WO2019166504A1 - Temperierplatte, batteriesystem und elektronisches bauteil - Google Patents

Temperierplatte, batteriesystem und elektronisches bauteil Download PDF

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WO2019166504A1
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Magnus GLAENZER
Harald Rebien
Kurt Hoehe
Günther Unseld
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Reinz-Dichtungs-Gmbh
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    • F16B11/006—Connecting constructional elements or machine parts by sticking or pressing them together, e.g. cold pressure welding by gluing
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    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a tempering and Batteriesyste me and electronic components having such a temperature control.
  • Such tempering are used in particular as tempering for
  • tempering plates are usually welded or soldered to the fluid-tight connection. It is also known to manufacture such tempering plates from plastics, in particular from two plastic layers, in particular by means of hot stamping and to connect the two plastic layers peripherally with each other in a fluid-tight manner.
  • the channel structures in which the least one temperature control medium can flow are usually already introduced during hot stamping in this case.
  • the plastic layers of these tempering plates are usually welded or glued to the fluid-tight connec tion.
  • tempering plates from a metal layer and a plastic layer.
  • the metal layer may be embossed, but not necessarily.
  • the channel structures may be formed exclusively or at least partially in the plastic layer.
  • the metal layer and the plastic material layer are usually connected or adhesively bonded to form a fluid-tight connection.
  • Object of the present invention is therefore to provide a tempering, in particular special depending on the operating conditions for cooling and heating temperature control plate, as well as their use in Batteriesyste men or electronic components available that can be easily and inexpensively manufactured and on the other hand has high structure rigidity. Furthermore, it is the object of the present invention to provide a temperature control plate whose size is scalable.
  • the tempering plate according to the invention has a first planar tempering element and a second flat tempering element. It is also possible to add further tempering elements to the tempering plate according to the invention, so that the size of the tempering plate, which is constructed from the individual flat tempering elements, is scalable. This modular construction of the tempering plate according to the invention ensures high modularity and scalability.
  • the individual tempering elements have, as in the prior Tech technology, two layers which are arranged adjacent to one another perpendicular to their areal extent, d. H. are arranged one above the other with more or less mutually parallel planar expansion.
  • the two layers of the tempering advantageously along its peripheral edge, optionally spaced from its peripheral edge, mitei nander fluidly connected, so that the two layers close to an interior, which can be traversed by a tempering.
  • an inlet and an outlet for the tempering fluid for example an inlet stub and an outlet stub, are arranged on each tempering element.
  • the region in which the layers of a tempering element are connected to one another in a fluid-tight manner is also referred to as a sealing region.
  • flush adjacent or adjacent and interconnected outer edges may be outer edges of the respective La conditions in the main layer plane or around outer edges outside the main plane of the situation act, in particular around outer edges of edge edging and the like.
  • adjacent layers of the two tempering elements are in each case flush with one another or adjacent to one another in the layer plane and are connected in a materially bonded manner.
  • the line of the cohesive connection in or parallel to the plane of the layer of at least one of the connected layers is also in the region of the connected layers that is directly adjacent to the connecting line. This is especially true when the composites NEN layers are arranged around the connection area in a common plane, so that the connection line is arranged in this plane and advantageously the adjacent outer edges of the connected La conditions are directly connected to each other.
  • This can apply to one of the layers of the tempering as well as for both layers, so that given if all four layers of the two tempering are part of a Ver binding area. It is also possible to share all four layers together to connect materially together.
  • the adjacently arranged outer edges of adjacent layers preferably have a maximum distance A, in particular in the connected sections, of A ⁇ 5 mm, preferably A ⁇ 2 mm.
  • A maximum distance
  • Adjacent layers of the two tempering elements can form a connecting region with each other punctiform, in sections or even over the full length.
  • the cohesive connection in the layer plane of adjacent layers be nachbarter tempering can be done in particular by welding, soldering Ver or bonding.
  • the cohesive connection can run in a straight line, angled or run generally curved.
  • a weld is suitable for the cohesive connection, for example a continuous seam, a point seam or a stitching seam, also in the form of a single seam, double seam or multiple seam.
  • a corresponding solder joint in particular a surface Chen, line or punctiform solder joint.
  • Adhesive connections can also advantageously be surface, line or dot-shaped his.
  • first layer of the first tempering with the first layer of the second tempering and / or the second layer of the first tempering with the second layer of the second tempering with respect to their side edges each adjacent to each other run, in particular uniformly spaced from each other. You can also be sections adjacent to each other or continuous bün dig each other. By setting the cohesive connection, the adjacent layers there are also adjacent to each other and flush.
  • the layers of adjacent tempering elements which are adjacent to each other in the layer plane are aligned flush with one another or with a maximum spacing DV and are subsequently joined cohesively in the connection region, wherein the distance DV, the Thickness of the first layer of the first tempering element and the thickness Dlb of the first layer of the second tempering element applies
  • the adjacent layers of adjacent tempering elements can additionally be positively connected to one another in the layer plane, for example by being interlocked with one another.
  • the Ver connection of the two in the layer plane adjacent to each other, cohesively connected layers is further stabilized.
  • one, several or all layers of the two tempering made of metal in particular sheet metal, in which case Alumi niumblech is preferred.
  • Most sheet metal thicknesses between 0.2 and 2, in particular 0.4 to 1.2 mm are used.
  • steel, especially stainless steel are used here, in particular sheet thicknesses of 0.1 to 1.5 mm are possible.
  • a plastic in particular a thermoplastic
  • a polyamide PA
  • PA polyamide
  • PA polyamide
  • PA polycarbonate
  • PEEK polyetheretherketone
  • PPS polypropylene carbonate
  • PPS polyphenylene sulfide
  • Ph polypropylene homopolymer
  • PBT polybutylene terephthalate
  • a plastic with an additive for increasing the thermal conductivity for example ceramic particles and / or fibers, in particular of aluminum oxide and / or beryllium oxide, is preferred here, at least for the side facing the battery.
  • the said layers do not have to consist entirely of these materials, but they may also have le diglich at least partially.
  • One, several or all layers of the first and second tempering advantageously may have a bend, beading or a substantially vertical upstand to the layer plane, which is advantageously spaced from the peripheral edge along the peripheral edge and advantageously adjacent to the connection region of the respective layer.
  • these elements can be arranged directly on the peripheral edge of a single layer or in the case of a vertical Aufkantung also form the peripheral edge.
  • connection area itself can be provided on such edging, beading or cranking.
  • increased stability of the respective layer and thus of the respective tempering causes, on the other hand it is possible by such Kröpfonne or beading within the respective tempering element for a tempering fluid accessible and flowable cavities to create.
  • the cohesive connection of the layers can also take place between the upstands. If only such an upstand at one of the adjacent layers in the connection area available, then this existing upstand with the notamikanteten circumference edge of the adjacent layer can be materially connected.
  • one of the layers of the tempering element can at least partially overhang the other layer of the tempering element to form at least one overlying region. In such edge regions of a tempering it is then possible stiffening elements, edge termination elements or supply elements Anlagenord NEN.
  • Such supply elements can be, for example, supply lines, for example flat tubes, via which a temperature control medium can be supplied and / or removed. Starting from these supply lines, fluid connections to the individual tempering elements can then be supplied with the tempering fluid. Due to this advantageous embodiment of edge regions of the tempering, it is therefore possible to supply the supply lines on site subsequently attached to the finished tempering, for example, to weld or to arrange form-fitting manner.
  • Ver stiffening element or edge termination element is particularly suitable along the outer edge of the tempering perpendicular to the layer plane angled strips, in particular fen metal fen. You can with the first layer or the second layer of the respective ver affiliated Temperierettis with their outer edges flush with each other or overlap on the protruding portion and be cohesively connected to each other, for example, welded, soldered, glued or otherwise materially connected.
  • one or more of the layers of tempering in particular in the connection area, embossed Struktu ren, for example, stiffening beads and the like, have.
  • strip-shaped stiffening elements can also be applied to a layer of the tempering element, in particular in one of the outwardly facing surfaces of the two layers in particular, for example in the connection region, in particular with the layer or the layers by a material fit be connected.
  • the strip-shaped element extends to both sides of the connection area and is there connected to the respective adjacent layers of the two connected tempering in turn, the connection between the layers is additionally stabilized.
  • the present invention also relates to a method for producing a tempering plate according to the invention.
  • a method for producing a tempering plate according to the invention For this purpose, either a) the first layer of the first tempering and the first layer of the two Temperieriatas in the connection area with their outer edges flush or with a maximum distance DV joined together and connected to closing in the connection area together materially, for the distance DV, the Thickness of the first layer of the first tempering eggierettis and the thickness Dlb of the first layer of the second tempering applies
  • the method is performed using a suture guide system that detects the nip or transition between the two layers, with the suture guide system allowing the laser to follow the nip.
  • inventive tempering are for example for tempering, especially for cooling and if necessary. Heating of battery systems, in particular traction batteries, or of electronic components, such as Leis tationsschaltern used.
  • the same or similar reference numerals are used for the same or similar elements, so that their description may not be repeated.
  • temperature control plates according to the invention which have a multiplicity of essential and a multiplicity of purely optional features.
  • the purely optional features can serve not only in the combinations shown there to improve the tempering according to the invention, but also individually or in any combination with the features shown there in the particular example or in other examples.
  • Figure 1 shows a tempering according to the invention in supervision
  • Figure 6 shows a tempering according to the invention in two sections
  • Figure 7 shows a tempering according to the invention in top view and in detail view
  • Figure 8 shows a tempering according to the invention in plan view and in detail
  • Figure 10 shows a tempering according to the invention in top view and in detail view
  • Figure 11 is a plan view of a tempering plate according to the invention.
  • FIG. 12 shows a cross section along the section line B-B in FIG. 11 in the region of the box X;
  • Figure 13 is a side view of a battery system according to the invention with a tempering plate according to the invention.
  • Figure 14 is a side view of an electronic construction according to the invention part with a tempering according to the invention.
  • FIG. 1 shows a tempering plate 1 in an oblique view, which has two tempering elements 10a and 10b.
  • Corresponding tempering plates 1 are shown in FIG. 13 in a battery system 100 according to the invention and in FIG. 14 in an electronic component 200 according to the invention, the plan views in FIGS. 13 and 14 being directed respectively to the side edge 99 of the temperature control plate 1 in FIG.
  • the two tempering elements 10a and 10b of the temperature control plate 1 are substantially rectangular and aneinan derged along one of its outer edges 9a, 9b.
  • Each of the two tempering elements 10a and 10b has a first upper layer 11a or 11b in the plan view and a second upper layer 12a or 12b in the plan view.
  • the layers are each aluminum layers of a aluminum alloy of Group 3 with 0.6 mm thickness.
  • Each of the tempering elements 10a and 10b is provided with an inlet port 15a or 15b and an outlet port 16a and 16b provided on the Temperierfluid, depending on the operating state of the cooling or heating, for example, an electrochemical system, in the space between the first layer 11a, 11b and the second layer 12a, 12b of the respec Temperieriatas 10a and 10b introduced and can be passed from this again.
  • the layers 11a, 11b, 12a, 12b are shown here for simplicity as flat layers, the tempering 10a and 10b but each have channels that serve to guide the tempering.
  • all of the layers 11a, 11b, 12a, 12b may have depressions facing one another or else only one of the layers of a tempering element 10a, 10b may have depressions.
  • the two tempering 10a and 10b are flush with each other, and form a connecting portion 18 in which the first layers 11a and 11b together and the second layers 12a and 12b stoffschlüs sig (weld not shown) are interconnected.
  • Figure 2 shows in their sub-images 2A to 2C three different variants of tempering according to the invention in the cutout to the Ardsbe rich between two tempering 10a and 10b.
  • the two tempering elements 10a and 10b each have a first layer 11a or 11b and a second layer 12a or 12b.
