WO2020084120A1 - Plattenartiger flüssigkeitsbehälter und batterietemperieranordnung - Google Patents

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WO2020084120A1
WO2020084120A1 PCT/EP2019/079205 EP2019079205W WO2020084120A1 WO 2020084120 A1 WO2020084120 A1 WO 2020084120A1 EP 2019079205 W EP2019079205 W EP 2019079205W WO 2020084120 A1 WO2020084120 A1 WO 2020084120A1
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liquid container
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liquid
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Felix SENF
Harald Rebien
Jürgen Schneider
Joachim SCHNURRENBERGER
Christian LUKSCH
Garreth D. G. GRAVES
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Reinz-Dichtungs Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to a plate-like liquid container for carrying a liquid, in particular for tempering an electrochemical system such as a storage device for electrical energy or an electrical consumer with two at least partially adjacent layers, an inlet for filling a liquid into the liquid container, an outlet for The liquid is discharged from the liquid container and a liquid channel I system arranged between the layers, which connects the inlet to the outlet and is designed to be flowed through by the liquid during temperature control, that is to say cooling and / or heating.
  • the filling and discharging is preferably a continuous inflow and outflow.
  • the invention also relates to a corresponding one
  • Battery temperature control arrangement which comprises such a plate-like liquid container.
  • the plate-like liquid container according to the invention can be used, for example, for cooling and / or heating batteries in a a hybrid or electric vehicle.
  • cooling plates for cooling but also for heating and thus generally for tempering a component adjacent to the cooling plate from metals or plastics.
  • two metal plates of which at least one has channel structures, can be soldered or welded together to form the cooler plate. This results from the topography of the channel structures, which are designed in the form of one or more recesses in one or both of the plates, a cavity between the two metal plates through which a liquid can be guided for cooling.
  • Such cooling or tempering plates can also be generally referred to as plate-like liquid containers for tempering.
  • DE 10 2017 202 552 A1 discloses such a cooling plate, which can also be referred to as a plate-like liquid container for tempering.
  • the invention is based on the object, the tempering ter ter cooling and / or hot plates, that is to say known plate-like liquid keits Containers for tempering, to improve, in particular to achieve a more uniform tempering performance.
  • a plate-like liquid container for tempering that is, for heating or cooling, in particular for tempering a storage device for electrical energy or an electrical consumer.
  • the storage device or the electrical consumer is preferably part of a motor vehicle, for example a motor vehicle with an electric drive motor.
  • plate-like can be understood to mean that the liquid container extends in a main extension plane with a predetermined length and width and the thickness of the liquid container perpendicular to the main extension plane is a multiple, for example at least a factor 10 or at least a factor 50 less or at least is a factor of 200 less than the length and / or the width
  • such plate-like liquid container for tempering can also be referred to as a tempering plate and / or cooling plate and / or heating plate.
  • the liquid container has two layers, at least in areas adjacent to one another, for example metallic layers, possibly also plastic layers, as well as an inlet for filling a liquid into the liquid container, an outlet for discharging the liquid from the liquid container and a liquid chamber arranged between the layers nalsystem, which connects the inlet with the outlet in the sense of a fluidic coupling and is designed to be flowed through by the liquid in a flow direction from the inlet to the outlet during tempering.
  • a first distance of at least two, possibly also three or more, parallel first channel sections of the liquid channel system in a first region of the liquid channel system located upstream is greater than a second distance of at least two, preferably three or more, second channel sections parallel to one another Liquid channel system in a downstream second region of the liquid channel system.
  • the first distance can therefore be larger, but the second distance can be smaller than a predetermined value of, for example, 2 cm.
  • both rectilinear duct sections can run parallel, and non-rectilinear ones, for example the parallel duct sections, can also have the shape of parallel shaft lines, as shown in more detail in FIG. 8.
  • essentially parallel channel sections can also be referred to as parallel, which run parallel to a predetermined maximum deviation of, for example, 2 ° or 7 ° or 15 °.
  • channel sections can also be referred to as essentially parallel, which on average run parallel (also in the sense of the preceding sentence parallel), for which a ge course is parallel, as long as the width of the area occupied by the channel section is not is wider than 1.5 times, preferably not wider than 1.25 times the maximum distance between two opposite base points of the channel section on a connecting line, which is perpendicular to a center line of the channel section.
  • the averaged course also referred to as the center line
  • the averaged course can be determined, for example, by a straight line running from a starting point of the respective channel section to its end point, or also by averaging over the directional vectors of the channel section over its length.
  • canal sections with only a slight deflection of serpentine lines or occasionally Lich and / or slightly pronounced waveform can run parallel in the sense of the present disclosure.
  • the averaged course of respective channel sections or the center line of the channel section can also be used for determining other relative orientations, for example the angle between channel sections in the different areas mentioned below.
  • the parts of the liquid channel system which are referred to as parallel channel sections are exclusively ge-linear, that is to say the channel sections are straight-line channel sections.
  • these rectilinear channel sections can, for example, merge into one another via curved partial sections or can be fluidly coupled to one another.
  • upstream and downstream can be understood here with respect to the direction of flow or direction of flow in the sense of the customary use of language, for example of rivers. Irrespective of possible curves and / or branches in the liquid channel system, when liquid flows through the liquid channel system from the inlet to the outlet, the liquid can flow first through the upstream first region of the liquid channel system and from there through the downstream second region of the liquid channel system. Other areas can also be arranged between the two areas, ie the liquid can flow from the first area into another area and from there into the second area.
  • the variation of the distances has the advantage that the cooling or heating power, that is to say the temperature control output, of the liquid container is homogenized during operation, that is to say the cooling or heating output in the first region and in the second region are matched to one another.
  • This is based on the fact that the temperature of the liquid at the inlet of the liquid container and thus upstream is typically more strongly from a desired
  • a geometric parameter such as a cross section or at least a width of the respective channel sections of the liquid channel system can be the same in the different areas, for example one with regard to the forming behavior and / or other manufacturing parameters and / or parameters optimized to a pressure drop and / or other hydrodynamic properties, such as, for example the channel width remain identical, and yet the different temperature of the liquid upstream and downstream within the liquid channel system is compensated for.
  • This solution is also particularly simple in terms of production technology and is therefore advantageous.
  • the channel sections By varying the distance between the channel sections, it is in particular also possible to optimally place these sections while maintaining the aforementioned properties of the channel sections, for example with respect to the outer edges of the liquid container, which is usually not possible with a rigid spacing grid without adaptation of the properties, in particular the channel width is possible. If the optimized parameters are to be retained, in the usual arrangement with optimized parameters, only integer multiples of the unit dimension resulting for channel width plus distance can be selected as the width or length of the cooling plate, or the cooling plate has an edge which impairs the temperature control function.
  • the respective parallel channel sections which can each be the first channel sections and / or the second channel sections, are preferably designed to conduct (directed) parallel flowing partial flows of the liquid.
  • first channel sections or the second channel sections or the first and second channel sections can each be designed to conduct parallel partial flows of the liquid.
  • the direction of flow of the first channel sections on the one hand and the second channel sections on the other hand which can be seen from the design of the liquid channel system as a whole, is then oriented identically in the channel sections running parallel to one another. Since they are designed to conduct respective partial flows of the liquid, the channel sections running parallel to one another are upstream, that is, between the inlet and the area of the parallel course, fluidically coupled via a fork which divides an original flow of the liquid into the partial flows an electrical parallel connection.
  • the local relative flow velocities of the liquid through the liquid container can be set in a simple manner with high mechanical stability, in particular without windings which are disadvantageous in terms of flow.
  • the respective channel sections running parallel to one another are in particular next neighbors, that is to say channel sections closest to one another. There are therefore no further channel sections, for example no channel sections with an oppositely oriented flow direction, between the said channel sections running parallel to one another. Thereby, adjacent channel sections can be converted back into one another downstream, that is to say the partial flows can be combined again. As a result, an island is formed in the liquid channel system, and the liquid flows around it in the same direction on the sides formed by the channel sections running parallel to one another. Such an island leads to increased stability and flexible design options, especially when the layers are welded as described below.
  • each island can have one Have a minimum width of 50% of a channel width of one of the channels around the island.
  • the channel width as well as the island width is measured as the distance between the parallel channel sections or the weld seams configuring the island, namely perpendicular to the flow direction in the parallel channel sections or perpendicular to the center line of the channel sections running parallel.
  • a length of the respective island running perpendicular to the width can be, for example, at least 3 times, preferably at least 5 times the channel width of the parallel channel sections adjacent to the island.
  • the first channel sections run parallel to the second channel sections, but are flowed through in an antiparallel, that is to say opposite, flow direction. It is advantageous here if a reversal area is arranged between the upstream first area and the downstream second area, which has at least one, i.e. one or more further channel sections, each of which has one or more of the first channel sections, each with one or more of the second channel sections fluidically kop pelt.
  • a majority of the at least one further channel section adjoining the first channel sections runs at an angle between 80 ° and 100 ° to the first channel section, and a majority of the at least one further channel section adjoining the second channel sections upstream at an angle between 80 ° and 100 ° to the second channel sections.
  • a large part can denote in particular at least 60%, at least 70% or at least 80%.
  • the reversal area can be the smallest area, for which it applies that the mean flow direction for all tempering fluid flowing into it, that is to say at a channel cross section at the upstream end of the area, opposite or essentially opposite to the mean flow direction for all tempering fluid flowing out of it, that is, is oriented at a channel cross-section at the downstream end of the area.
  • the mean flow direction can denote the (temporally and / or spatially) flow direction averaged over all fluid particles in a channel cross section.
  • the flow direction of a channel section against can also be referred to as (temporally and / or spatially) averaged flow direction of all fluid particles in the channel section.
  • the reversal region has at least two further channel sections, each of which independently fluidly couples at least one first channel section to at least one second channel section.
  • the first channel sections opening into the different further channel sections of the reversal area are therefore different from one another, just as the second channel sections feeding from the different further channel sections are different from one another.
  • the at least two further channel sections can run directly next to each other, ie without another channel section between them.
  • the reversal area has at least one further channel section to be designated as non-mixing, which fluidly couples exactly one first channel section with exactly one second channel section, and / or at least one further channel section to be designated as mixing, which has several different first Channel sections fluidly coupled to at least one second channel section or a plurality of second channel sections to at least one first channel section.
  • first channel sections run parallel to the second channel sections and are flowed through in a parallel, that is, equally oriented, flow direction.
  • the channel sections of the liquid channel system which run parallel to one another each extend in a straight line over at least 40% or at least 50% or at least 60% or at least 70% or at least 80% or at least 85% or at least 90% of the Extend the length or width of the liquid container.
  • the liquid channel system branches into at least two liquid channel subsystems, each of which, like the liquid channel system described, has a plurality of parallel first channel sections of an upstream first region of the respective liquid channel subsystem and a plurality of second channels running parallel to one another Have channel sections of a downstream second region of the liquid channel subsystem.
  • the distance between the first channel sections is greater than the distance between the second channel sections.
  • a liquid which flows through the liquid container from the inlet to the outlet can thus flow either through one of the at least two liquid channel subsystems or another one of the at least two liquid channel subsystems, but not through both liquid channel subsystems.
  • each liquid channel subsystem in the direction of the flow in the first channel sections anti-parallel flow direction is given in the second channel sections, has a reversing area.
  • the parallel to each other running channel sections of the liquid channel subsystem each extend in a straight line over at least 20% or at least 30% or at least 35% or at least 40% or at least 42.5% of the length or the width of the liquid container.
  • liquid channel subsystems have the advantage that the inlet and outlet can be placed particularly flexibly on the liquid container, and yet a homogeneous temperature control performance can be achieved for a large number of different formats of the liquid container. As in the other variants described, this is achieved with little manufacturing effort. It is also possible that exactly Two liquid channel subsystems are realized in the liquid container, which are arranged mirror-symmetrically to one another and / or to the inlet and / or outlet.
  • a channel width is essentially the same in the first and second channel sections. “Substantially the same” can be understood here to mean “except for a predetermined deviation", the deviation, for example, being at most 15%, at most 10%, or at most 7%.
  • the channel width denotes the extent of the respective channel section in the main plane of extent of the liquid container perpendicular to the direction of flow of the liquid.
  • the channel width can be between five and sixty times as large as, for example ten times as large as a channel height that is perpendicular to the main extension plane (and the channel width).
  • the optimal channel width can be predetermined depending on the operating parameters and the properties of the layers of the liquid container, in particular the material used for the layers or the layer thickness.
  • the shape of the channels in the liquid channel system or in the channel sections can also influence the optimal channel width here.
  • a target parameter for example a pressure drop, can be optimized in the respective channel sections and can be minimized in the event of the pressure drop.
  • the distance between the first channel sections to one another is greater than half the channel width of the first or second or both channel sections and / or the distance from the second channel sections to one another is smaller than half the channel width of the first or second or both channel sections.
  • the specified range has proven to be particularly advantageous for the homogenized temperature control performance.
  • the two layers between the first channel sections, which are each closest neighbors are welded to one another with two weld seams, and in particular the two layers between the second channel sections, which are the nearest neighbors, are only welded to one another with one weld seam.
  • the two weld seams can converge, for example, outside of a surface located between the first two channel sections, which are next neighbors, which then forms one of the islands mentioned above.
  • the two weld seams can also be considered as two weld seams belonging to one another of a double weld seam, which cannot, but do not have to, completely cover an area.
  • the distance between two weld seams which are assigned to an island, that is to say are arranged between two closest channel sections, is not greater than the widest of these adjacent channel sections is wide.
  • the two weld seams which are arranged between two closest sewer sections, are tight, then they form a section, an island, into which no liquid penetrates.
  • a fastening point such as a hole can be arranged.
  • the temperature control behavior can be further adjusted via the section between the two weld seams belonging to one another, for example a corresponding island.
  • the two layers can abut one another over a large area in such a section and thus enable a temperature exchange in interaction with the environment.
  • a single seam basically has a space requirement that is smaller by a factor of 1.3 to 2 than a narrow double seam, but it limits the variability of the spacing between two channels lying next to one another. This is also due to stability requirements, which prohibit the distance between the weld seam and the channel side wall from being greater than a predetermined maximum.
  • the distance between two welding lines directly delimiting a channel section is usually a maximum of 20 to 40 times the material thickness of a layer if the two layers have the same material thickness. However, if the layers have different material thicknesses, it is somewhat less and is a maximum of 15 to 30 times the average material thickness. However, the specific values depend very much on the other conditions of the intended use of the temperature control plate in question. In the case of completely closed islands between two channel sections, the distance can also be greater.
  • sheets made of aluminum alloys and / or steel with a sheet thickness of 0.5 to 2 mm are used.
  • first and second channel sections are welded to one another with two weld seams.
  • first and second channel sections are parallel (i.e. not anti-parallel), which is particularly the case if the inlet and outlet are arranged on opposite broad sides of the plate-like liquid container and the length of the first and second channel sections located along the length of the plate-like liquid container one behind the other between the inlet and the outlet.
