Die Verteilerkanal grundplatte 5h bildet weiterhin eine ebene Seitenwand 5b, die parallel zur Grundplatte 2 und den Kanalplatten 3 verläuft und in senkrechter Richtung mit der Grundplatte 2 und den Kanalplatten 3 überlappt. In der Verteilerka nalplatte 5g sind kanalartige Vertiefungen ausgebildet, welche zusammen mit der Verteilerkanalgrundplatte 5h den Zuleitungskanal 7a und den Ableitungs kanal 7b bilden. Die Verteilerkanalplatte 5g weist ebene Bereiche 51, 51' auf, welche gegeneinander parallel versetzt in zwei Ebenen verlaufen, zwischen diesen erstrecken sich die schräg verlaufenden Kanalwandabschnitte 5k. Die ebenen Bereiche 51, 51' der Verteilerkanalplatte 5g verlaufen parallel zur Grundplatte 2 und überlappen sowohl mit der Grundplatte 2 als auch mit den Kanalplatten 3.
Wie in Figur 6 ersichtlich ist, liegt die Verteilerkanalgrundplatte 5h direkt auf den Kanalplatten 3. Der Fluidkanalauslass 3c fluchtet mit dem Verteilerkanal einlass 5e. Somit kann das Fluid aus den Fluidkanälen 4 über den in der Kanal platte 3 angeordneten Fluidkanalauslass 3c und den in der Verteilerkanal grundplatte 5h angeordneten Verteilerkanaleinlass 5e in den Ableitungskanal 7b strömen. Von dort kann das Fluid über die in der Verteilerkanalplatte an geordneten Verteilerkanalableitung 5c in den in der Verteilerkanalableitung 5c befestigten Stutzen 6b strömen, von wo aus es mittels einer Fluidableitung aus dem Fluidbehälter 1 abgeführt wird.
Wie insbesondere aus Figur 6 ersichtlich ist, kann durch die aufeinanderlie gende Anordnung der Platten in dem erfindungsgemäßen plattenartigen Fluidbehälter 1 auch gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel eine Fluidver bindung zwischen den einzelnen Platten und somit zwischen den verschiede nen Fluidkanälen hergestellt werden, die ohne eine Vielzahl an Schläuchen und Verbindungselementen auskommt.
Figur 8 zeigt eine Draufsicht eines erfindungsgemäßen plattenartigen Fluidbe hälters 1 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel. Das Verteilerkanalbauteil 5 ist hier als in seiner Querrichtung geschlossenes Hohlprofil ausgebildet und direkt auf der Grundplatte 2 angeordnet, wobei es sich über fast die gesamte Breite der Grundplatte 2 erstreckt. Im Gegensatz zu den vorhergehenden Aus führungsbeispielen sind als Verbindungselemente 8 rohrförmige Verbin dungselemente 8a und 8b jeweils zum Verbinden des Zuleitungskanals 7a und des Ableitungskanals 7b mit dem Fluidkanal 4 mit dem Verteilerkanalbauteil 5 und der Grundplatte 2 verbunden. Die Verbindungselemente 8a und 8b kön nen als Teil des Verteilerbauteils 5 oder als separate Bauteile ausgebildet sein.
Figur 9 zeigt eine Schnittansicht E-E des plattenartigen Fluidbehälters 1 aus Figur 8 durch das Verbindungselement 8a und quer durch das Verteilerkanal bauteil 5. Wie aus Figur 8 ersichtlich ist, weist das Hohlprofil des Verteilerka nalbauteils 5 zwei sich senkrecht zur Zeichenebene erstreckende Kammern mit rechteckigem Querschnitt auf, welche durch eine senkrecht zur Grund- platte 2 ausgerichtete Trennwand 5i voneinander getrennt sind. Die zur Mitte des Fluidbehälters 1 hin gelegene Kammer bildet dabei den Zuleitungskanal 7a, während die zum Rand hin gelegene Kammer den Ableitungskanal 7b bil det. Eine an der Grundplatte 2 anliegende Wand 5b des Hohlprofils bildet die ebene Seitenwand des Verteilerkanalbauteils 5.