  • the layers 11a and 12a of the first tempering element 10a are welded together in a fluid-tight manner by means of a weld seam 20a.
  • the layer 12a has embossments 21a and 21a ' which run in opposite directions and form a fluid space 22a between the first layer 11a and the second layer 12a. This fluid space 22a can be traversed by a tempering fluid.
  • the layers 11b and 12b of the second temperature-control element 10b are fluid-tightly connected by means of a weld seam 20b.
  • the second tempering 10b has in the second layer 12b two embossments 21b and 21b ' , which are in opposite directions and form a fluid space 22b between the first layer 11b and the second layer 12b.
  • This fluid space 22b may also be traversed by a tempering fluid.
  • the imprints are here bead-shaped and predominantly plastically transformed. You can get a bigger one Have height than the sheet thickness.
  • the layers 11a and 11b abut one another flush with their outer edges 13a and 13b.
  • the layers 12a and 12b abut flush with their outer edges subsequent to the outer edges 14a and 14b.
  • the layers 11a, 11b, 12a and 12b are connected to one another in a material-bonded manner by means of a weld seam 19. In the region of this weld 19, a connecting region 18 is consequently formed.
  • the two tempering elements 10a and 10b form a total of a rigid structure extending over the entire surface of these two tempering elements.
  • the first layers 11a, 11b of the two tempering elements 10a, 10b are also adhesively bonded to the second layers 12a, 12b of the two tempering elements 10a, 10b.
  • FIG. 2B shows the same section of a further tempering plate according to the invention as in FIG. 2A.
  • This tempering 1 is also asbil det as that in Figure 2A, but the two welds 20a and 20b are replaced by solder joints 20a ' and 20b ' .
  • FIG. 2C shows a temperature control plate 1 in the same detail as in FIG. 2B.
  • the weld 19 is now replaced by a solder joint 19 ' .
  • the layers 11a and 11b as well as the layers 12a and 12b can not be abutted against each other before joining the layers, but it is necessary for the outer edges 13a and 13b to be spaced from one another and the outer edges 14a and 14b spaced apart from each other.
  • solder can be introduced in the gap, for example before soldering or during the soldering.
  • the joint gap is usually 10-25% of the sheet thickness.
  • FIG. 3 shows, in its subfigures 3A to 3C, further examples of tempering plates 1 according to the invention, similar to those in FIG. 2A.
  • a tempering plate 1 is shown in a section around the connection region 18, as has already been described, for example, for FIG. 2A.
  • the first layer 11a and the second layer 12b now overlap, so that the outer edges of the layers 11a and 11b abut one another at a different location than the outer edges of the layers 12a and 12b.
  • welds 19 and 20d are arranged, which connect the layers 12a and 12b or 11a and 11b with each other.
  • the welds 19 and 20 d penetrate into the adjacent layers, so that through the weld 19, the La conditions 12 a, 12 b and 11 a are integrally connected to each other and the layers 11 a, 11 b and 12 b are cohesively mitei connected by the weld seam 20 d.
  • FIG. 3B shows a detail in cross-section of a tempering plate 1 according to the invention, which is designed similarly to that in FIG. 3A. In contrast to FIG. 3A, however, there is no weld seam 20d, the connection of the two tempering elements 10a, 10b takes place exclusively via the weld seam 19.
  • FIG. 3C shows a further tempering plate 1 according to the invention in section and in cross-section around a connecting region 18. This is formed out like the tempering plate in FIG. 2A, wherein, however, no cranks of the second layers 12a and 12b are present in the section shown.
  • a strip-shaped connecting element 30 is arranged, which extends perpendicular to the drawing voltage level along the connecting portion 18. This is also connected by means of the weld 19 with the layers 11a and 11b, so that it contributes to the stiffening of the connecting portion 18.
  • FIG. 4 shows in the subfigures 4A to 4D further embodiments of temperature control plates 1 according to the invention in section through a connection rich 18 in cross section.
  • the layers 11a and 11b are now provided in the connection region with Aufkantitch 24a and 24b, which extend from the layer plane of the layers 11a and 11b in the same direction equidistant from the layers 12a and 12b away he. Also, the layers 12a and 12b are edged up in a corresponding manner and provided with the upstand 25a and 25b, which extend between the edges 24a and 24b on.
  • the layers 12a and 12b are connected in the connecting region 18 by means of a weld seam 19 where they abut at the beginning of the upstands with theiritli Chen outer edges flush with each other.
  • the representation here is simplistic, as in most figures, i. especially without radii.
  • the Ver binding takes place in the region in which theticiankanteten areas 25a, 25b abut each other or flush abut each other. Due to the additional Aufkanteptept 24 a, 24 b and 25 a and 25 b of the total composite of the tempering elements 10 a and 10 b transverse to the direction of extension of the edging (in particular horizontal to the plane) stiffened.
  • FIG. 4B shows a corresponding embodiment of a temperature control plate 1 as in FIG. 4A.
  • the weld seam 19 is now arranged starting from the end edges of the illustrated four layers 11a, 11b, 12a, 12b between the layers 12a and 12b.
  • the weld 19 is designed so wide that it additionally connects the first layers 11a and 11b with the second layers 12a and 12b.
  • it is the lateral modifierkan th 13a, 14a, 14b and 13b of the edging, which lie flush against each other and are materially interconnected.
  • FIG. 4C shows a temperature control plate 1, which is designed like the one in FIG. 4A.
  • the layers 12a and 12b not folded up, so that the Aufkantungen 24a and 24b of the two ers th layers 11a and 11b bear directly flush against each other.
  • the layers 12a and 12b lying flush against one another and the flush abutments of the layers 11a and 11b are now connected to one another in a material-locking manner via the outer edges 14a, 14b and the lateral outer edges 13a and 13b.
  • cohesive fluid-tight connections 20a and 20b are provided, which connect the two layers of the tempering elements 10a and 10b in a fluid-tight manner to each other.
  • FIG. 4D shows a further embodiment of a temperature control plate 1, which is designed like the one in FIG. 4C.
  • the weld seam 19 is now set on the lateral outer edges 13a and 13b of the two first layers 11a and 11b, so that in the connection region 18 the raised edges 24a and 24b of the first layers 11a and 11b are bonded together in a region in which they lie flush against each other, are connected.
  • FIG. 5 shows in its subfigures 5A and 5B two further variants of tempering plates 1 similar to those in FIG. 4.
  • FIG. 5A shows a tempering plate 1 in section and in cross-section around a connection region 18, which is designed like that in FIG. 4D.
  • a tempering plate 1 in section and in cross-section around a connection region 18, which is designed like that in FIG. 4D.
  • an enlarged joint gap is now ever between the two layers 12a and 12b.
  • FIG. 5B shows an embodiment of a temperature control plate 1, which is designed like the one in FIG. 4C.
  • the tempering plate 1 has an enlarged joint gap between those in the second layers 12a and 12b, so that the weld seam 19 exclusively connects the first layers 11a and 11b via their lateral outer edges 13a, 13b.
  • FIG. 6 shows, in three partial images 6A to 6C, a section through a section of a temperature control plate 1 in the region of the connection region 18 between two temperature control elements 10a, 10b.
  • the cuts are orders that, following the course of the edge 13a, they follow each other in the order 6A, 6B, 6C.
  • the tempering element 10a now has the first layer 11a below and the second layer 12a above.
  • the first layer 11b is towards, as in the previous embodiments, the upper layer and the second layer 12b, the lower layer.
  • a weld joint 20a is provided in the first temperature-control element 10a, and a welded connection 20b is provided for fluid-tight connection of the two layers 11b, 12b in the second temperature-control element 10b.
  • Both welds sit straight and perpendicular in the drawing level in and out of the drawing level away.
  • the outer edge 13a of the first tempering element 10a facing the second tempering element 10b, as well as the outer edge 14b of the second tempering element 10b facing the first tempering element 10a likewise sit straight and perpendicular into the plane of the drawing and out of the plane of the drawing, as is the case with all three partial images 6A to 6C follows.
  • outer edge 14a of the second layer 12a of the first tempering element 10a and the outer edge 13b of the first layer 11b of the second tempering element 10b do not extend in a straight line into or out of the plane of the drawing. Rather, these outer edges 14a, 13b on a course that has approximately trapezoidal projections and recesses or is wellenför mig, comparable to the outer edges shown in Figure 7 13a, 13b. All recently, the outer edges 14a, 13b are not continuous as in Figure 7 in the plane in which the respective position in the region of their opposite Au texten, ie as in the area of their outer edge of the representation have the outer edges. While in FIG.
  • FIG. 6A shows a variant in which there is no connection between the tempering elements 10a, 10b in the intermediate region between two regions with offsets, as shown in FIGS. 6A and 6C, the weld 19 is therefore interrupted, it would also be possible to to connect the Kan th 13b and 14a via a welded joint. The connection is thus only a partial connection.
  • 27a, 27b give the temperature control plate 1 sufficient speed Struktursteifig.
  • FIG. 7 shows a temperature control plate 1 in a plan view similar to that in FIG. 1.
  • This temperature control plate is shown without connections for fluid and also without a fluid passage opening for controlling the temperature of the two temperature control elements 10a and 10b.
  • the omission of these elements in FIG. 7 serves to better explain the embodiment of the connection region 18 according to the invention.
  • FIG. 10 The following figures up to and including FIG. 10 are focused on the area of connection and dispenses with the illustration of a number of details which relate to the entire temperature control plate but not to the connection region.
  • the connection of the two temperature control elements 10a and 10b takes place by means of a weld 19 at the joint between the layers 11a and 11b, wherein the weld is made so deep that they also connect the layers 11a and 11b with the layer 12b.
  • This compound corresponds to those NEN, as shown in Figure 3A for the weld 20d.
  • the outer edges 13a and 13b of the two tempering 10a and 10b now meander but complementary to each other, so that the layers 11a and 11b along the entire weld 19 flush with each other.
  • FIG. 8 shows another embodiment of a tempering according to the invention 1. Also in this tempering 1, which is also shown schematically, ie without consideration of fluid passages and the like, now overlap the layers 12 a and 11 b. At the junction between the layers 11 a and 11 b, the layers 11 a and 11 b are connected to one another by means of a weld 19 materially. The weld 19 is formed so deep that it additionally connects the layer 12a with the layers 11a and 11b. The joint or the outer edges 13a and 13b of the first layers 11a and 11b are formed wave-shaped, so that the weld seam 19 has a wave-shaped course.
  • FIG. 9 shows a further embodiment of a tempering plate according to the invention, in which the first layers 11a and 11b now abut each other flush in the connecting region 18 at the same positions as the layers 12a and 12b (seen perpendicularly to the layer plane of the layers).
  • the outer edges 13a and 13b and corresponding outer edges 14a and 14b, not shown, extend parallel to each other such that alternating recesses in the layers 11a, 12a with projections in the layers 11b, 12b and projections in the layers 11a and 12a with recesses in the layers 11b and 12b correspond.
  • the recesses and projections are widened laterally, so that form the undercuts between the projections and the recesses.
  • tempering elements in which the outer edges are designed in both layers as the outer edges 13a, 13b of Figures 7 or 8, may be formed so that the outer edges of the superposed layers are formed identically and the weld extends along the abutting outer edges.
  • FIG. 10 shows an embodiment of a tempering plate 1, wherein the region presented represents only short sections of two tempering elements 10a and 10b adjacent to their mutually facing outer edges 14a, 14b.
  • the connection in the connection region 18 is configured in a similar manner to that shown in FIG. 3A for the weld seam 20d.
  • FIG. 10 now shows tempering elements 10a and 10b, which, viewed additionally in the direction of the weld seam 19, have rearwardly arranged cranks 26a and 27a or 26b and 27b in the upper layers 11a, 11b and 26b 'and 27b' in the lower layer 12b.