  • At least at least one channel side wall of at least one first channel section which is oriented towards another first channel section or is directly adjacent to the outer edge of the liquid container, is steeper than a channel side wall of a second channel section, which is oriented toward a channel side wall of the second channel section, in particular steeper than the channel side walls of all second channel sections, each of which is oriented toward a channel side wall of the second channel section.
  • a channel side wall of a respective channel section can be understood as a wall of the channel section running parallel to the respective flow direction, which is essentially perpendicular to the main plane of extent of the liquid container.
  • essentially vertically denotes “vertically with at most one predetermined deviation”, the predetermined deviation being, for example, a maximum of 40 °, a maximum of 30 ° or a maximum of 20 °.
  • the orientation of such a wall can be understood here by a normal vector of the side wall, which is also averaged in the case of a curved channel side wall and which points away from the channel section. A channel side wall is then steeper than another channel side wall if the angle (averaged when the channel side wall is curved) between the channel side wall and the main plane of extent of the liquid container of the one channel side wall is greater than that of the other channel side wall.
  • the one channel side wall is steeper than the other channel side wall if the angle of the one channel side wall between the normal vector of the one channel side wall and the main extension plane of the liquid container is smaller than the angle of the other channel side wall between the normal vector of the other channel side wall and the main extension plane of the liquid container.
  • a channel cross-sectional area of channel sections is smaller in an upstream area than in a downstream area.
  • the channel cross-sectional area may be smaller upstream, but downstream it may be larger than a predetermined value of, for example, 0.3 cm 2 .
  • the upstream area can be, for example, the first area of the first channel sections and the downstream area can be the second area of the second channel sections.
  • both areas can also lie in the first and / or in the second area and, for example, decrease the channel cross-sectional area of first and / or second channel sections within the respective first or second area.
  • the channel diameter here can denote individual channel cross-sectional areas of respective channel sections or a total channel cross-sectional area of all channel sections in the respective area. The relative speed of flow in the different areas can thus be adapted to the heat absorption and / or heat dissipation capacity of the liquid in the different areas.
  • the first of the two layers is a flat layer, that is to say a layer which has no or essentially no depression or elevation, and the second of the layers facing the first layer at least has a recess which specifies the course of the liquid channel system, ie the topography of the channel structure.
  • the second layer can be an embossed layer.
  • additional functional elements in particular function elements independent of the steering function of the liquid channel system for the liquid, such as current conductors which protrude from the layer level, are disregarded in this view.
  • the first layer is harder and / or thicker than the second layer. This reduces the manufacturing requirements for the second layer, so that the advantages described above can be achieved in a particularly simple manner.
  • the second layer has at least one through opening in the area between the two weld seams between two channel sections which are next to one another. This passage opening fluidly couples a space between the layers with the surroundings of the liquid container.
  • liquid container for example in a gravitational field under a battery with the first layer of the battery facing away and with the second layer of the battery facing away, it can also be ensured that in the event of a leak, the escaping liquid downwards, the Means is removed away from the battery, which also increases operational reliability.
  • Another aspect relates to a storage device for electrical energy with a liquid container according to one or more of the described embodiments or an electrical consumer with a liquid container according to one or more of the described embodiments.
  • Another aspect is a vehicle or motor vehicle, in particular a vehicle or motor vehicle with an electric travel drive motor, with such a storage device for electrical energy or with such an electrical consumer.
  • Exemplary plate-like fluid containers are described in more detail below with reference to figures.
  • Various elements of the invention which are also advantageous or advantageous, are mentioned in the context of a specific example, and individual elements of this type can also be used as such for further development of the invention, also detached from the context of the respective example and further features of the respective example.
  • the same or similar reference numerals are used in the figures for identical or similar elements, and their explanation is therefore partially omitted.
  • Figure 1 in two fields 1A and 1B a side view and a
  • Figure 2 is a plan view of a plate-like liquid container of the prior art
  • Figure 3 is a plan view of a plate-like liquid container ge according to a first embodiment
  • Figure 4 in partial image 4A is a plan view of a plate-like liquid container and in partial images 4B and 4C detailed views according to a second embodiment
  • Figure 5 is a plan view of a plate-like liquid container according to a third embodiment
  • Figure 6 is a plan view of a plate-like liquid container according to a fourth embodiment
  • Figure 7 is a plan view of a plate-like liquid container according to a fifth embodiment
  • Figure 8 in three sub-figures 8A-C exemplary channel profiles according to the invention plate-like liquid container.
  • Fig. 1 shows in partial image 1A a side view of a liquid container 1, namely a battery temperature control plate 1 with a first, upper layer 2, which is designed as a flat layer and a second, lower layer 3, which - not visible here - on their First layer 2 facing side has at least one recess which specifies the course of the liquid channel.
  • a battery pack 103 consisting of battery cells 104 is arranged on the upper layer 2.
  • the battery pack 103 and the temperature control plate 1 are in thermal contact.
  • the heat transfer liquid is fed from a supply line via an inlet 101 arranged at one end of the temperature control plate 1 into the liquid channel system of the temperature control plate 1. After flowing through the liquid channels of the liquid channel system in the temperature control plate 1, the temperature control liquid is discharged from the temperature control plate 1 via an outlet connection 102, which is also arranged at the end of the temperature control plate 1.
  • the flow is continuous in most operating conditions.
  • Fig. 2 shows a plan view of a plate-like liquid container of the prior art, more precisely a plan view of a second layer of the plat-like liquid container.
  • the areas on which the inlet 101 and the outlet 102 are arranged here on the side of the plate-like liquid container 1 facing away from the viewer are indicated here with dashed circles.
  • arrows 5 indicate the respective local, that is to say section-wise, flow direction, in which a corresponding liquid flows from the inlet 101 to the outlet 102 during tempering.
  • the temperature of the liquid flows from the inlet 101 first into a first area 6 and from this into a second area 7, before the liquid, the liquid channel system 4 and the plate-like liquid container 1 with a changed temperature leaves through outlet 102.
  • the first area 6 can therefore be referred to as the upstream area, the second area 7 as the downstream area.
  • first area 6 there are a plurality of channel sections 8a to 8e running parallel to one another.
  • second channel sections 9a to 9e running parallel to one another are also present in the second region 7.
  • first distance di between the first channel sections 8a to 8e and the second distance d 2 between the channel sections 9a to 9e of the second area 7 are identical here. Therefore, in the described liquid container from the prior art, a different temperature of the adjoining battery cells in the first region 6 and in the second region 7 will set during the temperature control, that is to say an inhomogeneous temperature control output will be achieved.
  • FIG. 3 now shows a top view of a plate-like liquid container according to a first exemplary embodiment.
  • the liquid container 1 is only shown in sections.
  • Inlet 101 and outlet 102 are not shown, but corresponding arrows indicate the approximate area in which inlet 101 and outlet 102 are arranged.
  • the inlet 101 and the outlet 102 are attached in an exemplary manner, similar to the exemplary embodiment shown in FIG. 2, on the plate of the liquid container 1 facing away from the viewer, which can be designed as a smooth plate.
  • the liquid channel system 4 In the first upstream region 6 there are again a plurality, in the present case a total of five, parallel first channel sections 8a to 8e. These are each spaced apart from one another at the first distance di.
  • the liquid channel system 4 In the second area 7, which is arranged downstream in comparison to the first area, the liquid channel system 4 likewise has a plurality of, in the present case four second channel sections 9a to 9d running parallel to one another, which are each arranged at the second distance d 2 from one another.
  • the respective distances d 1; In the present case, d 2 are measured perpendicular to a flow direction of the respective channel sections.
  • the first distance di is larger than the second Ab stood d 2 . It can also be provided that there are several different ones there are first distances di and several different distances d 2 .
  • the first distances d 2 are greater than at least one second distance d 2 , preferably greater than all second distances d 2 .
  • the liquid channel system 4 here also has a reversing area 67 arranged between these two areas, which connects the two areas 6, 7.
  • the liquid channel system 4 is divided into two first channel sections 8a, 8b, which run parallel in the positive y direction at a distance d i.
  • the two channel sections 8a and 8b then split into further first channel sections 8c and 8d or a first channel section 8e and a further channel section 17.
  • These channel sections here likewise run parallel in the positive y direction, the first channel sections 8c to 8f being at the first distance d i.
  • the different first channel sections 8d and 8e as well as the further channel section 17 of the first area 6 combine in a mixing reversing channel section 76b of the reversing area 67, undergo a change of direction and branch into the second channel sections 9a to 9c of the second area 7.
  • the first channel section 8c merges via a reversing section 76a into the second channel section 9d without being combined with other channel sections here.
  • the reversing channel section 76a of the reversing region 67 can thus be referred to as a non-mixing reversing channel section 76a.
  • the second channel sections 9a to 9d run in the negative y direction and unite towards the outlet 102, so that inlet 101 and outlet 102 can be found here in approximately proximity to one another.
  • the arrows 5 indicating the direction of flow run in the reversal area 67 at an angle of approximately or substantially 90 ° to the corresponding arrows 5 in the first upstream area 6.
  • the arrows 5 indicating the flow direction run in the second, downstream area 7 to the corresponding arrows 5 in the reversing area 67 at an angle of approximately 90 °.
  • the transition from the first stream upward area 6 via the reversal area 67 into the second, downstream area 7 thus causes a change in the flow direction of the temperature control fluid by 180 °. In this case, more than one channel section runs in the reversal area 67.
  • the non-mixing reversing channel section 76a and the mixing reversing channel section 76b run next to one another in the reversal region 67, and here for the most part, i.e. over more than 50% of their length, in parallel and directly adjacent to one another, ie without a further flow path running in between.
  • the change in direction of the flow direction takes place in several flow paths side by side.
  • the flow path containing the non-mixing reversing channel section 76a surrounds the flow path containing the mixing reversing channel section 76b on three sides. It is thus arranged between the latter flow path and an edge of the liquid container.
  • the second channel sections 9a to 9d here extend over approximately 80% of the length of the liquid container 1 measured in the y direction.
  • the first two channel sections 8a and 8b extend over more than 10% of the length of the liquid container in the y direction and the further first Channel sections 8c to 8e and 17 over more than 40% of the length of the liquid container 1 measured in the y direction. Only in the region of the branching of the first channel sections 8a, 8b into the further first channel sections 8c to 8e and 17 results in the example shown a change in direction of the fluid flow in the first upstream region 6, the greatest change in direction occurring here between the first channel sections 8b and 17. In the present case, however, it is less than 75 ° at approximately 65 °.
  • the temperature control fluid thus experiences only two changes in direction of more than 75 °, namely the two 90 ° changes in the area of the reversal area 67. Due to the change of direction limited to a minimum, there is only a slight pressure drop of the temperature control fluid.
  • a temperature control mode for example a cooling mode
  • the comparatively cold liquid is now fed into the inlet 101, but unfolds there due to the few first channel sections 8a and 8b and the adjoining first channel sections 8c to 8e, which are at a comparatively large distance di are arranged to each other, one essential less cooling effect than would be the case, for example, if the flow direction were reversed and the liquid was fed into the outlet 102 as an inlet and was immediately distributed over the second sections 9a to 9d arranged at a comparatively small distance d 2 .
  • the liquid flows faster in these areas than in area 7.
  • This allows the liquid in area 6 to compare less thermal energy record with an arrangement in area 6 of Figure 2 so that there is only a moderate temperature rise.
  • the temperature difference between the temperature-regulating battery cells and the liquid container is higher at the transition from area 6 to area 7, here in reverse area 67, than in a comparable arrangement of the prior art.
  • This enables a more effective temperature control in area 7, so that overall the heat transfer in the first area 6 and the second area 7 is homogenized, that is to say is more uniform than in previously known liquid channel topographies.
  • FIG. 4A shows a plan view of a plate-like liquid container according to a second exemplary embodiment.
  • the liquid container 1 is shown only in sections.
  • This embodiment is largely implemented as the embodiment shown in FIG. 3.
  • the weld seam 16 is in the present case a circumferential weld seam directly at the edge of the liquid container for general sealing.
  • the weld seam 10 seals the first channel sections 8c and 8d against one another, like the second channel sections 9c and 9d. Since the weld seam 10 is partially designed as an annular double weld seam, namely in the area in which it the first channel sections seals 8c and 8d.
  • a double weld seam is a weld seam that appears in cross section, for example perpendicular to the channel walls of the channel section 8c, as two weld seams.
  • the weld seam 10 seals here as a single-seam spreader attached to the annular area of the weld seam 10.
  • the weld seam 11 is also designed as an annular double weld seam, but in the present case without a single seam extension. In the example shown, it seals the channel sections 8a, 8b, 8d and 8e from one another.
  • the weld seam 12 here is a single weld seam and in the present case seals the first channel section 8e from the further channel section 17, which is arranged at a smaller distance, for example the second distance d 2, from the first channel section 8e. Similar to the weld seam 12, in this example the weld seams 14 and 15 also seal channel sections which are arranged at a short distance, namely the distance d 2, from one another.
  • Fig. 4B shows a perspective sectional view of section AA of Fig. 4A.
  • the simple weld 12 which welds the second layer 3 between the first channel section 8e and the further channel section 17 to the first layer 2 and so the seals two channel sections against each other.
  • the double weld seam 11 which, in the form of its two weld seams 11a and 11b, welds the second layer 3 to the first layer 2 between the first channel section 8d and the first channel section 8e.
  • the use of the double weld seam here prevents the second layer 3 from being deformed in the region between the two first channel sections 8d and 8e under increased pressure loading and thus enables a particularly reliable and permanent pressure resistance despite the increase in the distance between the first channel sections 8d and 8e in Comparison to the distance d 2 between the further channel section 17 and the first channel section 8e, which is already reliably and permanently produced by the simple weld seam 12.
  • FIG. 4C shows a further detailed view, the design possibility of an end of the single weld seam 12 shown in area B in FIG. 4A, which of course can be applied to any further single weld seam.
  • the end of the weld seam 12 is in a circular Shaped shape 12 'executed, in the present case as a circle with an internal bent end of the weld seam which extends as a loose end to the center of the circle.
  • FIG. 5 shows a top view of a plate-like liquid container according to a further, third exemplary embodiment.
  • inlet 101 and outlet 102 are now provided on the side facing the viewer, that is to say in the second position 3.
  • the liquid channel system 4 is divided into several, here two, liquid channel subsystems 4 'and 4 ". Both partial channel systems 4' and 4" each fluidly couple the inlet 101 to the outlet 102. Furthermore, both liquid channel subsystems 4 'and 4 "has a first area 6, 6 ', a reversing area 67, 67' and a second area 7, which is located downstream compared to the first area 6, 6 '.
  • the respective liquid channel subsystem has in both first areas 6, 6' 4 ', 4 "have first channel sections 8a to 8d or 8a' to 8d ', which run parallel to one another at several (here different) first distances di.
  • the two liquid channel subsystems 4', 4 "in accordance with the described embodiments each have second channel sections 9a to 9d or 9a 'to 9d', which run parallel to one another at one or more second distances d 2
  • the different distances di are always greater than the distance d 2 or the distances d 2 .
