WO2021151550A1 - Batteriekühlelement, batteriemoduleinheit und verfahren zum herstellen eines batteriekühlelements - Google Patents

Batteriekühlelement, batteriemoduleinheit und verfahren zum herstellen eines batteriekühlelements Download PDF

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composite film
film
battery
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Moritz LIPPERHEIDE
Hartmut Wolf
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Kautex Textron Gmbh & Co. Kg
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Definitions

  • Battery cooling element battery module unit and method for producing a battery cooling element
  • the invention relates to a battery cooling element having a base body and a deep-drawn multilayer composite film, the multilayer composite film having a metal material at least over part of the surface facing the interior.
  • Battery module units in particular battery module units which are set up for use in a motor vehicle, usually have a housing in which one or more battery modules or two or more battery cells, which can be combined to form battery modules, are arranged. Since the battery modules emit heat during loading and / or unloading, one or more battery cooling elements are usually also arranged in the housing, which are designed to absorb the heat from the battery modules and to transport it out of the housing.
  • battery cooling elements in the form of a heat exchanger are known, which is designed to have a coolant flowing through it.
  • battery cooling elements are also known which are designed to be stiff compared to a battery module and / or a combination of battery cells. In particular, such a battery cooling element can be arranged on the underside of the housing of a battery module unit.
  • both the function of heat transfer and the function of a stiffening element for the battery module unit can be taken over by the battery cooling element as part of a functional integration, whereby weight savings for a battery module unit are possible.
  • a different deformation behavior can occur, in particular in comparison between a battery cooling element and a battery module and / or a combination of battery cells on the one hand and a battery cooling element on the other.
  • a heat conducting element between a battery cooling element on the one hand and a battery module and / or a battery cell on the other is used in the prior art on the other side known, in particular in the form of a heat-conducting paste and / or a heat-conducting film.
  • the invention is based on the object of providing an improvement or an alternative to the prior art.
  • the object is achieved by a battery cooling element, in particular a battery cooling element for a traction battery, having a base body and a multiple Laminated composite film, wherein the base body and the multilayer composite film at least partially enclose an interior of the battery cooling element for receiving a cooling medium, the interior being connected to a cooling medium inflow and a cooling medium outflow, the multilayered composite film being three-dimensionally shaped.
  • a battery cooling element in particular a battery cooling element for a traction battery, having a base body and a multiple Laminated composite film, wherein the base body and the multilayer composite film at least partially enclose an interior of the battery cooling element for receiving a cooling medium, the interior being connected to a cooling medium inflow and a cooling medium outflow, the multilayered composite film being three-dimensionally shaped.
  • the expression “in particular” should always be understood to mean that this expression introduces an optional, preferred feature.
  • the expression is not to be understood as “namely” and not as “namely” a “battery cooling element” is understood to mean a device which is set up to cool a battery cell and / or a battery module. The heat emanating from the battery cell and / or the battery module is preferably dissipated from the battery cooling element by means of a coolant.
  • the battery cooling element preferably has an outer surface for at least regionally contacting a battery cell or a battery module of a battery module unit having at least two battery cells, at least one of the outer surface partially enclosed interior space for receiving a cooling medium, a cooling medium inflow connected to the interior space and a cooling medium outflow connected to the interior space, the outer surface being at least partially formed from a thermally conductive, flexible multilayer composite film.
  • a “traction battery” is understood to mean an energy store, in particular an energy store for electrical current.
  • a traction battery is preferably suitable for installation in and for driving electric cars.
  • a “base body” is understood to mean a component of a battery cooling element which is structurally formed as a load-bearing component, at least with respect to the battery cooling element, so that it is in any case set up to be able to dissipate the mechanical loads occurring in the battery cooling element to surrounding components.
  • a “foil” is understood to mean a thin metal or plastic sheet.
  • a “multilayer composite film” is understood to mean a film which has several layers.
  • different materials can be combined with one another in a multilayer composite film.
  • a multilayer composite film has a plastic material and a metal material, each of which is in the form of a film layer. If the multilayer composite film preferably comprises a metal material, this advantageously enables electromagnetic compatibility (EMC) of the multilayer composite film be improved.