Unterhalb der Grundplatte 2 sind wie in Figur 2 und 5 die Kanalplatten 3 an geordnet. Die kanalartigen Vertiefungen 3a bilden zusammen die Fluidkanäle 4, in welchen ein Fluid führbar ist.
Auf einer der Grundplatte 2 abgewandten Seite des Hohlprofils 5 ist in dem Hohlprofil 5 ein Verteilerkanalauslass 5c angeordnet. In dem Verteilerkanal auslass 5c ist ein erstes Ende des rohrförmigen Verbindungselements 8a be festigt. Ein anderes Ende des rohrförmigen Verbindungselements 8a ist in ei nem benachbart zu dem Hohlprofil 5 in der Grundplatte 2 angeordneten Fluidkanaleinlass 3b befestigt. Ausgehend von dem Verteilerkanalauslass 5c erstreckt sich das Verbindungselement 8a zunächst nach oben von der Grundplatte 2 weg, weist dann eine Biegung von etwa 90° auf, verläuft dann etwa parallel zur Grundplatte 2, weist eine weitere Biegung von etwa 90° auf und läuft anschließend senkrecht auf den Fluidkanaleinlass 3b zu. Somit ist das Fluid aus dem Zuleitungskanal 7a jedem Fluidkanaleinlass 3b über je ein Verbindungselement 8a direkt zuführbar.
Das Verbindungselement 8b ist in ähnlicher Weise mit einem Verteilerkanal einlass in dem Hohlprofil 5 auf der Seite des Ableitungskanals 7b und mit ei nem Fluidkanalauslass 3c verbunden, sodass das Fluid aus jedem Fluidkanal 4 über je ein Verbindungselement 8b in den Ableitungskanal 7b direkt abführbar ist.
Figur 10 zeigt eine Unteransicht des plattenartigen Fluidbehälters 1 aus Figur 8. An der dem Verteilerkanalbauteil 5 - hier lediglich gestrichelt dargestellt - gegenüberliegenden Seite der Grundplatte 2 sind nebeneinander zwei Kanal platten 3 angeordnet, welche entlang ihres Außenrandes 9 mit der Grundplat te 2 verschweißt sind. Weiterhin sind die Kanalplatten 3 entlang ihrer Längs mittelachse 11a bis auf einen Übergangsbereich 12 auf einer dem Verteilerka nalbauteil 5 abgewandten Seite der Kanalplatten 3 mit der Grundplatte 2 ver- schweißt. Weiterhin weisen die Kanalplatten 3 eine Vielzahl von kreisförmigen Einprägungen 10a auf, in denen die Kanalplatten 3 ebenfalls mit der Grund platte 2 verschweißt sind.
Entlang der Schweißnähte 9, 10 und 11 liegen die Kanalplatten 3 an der Grundplatte 2 an, ebenso im Bereich der Einprägungen 5a, während sie sich außerhalb der Schweißnähte von der Grundplatte 2 abheben. In den sich ab hebenden Bereichen, also den kanalartige Vertiefungen, bilden die Kanalplat ten 3 zusammen mit der Grundplatte 2 Fluidkanäle 4 von einem Fluidkanalein lass (nicht sichtbar in Figur 10) zu einem Fluidkanalauslass 3c (nicht sichtbar in Figur 10). Fluidkanaleinlass und Fluidkanalauslass sind dabei jeweils auf ver schiedenen Seiten der Schweißnaht 11 entlang der Längsmittelachse 11a an geordnet, sodass ein Kurzschluss zwischen Einlass und Auslass verhindert wird.