  • the wide layer 3 in the present case has a through opening 18 in the area between the two weld seams between the two closest channel sections 8a 'and 8b' and in the area between the two weld seams between the two closest channel sections 8a and 8b and in the area between the two Welds between the two channel sections 8b / b 'and 9d / d' which are next to one another and in the area between the two weld seams between the two channel sections 8a / e and 8b / c which are next to one another and in the area between the two weld seams between the two channel sections 8c and 17 which are next to one another or 8c 'and 17'.
  • FIG. 6 shows a further embodiment in which the upstream first region 6 of the liquid channel system 4 takes up a smaller base area than the downstream second region 7, although in the y direction they have the same extent.
  • Inlet 101 and outlet 102 are again only indicated by arrows, since they are formed on the surface of the plate-like liquid container facing away from the viewer.
  • FIG. 6 differs from the aforementioned in that it has a plurality of channel sections 76a, 76a ', 76a "in the reversing section 67, each with exactly one first channel section 8a, 8a', 8a" of the upstream first region connect exactly one second channel section 9a, 9a ', 9a "of the downstream second region 7 to one another and can thus be regarded as non-mixing reversing channel sections 76a, 76a', 76a".
  • these enclose exactly one channel section 76b of the reversal area 67, in which fluid consists of a plurality of first channel sections 8b, 8b ', 8b “, 8c to 8d, not all of which are provided with their own reference numerals, a direction reversal of its central flow direction is experienced and is forwarded to a plurality of second channel sections 9b, 9b ', 9b ", 9c to 9d, not all of which are provided with their own reference numerals.
  • Fluid of the different first channel sections 8b, 8b ', 8b ", 8c to 8d is mixed and branches onto the different second channel sections 9b, 9b', 9b", 9c to 9d, the channel section 76b can thus be considered here as a mixing reversing channel section will.
  • three non-mixing reversing duct sections 76a, 76a ', 76a "and the mixing reversing duct section 76b therefore run next to one another in the reversing region 67, here also in parallel and directly adjacent to one another, ie without running between them. the further channel section or other flow path.
  • the change of direction of the (middle) flow direction takes place in these several flow paths next to each other, ie in the sections closest to each other.
  • the arrows 5 indicating the local flow direction in this example run in the reversal area 67 at an angle of approximately or substantially 90 ° to the corresponding arrows 5 in the first upstream area 6.
  • the arrows 5 indicating the local flow direction run in the second , downstream area 7 to the corre sponding arrows 5 in the reversal area 67 at an angle of approximately 90 °.
  • the flow path which comprises the channel sections 8a, 76a and 9a
  • the flow path which comprises the channel sections 8a ', 76a' and 9a '
  • a double seam 11b which in the present case is closed to form a ring and here is an overall approximation has a C-shaped course.
  • the flow path which comprises the channel sections 8a ', 76a' and 9a ', is separated from the flow path, which comprises the channel sections 8a ", 76a" and 9a ", via a further weld seam.
  • this weld seam exists upstream, here between the channel sections 8a 'and 8a ", from a double seam 11a, the ends of which converge and continue without interruption downstream, here between the channel sections 76a' and 76a" and further between the channel sections 9a 'and 9a ", as a single seam 12a.
  • the weld seam 11c which here separates the channel sections 8d and 9d and thus the first region 6 from the second region 7, is embodied here as a double seam, the free ends of which are led to the outer edges of the plate-like liquid container 1 and just before the outer edge, but outside of a weld seam which connects the two layers of the liquid container and which runs around the outer edge and which is not shown here represents is end.
  • shorter areas lying between the channel sections, in which the two layers lie on one another can be connected to one another by means of single seams such as the single seams 12b, 12b 'or by means of double seams such as the double seam lld.
  • single seams such as the single seams 12b, 12b 'or by means of double seams such as the double seam lld.
  • double seams such as the double seam lld.
  • the first channel sections 8a to 8e and the second channel sections 9a to 9d are all anti-parallel, that is to say parallel with an oppositely oriented flow direction.
  • the first channel sections 8a to 8e and the second channel sections 9a to 9d run in parallel in the same direction, so that the flow direction in the respective channel sections into the same direction, for example positive or negative y direction.
  • the second area 7 can be “opened out”, that is to say can be arranged in the positive y direction above the first area 6.
  • FIG. 7 A corresponding another embodiment is shown in Fig. 7, in which the two layers between all the first channel sections 8a, 8b, 8c are each closest neighbors, with two welds, ie double welds 11 are welded together, while the second channel sections 9a to 9f are connected with simple weld seams 12.
  • the double weld 11a is designed as an annular closed seam, so it closes off an island.
  • the double weld seam 11b is only U-shaped.
  • the combination of two in cross-section as double Weld seams of welding lines appearing with complete and incomplete circles are only exemplary, likewise there can only be island-shaped sections between the channel sections or only open double weld seams.
  • first and second channel sections are parallel (ie not anti-parallel) in first and second channel sections and the inlet 101 and the outlet 102 are arranged on opposite broad sides of the plate-like liquid container.
  • the length of the first and second channel sections is one behind the other along the length of the plate-like liquid container between the inlet 101 and the outlet 102.
  • the temperature control fluid does not undergo a single change of direction here of more than 75 °, so that here too there is only a very small pressure loss occurs.
  • FIG. 8 shows, in three sub-figures 8A-C, exemplary sections from a top view of channel sections of liquid containers according to the invention, which are both channel sections 8 of an upstream first area, channel sections 76 of a reversing area 67 and channel sections 9 of a downstream second area or parts of such channel sections can and are generally referred to as K or Ka, Kb, Kc.
  • the foot lines of a channel section are each designated F, the lines labeled D schematically limit the area in which the channel has a constant maximum height.
  • the channel section Ka of sub-figure 8A is straight and has a constant width b between the two foot lines F of the channel bulge
  • the channel section Kb of sub-figure 8B is undulating but also with constant width b.
  • the channel section Kc of sub-figure 8C changes its width b continuously, the foot lines F likewise describing wavy lines, but which are mirror images of one another.
  • the long dashed line M denotes in all three sub-figures 8A-C the center line of the respective channel section.
  • the dash-dotted lines run at a distance b / 2 on both sides of the center line M, so they represent the mean foot lines FM of the channel sections, while the short-dash lines A indicate the maximum deflection of the channel feet and the corresponding points maximum Connect deflection.
  • channels can be used as running parallel in the sense of the present disclosure, for which the following applies: b ⁇ B ⁇ 1.5b.
  • a welded connection along the foot lines can in each case follow the foot lines here , straight, ie parallel to the center line M, or wavy, ie with a regularly varying distance from the center line M, which can be constant or vary itself, be executed, or have a mixed form of the variants shown.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen plattenartiger Flüssigkeitsbehälter (1) zum Temperieren einer Speichereinrichtung für elektrische Energie (103) oder eines elektrischen Verbrauchers, bevorzugt in einem Kraftfahrzeug, mit zwei zumindest bereichsweise aneinander anliegenden Lagen (2, 3), einem Einlass (101) zum Einfüllen einer Flüssigkeit in den Flüssigkeitsbehälter (1), einem Auslass (102) zum Auslassen der Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitsbehälter (1), und einem zwischen den Lagen (2, 3) angeordneten Flüssigkeitskanalsystem (4), welches den Einlass (101) mit dem Auslass (102) verbindet und ausgebildet ist bei dem Temperieren von der Flüssigkeit durchströmt zu werden, wobei ein Abstand (d1) von zumindest zwei parallel zueinander verlaufenden ersten Kanalabschnitten (8a-8e, 8a'-8e') des Flüssigkeitskanalsystems (4) in einem stromaufwärts gelegenen ersten Bereich (6, 6') des Flüssigkeitskanalsystems (4) größer ist als ein Abstand (d2) von zumindest zwei parallel zueinander verlaufenden zweiten Kanalabschnitten (9a-9e, 9a'-9d') des Flüssigkeitskanalsystems (4) in einem stromabwärts gelegenen zweiten Bereich (7, 7') des Flüssigkeitskanalsystems (4), um die Temperierleistung plattenartiger Flüssigkeitsbehälter zum Temperieren zu verbessern.

Description

Plattenartiger Flüssigkeitsbehälter und Batterietemperieranordnung
Die Erfindung betrifft einen plattenartigen Flüssigkeitsbehälter zum Führen einer Flüssigkeit, insbesondere zum Temperieren eines elektrochemischen Systems wie einer Speichereinrichtung für elektrische Energie oder eines elektrischen Verbrauchers mit zwei zumindest bereichsweise aneinander an liegenden Lagen, einem Einlass zum Einfüllen einer Flüssigkeit in den Flüssig keitsbehälter, einem Auslass zum Auslassen der Flüssigkeit aus dem Flüssig keitsbehälter und einem zwischen den Lagen angeordneten Flüssigkeitskana I- System, welches den Einlass mit dem Auslass verbindet und ausgebildet ist bei dem Temperieren, also einem Kühlen und/oder Erwärmen, von der Flüssigkeit durchströmt zu werden. Das Einfüllen und Auslassen ist dabei in den meisten Betriebszuständen vorzugsweise ein kontinuierliches Einströmen und Aus strömen. Die Erfindung betrifft auch eine entsprechende
Batterietemperieranordnung, welche einen derartigen plattenartigen Flüssig keitsbehälter umfasst. Der erfindungsgemäße plattenartige Flüssigkeitsbehäl ter kann beispielsweise zum Kühlen und/oder Erwärmen von Batterien in ei- nem Hybrid- oder Elektrofahrzeug eingesetzt werden.
Grundsätzlich ist es bekannt, Kühlplatten zum Kühlen, aber auch zum Wärmen und somit allgemein zum Temperieren einer zu der Kühlplatte benachbarten Komponente aus Metallen oder auch Kunststoffen herzustellen. Hierzu kön nen beispielsweise zwei Metallplatten, von welchen mindestens eine Kanal strukturen aufweist, unter Bildung der Kühlerplatte miteinander verlötet oder verschweißt werden. Hierbei entsteht durch die Topographie der Kanalstruk turen, welche in Form von einer oder mehreren Vertiefungen in einer oder beiden der Platten ausgeführt sind, zwischen den beiden Metallplatten ein Hohlraum, durch welchen eine Flüssigkeit zur Kühlung führbar ist. Derartige Kühl- oder Temperierplatten können allgemein auch als plattenartige Flüssig keitsbehälter zum Temperieren bezeichnet werden. Beispielsweise offenbart die DE 10 2017 202 552 Al eine solche Kühlplatte, welche auch als plattenar tiger Flüssigkeitsbehälter für ein Temperieren bezeichnet werden kann.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die Temperierleistung bekann ter Kühl- und/oder Wärmeplatten, das heißt bekannter plattenartiger Flüssig keitsbehälter zum Temperieren, zu verbessern, insbesondere eine gleichmä ßigere Temperierleistung zu erreichen.
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des unabhängigen Patentan spruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den abhän gigen Ansprüchen, der Beschreibung und den Figuren.
Ein Aspekt betrifft einen plattenartigen Flüssigkeitsbehälter zum Temperieren, das heißt zum Wärmen oder Kühlen, insbesondere zum Temperieren einer Speichereinrichtung für elektrische Energie oder eines elektrischen Verbrau chers. Bevorzugt ist die Speichereinrichtung oder der elektrische Verbraucher dabei Teil eines Kraftfahrzeugs, beispielsweise eines Kraftfahrzeugs mit elekt rischem Antriebsmotor. Unter„plattenartig" kann hier verstanden werden, dass der Flüssigkeitsbehälter sich in einer Haupterstreckungsebene mit einer vorgegebenen Länge und Breite erstreckt und die Dicke des Flüssigkeitsbehäl ters senkrecht zur Haupterstreckungsebene um ein Vielfaches, beispielsweise zumindest einen Faktor 10 oder zumindest einen Faktor 50 geringer oder zu mindest einen Faktor 200 geringer ist als die Länge und/oder die Breite. Ein solcher plattenartiger Flüssigkeitsbehälter zum Temperieren kann auch als Temperierplatte und/oder Kühlplatte und/oder Wärmeplatte bezeichnet wer den.
Der Flüssigkeitsbehälter weist dabei zwei zumindest bereichsweise aneinan der anliegende Lagen, beispielsweise metallische Lagen, möglicherweise auch Kunststoff lagen, auf, sowie einen Einlass zum Einfüllen einer Flüssigkeit in den Flüssigkeitsbehälter, einen Auslass zum Auslassen der Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitsbehälter und ein zwischen den Lagen angeordnetes Flüssigkeitska nalsystem, welches den Einlass mit dem Auslass im Sinne eines fluidischen Koppelns verbindet und ausgebildet ist bei dem Temperieren von der Flüssig keit in einer Durchflussrichtung vom Einlass zum Auslass hin durchströmt zu werden.
Dabei ist ein erster Abstand von zumindest zwei, möglicherweise auch drei oder mehr, parallel zueinander verlaufenden ersten Kanalabschnitten des Flüssigkeitskanalsystems in einem stromaufwärts gelegenen ersten Bereich des Flüssigkeitskanalsystems größer als ein zweiter Abstand von zumindest zwei, bevorzugt drei oder mehr, parallel zueinander verlaufenden zweiten Kanalabschnitten des Flüssigkeitskanalsystems in einem stromabwärts gele genen zweiten Bereich des Flüssigkeitskanalsystems. Der erste Abstand kann also größer, der zweite Abstand jedoch kleiner als ein vorgegebener Wert von beispielsweise 2 cm sein. Zu beachten ist, dass sowohl geradlinige Kanalab schnitte parallel verlaufen können, als auch nicht-geradlinige, beispielsweise die parallel verlaufenden Kanalabschnitte also auch die Form paralleler Wel lenlinien haben können, wie noch genauer in Fig. 8 gezeigt. Als parallel kön nen im Rahmen der vorliegenden Offenbarung auch im Wesentlichen paralle le Kanalabschnitte bezeichnet werden, welche bis auf eine vorgegebene Ma ximalabweichung von beispielsweise 2° oder 7° oder 15° parallel verlaufen. Im Rahmen der vorliegenden Offenbarung können auch Kanalabschnitte als im Wesentlichen parallel bezeichnet werden, welche im Mittel parallel (auch im Sinne des vorhergehenden Satzes parallel) verlaufen, für welche also ein ge mittelter Verlauf parallel ist, solange die Breite der vom Kanalabschnitt einge nommenen Fläche nicht breiter ist als das 1,5- fache, vorzugsweise nicht brei ter ist als das 1,25-fache des maximalen Abstands zwischen zwei sich gegen überliegenden Fußpunkten des Kanalabschnitts auf einer Verbindungslinie, die senkrecht zu einer Mittellinie des Kanalabschnitts verläuft. Der gemittelte Verlauf, auch als Mittellinie bezeichnet, kann beispielsweise durch eine von einem Anfangspunkt des jeweiligen Kanalabschnitts zu seinem Endpunkt ver laufende Gerade bestimmt sein, oder auch über ein Mitteln über die Rich tungsvektoren des Kanalabschnitts über dessen Länge. Somit können auch Kanalabschnitte mit nur wenig ausschlagenden Schlangenlinien oder gelegent lich und/oder geringfügig ausgeprägter Wellenform im Sinne der vorliegenden Offenbarung parallel verlaufen. Der gemittelte Verlauf jeweiliger Kanalab schnitte bzw. die Mittellinie des Kanalabschnitts kann auch für das Bestimmen sonstiger relativer Orientierungen genutzt werden, beispielsweise der weiter unten genannten Winkel zwischen Kanalabschnitten in den unterschiedlichen Bereichen. Bevorzugt sind hier die als parallel zueinander verlaufende Kanal abschnitte bezeichneten Teile des Flüssigkeitskanalsystems ausschließlich ge radlinig, das heißt die Kanalabschnitte sind geradlinige Kanalabschnitte. Diese geradlinigen Kanalabschnitte können jedoch beispielsweise über gekrümmte Teilabschnitte ineinander übergehen oder miteinander fluidisch gekoppelt sein.