  • the analogous structure in layer 12a is hidden by layer 11a.
  • cranks 26b and 27b are directed opposite to each other, but are parallel to the cranks 26b 'and 27b', so that the first and second layer in the connec tion area 18 rest on each other.
  • a region follows, in which the offsets 26b 'and 27b' are flattened so that cavities are formed between the layers 12b and 11b. The same applies to the layer 12a of the first tempering element 10a in the upper left direction.
  • the layers of a tempering element 10a, 10b lie on one another in the connection region 18 and the entire component has an improved structural rigidity through the offsets 26a, 27a, 26b, 27b, 26b ', 27b'.
  • FIG. 11 shows a further embodiment of a tempering plate 1.
  • This has four tempering elements 10a, 10b, 10c and 10d.
  • the illustration shows in each case the outer contour of the upper layer 11a, the corresponding remedykon structures of the lower layer 12a are covered by these outer edges.
  • a supply module 2 with suppliesslei lines 3 and 4 is arranged along the overlapping portion of the layers 12a to 12d and 11a to lld on the lower side of the drawing.
  • the supply lines 3 and 4 can be arranged on the layer 12a to 12d and connected to the latter via a cohesive connection, for example a welded seam.
  • fluid bridges 5a to 5d are arranged in the direction of the temperature control elements 10a to 10d, which terminate in supply connection pieces 15a to 15d of the temperature control elements 10a to 10d, which, however, are only indicated here. These serve to supply tempering fluid, for example coolant, to the fluid interior in the temperature control elements 10a to 10d.
  • the fluid bridges 6a to 6d extend from the fluid outlet 4 in the direction of the temperature control elements 10a and 10d, where they are connected to outlet connection pieces 16a to 16d, via which the temperature control fluid can be removed from the temperature control elements 10a to 10d.
  • the individual tempering elements 10a, 10, 10c and 10d are connected to one another by means of a weld, not shown, between the flush abutting layers 11a, 11b, 11c and 11d according to the invention.
  • FIG. 12 shows a cross section along the line BB in the section X of FIG. 11.
  • the supply module 2 consists of two layers 2 a, 2 b, which nander in the area between the supply line 3 and the Entsorgungslei device 4 are welded fluid-tight by means of a weld 19b.
  • the layers of the supply module adjoin the side edges of the layers 11a, 12a of the tempering element 10a laterally.
  • the connection is made at this interface, but a connecting element 30 is applied to the upper layer 2b of the supply module and the first layer 11a of the tempering 10a and the weld 19a both by the dacasele element 30 and by both layers 2a, 2b of the supply element and at de layers 11a, 12a of the tempering 10a ranges.
  • FIG. 11 shows a variant which dispenses with this connecting element 30.
  • FIG 13 shows a side view of a battery system 100 according to the invention with a temperature control plate 1 according to the invention, which forms out as in Figure 1 is.
  • the battery system here comprises a battery assembly 105 with at least eleven battery cells 110, which is brought to operating temperature via its downwardly facing flat outer side 120 by means of the adjoining temperature control plate 1 to Be operation and ge in continuous operation is cooled. But it could also at least one more row of Bat teriezellen be present behind the visible battery cells 110. While here the battery cells are oriented so that they are arranged perpendicular to the visible edge 99 one behind the other, a vertical arrangement would be possible. Then the battery cells would be arranged one after another in the direction of view.
  • the dashed double-dotted line represents an optional housing 130 that surrounds the battery cells 110. If such is present, the thermal contact between the battery cells 110 and the temperature control plate 1 takes place via the outside 120 of the battery arrangement 105, which is designed as the underside of the housing 130.
  • FIG. 14 shows a side view of an electronic component 200 according to the invention with a tempering plate 1 according to the invention, which is designed as in FIG.
  • the electronic component 200 here comprises an electronic component 210 and an electronic assembly (211), which are cooled via the outside 220 by means of the adjacent thereto tempering 1 in most operating conditions.

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Temperierplatte sowie Batteriesysteme und elektronische Bauteile, die eine derartige Temperierplatte aufweisen. Derartige Temperierplatten werden insbesondere als Temperierplatten für Batteriesysteme in Elektro fahrzeugen und dergleichen eingesetzt. Die erfindungsgemäße Temperierplatte (1) weist ein erstes flächiges Temperierelement (10a) und ein zweites flächiges Temperierelement (10b) auf, wobei beide Temperierelemente (10a, 10b) jeweils eine erste (11a, 11b) und eine zweite (12a, 12b), senkrecht zu ihren Lagenebenen benachbart zueinander angeordnete Lage mit jeweils um die Lage umlaufender Außenkante (13a, 13b, 14a, 14b) aufweisen, wobei die erste und die zweite Lage jedes Temperierelementes längs ihres Umfangsrandes, gegebenenfalls mit Ausnahme von Fluideinlässen und Fluidauslässen miteinander fluiddicht verbunden sind. Die beiden Temperierelemente (10a, 10b) sind auf einer ersten ihrer Seiten zumindest punktweise oder zumindest abschnittsweise in mindestens einem Verbindungsbereich (18) miteinander verbunden sind, in dem die erste Lage (11a) des ersten Temperierelementes (10a) und die erste Lage (11a) des zweiten Temperierelementes (10b) mit ihren der jeweiligen anderen ersten Lage zugewandten Außenkanten (13a, 13b,) bündig aneinander oder benachbart zueinander liegen und miteinander stoffschlüssig verbunden sind und/oder in dem die zweite Lage (12a) des ersten Temperierelementes (10a) und die zweite Lage (12b) des zweiten Temperierelementes (10b) mit ihren der jeweiligen anderen zweiten Lage zugewandten Außenkanten (14a, 14b) bündig aneinander oder benachbart zueinander liegen und miteinander stoffschlüssig verbunden.

Description

Temperierplatte. Batteriesystem und elektronisches Bauteil
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Temperierplatte sowie Batteriesyste me und elektronische Bauteile, die eine derartige Temperierplatte aufweisen. Derartige Temperierplatten werden insbesondere als Temperierplatten für
Batteriesysteme in Elektrofahrzeugen und dergleichen eingesetzt.
Es ist bekannt, derartige Temperierplatten aus Metallen herzustellen. Hierzu werden üblicherweise zwei plattenförmige Metallzuschnitte übereinanderge- legt und zumindest umfangsseitig miteinander fluiddicht verbunden. Zwischen den beiden Metallzuschnitten sind Kanalstrukturen ausgebildet, durch die ein Temperiermittel, das je nach Betriebszustand als Kühlmittel oder Heizmittel wirkt, strömen kann. Diese Kanalstrukturen werden beispielsweise in Form von in die Metallzuschnitte eingeprägten Kanälen definiert.
Die metallischen Lagen dieser Temperierplatten werden zur fluiddichten Ver bindung üblicherweise verschweißt oder verlötet. Ebenso ist es bekannt, derartige Temperierplatten aus Kunststoffen herzustel len, insbesondere aus zwei Kunststofflagen herzustellen, insbesondere mittels Heißprägens herzustellen und die beiden Kunststofflagen umfangsseitig mit einander fluiddicht zu verbinden. Die Kanalstrukturen, in denen das mindes tens eine Temperiermittel strömen kann, werden in diesem Fall üblicherweise bereits beim Heißprägen eingebracht.
Die Kunststofflagen dieser Temperierplatten werden zur fluiddichten Verbin dung üblicherweise verschweißt oder verklebt.
Weiter ist es bekannt, derartige Temperierplatten aus einer Metalllage und einer Kunststofflage herzustellen. Hierbei kann die Metalllage geprägt sein, muss aber nicht. Die Kanalstrukturen können ausschließlich oder zumindest teilweise in der Kunststofflage ausgebildet sein. Die Metalllage und die Kunst stofflage werden zur fluiddichten Verbindung üblicherweise formschlüssig verbunden oder verklebt.
Im Stand der Technik werden als Temperierplatten großflächige Platten einge setzt. Große Temperierplatten sind jedoch nur sehr schwer und kostenauf wändig einstückig zu fertigen. Daher ist es im Stand der Technik auch üblich, kleinere, nicht miteinander verbundene einzelne Temperierplatten herzustel len und diese beispielsweise in einer Wannenkonstruktion oder Rahmenkon struktion, teilweise gemeinsam mit den darauf angeordneten Batteriemodu len, einzeln anzuordnen.
Werden viele einzelne Temperiermodule eingesetzt, die nicht miteinander verbunden sind, so weist eine derartige zusammengesetzte Temperierplatte nur eine geringe Struktursteifigkeit auf. Wird jedoch eine große Grundplatte als Teil der Temperierplatte verwendet, so führt ein Fehler bei der Fertigung der Temperierplatte unmittelbar zu einer Unbrauchbarkeit der gesamten Temperierplatte. Diese Lösung weist daher ein hohes Ausschussrisiko auf. Dieses Ausschussrisiko ist bei der Verwendung einer Vielzahl kleiner, nicht miteinander verbundener Temperierplatten verringert, da jede einzelne der Temperierplatten auf Maßhaltigkeit und Fluiddichtigkeit geprüft werden kann, bevor diese endgültig verbaut wird. Andererseits ist es erstrebenswert, die Temperierplatte mit einer hohen Struktursteifigkeit auszustatten, so dass diese zur Gesamtsteifigkeit des Batte riemoduls beitragen kann.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Temperierplatte, insbe sondere eine in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen zum Kühlen und Erwärmen einsetzbare Temperierplatte, sowie deren Einsatz in Batteriesyste men oder elektronischen Bauteilen zur Verfügung zu stellen, die einfach und kostengünstig gefertigt werden kann und andererseits eine hohe Struktur steifigkeit aufweist. Weiterhin ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Temperierplatte zur Verfügung zu stellen, deren Größe skalierbar ist.
Diese Aufgabe wird durch die Temperierplatte nach Anspruch 1, das Batterie system nach Anspruch 23 und das elektronische Bauteil nach Anspruch 25 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Temperierplatte, des Batteriesystems und des elektronischen Bauteils werden in den abhängigen Ansprüchen gegeben.
Die erfindungsgemäße Temperierplatte weist ein erstes flächiges Temperierelement und ein zweites flächiges Temperierelement auf. Es ist auch möglich, weitere Temperierelemente zu der erfindungsgemäßen Temperierplatte hinzuzufügen, so dass die Größe der Temperierplatte, die aus den einzelnen flächigen Temperierelementen aufgebaut ist, skalierbar ist. Durch diese modulare Bauweise der erfindungsgemäßen Temperierplatte ist eine hohe Modularität und Skalierbarkeit gewährleistet.
Die einzelnen Temperierelemente weisen dabei wie auch im Stand der Tech nik zwei Lagen auf, die senkrecht zu ihrer flächigen Ausdehnung benachbart übereinander angeordnet sind, d. h. flächig übereinander angeordnet sind mit mehr oder weniger zueinander paralleler flächiger Ausdehnung.
Die beiden Lagen des Temperierelementes sind vorteilhafterweise längs ihres Umfangsrandes, gegebenenfalls beabstandet zu ihrem Umfangsrand, mitei nander fluiddicht verbunden, sodass die beiden Lagen einen Innenraum um schließen, der von einem Temperierfluid durchflossen werden kann. Hierzu sind an jedem Temperierelement gegebenenfalls ein Einlass und ein Auslass für das Temperierfluid, beispielsweise ein Einlassstutzen und ein Auslassstut zen, angeordnet. Der Bereich, in dem die Lagen eines Temperierelementes fluiddicht miteinander verbunden sind, wird auch als Dichtbereich bezeichnet.