  • EMC electromagnetic compatibility refers to the ability of an element not to interfere with other elements through undesired electrical or electromagnetic effects or to be interfered with by other elements.
  • a multilayer composite film composed of at least two material layers is preferred.
  • a multilayer composite film that has at least partially two material layers is particularly preferred.
  • a multilayer composite film is conceivable which has a first layer over the entire area and which has a second material layer at least over part of the area, in particular a plastic material as the first material layer and a metal material as the second material layer.
  • a multilayer composite film can in particular be produced by means of a calender.
  • a material layer of a multilayer composite film preferably has a metal material.
  • a material layer of a multilayer composite film preferably has a plastic material.
  • a multilayer composite film is preferably thought of, which has an outwardly oriented plastic layer.
  • the outwardly oriented plastic layer can preferably be designed to advantageously protect a second material layer covered by the plastic layer, in particular a metal layer, from external influences.
  • a multilayer composite film preferably has a thickness between 60 and 150 ⁇ m.
  • a multilayer composite film particularly preferably has a thickness between 80 and 125 ⁇ m. It should be expressly pointed out that the above values for the thickness of the multilayer composite film should not be understood as sharp limits, but rather should be exceeded or undercut on an ingenious scale without departing from the described aspect of the invention. In simple terms, the values are intended to provide an indication of the size of the thickness of the multilayer composite film proposed here. In the case of a multilayer composite film, one can also think of a film which has different metal materials, in particular in different layers of the multilayer composite film. Furthermore, it is also possible for a multilayer composite film to be formed from several different plastic materials.
  • a multilayer composite film should preferably also be considered, which has an outwardly oriented first material layer, in particular made of a plastic material, a second material layer concealed by the first material layer, in particular made of a metal material, and at least one third material layer, which the interior space facing, in particular made of a plastic material, wherein the second and the third material layer can also be configured over part of the surface.
  • a multilayer composite film is preferably thought of, which has a first full-area, outwardly oriented first material layer and an at least partially flat second material layer, in particular made of a plastic material, the second The material layer is set up to be connected to the base body, in particular to be connected in a materially or form-fitting manner, in particular to be welded.
  • An “interior” is understood to mean an area of a battery cooling element which is essentially enclosed by the base body and the multilayer composite film. Furthermore, the interior is delimited by a cooling medium inflow and a cooling medium outflow.
  • a “cooling medium” is understood to mean, in particular, a gaseous and / or liquid substance or a gaseous and / or liquid mixture of substances which can be used to remove heat.
  • a “cooling medium inflow” is understood to mean an opening in the interior which is set up for supplying a designated cooling medium into the battery cooling element.
  • a “cooling medium outflow” is understood to mean an opening in the interior which is set up to discharge a designated cooling medium from the battery cooling element.
  • a "three-dimensionally shaped" film or multilayer composite film is understood to mean a film or a multilayer composite film which, after the original shaping of the film or multilayer composite film, was shaped in such a way that it is no longer purely flat, but rather extends in all three dimensions, in particular extends in all three dimensions without the action of external forces, in particular in its tension-free state in all three dimensions.
  • a three-dimensionally shaped film or three-dimensionally shaped multilayer composite film means a Foil or multilayer composite film which, after the primary shaping, has been shaped into a flat film or a flat multilayer composite film by means of a shaping process, three-dimensionally, in particular shaped three-dimensionally without creases.
  • a reshaped film or multilayer composite film is placed on a flat surface under the action of gravity, it has bumps and / or folds compared to an originally shaped flat film or multilayer composite film.
  • the three-dimensionally reshaped film or the three-dimensionally reshaped multilayer composite film preferably has at least one central area and one edge area, each of which is flat, the at least one central area and the at least one edge area being arranged on different, preferably parallel, planes at least one flat central area and the at least one flat edge area are connected by means of a connection area, the connection area connecting the different levels of the at least one central area and the at least one edge area to one another, preferably without creases.
  • the reshaping of the film or multilayer composite film is preferably carried out before connecting to the base body of the Batteriekühlele element.
  • the reshaping of the film or multilayer composite film is preferably carried out after it has been connected to the base body of the battery cooling element.