Der Fluidkanal 4 ist derart ausgebildet, dass ein Fluid von der dem Verteiler kanalbauteil zugewandten Seite entlang der Längsachse der Kanalplatten 3 und auf einer Seite der Schweißnaht 11 zum Übergangsbereich 12 strömt. Dabei werden die kreisförmigen Einprägungen 10 von dem Fluid umspült. In dem Übergangsbereich 12 ändert das Fluid seine Richtung und strömt auf der anderen Seite der Schweißnaht zurück zum Verteilerkanalbauteil 5.
Figuren 11A bis HD zeigt verschiedene Ansichten eines erfindungsgemäßen Verbindungselements 8. Figur 11A) zeigt einen Längsschnitt durch das Verbin dungselement 8 und Figur 11B) zeigt eine Draufsicht. Das Verbindungsele ment 8 kann beispielsweise einen Fluidkanal 4 mit einem Zuleitungskanal 7a verbinden. Dazu weist das Verbindungselement 8 ein hohlzylinderförmiges Grundelement 8c zum Führen eines Fluids, einen das Grundelement 8c umlau fenden und senkrecht zur Längsmittelachse des Grundelements 8c überste henden Flansch 8e sowie eine auf dem Flansch 8e angeordnete und das Grundelement 8c umlaufende Dichtung 8d auf. Der Flansch 8e kann bei spielsweise aus einem Metallblech gefertigt sein und das hohlzylinderförmige Grundelement 8c aus einem Kunststoffwerkstoff, insbesondere einem thermoplastischen Werkstoff an das Metallblech angespritzt sein. Vergleich bare Bauteile, also insbesondere Stutzen, können auch als Anschlusselemente 58a, 58b (siehe Figur 13) zum Verbinden der Verteilerkanalzuleitung 5d mit einer Fluidzuleitung und zum Verbinden der Verteilerkanalableitung 5c mit einer Fluidableitung Verwendung finden.
Figuren 11C und HD zeigen einen Längsschnitt und einen Querschnitt durch ein als Hohlprofil ausgebildetes Verteilerkanalbauteil 5. Dabei ist je ein Grundelement 8c in einem Fluidkanaleinlass 3b der Grundplatte 2 und einem Verteilerkanalauslass 5f des auf der Grundplatte 2 angeordneten Hohlprofils 5 sowie in einem Fluidkanalauslass 3c und einem Verteilerkanaleinlass 5e befes tigt. Dabei liegt der Flansch 8e an der Grundplatte 2 an. Die Dichtung 8d wird von oben durch das Hohlprofil 5 und von unten durch den Flansch 8e zusam mengedrückt, sodass sich eine fluiddichte Abdichtung des Zuleitungs- bzw. Ableitungskanals 7a und 7b nach außen ergibt.
Figur 12 zeigt eine Draufsicht eines erfindungsgemäßen plattenartigen Fluid behälters 1 gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel. Der plattenartige Fluidbehälter 1 entspricht überwiegend demjenigen des zweiten Ausfüh rungsbeispiels aus Figur 5. Allerdings weicht die Form des Verteilerkanalbau teils 5 in Figur 12 von derjenigen in Figur 5 deutlich ab. Anstelle einer abge rundet-rechteckigen Grundform wird hier ein Verteilerkanalbauteil 5 verwen det, das eine näherungsweise auf dem Kopf stehenden T-Form aufweist. Im in der Figur zum oberen Blattrand weisenden Abschnitt des Verteilerbauteils 5 ist lediglich diejenige kanalartige Vertiefung 5a in einem Fortsatz 5m des Ver teilerkanalbauteils 5 fortgeführt, die das Temperierfluid den Fluidkanaleinläs- sen 3b und damit den Fluidkanälen 4 zuleitet. Über diesen Fortsatz 5m kann Temperierfluid über weitere Fluidkanaleinlässe 3b' einem Fluidkanal 4, in dem bereits Temperierfluid fließt, an einer gegenüber den anderen Fluidkanalein- lässen 3b fluidabwärtigen Stelle zugeführt werden, beispielsweise um Berei che, die einer besonderen Erwärmung oder Kühlung bedürfen, besser mit fri schen Temperierfluid zu versorgen.