Wesentlich für die vorliegende Erfindung ist nun, dass das erste und das zwei te Temperierelement in einem Verbindungsbereich miteinander verbunden sind, in dem die erste Lage des ersten Temperierelementes und die erste Lage des zweiten Temperierelementes mit ihren der jeweiligen anderen ersten Lage zugewandten Außenkanten einerseits bündig aneinander anliegen oder benachbart zueinander liegen und andererseits miteinander stoffschlüssig verbunden sind und/ oder indem die zweite Lage des ersten Temperierelementes und die zweite Lage des zweiten Temperierelementes mit ihren der jeweiligen anderen zweiten Lage zugewandten Außenkanten einerseits bündig aneinander anliegen oder benachbart zueinander liegen und andererseits miteinander stoffschlüssig verbunden sind.
Bei den aneinander bündig anliegenden oder benachbarten und miteinander verbundenen Außenkanten kann es sich um Außenkanten der jeweiligen La gen in deren Hauptlagenebene oder auch um Außenkanten außerhalb der Hauptlagenebene der Lage handeln, insbesondere um Außenkanten von randseitigen Aufkantungen und dergleichen.
Mit anderen Worten liegen jeweils in der Lagenebene benachbarte Lagen der beiden Temperierelemente bündig aneinander oder benachbart zueinander und sind stoffschlüssig verbunden. Damit liegt auch die Linie der stoffschlüssi gen Verbindung in der oder parallel zu der Lagenebene mindestens einer der verbundenen Lagen im unmittelbar zu der Verbindungslinie benachbarten Bereich der verbundenen Lagen. Dies gilt insbesondere, wenn die verbunde nen Lagen um den Verbindungsbereich in einer gemeinsamen Ebene ange ordnet sind, so dass auch die Verbindungslinie in dieser Ebene angeordnet ist und vorteilhafterweise die benachbarten Außenkanten der verbundenen La gen unmittelbar miteinander verbunden sind. Dies kann für eine der Lagen der Temperierelemente gelten als auch für beide Lagen, so dass gegebenen falls alle vier genannten Lagen der beiden Temperierelemente Teil eines Ver bindungsbereiches sind. Es ist auch möglich, sämtliche vier Lagen gemeinsam miteinander stoffschlüssig zu verbinden.
Dabei ist zu beachten, dass vor der stoffschlüssigen Verbindung benachbarter Lagen diese nicht bündig aneinander liegen müssen. Insbesondere für Verlö ten oder Verkleben ist sogar ein Fügespalt unter Umständen erforderlich, um Kleber oder Lot zwischen die zu verbindenden Lagen einzubringen. Auch im gefügten Zustand ist hier eine dünne Schicht des Zusatzmittels, d.h. des Kle bers oder Lots zwischen den zu verbindenden Lagen vorhanden, um die stoff schlüssige Verbindung zu ermöglichen. In diesem Fall sind die Lagen nur be nachbart zueinander angeordnet, da sie eben durch die Schicht des Zusatz- bzw. Verbindungsmittels voneinander getrennt sind.
Die benachbart zueinander angeordneten Außenkanten benachbarter Lagen weisen vorzugsweise einen maximalen Abstand A, insbesondere in den ver bundenen Abschnitten, von A < 5 mm, vorzugsweise A < 2 mm, auf. Der durchschnittliche Abstand benachbarter Kanten gegebenenfalls zuzüglich ih rer Rauigkeiten bilden dabei den maximalen Abstand A.
Jeweils benachbarte Lagen der beiden Temperierelemente können dabei punktförmig, abschnittsweise oder auch auf voller Länge miteinander einen Verbindungsbereich ausbilden.
Die stoffschlüssige Verbindung in der Lagenebene benachbarter Lagen be nachbarter Temperierelemente kann insbesondere durch Verschweißen, Ver löten oder Verkleben erfolgen. Die stoffschlüssige Verbindung kann dabei in einer geraden Linie verlaufen, abgewinkelt oder ganz allgemein gekrümmt verlaufen. Diese Angaben beziehen sich dabei auf eine makroskopische Be trachtung und nicht auf eine Betrachtung im mikroskopischen Maßstab, z. B. im Sub-Millimeter-Bereich.
Es eignen sich für die stoffschlüssige Verbindung insbesondere eine Schweiß naht, beispielsweise eine durchgängige Naht, eine Punktnaht oder eine Steppnaht, auch in Form einer Einzelnaht, Doppelnaht oder Mehrfachnaht. Dasselbe gilt für eine entsprechende Lötverbindung, insbesondere eine flä chen-, linien- oder punktförmige Lötverbindung. Klebeverbindungen können ebenfalls vorteilhafterweise flächen-, linien- oder punktförmig ausgebildet sein.
Für ein bündiges Aneinanderliegen der benachbarten Lagen im Verbindungs bereich genügt es, wenn die erste Lage des ersten Temperierelementes mit der ersten Lage des zweiten Temperierelementes und/oder die zweite Lage des ersten Temperierelementes mit der zweiten Lage des zweiten Temperierelementes bezüglich ihrer Seitenränder jeweils benachbart zuei nander verlaufen, insbesondere gleichmäßig beabstandet zueinander. Sie können auch abschnittsweise aneinander angrenzend oder durchgängig bün dig zueinander verlaufen. Durch das Setzen der stoffschlüssigen Verbindung verlaufen die benachbarten Lagen dort auch aneinander angrenzend und bündig. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die in der Lagenebene benachbar ten Lagen benachbarter Temperierelemente vor der Erzeugung der stoff schlüssigen Verbindung bündig oder mit einem maximalen Abstand DV anei nandergefügt werden und anschließend in dem Verbindungsbereich mitei nander stoffschlüssig verbunden werden, wobei für den Abstand DV, die Dicke Dia der ersten Lage des ersten Temperierelementes und die Dicke Dlb der ersten Lage des zweiten Temperierelementes gilt
DV < 0,8 Dia und/oder DV < 0,8 Dlb,
vorteilhafterweise DV < 0,5 Dia und/oder DV < 0,5 Dlb
vorteilhafterweise DV < 0,2 Dia und/oder DV < 0,2 Dlb.
Dieselben Bemaßungsregeln gelten vorteilhafterweise entsprechend, wenn die zweiten Lagen der Temperierelemente zusammengefügt werden.
In dem Verbindungsbereich können die benachbarten Lagen benachbarter Temperierelemente zusätzlich miteinander in der Lagenebene formschlüssig verbunden, beispielsweise miteinander verzahnt sein. Hierdurch wird die Ver bindung der beiden in der Lagenebene benachbart zueinander angeordneten, stoffschlüssig verbundenen Lagen weiter stabilisiert.
Vorteilhafterweise bestehen eine, mehrere oder sämtliche Lagen der beiden Temperierelemente aus Metall, insbesondere Metallblech, wobei hier Alumi niumblech bevorzugt wird. Meist werden Blechstärken zwischen 0,2 und 2, insbesondere 0,4 bis 1,2 mm eingesetzt. Alternativ kann auch Stahl, insbeson- dere Edelstahl eingesetzt werden, hier sind dann insbesondere Blechstärken von 0,1 bis 1,5 mm möglich. Sie können jedoch auch aus einem Kunststoff, insbesondere einem thermoplastischen Kunststoff bestehen, vorteilhafter weise aus einem Polyamid (PA), insbesondere PA 4.6, PA 6, PA 6.6, PA 6.10, PA 6.12, PA 11, PA 12, und/oder einem Polyphthalamid (PPA), einem Polycarbonat (PC), einem Polyetheretherketon (PEEK), einem Polypropylencarbonat (PPc), einem Polyphenylensulfid (PPS), einem Polypropylen Homopolymer (PPh) oder einem Polybutylenterephthalat (PBT) als Einzelmaterial oder als Blend aus mindestens einem der vorgenannten Materialien. Dabei wird hier ein Kunststoff mit einem Zusatz zur Erhöhung der thermischen Leitfähigkeit beispielsweise Keramikpartikeln und/oder -fasern, insbesondere aus Aluminiumoxid und/oder Berylliumoxid, zumindest für die der Batterie zugewandte Seite bevorzugt. Die genannten Lagen müssen nicht vollständig aus diesen Materialien bestehen, sondern können diese auch le diglich zumindest bereichsweise aufweisen. Eine, mehrere oder sämtliche Lagen der ersten und zweiten Temperierelemente können vorteilhafterweise eine Kröpfung, Sickung oder eine zur Lagenebene im wesentlichen senkrechte Aufkantung aufweisen, wobei diese vorteilhafterweise beabstandet zu dem Umfangsrand längs des Umfangsrandes und vorteilhafterweise benachbart zu dem Verbindungsbereich der jeweiligen Lage angeordnet ist. In diesem Fall können diese Elemente unmittelbar am Unfangsrand einer einzelnen Lage angeordnet sein oder im Fall einer senkrechten Aufkantung auch den Um fangsrand bilden. Auch im Verbindungsbereich selbst kann eine derartige Auf kantung, Sickung oder Kröpfung vorgesehen sein. Hierdurch wird zum einen erhöhte Stabilität der jeweiligen Lage und damit des jeweiligen Temperierelementes bewirkt, zum anderen ist es möglich durch derartige Kröpfungen oder Sickung innerhalb des jeweiligen Temperierelementes für ein Temperierfluid zugängliche und durchfließbare Hohlräume zu schaffen.
Sind im Verbindungsbereich Aufkantungen in benachbarten Lagen längs deren Umfangsrand vorhanden, so kann die stoffschlüssige Verbindung der Lagen auch zwischen den Aufkantungen erfolgen. Ist nur eine derartige Aufkantung an einer der benachbarten Lagen im Verbindungsbereich vorhanden, so kann auch diese vorhandene Aufkantung mit dem nicht aufgekanteten Umfangs rand der benachbarten Lage stoffschlüssig verbunden werden. Vorteilhafterweise kann weiterhin auf mindestens einer Seite mindestens ei nes der Temperierelemente benachbart zu oder gegenüber einer Seite mit einem Verbindungsbereich eine der Lagen des Temperierelementes über die andere Lage des Temperierelementes unter Bildung mindestens eines über stehenden Bereiches zumindest abschnittsweise überstehen. In derartigen Randbereichen eines Temperierelementes ist es dann möglich, Versteifungs elemente, Randabschlusselemente oder auch Versorgungselemente anzuord nen. Solche Versorgungselemente können beispielsweise Versorgungsleitun gen, z.B. Flachrohre, sein, über die ein Temperiermittel zugeführt und/oder abgeführt werden kann. Ausgehend von diesen Versorgungsleitungen können dann Fluidanschlüsse an den einzelnen Temperierelementen mit dem Temperierfluid versorgt werden. Durch diese vorteilhafte Ausbildung von Randbereichen der Temperierelemente ist es daher möglich, die Versorgungs leitungen vor Ort nachträglich an der fertigen Temperierplatte anzubringen, beispielsweise anzuschweißen oder auch formschlüssig anzuordnen. Als Ver steifungselement bzw. Randabschlusselement, wie es oben erwähnt wurde, eignet sich insbesondere ein längs des Außenrandes des Temperierelementes senkrecht zur Lagenebene abgewinkelter Streifen, insbesondere Metallstrei fen. Sie können mit der ersten Lage oder der zweiten Lage des jeweiligen ver bundenen Temperierelementes mit ihren Außenkanten bündig aneinander liegen oder auf dem überstehenden Bereich überlappen und miteinander stoffschlüssig verbunden sein, beispielsweise verschweißt, verlötet, verklebt oder anderweitig stoffschlüssig verbunden sein.
Zur weiteren Erhöhung der Struktursteifigkeit der erfindungsgemäßen Temperierplatte können vorteilhafterweise eine oder mehrere der Lagen der Temperierelemente, insbesondere im Verbindungsbereich, geprägte Struktu ren, beispielsweise Versteifungssicken und dergleichen, aufweisen.