Die Begriffe„stromaufwärts" und„stromabwärts" können hier bezüglich der Strömungsrichtung oder Durchflussrichtung im Sinne des üblichen, beispiels weise von Flüssen bekannten Sprachgebrauchs verstanden werden. Unabhän gig von möglichen Kurven und/oder Abzweigungen im Flüssigkeitskanalsystem kann also bei dem Durchströmen des Flüssigkeitskanalsystems mit Flüssigkeit vom Einlass zum Auslass die Flüssigkeit zuerst durch den stromaufwärts gele genen ersten Bereich des Flüssigkeitskanalsystems fließen und von diesem durch den stromabwärts gelegenen zweiten Bereich des Flüssigkeitskanalsys tems. Zwischen den beiden Bereichen können auch andere Bereiche angeord net sein, die Flüssigkeit kann also aus dem ersten Bereich in einen anderen Bereich und von dort in den zweiten Bereich fließen.
Die Variation der Abstände hat den Vorteil, dass die Kühl- oder Wärmeleis tung, also die Temperierleistung, des Flüssigkeitsbehälters während des Be triebs homogenisiert wird, das heißt die Kühl- oder Wärmeleistung im ersten Bereich und im zweiten Bereich aneinander angeglichen werden. Dem liegt zu Grunde, dass die Temperatur der Flüssigkeit am Einlass des Flüssigkeitsbehäl ters und damit stromaufwärts typischerweise stärker von einem Soll- Temperaturwert der zu temperierenden Komponente, also beispielsweise der Speichereinrichtung oder des elektrischen Verbrauchers, abweicht als strom abwärts. Während es im Stand der Technik üblich ist, nicht zwischen erstem und zweitem Bereich zu unterscheiden, d.h. über den gesamten Flüssigkeits behälter verteilt gleiche Abstände zwischen den parallelen Kanalabschnitten vorzusehen, werden hier nun gezielt gegenüber den Abständen zwischen den zweiten Kanalabschnitten erhöhte Abstände zwischen den ersten Kanalab schnitten voneinander eingesetzt. Über diesen erhöhten Abstand der ersten Kanalabschnitte voneinander wird daher im stromaufwärts gelegenen ersten Bereich der Wärmeübertrag im Vergleich zu der Verwendung von dem glei chen Abstand in den ersten und den zweiten Bereichen des Flüssigkeitskanal systems verringert.
Durch die Variation des Abstands zwischen den Kanalabschnitten kann bei spielsweise auch ein geometrischer Parameter wie ein Querschnitt oder zu mindest eine Breite der jeweiligen Kanalabschnitte des Flüssigkeitskanalsys tems in den unterschiedlichen Bereichen gleich sein, also zum Beispiel ein in Bezug auf das Umformverhalten und/oder sonstige Herstellparameter und/oder auf einen Druckabfall und/oder sonstige hydrodynamische Eigen schaften optimierten Parameter, wie z.B. die Kanalbreite identisch bleiben, und dennoch die unterschiedliche Temperatur der Flüssigkeit stromaufwärts und stromabwärts innerhalb des Flüssigkeitskanalsystems kompensiert wer den. Auch fertigungstechnisch ist diese Lösung besonders einfach und damit vorteilhaft.
Durch die Variation des Abstands der Kanalabschnitte ist es insbesondere auch möglich, unter Beibehaltung der vorgenannten Eigenschaften der Kanal abschnitte diese optimal zu platzieren, beispielsweise bezüglich der Außen kanten des Flüssigkeitsbehälters, was mit einem starren Abstandsraster ohne Anpassung der Eigenschaften, insbesondere der Kanalbreite, meist nicht mög lich ist. So können, wenn die optimierten Parameter beibehalten werden sol len, bei der üblichen Anordnung mit optimierten Parametern nur ganzzahlige Vielfache des sich für Kanalbreite plus Abstand ergebenden Einheitsmaßes als Breite oder Länge der Kühlplatte gewählt werden, oder die Kühlplatte hat ei nen die Temperierfunktion beeinträchtigenden Rand. Die jeweiligen parallel zueinander verlaufenden Kanalabschnitte, bei welchen es sich jeweils um die ersten Kanalabschnitte und/oder die zweiten Kanalab schnitte handeln kann, sind bevorzugt zum Leiten von (gerichtet) parallel flie ßenden Teilströmen der Flüssigkeit ausgebildet. Es können also die ersten Kanalabschnitte oder die zweiten Kanalabschnitte oder aber die ersten und zweiten Kanalabschnitte jeweils zum Leiten von parallel fließenden Teilströ men der Flüssigkeit ausgebildet sein. Die Durchflussrichtung der ersten Kanal abschnitte einerseits und der zweiten Kanalabschnitte andererseits, welche aus der Gestaltung des Flüssigkeitskanalsystems insgesamt ersichtlich ist, ist in den parallel zueinander verlaufenden Kanalabschnitten dann gleich orientiert. Da sie zum Leiten jeweiliger Teilströme der Flüssigkeit ausgebildet sind, sind die parallel zueinander verlaufenden Kanalabschnitte stromaufwärts, d.h. zwi schen dem Einlass und dem Bereich des parallelen Verlaufs, über eine Gabe lung, welche einen Ursprungsstrom der Flüssigkeit in die Teilströme aufteilt, fluidisch gekoppelt, analog einer elektrischen Parallelschaltung. Dadurch las sen sich bei hoher mechanischer Stabilität auf einfache Weise, insbesondere ohne strömungstechnisch nachteilige Windungen, die lokalen relativen Durch flussgeschwindigkeiten der Flüssigkeit durch den Flüssigkeitsbehälter einstel len.
Die jeweiligen parallel zueinander verlaufenden Kanalabschnitte sind dabei insbesondere jeweils nächste Nachbarn, also einander nächstliegende Kanal abschnitte. Es befinden sich damit keine weiteren Kanalabschnitte, beispiels weise keine Kanalabschnitte mit entgegengesetzt orientierter Durchflussrich tung, zwischen den besagten parallel zueinander verlaufenden Kanalabschnit ten. Dabei können einander nächstliegende Kanalabschnitte stromabwärts wieder ineinander überführt werden, die Teilströme also wieder vereint wer den. Dadurch wird im Flüssigkeitskanalsystem eine Insel gebildet, welche an den von den parallel zueinander verlaufenden Kanalabschnitten gebildeten Seiten von der Flüssigkeit in gleicher Richtung umströmt wird. Eine derartige Insel führt gerade bei dem weiter unten beschriebenen Verschweißen der Lagen zu erhöhter Stabilität und flexiblen Gestaltungsmöglichkeiten.
Eine derartige Insel kann im Gegensatz zu den bekannten Dimpeln, also durchgeschweißten Punkten, eine von der Abmessung der Schweißnaht un abhängige Größe aufweisen. So kann die jeweilige Insel beispielsweise eine Mindestbreite von 50% einer Kanalbreite eines der Kanäle um die Insel haben. Die Kanalbreite wie die Inselbreite wird dabei als Abstand der die parallel ver laufenden Kanalabschnitte bzw. der die Insel konfigurierenden Schweißnähte gemessen, und zwar senkrecht zur Durchflussrichtung in den parallel verlau fenden Kanalabschnitten oder senkrecht zur Mittellinie der parallel verlaufen den Kanalabschnitte. Eine senkrecht zur Breite verlaufende Länge der jeweili gen Insel kann beispielsweise mindestens das 3-fache, bevorzugt mindestens das 5-fache der Kanalbreite der an die Insel angrenzenden parallel verlaufen den Kanalabschnitte betragen.
In einer vorteilhaften Ausführungsform verlaufen die ersten Kanalabschnitte parallel zu den zweiten Kanalabschnitten, werden aber in antiparalleler, also entgegengesetzt orientierter Strömungsrichtung durchflossen. Hierbei ist es vorteilhaft, wenn zwischen dem stromaufwärts gelegenen ersten Bereich und dem stromabwärts gelegenen zweiten Bereich ein Umkehrbereich angeordnet ist, welcher zumindest einen, also einen oder mehrere weitere Kanalabschnit te aufweist, welche jeweils einen oder mehrere der ersten Kanalabschnitte mit jeweils einem oder mehreren der zweiten Kanalabschnitte fluidisch kop pelt. Insbesondere verläuft dabei ein sich stromabwärts an die ersten Kanal abschnitte anschließender Großteil des zumindest einen weiteren Kanalab schnitts unter einem Winkel zwischen 80° und 100° zu den ersten Kanalab schnitten, und ein sich stromaufwärts an die zweiten Kanalabschnitte an schließender Großteil des zumindest einen weiteren Kanalabschnitts unter einem Winkel zwischen 80° und 100° zu den zweiten Kanalabschnitten. Ein Großteil kann dabei insbesondere zumindest 60%, zumindest 70% oder zu mindest 80% bezeichnen.
Der Umkehrbereich kann der kleinste Bereich sein, für welchen gilt, dass die mittlere Strömungsrichtung für sämtliches in ihn strömende Temperierfluid, also an einem Kanalquerschnitt am stromaufwärts gelegenen Ende des Be reichs, entgegengesetzt oder im Wesentlichen entgegengesetzt zur mittleren Strömungsrichtung für sämtliches aus ihm strömende Temperierfluid, also an einem Kanalquerschnitt am stromabwärts gelegenen Ende des Bereichs, ori entiert ist. Die mittlere Strömungsrichtung kann die (zeitlich und/oder räum lich) gemittelte Strömungsrichtung über sämtliche Fluidpartikel in einem Ka nalquerschnitt bezeichnen. Die Durchflussrichtung eines Kanalabschnitts hin- gegen kann auch als (zeitlich und/oder räumlich) gemittelte Strömungsrich tung sämtlicher Fluidpartikel in dem Kanalabschnitt bezeichnet werden.
In besonders vorteilhafter Weise weist der Umkehrbereich dabei zumindest zwei weitere Kanalabschnitte auf, welche jeweils voneinander unabhängig jeweils zumindest einen ersten Kanalabschnitt mit zumindest einem zweiten Kanalabschnitt fluidisch koppeln. Die in die unterschiedlichen weiteren Kanal abschnitte des Umkehrbereichs mündenden ersten Kanalabschnitte sind also voneinander verschieden, wie auch die sich aus den unterschiedlichen weite ren Kanalabschnitten speisenden zweiten Kanalabschnitte verschieden vonei nander sind.
Die zumindest zwei weiteren Kanalabschnitte können dabei direkt nebenei nander verlaufen, also ohne einen anderen Kanalabschnitt zwischen ihnen.
Es kann auch vorgesehen sein, dass der Umkehrbereich zumindest einen als nicht-mischend zu bezeichnenden weiteren Kanalabschnitt aufweist, welcher genau einen ersten Kanalabschnitt mit genau einem zweiten Kanalabschnitt fluidisch koppelt, und/oder zumindest einen als mischend zu bezeichnenden weiteren Kanalabschnitt, welcher mehrere unterschiedliche erste Kanalab schnitte mit zumindest einem zweiten Kanalabschnitt fluidisch koppelt oder mehrere zweite Kanalabschnitte mit zumindest einem ersten Kanalabschnitt.
In einer anderen vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass die ers ten Kanalabschnitte parallel zu den zweiten Kanalabschnitten verlaufen und in paralleler, also gleich orientierter Strömungsrichtung durchflossen werden. Hierdurch werden Richtungswechsel des Fluidstroms weitestgehend vermie den und der Druckverlust minimal gehalten, so dass der Energieaufwand für die Temperierung gering ist.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass die pa rallel zueinander verlaufenden Kanalabschnitte des Flüssigkeitskanalsystems sich jeweils geradlinig über zumindest 40% oder zumindest 50% oder zumin dest 60% oder zumindest 70% oder zumindest 80% oder zumindest 85% oder zumindest 90% der Länge oder der Breite des Flüssigkeitsbehälters erstre cken. Das hat den Vorteil, dass so mit geringem planerischem und fertigungs technischem Aufwand auch über größere Flächenanteile und über größere Flüssigkeitsbehälter hinweg die Temperierleistung homogenisiert und damit verbessert werden kann.
In einer anderen vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Flüssigkeitskanalsystem sich in mindestens zwei Flüssigkeitskanal-Teilsysteme verzweigt, welche jeweils wie das beschriebene Flüssigkeitskanalsystem meh rere parallel zueinander verlaufende erste Kanalabschnitte eines stromauf wärts gelegenen ersten Bereichs des jeweiligen Flüssigkeitskanal-Teilsystems und mehrere parallel zueinander verlaufende zweite Kanalabschnitte eines stromabwärts gelegenen zweiten Bereichs des Flüssigkeitskanal-Teilsystems aufweisen. Auch in dem jeweiligen Flüssigkeitskanal-Teilsystem ist dabei ein Abstand der ersten Kanalabschnitte zueinander größer als ein Abstand der zweiten Kanalabschnitte zueinander. Insbesondere kann in diesem Fall eine Flüssigkeit, welche den Flüssigkeitsbehälter vom Einlass zum Auslass durch strömt somit entweder durch eines der mindestens zwei Flüssigkeitskanal- Teilsysteme oder ein anderes der mindestens zwei Flüssigkeitskanal- Teilsysteme fließen, jedoch nicht durch beide Flüssigkeitskanal-Teilsysteme. Auch hier ist innerhalb eines Flüssigkeitskanal-Teilsystems ein paralleles Durchströmen der ersten und zweiten Kanalabschnitte oder ein antiparalleles Durchströmen von ersten und zweiten Kanalabschnitten möglich, im letztge nannten Fall ist es dabei vorteilhaft, wenn jedes Flüssigkeitskanal-Teilsystem, in dem in den ersten Kanalabschnitten zur Strömungsrichtung in den zweiten Kanalabschnitten antiparallele Strömungsrichtung gegeben ist, einen Um kehrbereich aufweist. Bevorzugt erstrecken sich dabei innerhalb zumindest eines der mindestens zwei Flüssigkeitskanal-Teilsysteme die parallel zueinan der verlaufenden Kanalabschnitte des Flüssigkeitskanal-Teilsystems jeweils geradlinig über zumindest 20% oder zumindest 30% oder zumindest 35% oder zumindest 40% oder zumindest 42,5% der Länge oder der Breite des Flüssig keitsbehälters.