Figur 13 zeigt eine Batterietemperieranordnung 100 mit einem plattenartigen Fluidbehälter 1. Der plattenartige Fluidbehälter 1 weist mehrere Kanalplatten 3, eine Grundplatte 2 und auf dieser Grundplatte 2 am linken Seitenrand an geordnet und mit dieser Grundplatte 2 überlappend ein Verteilerkanalbauteil 5 mit einer Verteilerkanalgrundplatte 5h und einer Verteilerkanalplatte 5g auf. Das Verteilerkanalbauteil 5 weist Anschlusselemente 58a, 58b auf. Auf der Kontaktfläche 2b der Grundplatte 2 sind mehrere Batterien 101 angeordnet, die gemeinsam ein Batteriepack 102 bilden. Somit ist eine direkte thermische Kontaktierung zwischen der Kontaktfläche 2b der Grundplatte und dem Batte riepack 102 bzw. den Batterien 101 gegeben.

Claims

REINZ-Dichtungs-GmbH 187PCT 3486 Patentansprüche
1. Plattenartiger Fluidbehälter (1) zum Führen eines Fluids, insbesondere zur Temperierung eines elektrochemischen Systems, umfassend eine Grundplatte (2), mindestens zwei unmittelbar auf einer Seite der Grundplatte (2) ange ordnete Kanalplatten (3), wobei in die Kanalplatten (3) zum Führen des Fluids jeweils mindestens eine kanalartige Vertiefung (3a) eingeformt ist, und die Kanalplatten (3) außerhalb der kanalartigen Vertiefungen (3a) mit der Grundplatte (2) derart stoffschlüssig verbunden sind, dass die mindestens eine kanalartige Vertiefung (3a) einer Kanalplatte (3) zu sammen mit der Grundplatte (2) jeweils mindestens einen Fluidkanal (4) bildet,
dadurch gekennzeichnet, dass die Fluidkanäle (4) der Kanalplatten (3) mit einem gemeinsamen Ver teilerkanalbauteil (5) verbunden sind, über das das Fluid den einzelnen Fluidkanälen (4) direkt zuleitbar und aus den einzelnen Fluidkanälen (4) direkt ableitbar ist, wobei das Verteilerkanalbauteil (5) eine zumin dest bereichsweise ebene Seitenwand (5b, 5b') aufweist und derart angeordnet ist, dass die Seitenwand (5b, 5b') zumindest in ihren ebe nen Bereichen (51, 5G) parallel zur Grundplatte (2) und/oder den Ka nalplatten (3) verläuft und mit der Grundplatte (2) und den Kanalplat ten (3) überlappt.
2. Plattenartiger Fluidbehälter (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Verteilerkanalbauteil (5) mindestens einen Zuleitungs- und mindestens einen Ableitungskanal (7a, 7b) auf weist.
3. Plattenartiger Fluidbehälter (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass in der Grundplatte (2) oder in den Ka nalplatten (3) jeweils ein Fluidkanaleinlass (3b) und ein Fluidkanalaus lass (3c) für jeden Fluidkanal (4) angeordnet ist, wobei jeder Fluidka naleinlass (3b) mit dem Zuleitungskanal (7a) des Verteilerkanalbauteils (5) und jeder Fluidkanalauslass (3c) mit dem Ableitungskanal (7b) des Verteilerkanalbauteils (5) verbunden ist.
4. Plattenartiger Fluidbehälter (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Fluidkanaleinlass (3b) mit dem Zu leitungskanal (7a) und/oder der Fluidkanalauslass (3c) mit dem Ablei tungskanal (7b) über jeweils ein oder ein gemeinsames Verbindungs element (8) verbunden ist.