Vorteilhafterweise können auch, beispielsweise im Verbindungsbereich, zu sätzliche streifenförmige Verbindungselemente oder auch im Randbereich einer Temperierplatte streifenförmige Versteifungselemente auf eine Lage des Temperierelementes, insbesondere auf eine der nach außen weisenden Oberflächen der insbesondere zwei Lagen, aufgebracht, insbesondere mit der Lage bzw. den Lagen stoffschlüssig verbunden sein. Erstreckt sich das streifen förmige Element zu beiden Seiten des Verbindungsbereiches und ist es dort mit den jeweiligen benachbarten Lagen der beiden verbundenen Temperierelemente seinerseits verbunden, so wird die Verbindung zwischen den Lagen zusätzlich stabilisiert.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Temperierplatte. Hierzu wird entweder a) die erste Lage des ersten Temperierelementes und die erste Lage des zwei ten Temperierelementes in dem Verbindungsbereich mit ihren Außenkanten bündig oder mit einem maximalen Abstand DV aneinandergefügt und an schließend in dem Verbindungsbereich miteinander stoffschlüssig verbunden, wobei für den Abstand DV, die Dicke Dia der ersten Lage des ersten Temper eierelementes und die Dicke Dlb der ersten Lage des zweiten Temperierelementes gilt
DV < 0,8 Dia und/oder DV < 0,8 Dlb,
vorteilhafterweise DV < 0,5 Dia und/oder DV < 0,5 Dlb
vorteilhafterweise DV < 0,2 Dia und/oder DV < 0,2 Dlb
und/oder
b) die zweite Lage des ersten Temperierelementes und die zweite Lage des zweiten Temperierelementes in dem Verbindungsbereich mit ihren Außen kanten bündig oder mit einem maximalen Abstand DV zueinander aneinander gefügt und anschließend in dem Verbindungsbereich miteinander stoffschlüs sig verbunden, wobei für den Abstand DV, die Dicke D2a der zweiten Lage des ersten Tempereierelementes und die Dicke D2b der zweiten Lage des zweiten Temperierelementes gilt
DV < 0,8 D2a und/oder DV < 0,8 D2b,
vorteilhafterweise DV < 0,5 D2a und/oder DV < 0,5 D2b.
vorteilhafterweise DV < 0,2 D2a und/oder DV < 0,2 D2b.
Vorzugsweise wird das Verfahren so durchgeführt, dass ein Nahtführungssys tem verwendet wird, das den Spalt oder Übergang zwischen den beiden Lagen erkennt, wobei das Nahtführungssystem den Laser dem Spalt bzw. Übergang folgen lässt.
Im Folgenden werden einige Beispiele erfindungsgemäßer Temperierplatten gegeben. Diese werden beispielsweise zum Temperieren, insbesondere zum Kühlen und ggfls. Beheizen von Batteriesystemen, insbesondere Traktionsbatterien, oder von elektronischen Bauteilen, beispielsweise Leis tungsschaltern, eingesetzt. Dabei werden für gleiche oder ähnliche Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, so dass deren Beschreibung gegebenenfalls nicht wiederholt wird.
In den nachfolgenden Beispielen sind jeweils erfindungsgemäße Temperierplatten dargestellt, die eine Vielzahl von wesentlichen und eine Vielzahl von rein optionalen Merkmalen aufweisen. Die rein optionalen Merkmale können dabei nicht nur in den dort dargestellten Kombinationen zur Verbesserung der erfindungsgemäßen Temperierplatten dienen, sondern auch einzeln oder in beliebiger Kombination mit den dort in dem jeweiligen Beispiel oder auch in anderen Beispielen dargestellten Merkmalen.
Es zeigen
Figur 1 eine erfindungsgemäße Temperierplatte in Aufsicht;
Figur 2 mit den Teilfiguren 2A - 2C Querschnitte durch Verbindungsberei che erfindungsgemäßer Temperierplatten im Ausschnitt;
Figur 3 mit den Teilfiguren 3A - 3C eine erfindungsgemäße
Temperierplatte in drei Varianten;
Figur 4 mit den Teilfiguren 4A bis 4D Querschnitte durch Verbindungsbe reiche von erfindungsgemäßen Temperierplatten im Ausschnitt;
Figur 5 mit den Teilfiguren 5A bis 5B eine erfindungsgemäße
Temperierplatte im Ausschnitt um einen Verbindungsbereich;
Figur 6 eine erfindungsgemäße Temperierplatte in zwei abschnittsweisen
Schnittansichten;
Figur 7 eine erfindungsgemäße Temperierplatte in Aufsicht und in Detail ansicht; Figur 8 eine erfindungsgemäße Temperierplatte in Aufsicht und in Detail ansicht;
Figur 9 eine erfindungsgemäße Temperierplatte in Aufsicht und in Detail ansicht
Figur 10 eine erfindungsgemäße Temperierplatte in Aufsicht und in Detail ansicht;
Figur 11 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Temperierplatte;
Figur 12 einen Querschnitt entlang der Schnittlinie B-B in Figur 11 im Be reich des Kastens X;
Figur 13 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Batteriesystems mit einer erfindungsgemäßen Temperierplatte; und
Figur 14 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen elektronischen Bau teils mit einer erfindungsgemäßen Temperierplatte.
Figur 1 zeigt eine Temperierplatte 1 in Schrägansicht, die zwei Temperierelemente 10a und 10b aufweist. Entsprechende Temperierplatten 1 sind in Figur 13 in einem erfindungsgemäßen Batteriesystem 100 und in Figur 14 in einem erfindungsgemäßen elektronischen Bauteil 200 dargestellt, wobei die Draufsichten in Figuren 13 und 14 jeweils auf die Seitenkante 99 der Temperierplatte 1 in Figur 1 gerichtet ist.
Die beiden Temperierelemente 10a und 10b der Temperierplatte 1 sind im Wesentlichen rechteckig und längs einer ihrer Außenkanten 9a, 9b aneinan dergefügt. Jedes der beiden Temperierelemente 10a und 10b weist eine in der Aufsicht erste obere Lage 11a bzw. 11b und eine zweite in der Aufsicht untere Lage 12a bzw. 12b auf. Die Lagen sind jeweils Aluminiumlagen aus einer Alu miniumlegierung der Gruppe 3 mit 0,6 mm Dicke.
Jedes der Temperierelemente 10a und 10b ist mit einem Einlassstutzen 15a bzw. 15b sowie einem Auslassstutzen 16a bzw. 16b versehen, über den Temperierfluid, das je nach Betriebszustand dem Kühlen oder dem Erwärmen beispielsweise eines elektrochemischen Systems dient, in den Zwischenraum zwischen der ersten Lage 11a, 11b und der zweiten Lage 12a, 12b des jeweili gen Temperierelementes 10a und 10b eingeleitet und aus diesem wieder aus geleitet werden kann. Die Lagen 11a, 11b, 12a, 12b sind hier vereinfachend als flache Lagen dargestellt, die Temperierelemente 10a und 10b weisen je doch Kanäle auf, die der Führung des Temperierfluids dienen. Hierzu können sämtliche der Lagen 11a, 11b, 12a, 12b zueinander weisende Vertiefungen aufweisen oder auch nur jeweils eine der Lagen eines Temperierelementes 10a, 10b Vertiefungen aufweisen.
Längs einer der Außenkanten 9a, 9b der Temperierelemente 10a und 10b sind die beiden Temperierelemente 10a und 10b bündig aneinander angeordnet, und bilden einen Verbindungsbereich 18, in dem die ersten Lagen 11a und 11b miteinander und die zweiten Lagen 12a und 12b miteinander stoffschlüs sig (Schweißnaht nicht dargestellt) miteinander verbunden sind.
Figur 2 zeigt in ihren Teilbildern 2A bis 2C drei verschiedene Varianten von erfindungsgemäßen Temperierplatten im Ausschnitt um den Verbindungsbe reich zwischen zwei Temperierelementen 10a und 10b.
In Fig. 2A weisen die beiden Temperierelemente 10a und 10b jeweils eine erste Lage 11a bzw. 11b und eine zweite Lage 12a bzw. 12b auf. Die Lagen 11a und 12a des ersten Temperierelementes 10a sind mittels einer Schweißnaht 20a fluiddicht miteinander verschweißt. Die Lage 12a weist Prägungen 21a und 21a' auf, die gegenläufig verlaufen und einen Fluidraum 22a zwischen der ersten Lage 11a und der zweiten Lage 12a bilden. Dieser Fluidraum 22a kann von einem Temperierfluid durchflossen werden. In entsprechender Weise sind die Lagen 11b und 12b des zweiten Temperierelementes 10b mittels ei ner Schweißnaht 20b fluiddicht verbunden. Auch das zweite Temperierelement 10b weist in der zweiten Lage 12b zwei Prägungen 21b und 21b' auf, die gegenläufig sind und einen Fluidraum 22b zwischen der ersten Lage 11b und der zweiten Lage 12b bilden. Dieser Fluidraum 22b kann eben falls von einem Temperierfluid durchflossen werden. Die Prägungen sind hier sickenförmig und überwiegend plastisch umgeformt. Sie können eine größere Höhe aufweisen als die Blechdicke.
Die Lagen 11a und 11b stoßen mit ihren Außenkanten 13a und 13b bündig aneinander. Desgleichen stoßen die Lagen 12a und 12b mit ihren Außenkan ten im Anschluss an die Außenkanten 14a und 14b bündig aneinander. An diesen Stellen sind die Lagen 11a, 11b, 12a und 12b mittels einer Schweißnaht 19 stoffschlüssig miteinander verbunden. Im Bereich dieser Schweißnaht 19 wird folglich ein Verbindungsbereich 18 ausgebildet.
Dadurch dass die Lagen 11a und 11b sowie 12a und 12b jeweils miteinander stoffschlüssig verbunden sind, bilden die beiden Temperierelemente 10a und 10b insgesamt eine über die Gesamtfläche dieser beiden Temperierelemente sich erstreckende steife Struktur aus. Im vorliegenden Beispiel der Figur 2A sind zusätzlich, dadurch dass lediglich eine einzelne Schweißnaht 19 verwen det wird, auch die ersten Lagen 11a, 11b der beiden Temperierelemente 10a, 10b mit den zweiten Lagen 12a, 12b der beiden Temperierelemente 10a, 10b stoffschlüssig miteinander verbunden.
Figur 2B zeigt den selben Ausschnitt einer weiteren erfindungsgemäßen Temperierplatte wie in Figur 2A. Diese Temperierplatte 1 ist ebenso ausgebil det wie diejenige in Figur 2A, allerdings sind die beiden Schweißnähte 20a und 20b durch Lötverbindungen 20a' und 20b' ersetzt.
In Figur 2C ist eine Temperierplatte 1 wie in Figur 2B im gleichen Ausschnitt dargestellt. Zusätzlich ist die Schweißnaht 19 nunmehr durch eine Lötverbindung 19' ersetzt. Im Unterschied zu Figur 2B können daher die Lagen 11a und 11b sowie die Lagen 12a und 12b vor der Verbindung der Lagen nicht auf Stoß aneinander gelegt werden, vielmehr ist es erforderlich, dass die Au ßenkanten 13a und 13b beabstandet voneinander und die Außenkanten 14a und 14b beabstandet voneinander angeordnet werden. Dadurch kann im Fü gespalt Lot eingebracht werden, beispielsweise vor dem Verlöten oder wäh rend des Verlötens. Der Fügespalt beträgt dabei üblicherweise 10-25% der Blechdicke. Beim Schweißen mit Zusatzwerkstoff ist es ebenfalls notwendig, einen entsprechenden Spalt vorzusehen, damit das Zusatzmittel an die Ver bindungsstelle gelangen kann. Die Lagen liegen somit benachbart zueinander und sind stoffschlüssig miteinander verbunden. Für eine Klebeverbindung gilt dasselbe.
Figur 3 zeigt in ihren Teilfiguren 3A bis 3C weitere Beispiele erfindungsgemä ßer Temperierplatten 1 ähnlich derjenigen in Figur 2A.