  • the three-dimensionally shaped film or the three-dimensionally shaped multilayer composite film preferably does not have any Folds open, at least as long as no external forces act on the formed film or formed multilayer composite film.
  • the three-dimensionally shaped film or from shaped multilayer composite film is shaped three-dimensionally by means of tensile compression forming, deep drawing, pressing, hydroforming, hydroforming or another forming process.
  • a “deep-drawn” multilayer composite film is understood to mean a multilayer composite film which has been shaped by means of a deep-drawing process.
  • a film or a multilayer composite film is preferably used which, in its designated use form and / or in its three-dimensional shape and / or in the installed state of the battery cooling element, has a first level which is used for connecting, in particular cohesive or form-fitting Connect, is set up with the base body, and has at least one second plane, which is set up for the largest possible contact with at least one battery cell.
  • the second level set up for contact with the at least one battery cell is preferably lifted out of the first level, which is set up for connection, in particular material or form-fitting connection, to the base body in its designated contact area on the at least one battery cell.
  • heat sinks have the disadvantage of a comparatively high weight and, to improve the heat transfer between the battery cell and / or battery module on the one hand and the heat sink on the other hand, and / or between the heat sink on the one hand and the housing to which the heat is to be emitted, on the other hand, require a heat conducting material, in particular heat conducting pads th and / or heat conducting foils or the like.
  • the mostly comparatively elastic heat-conducting material is brought between the two metallic surfaces and can thus also compensate for tolerances between the metallic surfaces.
  • the heat conducting materials are expensive, complex to apply and also have a heat conduction resistance themselves, which overall leads to an improvement in heat transfer, but still does not represent an optimal solution for efficient heat transfer.
  • a battery cooling element having a base body and a film or a multi-layer composite film is now proposed here. Furthermore, the battery cooling element proposed here has an interior space through which a cooling medium can flow in a designated manner.
  • the heat generated in the battery cell and / or the battery module can be transferred to the cooling medium through the indirect contact between the battery cell and / or the battery module on the one hand and the cooling medium on the other.
  • the heat transferred to the cooling medium can be dissipated through a designated coolant circuit and, in particular, can be dissipated to the environment by means of a designated additional heat exchanger.
  • the film or the multilayer composite film is designed to be brought into connection with the battery cell and / or the battery module.
  • the outer surface of the battery cooling element proposed here is thus relatively flexible compared to the solutions known in the prior art and has an associated formability, through which any tolerances between the battery cooling element and the battery cell and / or the battery module can be compensated, whereby a heat-conducting material which takes on this task in the prior art can advantageously be dispensed with.
  • the film or multilayer composite film proposed here can be applied to the battery cell and / or the battery module in a designated manner by the pressure acting on the cooling medium and can be deformed preferably in the elastic area of the multilayer composite film so that any existing ones geometric tolerances between battery cooling element and battery cell and / or battery module can be compensated in a particularly simple manner, in particular without having to rely on a heat-conducting material.
  • At least area-wise application means that the outer surface of the battery cooling element, which is flexibly formed by the film or the multilayer composite film, does not have to extend over the entire circumference of the battery cooling element, but this specially designed outer surface can also only form a partial area of the outer circumferential surface of the battery cooling element .
  • the film or the multilayer composite film are then preferably only extended over a partial area of the outer circumferential surface of the battery cooling element.
  • the outer surface and thus also the film forming the outer surface to extend over the entire outer peripheral surface of the battery cooling element.
  • the film or the multilayer composite film is formed from a thermally conductive material so that good heat transfer between the battery module or battery cell and battery cooling element can be achieved without using a thermal conductive material, in particular a thermal paste got to.
  • the film or the multilayer composite film is characterized by a small wall thickness, as a result of which the thermal resistance between the heat source and the cooling medium can advantageously be further reduced.
  • a battery cooling element designed in this way also advantageously has a significantly reduced weight compared to conventional battery cooling elements due to the design of the outer surface which is no longer rigid.