Der Einsatz mehrerer Flüssigkeitskanal-Teilsysteme hat den Vorteil, dass Ein lass und Auslass besonders flexibel auf den Flüssigkeitsbehälter platziert wer den können, und dennoch für eine große Anzahl von unterschiedlichen For maten des Flüssigkeitsbehälters eine homogene Temperierleistung erreicht werden kann. Dies wird wie auch in den anderen beschriebenen Varianten mit geringem Fertigungsaufwand erreicht. Dabei ist es auch möglich, dass genau zwei Flüssigkeitskanal-Teilsysteme in dem Flüssigkeitsbehälter realisiert wer den, die zueinander und/oder zu Einlass und/oder Auslass spiegelsymmetrisch angeordnet sind.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass eine Kanalbreite in den ersten und zweiten Kanalabschnitten im Wesentlichen gleich ist. Unter„im Wesentlichen gleich" kann hier„bis auf eine vorgegebene Abweichung gleich" verstanden werden, wobei die Abweichung beispielswei se höchstens 15%, höchstens 10%, oder höchstens 7% betragen kann. Die Kanalbreite bezeichnet die Erstreckung des jeweiligen Kanalabschnitts in der Haupterstreckungsebene des Flüssigkeitsbehälters senkrecht zur Durchfluss richtung der Flüssigkeit. Insbesondere kann die Kanalbreite zwischen fünf- und sechzigmal so groß sein wie, beispielsweise zehnmal so groß sein wie eine Kanalhöhe, welche senkrecht zur Haupterstreckungsebene (und der Kanal breite) steht.
Das hat den Vorteil, dass die verbesserte Temperierleistung mit einer optima len Kanalbreite des Flüssigkeitsbehälters kombiniert werden kann. Die opti male Kanalbreite kann dabei in Abhängigkeit von den Betriebsparametern und von den Eigenschaften der Lagen des Flüssigkeitsbehälters vorgegeben sein, insbesondere des für die Lagen verwendeten Materials oder der Lagendicke. Auch die Form der Kanäle in dem Flüssigkeitskanalsystem beziehungsweise in den Kanalabschnitten kann hier Einfluss auf die optimale Kanalbreite nehmen. Insgesamt kann so erreicht werden, dass ein Zielparameter, beispielsweise ein Druckabfall, in den jeweiligen Kanalabschnitten optimiert, im Falle des Druck abfalls minimiert werden kann.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Abstand der ersten Kanalabschnitte zueinander größer ist als die halbe Kanal breite der ersten oder zweiten oder beider Kanalabschnitte und/oder der Ab stand der zweiten Kanalabschnitte zueinander kleiner ist als die halbe Kanal breite der ersten oder zweiten oder beider Kanalabschnitte. Der angegebene Bereich hat sich hier als besonders vorteilhaft für die homogenisierte Temperierleistung herausgestellt.
In einer weiteren, besonders vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass die beiden Lagen zwischen den ersten Kanalabschnitten, welche jeweils nächste Nachbarn sind, mit zwei Schweißnähten miteinander verschweißt sind und insbesondere die beiden Lagen zwischen den zweiten Kanalabschnit ten, welche die jeweils nächsten Nachbarn sind, nur mit einer Schweißnaht miteinander verschweißt sind. Dabei können die beiden Schweißnähte bei spielsweise außerhalb einer zwischen den beiden ersten Kanalabschnitten, welche nächste Nachbarn sind, befindlichen Fläche, welche dann eine der oben genannten Inseln bildet, zusammenlaufen. Bei globaler Betrachtung können in gewissen Fällen die zwei Schweißnähte auch als zwei zueinander gehörige Schweißnähte einer Doppelschweißnaht betrachten werden, die nicht eine Fläche komplett abschließen können, aber nicht müssen. Aus schlaggebend ist jedoch, dass in einem Querschnitt senkrecht zur Durchfluss richtung durch die Kanalabschnitte zwischen den ersten Kanalabschnitten, welche jeweils nächste Nachbarn sind, zwei Schweißnähte vorhanden sind und zwischen den zweiten Kanalabschnitten, welche jeweils nächste Nach barn sind, nur eine Schweißnaht.
Insbesondere ist der Abstand zwischen zwei Schweißnähten, welche einer Insel zugeordnet, also zwischen zwei nächstliegenden Kanalabschnitten ange ordnet sind, nicht größer als der breiteste dieser benachbarten Kanalabschnit te breit ist. Das hat den Vorteil, dass die zugehörigen Schweißnähte, welche als Binnenschweißnähte nicht unbedingt der Abdichtung des Flüssigkanalsys tems nach außen dienen, nicht dicht sein müssen und dennoch stabil genug sind, um beispielsweise ein Aufwölben zu unterbinden.
Sind die zwei Schweißnähte, welche zwischen zwei nächstliegenden Kanalab schnitten angeordnet sind, dicht, so bilden diese einen Abschnitt, eine Insel, in welchen keine Flüssigkeit dringt. In solch einem Abschnitt kann beispielsweise ein Befestigungspunkt wie eine Bohrung angeordnet sein.
Über den Abschnitt zwischen den zueinander gehörigen beiden Schweißnäh ten, beispielsweise eine entsprechende Insel, kann das Temperierverhalten weiter angepasst werden. Einerseits können die beiden Lagen in einem sol chen Abschnitt großflächig aufeinander anliegen und somit in Wechselwir kung mit der Umgebung einen Temperaturaustausch ermöglichen. Anderer seits kann zwischen den beiden Lagen in einem solchen Abschnitt gezielt ein Abstand geschaffen werden, so dass sich ein Isolator bildet, so dass der be treffende Abschnitt keine aktive Temperierwirkung aufweist.
Eine Einfachnaht hat zwar grundsätzlich einen um einen Faktor 1,3 bis 2 ge ringeren Platzbedarf als eine schmale Doppelnaht, sie beschränkt aber die Variabilität des Abstands zweier einander nächstliegender Kanäle. Dies ist auch durch Stabilitätsanforderungen bedingt, die verbieten, dass der Abstand zwischen Schweißnaht und Kanalseitenwand größer ist als ein vorgegebenes Höchstmaß.
Der Abstand zweier einen Kanalabschnitt unmittelbar begrenzender Schweiß linien, also ggf. auch einer den Kanalabschnitt unmittelbar begrenzenden Ein zelnaht einer Doppelnaht, beträgt üblicherweise maximal das 20- bis 40-fache der Materialstärke einer Lage, wenn die beiden Lagen dieselbe Materialstärke aufweisen. Weisen die Lagen jedoch unterschiedliche Materialstärken auf, so ist er etwas geringer und beträgt maximal dem 15- bis 30-fache der mittleren Materialstärke. Die konkreten Werte hängen jedoch sehr stark von den sons tigen Bedingungen des Einsatzzweckes der betreffenden Temperierplatte ab. Bei vollständig abgeschlossenen Inseln zwischen zwei Kanalabschnitten kann der Abstand auch größer sein.
Dabei kommen insbesondere Bleche aus Aluminiumlegierungen und/oder Stahl mit einer Blechstärke von 0,5 bis 2 mm zum Einsatz.
In einer alternativen Ausführungsform kann hier vorgesehen sein, dass die beiden Lagen zwischen sämtlichen ersten und zweiten Kanalabschnitten, wel che jeweils nächste Nachbarn sind, mit zwei Schweißnähten miteinander ver schweißt sind. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn die Durchflussrichtung in ersten und zweiten Kanalabschnitten parallel (also nicht anti-parallel) ist, was insbesondere der Fall ist wenn Einlass und Auslass an gegenüberliegenden Breitseiten des plattenartigen Flüssigkeitsbehälters angeordnet sind und sich die ersten und zweiten Kanalabschnitte mit ihrer Länge entlang der Länge des plattenartigen Flüssigkeitsbehälters verlaufend hintereinander zwischen dem Einlass und dem Auslass befinden.
In einer anderen vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass zumin- dest eine Kanalseitenwand zumindest eines ersten Kanalabschnitts, die zu einem anderen ersten Kanalabschnitt hin orientiert ist oder unmittelbar der Außenkante des Flüssigkeitsbehälters benachbart ist, steiler ist als eine Kanal seitenwand eines zweiten Kanalabschnitts, die zu einer Kanalseitenwand des zweiten Kanalabschnitts hin orientiert ist, insbesondere steiler als die Kanal seitenwände aller zweiten Kanalabschnitte, die jeweils zu einer Kanalseiten wand des zweiten Kanalabschnitts hin orientiert sind. Eine Kanalseitenwand eines jeweiligen Kanalabschnitts kann dabei als eine parallel zur jeweiligen Durchflussrichtung verlaufende Wand des Kanalabschnitts verstanden wer den, welche im Wesentlichen senkrecht zur Haupterstreckungsebene des Flüssigkeitsbehälters steht. Hier bezeichnet „im Wesentlichen senkrecht" „senkrecht mit höchstens einer vorgegebenen Abweichung", wobei die vorge gebene Abweichung beispielsweise maximal 40°, maximal 30° oder maximal 20° sein kann. Die Orientierung einer solchen Wand kann hier durch einen, bei gekrümmter Kanalseitenwand auch gemittelten, Normalenvektor der Seiten wand verstanden werden, welcher von dem Kanalabschnitt fortweist. Eine Kanalseitenwand ist dann steiler als eine andere Kanalseitenwand, wenn der (bei gekrümmter Kanalseitenwand gemittelte) Winkel zwischen Kanalseiten wand und Haupterstreckungsebene des Flüssigkeitsbehälters der einen Kanal seitenwand größer ist als der der anderen Kanalseitenwand. Entsprechend ist die eine Kanalseitenwand steiler als die andere Kanalseitenwand, wenn der Winkel der einen Kanalseitenwand zwischen dem Normalenvektor der einen Kanalseitenwand und der Haupterstreckungsebene des Flüssigkeitsbehälters kleiner ist als der Winkel der anderen Kanalseitenwand zwischen dem Normalenvektor der anderen Kanalseitenwand und der Haupterstreckungs ebene des Flüssigkeitsbehälters.
Das hat den Vorteil, dass durch die steilere Kanalseitenwand ein Querschnitt des Kanalabschnitts ohne die sonst üblichen auf den erhöhten Materialeinzug zurückzuführenden Probleme optimiert werden kann, so dass ein Druckabfall in dem Kanalabschnitt weiter minimiert werden kann. Dadurch wird die Temperierleistung weiter homogenisiert. Eine solche Variation in der Steilheit der Kanalseitenwände ist bei gleichförmigem Abstand der Kanalabschnitte nicht möglich, da herstellungsbedingt eine steilere Kanalseitenwand einen größeren Materialnachzug erfordert, welcher eben erst durch den vergrößer ten Abstand der Kanalabschnitte ermöglicht wird. Dabei kann die Kanalbreite jedoch unverändert bleiben. Weiterhin ist hier eine große Materialstärke vor teilhaft, da so die mit der Ausbildung der steilen Kanalseitenwand einherge hende Materialausdünnung besonders einfach zu realisieren ist.
Es kann auch vorgesehen sein, dass eine Kanalquerschnittsfläche von Kanal abschnitten in einem stromaufwärts gelegenen Bereich kleiner ist als in einem stromabwärts gelegenen Bereich. Beispielsweise kann die Kanalquerschnittsfläche stromaufwärts kleiner, stromabwärts jedoch größer als ein vorgegebener Wert von beispielsweise 0,3 cm2 sein. Der stromaufwärts gelegene Bereich kann beispielsweise der erste Bereich der ersten Kanalab schnitte sein und der stromabwärts gelegene Bereich der zweite Bereich der zweiten Kanalabschnitte. Es können aber auch beide Bereiche im ersten und/oder im zweiten Bereich liegen und beispielsweise die Kanalquerschnittsfläche von ersten und/oder zweiten Kanalabschnitten in nerhalb des jeweiligen ersten oder zweiten Bereiches abnehmen. Der Kanal durchmesser kann hier Einzel-Kanalquerschnittsflächen jeweiliger Kanalab schnitte bezeichnen oder eine Gesamt-Kanalquerschnittsfläche aller Kanalab schnitte in dem jeweiligen Bereich. Damit kann die relative Strömungsge schwindigkeit in den unterschiedlichen Bereichen an das Wärmeaufnahme- und/oder Wärmeabgabevermögen der Flüssigkeit in den unterschiedlichen Bereichen angepasst werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass die ers te der beiden Lagen eine flache Lage, also eine Lage, die keine oder im We sentlichen keine Vertiefung oder Erhöhung aufweist, und die zweite der bei den Lagen auf ihrer der ersten Lage zugewandten Seite zumindest eine Vertie fung aufweist, welche den Verlauf des Flüssigkeitskanalsystems, also die To pographie der Kanalstruktur, vorgibt. Insbesondere kann die zweite Lage eine geprägte Lage sein. Gegebenenfalls am Außenrand einer der Lagen vorhande ne weitere Funktionselemente, insbesondere von der Lenkfunktion des Flüs sigkanalsystems für die Flüssigkeit unabhängige Funktionselemente wie bei spielsweise aus der Lagenebene herausragende Stromableiter, werden bei dieser Betrachtungsweise außer Acht gelassen. Das hat beispielsweise den Vorteil, dass die zweite Lage im Hinblick auf ihre plastischen Eigenschaften optimiert werden kann und die erste der beiden Lagen im Hinblick auf ihre thermischen Eigenschaften, wodurch wiederum eine homogenere Temperierleistung erreicht werden kann. Überdies ergeben sich hier ferti gungstechnische Vorteile, die auch im Hinblick auf die Herstellkosten vorteil haft sein können.
Dabei kann insbesondere vorgesehen sein, dass die erste Lage härter und/oder dicker als die zweite Lage ist. Dadurch sinken die fertigungstechni schen Anforderungen an die zweite Lage, so dass die oben beschriebenen Vorteile auf besonders einfache Weise erreicht werden können.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass die zweite Lage im Bereich zwischen den beiden Schweißnähten zwischen zwei einander nächsten Kanalabschnitten mindestens eine Durchgangsöffnung aufweist. Diese Durchgangsöffnung koppelt einen Raum zwischen den Lagen fluidisch mit einer Umgebung des Flüssigkeitsbehälters.