In Figur 3A ist in einem Ausschnitt um den Verbindungsbereich 18 eine Temperierplatte 1 dargestellt, wie sie beispielsweise für Figur 2A bereits be schrieben wurde. Im Unterschied zu Figur 2A überlappen sich nunmehr die erste Lage 11a und die zweite Lage 12b, so dass die Außenkanten der Lagen 11a und 11b an einer anderen Stelle aufeinander stoßen als die Außenkanten der Lagen 12a und 12b. An den Stößen zwischen den jeweiligen Lagen sind Schweißnähte 19 und 20d angeordnet, die die Lagen 12a und 12b bzw. 11a und 11b miteinander verbinden. Die Schweißnähte 19 und 20d dringen jedoch auch in die benachbarten Lagen ein, sodass durch die Schweißnaht 19 die La gen 12a, 12b und 11a miteinander stoffschlüssig verbunden werden und durch die Schweißnaht 20d die Lagen 11a, 11b und 12b stoffschlüssig mitei nander verbunden werden.
Figur 3B zeigt einen Ausschnitt im Querschnitt einer erfindungsgemäßen Temperierplatte 1, die ähnlich wie diejenige in Figur 3A ausgebildet ist. Im Unterschied zu Figur 3A ist jedoch keine Schweißnaht 20d vorhanden, die Verbindung der beiden Temperierelemente 10a, 10b erfolgt ausschließlich über die Schweißnaht 19.
Figur 3C zeigt eine weitere erfindungsgemäße Temperierplatte 1 im Aus schnitt und im Querschnitt um einen Verbindungsbereich 18. Diese ist ausge bildet wie die Temperierplatte in Figur 2A, wobei jedoch in dem gezeigten Ausschnitt keine Kröpfungen der zweiten Lagen 12a und 12b vorhanden sind. Zusätzlich ist auf der Außenseite der ersten Lagen 11a und 11b ein streifen förmiges Verbindungselement 30 angeordnet, das sich senkrecht zur Zeich nungsebene längs des Verbindungsbereiches 18 erstreckt. Dieses ist ebenfalls mittels der Schweißnaht 19 mit den Lagen 11a und 11b verbunden, so dass es zur Aussteifung des Verbindungsbereiches 18 beiträgt.
Figur 4 zeigt in den Teilfiguren 4A bis 4D weitere Ausführungsformen erfin dungsgemäßer Temperierplatten 1 im Ausschnitt um einen Verbindungsbe- reich 18 im Querschnitt.
Im Unterschied zu der Temperierplatte in Figur 2A ist in sämtlichen Figuren ein Ausschnitt dargestellt, der keine einen Kanal begrenzenden Sickungen oder Fluidräume aufweist. Diese können jedoch außerhalb des dargestellten Bereiches vorgesehen sein.
Die Lagen 11a und 11b sind nun im Verbindungsbereich mit Aufkantungen 24a und 24b versehen, die sich ausgehend von der Lagenebene der Lagen 11a und 11b in gleicher Richtung gleich weit von den Lagen 12a und 12b weg er strecken. Auch die Lagen 12a und 12b sind in entsprechender Weise aufge kantet und mit Aufkantung 25a bzw. 25b versehen, die sich zwischen den Auf kantungen 24a und 24b erstrecken.
Die Lagen 12a und 12b sind im Verbindungsbereich 18 mittels einer Schweiß naht 19 dort verbunden, wo sie am Beginn der Aufkantungen mit ihren seitli chen Außenkanten bündig aneinander stoßen. Die Darstellung ist hier wie bei den meisten Figuren vereinfachend, d.h. insbesondere ohne Radien. Die Ver bindung erfolgt in dem Bereich, in dem die aufgekanteten Bereiche 25a, 25b aneinander grenzen bzw. bündig aneinander anliegen. Durch die zusätzlichen Aufkantungen 24a, 24b sowie 25a und 25b wird der Gesamtverbund der bei den Temperierelemente 10a und 10b quer zur Erstreckungsrichtung der Auf kantungen (hier insbesondere horizontal zur Zeichnungsebene) versteift.
Figur 4B zeigt eine entsprechende Ausführungsform einer Temperierplatte 1 wie in Figur 4A. Im Unterschied zu Figur 4A ist nunmehr jedoch die Schweiß naht 19 ausgehend von den Endkanten der dargestellten vier Lagen 11a, 11b, 12a, 12b zwischen den Lagen 12a und 12b angeordnet. Die Schweißnaht 19 ist derart breit ausgeführt, dass sie zusätzlich auch die ersten Lagen 11a und 11b mit den zweiten Lagen 12a und 12b verbindet. Auch hier wie in den Ausfüh rungsformen der Figuren 4C, 4D, 5A und 5B sind es die seitlichen Außenkan ten 13a, 14a, 14b und 13b der Aufkantungen, die bündig aneinander liegen und stoffschlüssig miteinander verbunden sind.
Figur 4C zeigt eine Temperierplatte 1, die wie diejenige in Figur 4A ausgebildet ist. Im Unterschied zu derjenigen in Figur 4A sind jedoch die Lagen 12a und 12b nicht aufgekantet, sodass die Aufkantungen 24a und 24b der beiden ers ten Lagen 11a und 11b unmittelbar bündig aneinander anliegen. Durch die Schweißnaht 19 im Verbindungsbereich 18 werden nunmehr die bündig anei nander liegenden Lagen 12a und 12b sowie die bündig aneinander anliegen den Lagen 11a und 11b sämtlich miteinander stoffschlüssig verbunden und zwar über die Außenkanten 14a, 14b sowie die seitlichen Außenkanten 13a und 13b. Zusätzlich sind stoffschlüssige fluiddichte Verbindungen 20a und 20b vorgesehen, die jeweils die beiden Lagen der Temperierelemente 10a und 10b fluiddicht miteinander verbinden.
Figur 4D zeigt eine weitere Ausführungsform einer Temperierplatte 1, die wie diejenige in Figur 4C ausgebildet ist. In Entsprechung zu Figur 4B ist jedoch nunmehr die Schweißnaht 19 an den seitlichen Außenkanten 13a und 13b der beiden ersten Lagen 11a und 11b gesetzt, sodass im Verbindungsbereich 18 die Aufkantungen 24a und 24b der ersten Lagen 11a und 11b stoffschlüssig miteinander in einem Bereich, in dem diese bündig aneinander anliegen, ver bunden sind.
Figur 5 zeigt in ihren Teilfiguren 5A und 5B zwei weitere Varianten von Temperierplatten 1 ähnlich denjenigen in Figur 4.
Figur 5A zeigt dabei eine Temperierplatte 1 im Ausschnitt und im Querschnitt um einen Verbindungsbereich 18, die wie diejenige in Figur 4D ausgebildet ist. Im Unterschied zu der Temperierplatte in Figur 4D befindet sich nunmehr je doch zwischen den beiden Lagen 12a und 12b ein vergrößerter Fügespalt.
Figur 5B zeigt eine Ausführungsform einer Temperierplatte 1, die wie diejeni ge in Figur 4C ausgebildet ist. Im Unterschied zu derjenigen in Figur 4C weist die Temperierplatte 1 jedoch einen vergrößerten Fügespalt zwischen den bei den zweiten Lagen 12a und 12b auf, sodass die Schweißnaht 19 ausschließlich die ersten Lagen 11a und 11b über ihre seitlichen Außenkanten 13a, 13b mit einander verbindet.
Figur 6 zeigt in drei Teilbildern 6A bis 6C jeweils einen Schnitt durch einen Ab schnitt einer Temperierplatte 1 im Bereich des Verbindungsbereichs 18 zwi schen zwei Temperierelementen 10a, 10b. Die Schnitte sind dabei so ange- ordnet, dass sie, folgt man dem Verlauf der Kante 13a, in der Reihenfolge 6A, 6B, 6C aufeinander folgen. Beim Temperierelement 10a liegt nun abweichend von den bisherigen Ausführungsbeispielen die erste Lage 11a unten und die zweite Lage 12a oben. Beim Temperierelement 10b ist die erste Lage 11b hin gegen, wie bei den vorangegangenen Ausführungsbeispielen die obere Lage und die zweite Lage 12b die untere Lage. Zur fluiddichten Verbindung der bei den Lagen 11a, 12a ist im ersten Temperierelement 10a eine Schweißverbin dung 20a vorgesehen und zur fluiddichten Verbindung der beiden Lagen 11b, 12b im zweiten Temperierelement 10b eine Schweißverbindung 20b. Beide Schweißverbindungen setzen sich geradlinig und senkrecht in die Zeichnungs ebene hinein und aus der Zeichnungsebene heraus fort. Die zum zweiten Temperierelement 10b weisende Außenkante 13a des ersten Temperierelementes 10a ebenso wie die zum ersten Temperierelement 10a weisende Außenkante 14b des zweiten Temperierelementes 10b setzen sich ebenfalls geradlinig und senkrecht in die Zeichnungsebene hinein und aus der Zeichnungsebene heraus fort, wie aus allen drei Teilbildern 6A bis 6C folgt.
Die Außenkante 14a der zweite Lage 12a des ersten Temperierelementes 10a und die Außenkante 13b der erste Lage 11b des zweiten Temperierelementes 10b verlaufen hingegen nicht geradlinig in die Zeichnungsebene hinein bzw. aus dieser heraus. Vielmehr weisen diese Außenkanten 14a, 13b einen Verlauf auf, der etwa trapezförmige Vor- und Rücksprünge aufweist oder wellenför mig ist, vergleichbar den in Figur 7 dargestellten Außenkanten 13a, 13b. Aller dings verlaufen die Außenkanten 14a, 13b nicht durchgängig wie in Figur 7 in der Ebene, in der die jeweilige Lage im Bereich ihrer entgegengesetzten Au ßenkanten, d.h. wie im Bereich ihrer zum Außenrand der Darstellung weisen den Außenkanten. Während in Figur 6A der rechte Abschnitt 27aa der Lage 12a über eine Kröpfung 27a in die Ebene der Lage 12b versetzt ist, ist in Figur 6C der linke Abschnitt 27bb der Lage 11b über eine Kröpfung 27b in die Ebene der Lage 11a versetzt. Im Schnitt 6B ist hingegen keine der Lagen gekröpft. Während Figur 6B eine Variante zeigt, bei der im Zwischenbereich zwischen zwei Bereichen mit Kröpfungen, wie sie in Figuren 6A und 6C dargestellt sind, keine Verbindung zwischen den Temperierelementen 10a, 10b gegeben ist, die Schweißnaht 19 also unterbrochen ist, wäre es ebenso möglich, die Kan ten 13b und 14a über eine Schweißverbindung miteinander zu verbinden. Die Verbindung ist somit nur eine abschnittsweise Verbindung. Die Kröpfungen 27a, 27b verleihen der Temperierplatte 1 jedoch ausreichend Struktursteifig keit.
Figur 7 zeigt eine Temperierplatte 1 in Aufsicht ähnlich derjenigen in Figur 1. Diese Temperierplatte ist ohne Anschlüsse für Fluid dargestellt und auch ohne Fluiddurchgangsöffnung zur Temperierung der beiden Temperierelemente 10a und 10b. Das Weglassen dieser Elemente in der Figur 7 dient der besseren Erläuterung der erfindungsgemäßen Ausführung des Verbindungsbereiches 18.
Auch die nachfolgenden Figuren bis einschließlich Figur 10 sind auf den Ver bindungsbereich fokussiert und verzichten auf die Darstellung etlicher Details, die zwar die gesamte Temperierplatte, nicht aber den Verbindungsbereich betreffen.