  • the outer surface proposed here has a film or a multilayer composite film, as a result of which the material properties of different materials combined in the multilayer composite film can advantageously be combined with one another. It can preferably be achieved so advantageously that the outer surface of the battery cooling element formed by the multilayer composite film can have a high modulus of elasticity and thus a comparatively high stability despite the low material thickness.
  • the multilayer composite film can have an increased tensile strength and / or tear strength depending on the combined materials, so that damage to the multilayer composite film can be avoided even with higher loads acting on the multilayer composite film.
  • the support element can form a support structure which can provide mechanical support for the outer surface of the battery cooling element and thus for the multilayer composite film.
  • the support element can serve to absorb and pass on pressure loads.
  • the support element is preferably shaped such that it forms one or more flow channels through which or through which the designated cooling medium in the interior of the battery cooling element can flow.
  • the flow channel or the Flow channels can be designed in such a way that the flow path of the cooling medium from the cooling medium inflow to the cooling medium outflow is as long as possible, in particular by means of a meandering configuration of the designated flow path.
  • the battery cells and / or battery modules can thereby be cooled particularly effectively.
  • the support element can, for example, be designed like a framework in order to support the outer surface of the battery cooling element.
  • the support element is preferably made of a rigid material, in particular a rigid plastic material. But it is also possible that the support element is formed from a metal material.
  • a battery cooling element with a film or a multilayer composite film that is three-dimensionally shaped is proposed here.
  • a battery cooling element is proposed here which has a film or a multilayer composite film which has been shaped three-dimensionally by means of a forming process, in particular deep drawing or internal high pressure forming.
  • the use of a three-dimensionally formed film or the three-dimensionally shaped multilayer composite film can ensure that the curved shape of the film or the multilayer composite film designated for use does not result in any wrinkles which the contact surface of the film or the multilayer composite film with the Battery cell and / or the battery module could possibly reduce disadvantageously.
  • the film or the multilayer composite film can be conditioned in such a way that the film or the multilayer composite film can be conditioned in such a way that it does not appear in the designated insert shape. has wrinkles.
  • the designated achievable form and positional tolerances of the battery cooling element, in particular in the contact area with the battery cell and / or the battery module can advantageously be improved, whereby the heat transfer can also be improved.
  • the selection of materials can advantageously be adapted.
  • the film or the multilayer composite film can thereby have a higher modulus of elasticity and a lower elasticity, which advantageously makes it possible to achieve a higher resistance of the film or the multilayer composite film; in particular, a higher bursting pressure of the film or the multilayer composite film can thus be advantageous can be achieved.
  • the base body preferably has a groove and / or an indentation.
  • a "groove” is a recess in the base body, the longitudinal extent of which is greater than its transverse extent.
  • a “indentation” is understood to mean a depression in the base body, the transverse extent of which is greater than its longitudinal extent.
  • the interior space formed for the designated cooling medium is not only achieved by deforming the multilayer composite film, but is at least partially also formed in the base body, whereby the deformation of the multilayer composite film can be limited in front of some and a possible supporting framework for Support of a battery cell and / or a battery module can also have a smaller extent.
  • the height of the pull of the multilayer composite film can be limited, in particular in a particularly advantageous embodiment, it can even be limited to compensating for the positional tolerance between the battery cell and / or the battery module on the one hand and the battery cooling element on the other.
  • the multilayer composite film preferably has a weld area. The following should be explained in terms of the terms:
  • a “welding area” is understood to mean an area of the multilayer composite film which is set up so that the multilayer composite film can be welded to the base body.
  • the weld area preferably has a plastic layer on the surface of the multilayer composite film which can be welded to the base body .
  • a battery cooling element is specifically proposed in which the base body and the multilayer composite film are welded to one another.
  • the welding area of the multilayer composite film is preferably injection molded onto the surface of the multilayer composite film, particularly preferably only in the area in which the multilayer composite film is welded to the base body.
  • a multi-layer composite film which has a layer of metal material on the surface facing the interior, onto which a plastic layer is applied, in particular sprayed, in the places relevant for the welding, whereby a weld area is richly formed.
  • a “surface facing the interior” of the multilayer composite film is understood to mean the side of a multilayer composite film which, according to the intended arrangement of the multilayer composite film, corresponds to the interior of the battery cooling element.