Das hat den Vorteil, dass bei einer Undichtigkeit in einer der Schweißnähte, welche Teil einer ringförmig geschlossenen Schweißnaht - die in einer Querschnittsbetrachtung lokal als Doppelschweißnaht erscheint - sein kann, das Fluid - zu Testzwecken beispielsweise Gas, im Betrieb Flüssigkeit - aus dieser Durchgangsöffnung austritt und so die Undichtigkeit detektiert werden kann. Auch dies trägt zur verbesserten Temperierung bei, da ein Flüssigkeits oder Fluidverlust potentiell die Kühlleistung mindert, beispielsweise durch eine Veränderung der fluiddynamischen Eigenschaften des Kühlkanalsystems. Auch kann so durch geeignete Anordnung des Flüssigkeitsbehälters, bei spielsweise in einem Schwerefeld unter einer Batterie mit der ersten Lage der Batterie zu- und mit der zweiten Lage der Batterie abgewandt, auch sicherge stellt werden, dass bei einer Leckage die austretende Flüssigkeit nach unten, das heißt weg von der Batterie abgeführt wird, was auch die Betriebssicher heit erhöht.
Ein weiterer Aspekt betrifft eine Speichereinrichtung für elektrische Energie mit einem Flüssigkeitsbehälter nach einer oder mehreren der beschriebenen Ausführungsformen oder einen elektrischen Verbraucher mit einem Flüssig keitsbehälter nach einer oder mehreren der beschriebenen Ausführungsfor- men. Ein anderer Aspekt ist ein Fahrzeug oder Kraftfahrzeug, insbesondere ein Fahrzeug oder Kraftfahrzeug mit einem elektrischen Fahrantriebsmotor, mit einer solchen Speichereinrichtung für elektrische Energie oder mit einem sol chen elektrischen Verbraucher.
Im Folgenden werden beispielhafte plattenartige Fluidbehälter anhand von Figuren detaillierter beschrieben. Dabei werden verschiedene erfindungswe sentliche oder auch vorteilhafte weiterbildende Elemente im Rahmen jeweils eines konkreten Beispiels genannt, wobei auch einzelne dieser Elemente als solche zur Weiterbildung der Erfindung - auch herausgelöst aus dem Kontext des jeweiligen Beispiels und weiterer Merkmale des jeweiligen Beispiels - verwendet werden können. Weiterhin werden in den Figuren für gleiche oder ähnliche Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, und deren Erläuterung daher teilweise weggelassen.
Es zeigen
Figur 1 in zwei Teilbildern 1A und 1B eine Seitenansicht und eine
Draufsicht auf einen plattenartigen Flüssigkeitsbehälter, auf dem Batteriezellen angeordnet sind;
Figur 2 eine Draufsicht auf einen plattenartigen Flüssigkeitsbehälter des Stands der Technik;
Figur 3 eine Draufsicht eines plattenartigen Flüssigkeitsbehälters ge mäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
Figur 4 in Teilbild 4A eine Draufsicht eines plattenartigen Flüssigkeits behälters sowie in Teilbildern 4B und 4C Detailansichten gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel
Figur 5 eine Draufsicht eines plattenartigen Flüssigkeitsbehälters ge mäß einem dritten Ausführungsbeispiel;
Figur 6 eine Draufsicht eines plattenartigen Flüssigkeitsbehälters ge mäß einem vierten Ausführungsbeispiel; Figur 7 eine Draufsicht eines plattenartigen Flüssigkeitsbehälters ge mäß einem fünften Ausführungsbeispiel;
und
Figur 8 in drei Teilfiguren 8A-C beispielhafte Kanalverläufe erfindungs gemäßer plattenartiger Flüssigkeitsbehälter.
Fig. 1 zeigt in Teilbild 1A eine Seitenansicht eines Flüssigkeitsbehälters 1, näm lich einer Batterietemperierplatte 1 mit einer ersten, oberen Lage 2, die als eine flache Lage ausgebildet ist und einer zweiten, unteren Lage 3, die - hier nicht sichtbar - auf ihrer der ersten Lage 2 zugewandten Seite zumindest eine Vertiefung aufweist, welche den Verlauf des Flüssigkeitskanals vorgibt. Auf der oberen Lage 2 ist ein Batteriepack 103 bestehend aus Batteriezellen 104 angeordnet. Das Batteriepack 103 und die Temperierplatte 1 befinden sich in einem Wärmeleitungskontakt. Die Temperierflüssigkeit wird aus einer Zulei tung über einen an einem Ende der Temperierplatte 1 angeordneten Einlass stutzen 101 in das Flüssigkeitskanalsystems der Temperierplatte 1 eingeleitet. Nach Durchfließen der Flüssigkeitskanäle des Flüssigkeitskanalsystems in der Temperierplatte 1 wird die Temperierflüssigkeit über einen ebenfalls an dem Ende der Temperierplatte 1 angeordneten Auslassstutzen 102 aus der Temperierplatte 1 abgeleitet. Der Durchfluss erfolgt dabei in den meisten Be triebszuständen kontinuierlich.
Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf einen plattenartigen Flüssigkeitsbehälter des Standes der Technik, genauer eine Draufsicht auf eine zweite Lage des plat tenartigen Flüssigkeitsbehälters. Die Bereiche, auf denen hier auf der dem Betrachter abgewandten Seite des plattenartigen Flüssigkeitsbehälters 1 der Einlass 101 und der Auslass 102 angeordnet sind, ist hier mit gestrichelten Kreisen angegeben. In dem Flüssigkeitskanalsystem 4 geben Pfeile 5 die jewei lige lokale, also abschnittsweise Durchflussrichtung an, in welcher bei dem Temperieren eine entsprechende Flüssigkeit von dem Einlass 101 zu dem Aus lass 102 strömt. Im gezeigten Beispiel fließt bei dem Temperieren die Flüssig keit von dem Einlass 101 zunächst in einen ersten Bereich 6 und von diesem in einen zweiten Bereich 7, bevor die Flüssigkeit das Flüssigkeitskanalsystem 4 und den plattenartigen Flüssigkeitsbehälter 1 mit veränderter Temperatur durch den Auslass 102 verlässt. Der erste Bereich 6 kann daher als stromauf wärts gelegener Bereich, der zweite Bereich 7 als stromabwärts gelegener Bereich bezeichnet werden.
In dem ersten Bereich 6 sind dabei mehrere parallel zueinander verlaufende Kanalabschnitte 8a bis 8e vorhanden. Auch im zweiten Bereich 7 sind entspre chend mehrere parallel zueinander verlaufende zweite Kanalabschnitte 9a bis 9e vorhanden. Dabei ist jedoch der erste Abstand di zwischen den ersten Ka nalabschnitten 8a bis 8e und der zweite Abstand d2 zwischen den Kanalab schnitten 9a bis 9e des zweiten Bereichs 7 vorliegend identisch. Daher wird sich bei dem beschriebenen Flüssigkeitsbehälter aus dem Stand der Technik während des Temperierens eine unterschiedliche Temperatur der angrenzen den Batteriezellen im ersten Bereich 6 und im zweiten Bereich 7 einstellen, das heißt eine inhomogene Temperierleistung erreicht werden.
In Fig. 3 ist nun eine Draufsicht auf einen plattenartigen Flüssigkeitsbehälter gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel dargestellt. Der Flüssigkeitsbehälter 1 ist dabei nur ausschnittsweise dargestellt. So sind Einlass 101 und Auslass 102 nicht gezeigt, entsprechende Pfeile weisen jedoch auf den ungefähren Bereich, in welchem Einlass 101 und Auslass 102 angeordnet sind, hin. Dabei ist in beispielhafter Weise vorliegend der Einlass 101 und der Auslass 102 ähn lich dem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel auf der dem Betrachter ab gewandten Platte des Flüssigkeitsbehälters 1 angebracht, welche als glatte Platte ausgeführt sein kann.
In dem ersten stromaufwärts gelegenen Bereich 6 sind dabei wieder mehrere, vorliegend insgesamt fünf parallel zueinander verlaufende erste Kanalab schnitte 8a bis 8e angeordnet. Diese sind dabei jeweils in dem ersten Abstand di voneinander beabstandet angeordnet. In dem zweiten, im Vergleich zum ersten Bereich stromabwärts angeordneten Bereich 7 weist das Flüssigkeits kanalsystem 4 ebenfalls mehrere, vorliegend vier parallel zueinander verlau fende zweite Kanalabschnitte 9a bis 9d auf, welche je in dem zweiten Abstand d2 zueinander angeordnet sind. Die jeweiligen Abstände d 1; d2 werden dabei vorliegend senkrecht zu einer Durchflussrichtung der jeweiligen Kanalab schnitte gemessen. Der erste Abstand di ist dabei größer als der zweite Ab stand d2. Es kann auch vorgesehen sein, dass es mehrere unterschiedliche erste Abstände d i gibt, sowie mehrere unterschiedliche Abstände d2. In die sem Fall sind die ersten Abstände d2 größer als zumindest ein zweiter Abstand d2, bevorzugt größer als alle zweiten Abstände d2. Zusätzlich zum ersten, stromaufwärts angeordneten Bereich 6 und zum zweiten, stromabwärts an geordneten Bereich 7 weist das Flüssigkeitskanalsystem 4 hier noch einen zwischen diesen beiden Bereichen angeordneten Umkehrbereich 67 auf, wel cher die beiden Bereiche 6, 7 verbindet. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist genau ein solcher Umkehrbereich 67 mit mehreren nebeneinander ihre Richtung wechselnden Fluidströmungswegen vorhanden.
Im gezeigten Beispiel teilt sich das Flüssigkeitskanalsystem 4 ausgehend von dem Einlass 101 in zwei erste Kanalabschnitte 8a, 8b auf, welche parallel in dem Abstand d i in positiver y-Richtung verlaufen. Vorliegend spalten sich die beiden Kanalabschnitte 8a und 8b dann wiederum in weitere erste Kanalab schnitte 8c und 8d bzw. einen ersten Kanalabschnitt 8e und einen weiteren Kanalabschnitt 17 auf. Diese Kanalabschnitte verlaufen hier ebenfalls parallel in positiver y-Richtung, wobei die ersten Kanalabschnitte 8c bis 8f den ersten Abstand d i aufweisen. Die unterschiedlichen ersten Kanalabschnitte 8d und 8e sowie der weitere Kanalabschnitt 17 des ersten Bereiches 6 vereinen sich in einem mischenden Umkehrkanalabschnitt 76b des Umkehrbereichs 67, erfahren dabei einen Richtungswechsel und gehen unter Verzweigung in die zweiten Kanalabschnitte 9a bis 9c des zweiten Bereichs 7 über. Der erste Ka nalabschnitt 8c geht dabei vorliegend über einen Umkehrabschnitt 76a in den zweiten Kanalabschnitt 9d über, ohne sich hier mit weiteren Kanalabschnitten zu vereinen. Der Umkehrkanalabschnitt 76a des Umkehrbereichs 67 kann so mit als nicht-mischender Umkehrkanalabschnitt 76a bezeichnet werden. Die zweiten Kanalabschnitte 9a bis 9d verlaufen dabei im gezeigten Beispiel in negativer y-Richtung und vereinen sich zum Auslass 102 hin, so dass Einlass 101 und Auslass 102 hier in ungefährer Nähe zueinander zu finden sind.
Die die Strömungsrichtung anzeigenden Pfeile 5 verlaufen im Umkehrbereich 67 in einem Winkel von ungefähr oder im Wesentlichen 90° zu den entspre chenden Pfeilen 5 im ersten stromaufwärts gelegenen Bereich 6. Ebenso ver laufen die die Strömungsrichtung anzeigenden Pfeile 5 im zweiten, stromab wärts gelegenen Bereich 7 zu den entsprechenden Pfeilen 5 im Umkehrbe reich 67 in einem Winkel von ungefähr 90°. Der Übergang vom ersten strom- aufwärts gelegenen Bereich 6 über den Umkehrbereich 67 in den zweiten, stromabwärts gelegenen Bereich 7 bewirkt also eine Änderung der Strö mungsrichtung des Temperierfluids um 180°. Im Umkehrbereich 67 verläuft dabei vorliegend mehr als ein Kanalabschnitt. Im vorliegenden Beispiel verlau fen im Umkehrbereich 67 der nicht-mischende Umkehrkanalabschnitt 76a und der mischende Umkehrkanalabschnitt 76b nebeneinander und zwar hier auch größtenteils, also über mehr als 50% ihrer Länge, parallel und einander unmittelbar benachbart zueinander, d.h. ohne dazwischen verlaufenden wei teren Strömungspfad. Der Richtungswechsel der Strömungsrichtung erfolgt dabei in mehreren Strömungspfaden nebeneinander. Mit anderen Worten umgibt der den nicht-mischenden Umkehrkanalabschnitt 76a enthaltende Strömungspfad im gezeigten Beispiel den den mischenden Umkehrkanalab schnitt 76b enthaltenden Strömungspfad an drei Seiten. Er ist somit zwischen dem letztgenannten Strömungspfad und einem Rand des Flüssigkeitsbehälters angeordnet. Die zweiten Kanalabschnitte 9a bis 9d erstrecken sich hier über rund 80% der in y-Richtung bemessenen Länge des Flüssigkeitsbehälters 1. Die beiden ersten Kanalabschnitte 8a und 8b erstrecken sich über mehr als 10% der Länge des Flüssigkeitsbehälters in y-Richtung und die weiteren ersten Ka nalabschnitte 8c bis 8e und 17 über mehr als 40% der in y-Richtung bemesse nen Länge des Flüssigkeitsbehälters 1. Nur im Bereich der Verzweigung der ersten Kanalabschnitte 8a, 8b in die weiteren ersten Kanalabschnitte 8c bis 8e und 17 ergibt sich im gezeigten Beispiel im ersten stromaufwärts gelegenen Bereich 6 eine Richtungsänderung des Fluidstroms, wobei die größte Rich tungsänderung hier zwischen den ersten Kanalabschnitten 8b und 17 auftritt. Sie ist vorliegend allerdings mit ca. 65° geringer als 75°. In den zweiten Kanal abschnitten 9a bis 9d erfolgt hier keine Richtungsänderung. Das Temperierfluid erfährt somit nur zwei Richtungsänderungen von mehr als 75°, nämlich die beiden 90° Änderungen im Bereich des Umkehrbereichs 67. Durch den auf ein Minimum beschränkten Richtungswechsel ergibt sich nur ein ge ringer Druckabfall des Temperierfluids.
In einem Temperierbetrieb, beispielsweise einem Kühlbetrieb, wird nun die vergleichsweise kalte Flüssigkeit in den Einlass 101 eingespeist, entfaltet dort aber aufgrund der wenigen ersten Kanalabschnitte 8a und 8b sowie der sich an diese anschließenden ersten Kanalabschnitte 8c bis 8e, welche in ver gleichsweise großem Abstand di zueinander angeordnet sind, eine wesentlich geringere Kühlwirkung als dies beispielsweise der Fall wäre, wenn die Durch flussrichtung umgekehrt würde und die Flüssigkeit in den Auslass 102 als Ein lass eingespeist würde und sich sofort auf die im vergleichsweise geringen Abstand d2 angeordneten zweiten Abschnitte 9a bis 9d verteilen würde.