5. Plattenartiger Fluidbehälter (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (8) einteilig oder mehrteilig ausgebildet ist und einen ausgeformten Stutzen (8c) und/oder ein gebogenes Rohr (8a, 8b) umfasst.
6. Plattenartiger Fluidbehälter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da durch gekennzeichnet, dass der Fluidkanaleinlass (3b) unmittelbar mit dem Zuleitungskanal (7a) und/oder der Fluidkanalauslass (3c) unmit telbar mit dem Ableitungskanal (7b) verbunden ist.
7. Plattenartiger Fluidbehälter (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Fluidkanaleinlass (3b) ein Vertei lerkanalauslass (5f) und jedem Fluidkanalauslass (3c) ein Verteilerka naleinlass (5e) zugeordnet ist, wobei der Fluidkanaleinlass (3b) mit dem Verteilerkanalauslass (5f) und der Fluidkanalauslass (3c) mit dem Verteilerkanaleinlass (5e) zumindest bereichsweise fluchtet.
8. Plattenartiger Fluidbehälter (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Fluidkanaleinlass (3b) genau ein Verteilerkanalauslass (5f) und/oder jedem Fluidkanalauslass (3c) genau ein Verteilerkanaleinlass (5e) zugeordnet ist.
9. Plattenartiger Fluidbehälter (1) nach Anspruch 7, dadurch gekenn zeichnet, dass jedem Verteilerkanalauslass (5f) mehrere Fluidkanalein- lässe (3b) und/oder jedem Verteilerkanaleinlass (5e) mehrere Fluidka nalauslässe (3c) zugeordnet sind.
10. Plattenartiger Fluidbehälter (1) nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verteilerkanalbauteil (5) auf der Grundplatte (2) oder auf den Kanalplatten (3) oder auf dem Verbindungselement (8) angeordnet ist.
11. Plattenartiger Fluidbehälter (1) nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verteilerkanalbauteil (5) auf der Grundplatte (2) angeordnet ist und eine Verteilerkanalplatte (5g) mit mindestens zwei kanalartigen Vertiefungen (5a) umfasst, wo bei die Verteilerkanalplatte (5g) außerhalb der kanalartigen Vertiefun gen (5a) derart mit der Grundplatte (2) verbunden ist, dass die kanalar tigen Vertiefungen (5a) zusammen mit der Grundplatte jeweils den Zu- leitungs- und den Ableitungskanal (7a, 7b) bilden.
12. Plattenartiger Fluidbehälter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Verteilerkanalbauteil (5) auf den Kanalplatten (3) angeordnet ist und eine Verteilerkanalgrundplatte (5h) und eine Verteilerkanalplatte (5g) mit mindestens zwei kanalarti gen Vertiefungen (5a) umfasst, wobei die Verteilerkanalgrundplatte (5h) und die Verteilerkanalplatte (5g) aufeinanderliegen und außerhalb der kanalartigen Vertiefungen (5a) derart miteinander und mit den Ka nalplatten (3) verbunden sind, dass die kanalartigen Vertiefungen (5a) zusammen mit der Verteilerkanalgrundplatte (5h) den Zuleitungs- und den Ableitungskanal (7a, 7b) bilden.
13. Plattenartiger Fluidbehälter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Verteilerkanalbauteil (5) ein im We sentlichen vollständig, insbesondere bis auf einen oder mehrere Verteilerkanalein- und/oder -auslässe (5e, 5f) und/oder
Verteilerkanalzu- und/oder -ableitungen (5d, 5c), geschlossenes Me tallprofil aufweist.
14. Plattenartiger Fluidbehälter (1) nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine kanalartige Vertiefung (3a) mindestens einer der Kanalplatten (3) mäanderförmig und/oder verzweigt ausgebildet ist.