  • the surface of the multilayer composite film facing the interior is preferably welded to the base plate of the Batteriekühlele element. At the point of a weld, the multilayer composite film is then no longer turned towards the interior space, since it is firmly connected to the base body. However, this does not change anything on the side of the multilayer composite film, which is turned towards the interior of the battery cooling element.
  • a multi-layer composite film is specifically intended, which has a layer of plastic material on the surface facing the interior, onto which an additional plastic layer is applied, in particular sprayed, in the areas relevant for the welding, whereby a welding area is formed already has a layer of plastic material on the surface of the multilayer composite film facing the interior, so it is preferable Also thought that this cannot be welded to the base body, so that an additional welding area made of plastic is required.
  • a material layer of plastic material can not be welded to the base body, among other things, if the layer of plastic material is too thin to weld, which means that no connection can be made with the base body, or if it has a Kunststoffma material that does not match the Plastic material of the base body can be welded.
  • the multilayer composite film and the base body are materially connected to one another by means of welding.
  • the multilayer composite film preferably has a metal material at least over part of the surface facing the interior.
  • Partial area is understood to mean that the surface of one side of a multilayer composite film can be divided into areas of different surface materials. An associated partial area or area is limited by changing the surface material.
  • a “metal material” is preferably understood to mean a material which consists predominantly, ie at least 70% by weight, of aluminum or copper.
  • the multilayer composite film has a layer of a metal material and a layer of a plastic material, the metal material being arranged in the direction of the interior and the plastic material on the side of the multilayer composite film facing away from the interior.
  • a multilayer composite film having a layer of a metal material oriented towards the interior and a layer of a plastic material facing away from the interior can advantageously achieve a comparatively good heat transfer coefficient through the multilayer composite film, in particular, despite the use of a plastic layer the heat transfer coefficient can be improved compared to a multilayer composite film which has a metal material layer as the middle layer and a layer of plastic material on the outer layers over at least large parts of its extension, in particular over its entire extension.
  • the multilayer composite film has both material layers over its entire extent.
  • a further plastic layer in particular a weld area, be applied to the metal material, at least in the area of the designated weld, which can be welded to the plastic on the base body.
  • a multilayer composite film having a layer of a metal material oriented towards the interior space and a layer of a plastic material facing away from the interior space
  • the multilayer composite film has an outer plastic layer over its entire extent, whereas the one designed to face the interior space oriented metal layer in the area is interrupted, which is designated to be welded to the base body.
  • no further plastic layer has to be applied to the multilayer composite film for the multilayer composite film to be weldable to the base body.
  • a region of the multilayer composite film facing the interior and having the metal material on the surface is preferably set up to have a higher heat transfer coefficient than an adjacent region of the multilayer composite film facing the interior and having the metal material on the surface.
  • a “heat transfer coefficient” is understood to be a proportionality factor which determines the intensity of the heat transfer through the multilayer composite film. It is a specific characteristic number of a configuration of materials.
  • a battery cooling element comprising a multilayer composite film
  • a battery cooling element comprising a multilayer composite film
  • a multilayer composite film is preferably thought of, which has a metal layer on the side facing the interior space, the second being provided for welding Area a plastic layer was applied to the metal layer, which is also oriented in the direction of the interior of the battery cooling element.
  • the multilayer composite film can have a higher heat transfer coefficient in the area relevant for efficient heat transfer than in the adjoining area, in particular in the adjoining area which is set up for welding to the base body, which is preferably not comes into direct contact with a battery cell and / or a battery module.
  • the metal material has aluminum as an alloy component, the metal material preferably has an aluminum content of more than 85% by weight, particularly preferably the metal material has an aluminum content of more than 95% by weight.
  • alloy component is understood to mean a component of a metal within an alloy comprising a plurality of metals.
  • the “aluminum content in% by weight” is understood to mean the proportion of the chemical element aluminum in an alloy comprising a plurality of elements, the proportion being given in percent based on the total mass of the alloy.
  • the metal material preferably has an aluminum content of more than 70% by weight.
  • the metal material preferably has an aluminum content of more than 75% by weight.
  • the metal material preferably has an aluminum content of more than 80% by weight.