Aufgrund der geringeren von den Kanälen im Bereich 6 und insbesondere im Bereich der Kanäle 8a und 8b eingenommenen Fläche und des damit einher gehenden geringeren Durchströmquerschnitts strömt die Flüssigkeit in diesen Bereichen schneller als in dem Bereich 7. Hierdurch kann die Flüssigkeit im Bereich 6 weniger Wärmeenergie verglichen mit einer Anordnung im Bereich 6 der Figur 2 aufnehmen, so dass es nur zu einem mäßigen Temperaturanstieg kommt. Die Temperaturdifferenz zwischen den zu temperierenden angren zenden Batteriezellen und dem Flüssigkeitsbehälter ist beim Übergang vom Bereich 6, in den Bereich 7, hier also im Umkehrbereich 67, somit höher als in einer vergleichbaren Anordnung des Stands der Technik. Hierdurch ist eine effektivere Temperierung im Bereich 7 möglich, so dass insgesamt der Wär meübertrag in dem ersten Bereich 6 und dem zweiten Bereich 7 homogeni siert ist, das heißt gleichmäßiger erfolgt als in bisher bekannten Flüssigkeits kanaltopographien.
In Fig. 4A ist eine Draufsicht eines plattenartigen Flüssigkeitsbehälters gemäß eines zweiten Ausführungsbeispiels dargestellt. Wieder ist der Flüssigkeitsbe hälter 1 dabei nur ausschnittsweise dargestellt. Dieses Ausführungsbeispiel ist dabei weitgehend wie das in Fig. 3 gezeigte Ausführungsbeispiel ausgeführt. Wiederum ergeben sich im Umkehrbereich 67 zwei Kanalabschnitte 76, näm lich ein mischender und ein nicht-mischender Umkehrkanalabschnitt 76a, 76b.
Zur Verdeutlichung der Verbindungstechnik für die beiden Lagen 2, 3 sind hier jedoch zusätzlich die Schweißnähte 10 bis 16 eingezeichnet. Bei der Schweiß naht 16 handelt es sich dabei vorliegend um eine umlaufende Schweißnaht unmittelbar am Rand des Flüssigkeitsbehälters zur allgemeinen Abdichtung. Die Schweißnaht 10 dichtet in diesem Beispiel die ersten Kanalabschnitte 8c und 8d gegeneinander ab, so wie die zweiten Kanalabschnitte 9c und 9d. Da bei ist die Schweißnaht 10 bereichsweise als ringförmige Doppelschweißnaht ausgeführt, nämlich in dem Bereich, in welchem sie die ersten Kanalabschnit- te 8c und 8d abdichtet. Eine Doppelschweißnaht ist dabei eine Schweißnaht, die im Querschnitt, beispielsweise senkrecht zu den Kanalwänden des Kanal abschnitts 8c als zwei Schweißnähte erscheint. In dem Bereich der zweiten Kanalabschnitte 9c und 9d hingegen dichtet die Schweißnaht 10 hier als an den ringförmigen Bereich der Schweißnaht 10 angehängter Einzelnahtausläu fer ab. Die Schweißnaht 11 ist ebenfalls als ringförmige Doppelschweißnaht ausgeführt, jedoch vorliegend ohne Einzelnahtausläufer. Sie dichtet im gezeig ten Beispiel die Kanalabschnitte 8a, 8b, 8d und 8e voneinander ab. Die Schweißnaht 12 ist hier eine Einzelschweißnaht und dichtet vorliegend den ersten Kanalabschnitt 8e gegenüber dem weiteren Kanalabschnitt 17, welcher in einem geringeren Abstand, beispielsweise dem zweiten Abstand d2 von dem ersten Kanalabschnitt 8e entfernt angeordnet ist, ab. Ähnlich zu der Schweißnaht 12 dichten in diesem Beispiel auch die Schweißnähte 14 und 15 Kanalabschnitte gegeneinander ab, welche in geringem Abstand, nämlich dem Abstand d2 voneinander beabstandet angeordnet sind.
Fig. 4B stellt eine perspektivische Schnittansicht des Schnittes A-A von Fig. 4A dar. Dort ist einerseits die einfache Schweißnaht 12 gezeigt, welche die zweite Lage 3 zwischen dem ersten Kanalabschnitt 8e und dem weiteren Kanalab schnitt 17 mit der ersten Lage 2 verschweißt und so die beiden Kanalabschnit te gegeneinander abdichtet. Ebenfalls dargestellt ist die Doppelschweißnaht 11, welche in Form ihrer beiden Schweißnähte 11a und 11b die zweite Lage 3 zwischen dem ersten Kanalabschnitt 8d und dem ersten Kanalabschnitt 8e mit der ersten Lage 2 verschweißt. Die Verwendung der doppelten Schweißnaht verhindert hier, dass die zweite Lage 3 bei erhöhter Druckbelastung im Be reich zwischen den beiden ersten Kanalabschnitten 8d und 8e verformt wird und ermöglicht so eine besonders zuverlässige und dauerhafte Druckfestigkeit trotz der Erhöhung des Abstandes der ersten Kanalabschnitte 8d und 8e im Vergleich zu dem Abstand d2 zwischen dem weiteren Kanalabschnitt 17 und dem ersten Kanalabschnitt 8e, der bereits durch die einfache Schweißnaht 12 zuverlässig und dauerhaft hergestellt ist.
In Fig. 4C ist eine weitere Detailansicht, die in Fig. 4A im Bereich B dargestellte Gestaltungsmöglichkeit eines Endes der Einfachschweißnaht 12, welche selbstverständlich auf jede weitere Einfachschweißnaht angewendet werden kann, dargestellt. Dabei wird die Schweißnaht 12 an ihrem Ende in einer kreis- förmigen Gestalt 12' ausgeführt, vorliegend als Kreis mit einem innenliegen den als loses Ende sich zum Mittelpunkt des Kreises hin erstreckenden gebo genen Schweißnahtendes.
In Fig. 5 ist eine Draufsicht eines plattenartigen Flüssigkeitsbehälters gemäß einem weiteren, dritten Ausführungsbeispiel dargestellt. Dabei ist nun vorlie gend der Einlass 101 und der Auslass 102 auf der dem Betrachter zugewand ten Seite, also in der zweiten Lage 3 ausgeführt. Das Flüssigkeitskanalsystem 4 teilt sich dabei vorliegend in mehrere, hier zwei, Flüssigkeitskanal-Teilsysteme 4' und 4" auf. Beide Teilkanalsysteme 4' und 4" koppeln dabei jeweils den Einlass 101 fluidisch mit dem Auslass 102. Desweiteren weisen beide Flüssig keitskanalsteilsysteme 4' und 4" einen ersten Bereich 6, 6', einen Umkehrbe reich 67, 67' und einen zweiten, im Vergleich zum ersten Bereich 6, 6' strom abwärts gelegenen Bereich 7, auf. In beiden ersten Bereichen 6, 6' weist das jeweilige Flüssigkeitskanalteilsystem 4', 4" dabei erste Kanalabschnitte 8a bis 8d bzw. 8a' bis 8d' auf, welche in mehreren (hier unterschiedlichen) ersten Abständen di benachbart parallel zueinander verlaufen. In den zweiten Berei chen 7, 7' weisen die beiden Flüssigkeitskanalteilsysteme 4', 4" entsprechend den beschriebenen Ausführungsformen jeweils zweite Kanalabschnitte 9a bis 9d bzw. 9a' bis 9d' auf, welche in einem oder mehreren zweiten Abständen d2 benachbart parallel zueinander verlaufen. Dabei sind die unterschiedlichen Abstände d i im gezeigten Beispiel durchweg größer als der Abstand d2 oder die Abstände d2.
Pro Flüssigkeitskanal-Teilsystem 4', 4" ist dabei genau ein Umkehrbereich 67, 67' mit jeweils mehreren nebeneinander ihre Richtung wechselnden Fluid strömungswegen vorhanden. Die beiden Umkehrbereiche 67, 67' umfassen hier gemeinsam 17,5% der Fläche des plattenartigen Flüssigkeitsbehälters 1, also deutlich weniger als 1/3 der Fläche. Hierdurch wird eine möglichst gleichmäßige Temperierung der Speicheranordnung gewährleistet.
Die weite Lage 3 weist vorliegend eine Durchgangsöffnung 18 auf im Bereich zwischen den beiden Schweißnähten zwischen den zwei einander nächsten Kanalabschnitten 8a' und 8b' sowie im Bereich zwischen den beiden Schweiß nähten zwischen den zwei einander nächsten Kanalabschnitten 8a und 8b sowie im Bereich zwischen den beiden Schweißnähten zwischen den zwei einander nächsten Kanalabschnitten 8b/b' und 9d/d' sowie im Bereich zwi schen den beiden Schweißnähten zwischen den zwei einander nächsten Ka nalabschnitten 8a/e und 8b/c sowie im Bereich zwischen den beiden Schweißnähten zwischen den zwei einander nächsten Kanalabschnitten 8c und 17 beziehungsweise 8c' und 17'.
Figur 6 stellt eine weitere Ausführungsform dar, bei der der stromaufwärts gelegene erste Bereich 6 des Flüssigkeitskanalsystems 4 eine geringere Grund fläche einnimmt als der stromabwärts gelegene zweite Bereich 7, obwohl bei de in y-Richtung dieselbe Erstreckung aufweisen. Einlass 101 und Auslass 102 sind wiederum nur mit Pfeilen angedeutet, da sie auf der dem Betrachter ab gewandten Oberfläche des plattenartigen Flüssigkeitsbehälters ausgebildet sind.
Weiterhin unterscheidet sich die Ausführungsform der Fig. 6 von den vorge nannten darin, dass sie im Umkehrabschnitt 67 mehrere Kanalabschnitte 76a, 76a', 76a" aufweist, die jeweils genau einen ersten Kanalabschnitt 8a, 8a', 8a" des stromaufwärts gelegenen ersten Bereichs mit genau einem zweiten Ka nalabschnitt 9a, 9a', 9a" des stromabwärts gelegenen zweiten Bereichs 7 mit einander verbinden und somit als nicht-mischende Umkehrkanalabschnitte 76a, 76a', 76a" betrachtet werden können. Diese umschließen in der x-y- Ebene an drei Seiten vorliegend genau einen Kanalabschnitt 76b des Umkehr bereichs 67, in dem Fluid aus einer Vielzahl erster Kanalabschnitten 8b, 8b', 8b", 8c bis 8d, von denen nicht alle mit eigenen Bezugszeichen versehen sind, eine Richtungsumkehr seiner mittleren Strömungsrichtung erfährt und in eine Vielzahl von zweiten Kanalabschnitten 9b, 9b', 9b", 9c bis 9d, von denen nicht alle mit eigenen Bezugszeichen versehen sind, weitergeleitet wird. Fluid der verschiedenen ersten Kanalabschnitte 8b, 8b', 8b", 8c bis 8d wird dabei ver mischt und verzweigt sich auf die verschiedenen zweiten Kanalabschnitte 9b, 9b', 9b", 9c bis 9d, der Kanalabschnitt 76b kann hier somit als mischender Umkehrkanalabschnitt betrachtet werden.
Im vorliegenden Beispiel verlaufen im Umkehrbereich 67 also drei nicht- mischende Umkehrkanalabschnitte 76a, 76a', 76a" und der mischende Um kehrkanalabschnitt 76b nebeneinander und zwar hier auch parallel und ei nander unmittelbar benachbart zueinander, d.h. ohne dazwischen verlaufen- den weiteren Kanalabschnitt oder sonstigen Strömungspfad. Der Richtungs wechsel der (mittleren) Strömungsrichtung erfolgt dabei in diesen mehreren Strömungspfaden nebeneinander, d.h. in einander jeweils nächstliegenden Abschnitten.
Die die lokale Durchflussrichtung anzeigenden Pfeile 5 verlaufen in diesem Beispiel im Umkehrbereich 67 in einem Winkel von ungefähr oder im Wesent lichen 90° zu den entsprechenden Pfeilen 5 im ersten stromaufwärts gelege nen Bereich 6. Ebenso verlaufen die die lokale Durchflussrichtung anzeigen den Pfeile 5 im zweiten, stromabwärts gelegenen Bereich 7 zu den entspre chenden Pfeilen 5 im Umkehrbereich 67 in einem Winkel von ungefähr 90°.
Zugunsten der Klarheit der Darstellung wurden in Fig. 6 nur wenige der Schweißnähte beispielhaft dargestellt. So wird etwa der Strömungspfad, der die Kanalabschnitte 8a, 76a und 9a umfasst, vom Strömungspfad, der die Ka nalabschnitte 8a', 76a' und 9a' umfasst, durch eine Doppelnaht 11b getrennt, die vorliegend zum Ring geschlossen ist und hier insgesamt einen näherungs weise C-förmigen Verlauf aufweist. Dabei weist die Doppelnaht 11b im gezeig ten Beispiel stromaufwärts, hier zwischen den Kanalabschnitten 8a und 8a', einen größeren Abstand zwischen ihren Einzelnähten auf als stromabwärts, hier zwischen den Kanalabschnitten 76a und 76a' und 9a und 9a'. Der Strö mungspfad, der die Kanalabschnitte 8a', 76a' und 9a' umfasst, wird über eine weitere Schweißnaht vom Strömungspfad, der die Kanalabschnitte 8a", 76a" und 9a" umfasst, getrennt. Diese Schweißnaht besteht im gezeigten Beispiel stromaufwärts, hier zwischen den Kanalabschnitten 8a' und 8a", aus einer Doppelnaht 11a, deren Enden zusammenlaufen und sich ohne Unterbrechung stromabwärts, hier zwischen den Kanalabschnitten 76a' und 76a" und weiter zwischen den Kanalabschnitten 9a' und 9a", als Einfach naht 12a fortsetzen.
Die Schweißnaht 11c, die hier die Kanalabschnitte 8d und 9d und damit den ersten Bereich 6 vom zweiten Bereich 7 voneinander trennt, ist vorliegend als Doppelnaht ausgeführt, deren freie Enden zu den Außenrändern des platten artigen Flüssigkeitsbehälters 1 geführt sind und kurz vor dem Außenrand, aber außerhalb einer die beiden Lagen des Flüssigkeitsbehälters verbindenden, um den Außenrand geschlossen umlaufenden Schweißnaht, die hier nicht darge- stellt ist, enden.
Anhand mehrerer kurzer Schweißnähte ist weiter gezeigt, dass kürzere zwi schen Kanalabschnitten liegende Bereiche, in denen die beiden Lagen aufei nander aufliegen, mittels Einfachnähten wie den Einfachnähten 12b, 12b' miteinander verbunden sein können oder mittels Doppelnähten wie der Dop pelnaht lld. Bei letzterer laufen im gezeigten Beispiel die stromaufwärts lie genden Enden der Schweißnaht zusammen, während die stromabwärts lie genden Enden getrennt voneinander enden.