15. Plattenartiger Fluidbehälter (1) nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanalplatten (3) unter schiedliche oder gleiche Grundflächen, unterschiedliche oder gleiche Außenkonturen (9a), eine unterschiedliche oder gleiche Anzahl an ka nalartigen Vertiefungen (3a) und/oder eine unterschiedliche oder glei che Struktur der kanalartigen Vertiefungen (3a) aufweisen.
16. Plattenartiger Fluidbehälter (1) nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanalplatten (3) und die Grundplatte (2) und/oder das Verteilerkanalbauteil (5) und die Kanal platten (3) oder das Verteilerkanalbauteil (5) und die Grundplatte (2) miteinander verschweißt, insbesondere mittels Laserschweißens, oder verlötet sind.
17. Plattenartiger Fluidbehälter (1) nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Verteilerkanalgrundplat te (5h) oder in der Verteilerkanalplatte (5g) oder in einem von dem Verteilerkanalbauteil (5) umfassten Metallprofil eine Verteilerkanalzu leitung (5d) und eine Verteilerkanalableitung (5c) mit jeweils einem oder einem gemeinsamen Anschlusselement zum Verbinden der Ver teilerkanalzuleitung (5d) mit einer Fluidzuleitung und zum Verbinden der Verteilerkanalableitung (5c) mit einer Fluidableitung angeordnet ist.
18. Plattenartiger Fluidbehälter (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlusselement ein gespritzter, insbesondere spritzgegossener oder ausgeformter Stutzen, insbeson- de re ein tiefgezogener, gepresster, oder spanend hergestellter, insbe sondere gedrehter oder gefräster Stutzen, ist.
19. Plattenartiger Fluidbehälter (1) nach einem der zwei vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlusselement eine Dichtung zum Abdichten einer Verbindung zwischen der Verteilerka nalzuleitung (5d) und der Fluidzuleitung und/oder der Verteilerkanal ableitung (5c) und der Fluidableitung aufweist.
20. Plattenartiger Fluidbehälter (1) nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundplatte (2) weitge hend eben, insbesondere ungeprägt ist, insbesondere, dass die Grund platte (2) bis auf einen Bereich, welcher einem Verteilerkanaleinlass (5e) oder einem Verteilerkanalauslass (5f) gegenüberliegend angeord net ist, eben, insbesondere ungeprägt ist, und/oder die kanalartigen Vertiefungen (3) ausschließlich in die Kanalplatten (3) eingeprägt sind.
21. Plattenartiger Fluidbehälter (1) nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der plattenartige Fluidbehälter (1) eine Temperierplatte, in der ein Temperiermittel führbar ist, zum Temperieren eines elektrochemischen Systems, insbesondere einer Batterie oder eines Batteriepacks, ist.
22. Plattenartiger Fluidbehälter (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundplatte (2) zwischen den Kanal platten (3) und/oder außerhalb der Kanalplatten (3) Durchgangsöff nungen zum Befestigen eines Batterierahmens oder Batteriegehäuses aufweist.
23. Plattenartiger Fluidbehälter (1) nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundplatte (2) auf einer den Kanalplatten (3) gegenüberliegenden Seite eine Kontaktfläche (2b) aufweist, über die eine oder mehrere auf der den Kanalplatten (3) ge genüberliegenden Seite (2b) der Grundplatte (2) anordenbare Batte rien (101) oder ein auf der den Kanalplatten (3) gegenüberliegenden Seite (2b) der Grundplatte (2) anordenbares Batteriepack (102) direkt kontaktierbar sind.
24. Batterietemperieranordnung (100) umfassend einen plattenartigen Fluidbehälter (1) nach dem vorhergehenden Anspruch und eine oder mehrere Batterien (101) oder ein Batteriepack (102), wobei die eine oder mehreren Batterien (101) oder das Batteriepack (102) auf einer den Kanalplatten (3) gegenüberliegenden Seite der Grundplatte (2) an geordnet sind und über die Kontaktfläche (2b) der Grundplatte (2) di rekt kontaktiert sind.
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