  • the metal material preferably has an aluminum content of more than 90% by weight.
  • the metal material preferably has an aluminum content of more than 97% by weight.
  • the metal material preferably has an aluminum content of more than 98.5% by weight.
  • the metal material has copper as an alloy component.
  • the metal material preferably has a copper content of more than 70% by weight, preferably more than 75% by weight, preferably more than 80% by weight, preferably more than 85% by weight, preferably more than 90 wt .-%, preferably more than
  • the area of the multilayer composite film having the metal material on the surface facing the interior corresponds essentially to an area of the multilayer composite film which is set up for contact with a battery module and / or a battery cell.
  • a “battery cell” is understood to mean a store for electrical energy on an electrochemical basis.
  • a “battery module” is understood to mean part of a battery module unit, the battery module having a plurality of battery cells.
  • the area of the multilayer composite film which is "directed to contact with a battery module and / or a battery cell” is understood to mean the area of a multilayer composite film which is designated to come into contact with a battery module and / or a battery cell.
  • the multilayer composite film has a metal layer which is essentially at least as large as the area which is designated to be brought into contact with a battery cell and / or a battery module.
  • a battery cooling element can advantageously be achieved, which has a high heat transfer coefficient in the designated contact area with the battery cell and / or the battery module, so that an efficient heat transfer can be achieved, while the material properties of the multilayer composite film adhere to the adjacent areas local requirements prevailing there can be adapted, in particular to the weldability with the base body.
  • a range is understood which is at least 80% congruent, preferably a range which is at least 90% congruent, preferably a range which is at least 95% congruent, particularly preferably a range which is at least 98% congruent .
  • the multilayer composite film preferably has a plastic material at least over part of the surface facing the interior.
  • a “plastic material” is understood to mean a material which mainly consists of macromolecules.
  • a polyethylene in particular a tear-resistant modified polyethylene, and / or a polyisobutylene and / or a polyvinyl butyral and / or an ethylene vinyl acetate and / or a polyacrylate and / or a polymethylene acrylate and / or a polyurethane and / or or a pre-stretched polypropylene and / or a polyvinyl acetate 5 and / or an ethylene vinyl acetate and / or a thermoplastic elastomer based on urethane can be understood.
  • plastic material on the surface of the multi-layer composite film facing the interior can be adapted in such a way that it can be welded to the base body.
  • the area facing the interior and having the plastic material on the surface of the multilayer composite film essentially corresponds to a contact area with the base body, the plastic material being weldable to the base body.
  • a “contact surface with the base body” is understood to mean the surface which is designated to come into contact with the base body or which is welded to the base body.
  • Wildable is understood here to mean the weldability of thermoplastics, that is to say the cohesive connectivity of thermoplastics, in particular the permanent cohesive connectivity of thermoplastics.
  • a range is understood which is at least 80% congruent, preferably a range which is at least 90% congruent, preferably a range which is at least 95% congruent, particularly preferably a range which is at least 98% congruent .
  • the multilayer composite film has an area-optimized design of materials.
  • the plastic material corresponds to LDPE or PE or PA or PP.
  • LDPE is understood to mean a low density polyethylene, that is to say a low density polyethylene.
  • PE is understood to mean a polyethylene
  • PA is understood to mean a polyamide
  • PP is understood to mean a polypropylene. In this way, it can advantageously be achieved that the plastic material can be welded to a compatible base body.
  • the multilayer composite film preferably has a plastic material on at least part of the surface on the surface facing away from the interior.
  • a “surface facing away from the interior” is understood to mean the surface of the multilayer composite film which at least partially describes the outer surface of the battery cooling element.
  • the multilayer composite film particularly preferably has a plastic material over the entire surface on the surface facing away from the interior.
  • the metal layer of the multilayer composite film can be optimally protected against external influences.
  • the plastic material is structurally viscous.
  • the plastic material is particularly preferably thixotropic.
  • a “pseudoplastic” plastic material is understood to mean a plastic material which has a decreasing viscosity at high shear forces. In other words, the viscosity of a pseudoplastic plastic material decreases with an increase in the shear load acting on the plastic material.