In den bisher beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen verlaufen die ersten Kanalabschnitte 8a bis 8e und die zweiten Kanalabschnitte 9a bis 9d durchwegs anti-parallel, das heißt parallel mit entgegengesetzt orientierter Durchflussrichtung. Mit einer entsprechenden Änderung der relativen Anord nung von Einlass 101 und Auslass 102 ist jedoch auch denkbar, dass die ersten Kanalabschnitte 8a bis 8e und die zweiten Kanalabschnitte 9a bis 9d gleichge richtet parallel verlaufen, so dass auch die Durchflussrichtung in den jeweili gen Kanalabschnitten in die gleiche Richtung, beispielsweise positive oder negative y-Richtung verläuft. Dazu kann der zweite Bereich 7„aufgeklappt" werden, also in positiver y-Richtung oberhalb des ersten Bereichs 6 angeord net werden. Ähnliches könnte auch für den weiteren zweiten Bereich und dem weiteren ersten Bereich 6' durchgeführt werden, wobei dann beispiels weise der zweite Bereich in negativer y-Richtung unterhalb des ersten Be reichs angeordnet werden müsste. Entsprechend müsste natürlich der jewei lige Auslass ebenfalls neu positioniert werden, so dass in dieser beschriebe nen beispielhaften Variante erster und zweiter Bereich 6, 7 in der y-Richtung zwischen Einlass 101 und Auslass 102 angeordnet ist.
Eine entsprechende eine weitere Ausführungsform ist in Fig. 7 gezeigt, bei der die beiden Lagen zwischen sämtlichen ersten Kanalabschnitten 8a, 8b, 8c wel che jeweils nächste Nachbarn sind, mit zwei Schweißnähten, d.h. Doppel schweißnähten 11 miteinander verschweißt sind, während die zweiten Kanal abschnitte 9a bis 9f mit einfachen Schweißnähten 12 verbunden sind. Die Doppelschweißnaht 11a ist dabei als ringförmig geschlossene Naht ausge führt, sie schließt also eine Insel ab. Die Doppelschweißnaht 11b ist hingegen nur U-förmig ausgebildet. Die Kombination zweier im Querschnitt als Doppel- Schweißnähte erscheinender Schweißlinien mit vollständig und unvollständi gem Kreisschluss ist dabei nur beispielhaft, ebenso können nur inselförmige Abschnitte zwischen den Kanalabschnitten vorhanden sein oder nur offene Doppelschweißnähte. Weiterhin ist die Durchflussrichtung in ersten und zwei ten Kanalabschnitten parallel (also nicht anti-parallel) und der Einlass 101 und der Auslass 102 sind an gegenüberliegenden Breitseiten des plattenartigen Flüssigkeitsbehälters angeordnet. Die ersten und zweiten Kanalabschnitte befinden sich mit ihrer Länge entlang der Länge des plattenartigen Flüssig keitsbehälters verlaufend hintereinander zwischen dem Einlass 101 und dem Auslass 102. Das Temperierfluid erfährt hier keinen einzigen Richtungswechsel von mehr als 75°, so dass auch hier nur ein sehr geringer Druckverlust auftritt.
Figur 8 zeigt in drei Teilfiguren 8A-C beispielhafte Ausschnitte aus Draufsich ten von Kanalabschnitten erfindungsgemäßer Flüssigkeitsbehälter, die sowohl Kanalabschnitte 8 eines stromaufwärts gelegenen ersten Bereichs, Kanalab schnitte 76 eines Umkehrbereichs 67 als auch Kanalabschnitte 9 eines strom abwärts gelegenen zweiten Bereichs oder Teile derartiger Kanalabschnitte sein können und allgemein mit K bzw. Ka, Kb, Kc bezeichnet werden. Die Fuß linien eines Kanalabschnitts sind dabei jeweils mit F bezeichnet, die mit D be- zeichneten Linien begrenzen schematisch den Bereich, in dem der Kanal eine konstante maximale Höhe aufweist.
Während der Kanalabschnitt Ka der Teilfigur 8A geradlinig verläuft und zwi schen den beiden Fußlinien F der Kanalaufwölbung eine konstante Breite b aufweist, verläuft der Kanalabschnitt Kb von Teilfigur 8B wellenförmig, aber ebenfalls mit konstanter Breite b. Hingegen ändert der Kanalabschnitt Kc von Teilfigur 8C seine Breite b stetig, wobei die Fußlinien F ebenfalls Wellenlinien beschreiben, die aber spiegelbildlich zueinander sind.
Die langgestrichelte Linie M bezeichnet in allen drei Teilfiguren 8A-C die Mit tellinie des jeweiligen Kanalabschnitts. In Teilfiguren 8B und 8C verlaufen die strichpunktierten Linien im Abstand b/2 zu beiden Seiten der Mittellinie M, sie stellen also die gemittelten Fußlinien FM der Kanalabschnitte dar, während die kurz gestrichelten Linien A die maximale Auslenkung der Kanalfüße ange ben und die entsprechenden Punkte maximaler Auslenkung verbinden. Bei Kanalverläufen wie in den Teilfiguren 8B und 8C dargestellt, können Kanäle als parallel verlaufend im Sinne der vorliegenden Offenbarung betrachtet wer den, bei denen gilt: b < B < 1,5b. Veranschaulicht werden kann B als eine Brei te einer vom Kanalabschnitt K eingenommenen Rechtecksfläche auf dem Flüssigkeitsbehälter, also eine effektive Breite B und b als die lokale tatsächli- che Breite b des jeweiligen Kanalabschnitts K. Eine Schweißverbindung ent lang der Fußlinien kann hier jeweils den Fußlinien folgen, gerade, d.h. parallel zur Mittellinie M, ausgeführt sein, oder wellenförmig, d.h. mit regelmäßig va riierendem Abstand zur Mittellinie M, der konstant oder aber selber variie rend sein kann, ausgeführt sein, oder eine Mischform der gezeigten Varianten aufweisen.

Claims

Patentansprüche
1. Plattenartiger Flüssigkeitsbehälter (1) zum Temperieren einer Spei chereinrichtung für elektrische Energie (103) oder eines elektrischen Verbrauchers, bevorzugt in einem Kraftfahrzeug, mit
- zwei zumindest bereichsweise aneinander anliegenden Lagen (2, 3),
- einem Einlass (101) zum Einfüllen einer Flüssigkeit in den Flüssig keitsbehälter (1),
- einem Auslass (102) zum Auslassen der Flüssigkeit aus dem Flüssig keitsbehälter (1), und
- einem zwischen den Lagen (2, 3) angeordneten Flüssigkeitskanalsys tem (4), welches den Einlass (101) mit dem Auslass (102) verbindet und ausgebildet ist bei dem Temperieren von der Flüssigkeit durch strömt zu werden,
dadurch gekennzeichnet, dass
ein Abstand (dl) von zumindest zwei parallel zueinander verlaufenden ersten Kanalabschnitten (8a-8e, 8a'-8e') des Flüssigkeitskanalsystems (4) in einem stromaufwärts gelegenen ersten Bereich (6, 6') des Flüssigkeitskanalsystems (4) größer ist als ein Abstand (d2) von zumin dest zwei parallel zueinander verlaufenden zweiten Kanalabschnitten (9a- 9e, 9a'-9d') des Flüssigkeitskanalsystems (4) in einem stromab wärts gelegenen zweiten Bereich (7, 7') des Flüssigkeitskanalsystems (4).
2. Flüssigkeitsbehälter (1) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
die ersten Kanalabschnitte (8a-8e, 8a'-8e') parallel zu den zweiten Ka nalabschnitten (9a- 9e, 9a'-9d') verlaufen, wobei die Strömungsrich tung in den ersten Kanalabschnitten (8a-8e, 8a'-8e') parallel oder anti parallel zur Strömungsrichtung in den zweiten Kanalabschnitten (9a- 9e, 9a'-9d') verläuft.
3. Flüssigkeitsbehälter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
die parallel zueinander verlaufenden Kanalabschnitte (8a-8e, 8a'-8e', 9a- 9e, 9a'-9d') des Flüssigkeitskanalsystems (4) sich jeweils geradlinig über zumindest 50%, bevorzugt über zumindest 70%, besonders be vorzugt über zumindest 85% der Länge oder der Breite des Flüssig keitsbehälters (1) erstrecken.
4. Flüssigkeitsbehälter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
eine Kanalbreite in den ersten und zweiten Kanalabschnitten (8a-8e, 8a'-8e', 9a- 9e, 9a'-9d') in einer Haupterstreckungsebene des Flüssig keitsbehälters (1) betrachtet im Wesentlichen gleich ist.
5. Flüssigkeitsbehälter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
der Abstand (dl) der ersten Kanalabschnitte (8a-8e, 8a'-8e') zueinan der größer ist als die halbe Kanalbreite und/oder der Abstand (d2) der zweiten Kanalabschnitte (9a- 9e, 9a'-9d') zueinander kleiner ist als die halbe Kanalbreite.
Flüssigkeitsbehälter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
zwischen dem stromaufwärts gelegenen ersten Bereich (6, 6') und dem stromabwärts gelegenen zweiten Bereich (7, 7') ein Umkehrbe reich (67, 67') angeordnet ist, welcher zumindest einen weiteren Ka nalabschnitt (76a, 76b, 76a', 76b') aufweist, welcher jeweils zumin dest einen der ersten Kanalabschnitte (8a-8e, 8a'-8e') mit jeweils zu mindest einem der zweiten Kanalabschnitte (9a- 9e, 9a'-9d') fluidisch koppelt, wobei dabei ein sich stromabwärts an die ersten Kanalab schnitte (8a-8e, 8a'-8e') anschließender Großteil des zumindest einen weiteren Kanalabschnitts (76a, 76b, 76a', 76b') unter einem Winkel zwischen 80° und 100° zu den ersten Kanalabschnitten (8a-8e, 8a'-8e') verläuft, und ein sich stromaufwärts an die zweiten Kanalabschnitte (9a- 9e, 9a'-9d') anschließender Großteil des zumindest einen weite ren Kanalabschnitts (76a, 76b, 76a', 76b') unter einem Winkel zwi schen 80° und 100° zu den zweiten Kanalabschnitten (9a- 9e, 9a'-9d') verläuft.
6. Flüssigkeitsbehälter (1) nach dem vorhergehenden Anspruch,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Umkehrbereich zumindest zwei weitere Kanalabschnitte (76a, 76b, 76a', 76b') auf weist, welche jeweils voneinander unabhängig jeweils zumindest einen ersten Kanalabschnitt (8a-8e, 8a'-8e') mit zumindest einem zweiten Kanalabschnitt (9a- 9e, 9a'-9d') fluidisch koppeln.
7. Flüssigkeitsbehälter (1) nach einem der beiden vorhergehenden An sprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Umkehrbereich (67, 67') zumindest einen weiteren Kanalabschnitt (76a, 76a') aufweist, welcher genau einen ersten Kanalabschnitt (8d, 8d') mit ge nau einem zweiten Kanalabschnitt (9a, 9a') fluidisch koppelt, und/oder zu mindest einen weiteren Kanalabschnitt (76b, 76b'), welcher mehrere unter schiedliche erste Kanalabschnitte (8c, 8e, 8c', 8e') mit zumindest einem zwei ten Kanalabschnitt (9b, 9c, 9d, 9b', 9c', 9d') fluidisch koppelt oder mehrere zweite Kanalabschnitte (9b, 9c, 9d, 9b', 9c', 9d') mit zumindest einem ersten Kanalabschnitt (8c, 8e, 8c', 8e').
8. Flüssigkeitsbehälter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
die parallel zueinander verlaufenden ersten Kanalabschnitte (8a-8e, 8a'-8e') und/oder die parallel zueinander verlaufenden zweiten Ka nalabschnitte (9a- 9e, 9a'-9d') zum Leiten von parallel fließenden Teil strömen der Flüssigkeit ausgebildet sind und insbesondere die parallel zueinander verlaufenden ersten Kanalabschnitte (8a-8e, 8a'-8e') und/oder die parallel zueinander verlaufenden zweiten Kanalabschnit te (9a- 9e, 9a'-9d') jeweils nächste Nachbarn sind.
9. Flüssigkeitsbehälter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
die beiden Lagen (2, 3) zwischen den ersten Kanalabschnitten (8a-8e, 8a'-8e'), welche jeweils nächste Nachbarn sind, mit zwei Schweißnäh ten (11a, 11b) miteinander verschweißt sind und insbesondere die beiden Lagen (2, 3) zwischen den zweiten Kanalabschnitten (9a- 9e, 9a'-9d'), welche jeweils nächste Nachbarn sind, nur mit einer
Schweißnaht (10, 14, 15) miteinander verschweißt sind .
10. Flüssigkeitsbehälter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
die beiden Lagen (2, 3) zwischen sämtlichen ersten und zweiten Kanal abschnitten (8a-8e, 8a'-8e', 9a- 9e, 9a'-9d'), welche jeweils nächste Nachbarn sind, mit zwei Schweißnähten (11a, 11b) miteinander ver schweißt sind.
11. Flüssigkeitsbehälter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
eine Kanal-Seitenwand zumindest eines ersten Kanalabschnitts (8a-8e, 8a'-8e'), die zu einem anderen ersten Kanalabschnitt (8a-8e, 8a'-8e') hin orientiert ist oder unmittelbar der Außenkante des Flüssigkeitsbe hälters (1) benachbart ist, steiler ist als eine Kanal-Seitenwand eines zweiten Kanalabschnitts (9a- 9e, 9a'-9d'), die zu einer Kanal- Seitenwand des zweiten Kanalabschnitts (9a- 9e, 9a'-9d') hin orientiert ist, insbesondere die Kanal-Seitenwände aller zweiten Kanalabschnitte (9a- 9e, 9a'-9d'), die jeweils zu einer Kanal-Seitenwand des zweiten Kanalabschnitts (9a- 9e, 9a'-9d') hin orientiert sind.
12. Flüssigkeitsbehälter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
die erste der beiden Lagen (2) eine flache Lage ist und die zweite der beiden Lagen (3) auf ihrer der ersten Lage (2) zugewandten Seite zu mindest eine Vertiefung aufweist, welche den Verlauf des Flüssigkeits kanalsystems (4) vorgibt.
13. Flüssigkeitsbehälter (1) nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet, dass
die erste Lage (2) härter und/oder dicker als die zweite Lage (3) ist.
14. Flüssigkeitsbehälter (1) nach Ansprüchen 9 und 12 oder 9 und 13, dadurch gekennzeichnet, dass
die zweite Lage (3) im Bereich zwischen den beiden Schweißnähten (11a, 11b) zwischen zwei einander nächsten Kanalabschnitten (8a-8e, 8a'-8e', 9a- 9e, 9a'-9d') mindestens eine Durchgangsöffnung (18) auf weist.
15. Flüssigkeitsbehälter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
ein Kanaldurchmesser von Kanalabschnitten in einem stromaufwärts gelegenen Bereich, welcher insbesondere der erste Bereich (6, 6') sein kann, kleiner ist als in einem stromabwärts gelegenen Bereich, welcher insbesondere der zweite Bereich (7, 7') sein kann.
16. Speichereinrichtung für elektrische Energie (103) mit einem Flüssig keitsbehälter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche oder elektrischer Verbraucher mit einem Flüssigkeitsbehälter (1) nach ei nem der vorhergehenden Ansprüche.
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