In dem Verbindungsbereich 18, der in einen zusätzlichen vergrößerten Aus schnitt in Figur 7 dargestellt ist, überlappen die Lagen 11a und 12b miteinan der. Die Verbindung der beiden Temperierelemente 10a und 10b erfolgt dabei mittels einer Schweißnaht 19 an der Stoßstelle zwischen den Lagen 11a und 11b, wobei die Schweißnaht so tief ausgeführt wird, dass diese auch die Lagen 11a und 11b mit der Lage 12b verbinden. Diese Verbindung entspricht derje nigen, wie sie in Figur 3A für die Schweißnaht 20d dargestellt ist. Die Außen kanten 13a und 13b der beiden Temperierelemente 10a und 10b verlaufen nun mäanderförmig jedoch komplementär zueinander, so dass die Lagen 11a und 11b längs der gesamten Schweißnaht 19 bündig aneinander anliegen.
Figur 8 zeigt eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Temperierplatte 1. Auch bei dieser Temperierplatte 1, die ebenfalls schema tisch dargestellt ist, d.h. ohne Berücksichtigung von Fluiddurchgängen und dergleichen, überlappen nunmehr die Lagen 12a und 11b. An der Stoßstelle zwischen den Lagen 11a und 11b sind die Lagen 11a und 11b miteinander mit tels einer Schweißnaht 19 stoffschlüssig verbunden. Die Schweißnaht 19 ist derart tief ausgebildet, dass sie zusätzlich auch die Lage 12a mit den Lagen 11a und 11b verbindet. Die Stoßstelle bzw. die Außenkanten 13a und 13b der ersten Lagen 11a und 11b sind wellenförmig ausgebildet, so dass auch die Schweißnaht 19 einen wellenförmigen Verlauf aufweist. Figur 9 zeigt eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Temperierplatte, bei der nunmehr in dem Verbindungsbereich 18 die ersten Lagen 11a und 11b an den selben Stellen wie die Lagen 12a und 12b (senk recht auf die Lagenebene der Lagen gesehen) bündig aneinander anstoßen. Die Außenkanten 13a und 13b sowie entsprechend die nicht dargestellten Außenkanten 14a und 14b verlaufen parallel zueinander derart, dass wech selweise Ausnehmungen in den Lagen 11a, 12a mit Vorsprüngen in den Lagen 11b, 12b und Vorsprünge in den Lagen 11a und 12a mit Ausnehmungen in den Lagen 11b und 12b korrespondieren. Die Ausnehmungen und Vorsprünge sind dabei seitlich verbreitert, sodass sich die Hinterschneidungen zwischen den Vorsprüngen und den Ausnehmungen ausbilden.
Längs dieser Außenkanten 13a, 13b, 14a und 14b der Lagen 11a, 11b, 12a, 12b sind diese vier Lagen nun mittels einer Schweißnaht 19 miteinander stoff schlüssig verbunden. Analog können Temperierelemente, bei denen in beiden Lagen die Außenkanten wie die Außenkanten 13a, 13b der Figuren 7 oder 8 gestaltet sind, so ausgebildet sein, dass die Außenkanten der übereinander liegenden Lagen identisch ausgebildet sind und die Schweißnaht entlang der aneinanderstoßenden Außenkanten verläuft.
Figur 10 zeigt eine Ausführungsform einer Temperierplatte 1 wobei der dar gestellte Bereich nur kurze Abschnitte zweier Temperierelemente 10a und 10b benachbart zu ihren einander zugewandten Außenkanten 14a, 14b zeigt. Die Verbindung im Verbindungsbereich 18 ist ähnlich ausgestaltet wie diejeni ge in Figur 3A für die Schweißnaht 20d gezeigte.
Auch bei dieser Ausführungsform in Figur 10 überlappen die Lagen 11a und 12b nur minimal miteinander. An der Stoßstelle zwischen den Lagen 11a und 11b, die sich in Figur 10 geradlinig erstreckt, sind die Lagen 11a und 11b mit einander stoffschlüssig verbunden. Figur 10 zeigt nun Temperierelemente 10a und 10b, die zusätzlich in Richtung der Schweißnaht 19 betrachtet hinterei nander angeordnete Kröpfungen 26a und 27a bzw. 26b und 27b in den obe ren Lagen 11a, 11b und 26b' und 27b' in der unteren Lage 12b aufweisen. Die analoge Struktur in Lage 12a ist von Lage 11a verdeckt. Die Kröpfungen 26b und 27b sind entgegengesetzt zueinander gerichtet, verlaufen aber parallel zu den Kröpfungen 26b' und 27b', so dass die erste und zweite Lage im Verbin dungsbereich 18 aufeinander aufliegen. Im weiteren Verlauf des zweiten Temperierelementes 10b in Richtung rechts unten schließt sich vorzugsweise ein Bereich an, in dem die Kröpfungen 26b' und 27b' abgeflacht sind, so dass sich zwischen den Lagen 12b und 11b Hohlräume ausbilden. Analoges gilt für die Lage 12a des ersten Temperierelementes 10a in Richtung links oben.
Wesentlich für dieses Ausführungsbeispiel ist, dass die Lagen eines Temperierelementes 10a, 10b im Verbindungsbereich 18 aufeinander liegen und das gesamte Bauteil durch die Kröpfungen 26a, 27a, 26b, 27b, 26b', 27b' eine verbesserte Struktursteifigkeit aufweist.
Figur 11 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Temperierplatte 1. Diese weist vier Temperierelemente 10a, 10b, 10c und lOd auf. Die Darstellung zeigt jeweils die Außenkontur der oberen Lage 11a, die entsprechenden Außenkon turen der unteren Lage 12a werden von diesen Außenkanten überdeckt. Längs des überlappenden Abschnitts der Lagen 12a bis 12d und 11a bis lld an der unteren Zeichnungsseite ist ein Versorgungsmodul 2 mit Versorgungslei tungen 3 und 4 angeordnet. Die Versorgungsleitungen 3 und 4 können auf der Lage 12a bis 12d angeordnet und dort mit dieser über eine stoffschlüssige Verbindung, beispielsweise eine Schweißnaht, verbunden sein. Ausgehend von der Zuleitung 3 sind Fluidbrücken 5a bis 5d in Richtung der Temperierelemente 10a bis lOd angeordnet, die in Zuleitungsstutzen 15a bis 15d der Temperierelemente 10a bis lOd enden, die hier allerdings nur ange deutet sind. Diese dienen der Zuführung von Temperierfluid, beispielsweise Kühlmittel, zum Fluidinnenraum in den Temperierelementen 10a bis lOd. Die Fluidbrücken 6a bis 6d erstrecken sich von dem Fluidablauf 4 in Richtung der Temperierelemente 10a und lOd und sind dort mit Ablaufstutzen 16a bis 16d verbunden, über die das Temperierfluid aus den Temperierelementen 10a bis lOd abgeführt werden kann. Die einzelnen Temperierelemente 10a, 10, 10c und lOd sind jeweils mittels einer nicht dargestellten Schweißnaht zwischen den bündig aneinander stoßenden Lagen 11a, 11b, 11c und lld erfindungs gemäß stoffschlüssig miteinander verbunden.
Figur 12 zeigt einen Querschnitt entlang der Linie B-B im Ausschnitt X der Fi gur 11. Das Versorgungsmodul 2 besteht aus zwei Lagen 2a, 2b, die unterei- nander im Bereich zwischen der Versorgungsleitung 3 und der Entsorgungslei tung 4 mittels einer Schweißnaht 19b fluiddicht verschweißt sind. Die Lagen des Versorgungsmoduls grenzen seitlich an die Seitenkanten der Lagen 11a, 12a des Temperierelementes 10a an. Die Verbindung erfolgt an dieser Schnittstelle, wobei jedoch ein Verbindungselement 30 auf die obere Lage 2b des Versorgungsmoduls und die erste Lage 11a des Temperierelementes 10a aufgebracht und die Verschweißung 19a sowohl durch das Verbindungsele ment 30 als auch durch beide Lagen 2a, 2b des Versorgungselements und bei de Lagen 11a, 12a des Temperierelementes 10a reicht. In Figur 11 ist eine Variante gezeigt, die auf dieses Verbindungselement 30 verzichtet.
Figur 13 zeigt eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Batteriesystems 100 mit einer erfindungsgemäßen Temperierplatte 1, die wie in Figur 1 ausge bildet ist. Das Batteriesystem umfasst hier eine Batterieanordnung 105 mit zumindest elf Batteriezellen 110, die über ihre nach unten weisende flächige Außenseite 120 mittels der an diese angrenzenden Temperierplatte 1 zu Be triebsbeginn auf Betriebstemperatur gebracht wird und im Dauerbetrieb ge kühlt wird. Es könnte aber auch noch mindestens eine weitere Reihe von Bat teriezellen hinter den sichtbaren Batteriezellen 110 vorhanden sein. Während hier die Batteriezellen so orientiert sind, dass sie senkrecht zur sichtbaren Kante 99 hintereinander angeordnet sind, wäre auch eine hierzu senkrechte Anordnung möglich. Dann wären die Batteriezellen in Blickrichtung eine nach der anderen angeordnet. Die gestrichelt-doppelt punktierte Linie stellt ein optionales Gehäuse 130 dar, das die Batteriezellen 110 umgibt. Ist ein solches vorhanden, so erfolgt der thermische Kontakt zwischen den Batteriezellen 110 und der Temperierplatte 1 über die als Unterseite des Gehäuses 130 ausgebil dete Außenseite 120 der Batterieanordnung 105.
Figur 14 zeigt eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen elektronischen Bauteils 200 mit einer erfindungsgemäßen Temperierplatte 1, die wie in Figur 1 ausgebildet ist. Das elektronische Bauteil 200 umfasst hier ein elektroni schen Bauelement 210 und eine elektronischen Baugruppe (211), die über die Außenseite 220 mittels der an diese angrenzenden Temperierplatte 1 in den meisten Betriebszuständen gekühlt werden.

Claims

Patentansprüche
1. Temperierplatte (1), insbesondere zur Temperierung von Batterie systemen (100) oder elektrischen Bauteilen (200) wie elektronischen Bauelementen oder Baugruppen, mit
einem ersten flächigen Temperierelement (10a) und einem zweiten flächigen Temperierelement (10b), wobei beide Temperierelemente (10a) jeweils eine erste (11a, 11b) und eine zweite (12a, 12b), senk recht zu ihren Lagenebenen benachbart zueinander angeordnete Lage mit jeweils um die Lage umlaufender Außenkante (13a, 13b, 14a, 14b) aufweisen, wobei die erste und die zweite Lage jedes
Temperierelementes längs ihres Umfangsrandes, gegebenenfalls mit Ausnahme von Fluideinlässen und Fluidauslässen, miteinander fluid dicht verbunden sind,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
dass die beiden Temperierelemente (10a, 10b) auf einer ersten ihrer Seiten zumindest punktweise oder zumindest abschnittsweise in min destens einem Verbindungsbereich (18) miteinander verbunden sind, in dem die erste Lage (11a) des ersten Temperierelementes (10a) und die erste Lage (11a) des zweiten Temperierelementes (10b) mit ihren der jeweiligen anderen ersten Lage zugewandten Außenkanten (13a, 13b,) bündig aneinander oder benachbart zueinander liegen und mit einander stoffschlüssig verbunden sind und/oder in dem die zweite La ge (12a) des ersten Temperierelementes (10a) und die zweite Lage (12b) des zweiten Temperierelementes (10b) mit ihren der jeweiligen anderen zweiten Lage zugewandten Außenkanten (14a, 14b) bündig aneinander oder benachbart zueinander liegen und miteinander stoff schlüssig verbunden sind.
2. Temperierplatte (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsbereich (18) sich zumindest ab schnittsweise oder durchgehend linienförmig längs der miteinander verbundenen Außenkanten (13a, 13b, 14a, 14b) der ersten (11a, 11b) und/oder der zweiten (12a, 12b) Lagen erstreckt.
3. Temperierplatte (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dass eine oder beide der ersten Lagen (11a, 11b), gegebenenfalls beabstandet zu Ihrem Umfangsrand, längs ihres Umfangsrands und benachbart zu dem Verbindungsbereich (18) eine Kröpfung (21) oder zur Lagenebene im Wesentlichen senkrechte Auf- kantung (24) aufweisen und/oder dass eine oder beide der zweiten La gen, gegebenenfalls beabstandet zu Ihrem Umfangsrand, längs ihres Umfangsrands und benachbart zu dem Verbindungsbereich (18) eine Kröpfung (21) oder zur Lagenebene im Wesentlichen senkrechte Auf- kantung (24) aufweisen.
4. Temperierplatte (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dass in dem Verbindungsbereich (18) eine oder beide der ersten Lagen (11a, 11b) und/oder eine oder beide der zwei ten Lagen (12a, 12b) eine aus der Lagenebene hervorstehende Aufkan- tung (24a, 24b, 25a, 25b) aufweist, die die Außenkante (13a, 13b, 14a, 14b) der Lage (11a, 11b, 12a, 12b) aufweist.
5. Temperierplatte (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dass in dem Verbindungsbereich (18) die stoff schlüssige Verbindung (19) der Aufkantung (24a, 24b) einer der ersten Lagen (11a, 11b) mit der anderen ersten Lage (11b, 11a), gegebenen falls mit einer Aufkantung (24b, 24a) der anderen ersten Lage (11b, 11a) erfolgt und/oder die stoffschlüssige Verbindung (19) der Aufkan tung (25a, 25b) einer der zweiten Lagen (12a, 12b) mit der anderen zweiten Lage (12b, 12a), gegebenenfalls mit einer Aufkantung (25b, 25a) der anderen zweiten Lage (12b, 12a), erfolgt.
6. Temperierplatte (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dass mindestens eine der ersten und/oder zweiten Lagen (11a, 11b, 12a, 12b) aus einem Metall, insbesondere ei nem Metallblech, vorzugsweise aus einem Aluminiumblech und/oder mindestens eine der ersten und/oder zweiten Lagen aus einem Kunst- Stoff, insbesondere aus einem thermoplastischen Kunststoff, vorzugs weise aus einem Kunststoff mit einem Zusatz zur Erhöhung der thermi schen Leitfähigkeit, gebildet ist oder diese aufweist.
7. Temperierplatte (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dass die stoffschlüssige Verbindung durch Ver schweißen (19) und/oder Verlöten (19') und/oder Verkleben (19") ausgebildet ist.
8. Temperierplatte (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dass die stoffschlüssige Verbindung mittels ei ner Schweißnaht (19), insbesondere mittels einer durchgängigen Naht, einer Punktnaht, einer Steppnaht, auch in Form einer Einzelnaht, Dop pelnaht oder Mehrfachnaht und/oder mittels einer Lötverbindung (19'), insbesondere mittels mindestens einer flächen-, linien- oder punktförmigen Lötverbindung und/oder mittels einer Klebeverbindung (19"), insbesondere mittels einer flächen-, linien- oder punktförmigen Klebeverbindung ausgebildet ist.
9. Temperierplatte (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dass die stoffschlüssige Verbindung längs einer geraden Linie verläuft, abgewinkelt oder gekrümmt verläuft.
10. Temperierplatte (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dass der Verbindungsbereich (18) geprägte Strukturen, beispielsweise Versteifungssicken (26a, 26b, 26', 27a, 27b, 27b') und dergleichen, aufweist.
11. Temperierplatte (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dass im Verbindungsbereich (18) für die erste Lage (11a) des ersten Temperierelementes (10a) mit der ersten Lage (11b) des zweiten Temperierelementes (10b) und/oder für die zweite Lage (12a) des ersten Temperierelementes (10a) mit der zweiten Lage (10b) des zweiten Temperierelementes (10b) die Seitenränder der in der Lagenebene benachbarten Lagen in der Lagenebene jeweils be nachbart zueinander verlaufen, insbesondere gleichmäßig beabstandet zueinander, zumindest abschnittsweise aneinander grenzend oder durchgängig bündig zueinander verlaufen.
12. Temperierplatte (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass a) die erste Lage (11a) des ersten
Temperierelementes (10a) und die erste Lage (11b) des zweiten Temperierelementes (10b) in dem Verbindungsbereich (18) mit ihren Außenkanten (13a, 13b) bündig oder mit einem maximalen Abstand DV aneinandergefügt werden und anschließend in dem Verbindungs bereich (18) miteinander stoffschlüssig verbunden werden, wobei für den Abstand DV, die Dicke Dia der ersten Lage (11a) des ersten Tem pereierelementes (10a) und die Dicke Dlb der ersten Lage (11b) des zweiten Temperierelementes (10b) gilt
DV < 0,8 Dia und/oder DV < 0,8 Dlb,
vorteilhafterweise DV < 0,5 Dia und/oder DV < 0,5 Dlb
vorteilhafterweise DV < 0,2 Dia und/oder DV < 0,2 Dlb
und/oder
b) die zweite Lage (12a) des ersten Temperierelementes (10a) und die zweite Lage (12b) des zweiten Temperierelementes (10b) in dem Ver bindungsbereich (18) mit ihren Außenkanten (14a, 14b) bündig oder mit einem maximalen Abstand DV zueinander aneinander gefügt wer den und anschließend in dem Verbindungsbereich (18) miteinander stoffschlüssig verbunden werden,
wobei für den Abstand DV, die Dicke D2a der zweiten Lage (12a) des ersten Tempereierelementes (10a) und die Dicke D2b der zweiten La ge (12b) des zweiten Temperierelementes (10b) gilt
DV < 0,8 D2a und/oder DV < 0,8 D2b,
vorteilhafterweise DV < 0,5 D2a und/oder DV < 0,5 D2b.
vorteilhafterweise DV < 0,2 D2a und/oder DV < 0,2 D2b.
13. Temperierplatte (1) nach einem der beiden vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Verbindungsbereich (18) in der Lagenebene benachbarte Lagen (11a, 11b, 12a, 12b) miteinander in der Lagenebene formschlüssig verbunden, beispielsweise miteinan der verzahnt sind.
14. Temperierplatte (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dass mindestens das zweite der
Temperierelemente (10b) derart ausgestaltet ist, dass es auf mindes tens einer weiteren Seite mit einem weiteren Temperierelement (10c) in gleicher oder komplementärer Weise wie mit dem ersten
Temperierelement (10a) verbindbar oder verbunden ist.
15. Temperierplatte (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dass die beiden Temperierelemente (10a, 10b) in einem zweiten Verbindungsbereich miteinander verbunden sind, in dem die erste Lage (11a) des ersten Temperierelementes (10a) und die zweite Lage (12b) des zweiten Temperierelementes (10b) zumindest abschnittsweise einander überlappen und miteinander stoffschlüssig verbunden sind.
16. Temperierplatte (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dass auf mindestens einer Seite mindestens ei nes der Temperierelemente (10a, 10b) benachbart zu oder gegenüber einer Seite mit einem Verbindungsbereich (18) eine der Lagen (11a, 11b, 12a, 12b) des Temperierelementes (10a, 10b) über die andere La ge (12a, 12b, 11a, 11b) des Temperierelementes (10b, 10a) unter Bil dung mindestens eines überstehenden Bereiches zumindest ab schnittsweise übersteht.
17. Temperierplatte (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass an einem, mehreren oder allen der überstehen den Bereiche mindestens eine gemeinsame Versorgungsleitung (3, 4) zur Versorgung der Temperierelemente (10a, 10b) mit Temperiermittel angeordnet ist, insbesondere stoffschlüssig oder durch Befestigungs mittel angeordnet ist, beispielsweise verschweißt, verlötet, verklebt, anderweitig stoffschlüssig verbunden, verschraubt, geclincht, genietet oder anderweitig formschlüssig verbunden ist.
18. Temperierplatte (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass an einem, mehreren oder allen der
Temperierelemente (10a, 10b) mindestens eine gemeinsame Versor- gungsleitung (3, 4) zur Versorgung der Temperierelemente (10a, 10b) mit Temperiermittel angeordnet und mit diesen verbunden ist, wobei die Versorgungsleitung (3, 4) einerseits und die erste Lage (11a, 11b) und/oder die zweite Lage (12a, 12b) eines, mehrerer oder aller mit der Versorgungsleitung (3, 4) verbundenen/r Temperierelemente (10a, 10b) andererseits mit ihren Außenkanten bündig aneinander oder be nachbart zueinander liegen und miteinander stoffschlüssig verbunden sind, beispielsweise verschweißt, verlötet, verklebt oder anderweitig stoffschlüssig verbunden sind.
19. Temperierplatte (1) nach einem der beiden vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, dass an einer, mehreren oder allen der Temperierelemente (10a, 10b) mindestens ein Versteifungselement und/oder mindestens ein Randabschlußelement, insbesondere ein längs des Außenrandes des Temperierelementes senkrecht zur Lagen ebene abgewinkelter Streifen, insbesondere Metallstreifen, angeord net und mit diesem/diesen verbunden ist, wobei das Versteifungsele ment und/oder das Randabschlußelement einerseits und die erste La ge und/oder die zweite Lage eines, mehrerer oder aller mit dem Ver steifungselement und/oder dem Randabschlußelement verbundener Temperierelemente andererseits mit ihren Außenkanten bündig anei nander oder benachbart zueinander liegen und miteinander stoff schlüssig verbunden sind, beispielsweise verschweißt, verlötet, ver klebt oder anderweitig stoffschlüssig verbunden sind.
20. Temperierplatte (1) nach einem der beiden vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, dass längs des Außenrandes mindestens eines der Temperierelemente (10a, 10b) an mindestens einem der überstehenden Bereiche mindestens ein Versteifungselement und/oder Randabschlusselement, insbesondere ein längs des Außen randes senkrecht zur Lagenebene abgewinkelter Metallstreifen, ange ordnet ist, insbesondere stoffschlüssig oder durch Befestigungsmittel angeordnet ist, beispielsweise verschweißt, verlötet, verklebt, ander weitig stoffschlüssig verbunden, verschraubt, geclincht, genietet oder anderweitig formschlüssig verbunden ist.
21. Temperierplatte (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Temperierelemente (10a, 10b) mindestens eine weitere Lage aufweist, die zu der ersten und der zweiten Lage benachbart angeordnet ist, wobei sich die weite re Lage gegebenenfalls in den Verbindungsbereich erstreckt und gege benenfalls mit der ersten Lage und/oder der zweiten Lage verbunden ist, insbesondere stoffschlüssig verbunden ist.
22. Temperierplatte (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dass jedes der Temperierelemente (10a, 10b, 10c, lOd) mindestens einen Anschluss (15a, 15b, 15c, 15d) für die Zu fuhr und mindestens einen Anschluss (16a, 16b, 16c, 16d) für die Ablei tung von Temperiermittel aufweist.
23. Batteriesystem (100) mit einer Batterieanordnung (105), die mindes tens eine flächige Außenseite (120) aufweist,
dadurch gekennzeichnet,
dass auf der flächigen Außenseite (120) eine Temperierplatte (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche angeordnet ist.
24. Batteriesystem (100) nach dem vorhergehenden Anspruch, gekenn zeichnet durch ein Gehäuse (130) , in dem die Batterieanordnung (105) angeordnet ist, wobei eine der Oberflächen des Gehäuses (130) als die flächige Außenseite (120) ausgebildet ist.
25. Elektronisches Bauteil (200) mit einem elektronischen Bauelement (210) oder einer elektronischen Baugruppe (211), die mindestens eine flächige Außenseite (220) aufweist,
dadurch gekennzeichnet,
dass auf der flächigen Außenseite (220) eine Temperierplatte (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche angeordnet ist.
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