  • a “thixotropic” plastic material is understood to mean a plastic material which, with constant shear, decreases its viscosity over time. The viscosity preferably rises again as a function of time after the shear load has ended.
  • the plastic material on the outside of the multilayer composite film is preferably structurally viscous, particularly preferably thixotropic.
  • the plastic material that is designated facing the battery cell is preferably pseudoplastic, particularly preferably thixotropic.
  • the plastic layer protecting the metal layer has a lower viscosity in the case of strong shear loads, whereby damage to the protective plastic layer by shear loads can advantageously be counteracted.
  • the base body optionally consists of LDPE or PE or PA or PP.
  • the base body can be made particularly light and can be welded to a compatible multilayer composite film.
  • the base body has a fastening element for fastening a battery cell and / or a battery module.
  • a “fastening element” is understood to mean any device that is designed to fasten a base body with a battery cell and / or a battery module.
  • the base body is expediently set up to be used as a load-bearing element of a battery module unit, in particular a battery module unit of a traction battery.
  • a "load-bearing element” is understood to mean a component or an assembly which is set up not only to absorb the loads non-destructively that arise within the construction part or the assembly, but rather external loads which can be directed to the component or the Assemblies act through the component or the assembly to pass through without interference.
  • a “battery module unit” is understood to mean a battery module system which has a plurality of battery modules.
  • the base body is designed to be used as part of the housing of a battery module unit, in particular a battery module unit of a traction battery.
  • the object is achieved by a battery module unit, in particular a battery module unit of a traction battery, having a battery cell and / or a battery module and a battery cooling element according to the first aspect of the invention.
  • the object is achieved by a method for producing a battery cooling element, in particular a battery cooling element for a traction battery, in particular a battery cooling element according to the first aspect of the invention, the battery cooling element having a base body and a three-dimensionally shaped multilayer composite film, wherein the base body and the three-dimensionally shaped multilayer composite film at least regionally close an interior of the battery cooling element for receiving a cooling medium, comprising the following steps:
  • Shape is understood to mean any reshaping of a body by means of which a three-dimensional shaping can be achieved, in particular a free-dimensionally shaped multilayer composite film.
  • Shaping is preferably understood to mean shaping by means of a deep-drawing process.
  • a “deep-drawing process” is understood to mean a forming process which is set up to form a hollow body open on one side from a film by means of tensile compression forming.
  • forming is understood to mean forming by means of an internal high pressure forming process.
  • An "internal high pressure forming process” is understood to mean a forming process in which a body, in particular a multilayer composite film, is formed in a closed mold by means of internal pressure.
  • An internal high pressure forming process can preferably be understood as a hydroforming process.
  • Connecting is understood to mean any method which is set up to connect the film or multilayer composite film and the base body, in particular is set up for a materially bonded or form-fitting connection. In the case of a material connection, a welding process should preferably be considered.
  • a flanging method and / or a knurling method should be considered in particular.
  • the steps can be carried out at one work station or at several work stations, in particular in work stations arranged in a star shape relative to one another.
  • a battery cooling element it is specifically proposed for the production of a battery cooling element to shape the film or the multilayer composite film by means of a forming process, in particular by means of a deep-drawing process or an internal high-pressure forming process, so that the three-dimensional shape is formed in the curved shape designated for use
  • the film or the three-dimensionally shaped multilayer composite film do not result in any convex folds which could possibly disadvantageously reduce the contact area of the film or the multilayer composite film with the battery cell and / or the battery module.
  • the film or the multilayer composite film can be achieved that the three-dimensionally shaped film or the three-dimensionally shaped multilayer composite film can be conditioned in such a way that it has no wrinkles in the designated insert shape.
  • the designated achievable shape and position tolerances of the battery cooling element, in particular in the contact area with the battery cell and / or the battery module can advantageously be improved, whereby the heat transfer can also be improved.
  • the selection of materials can advantageously be adapted by reshaping, in particular deep drawing or hydroforming.
  • the film or the multilayer composite film can be achieved in particular advantageously that the film or the multilayer composite film no longer has to be so adaptable.
  • the film or the multilayer composite film can thereby have a higher modulus of elasticity and a lower elasticity, which advantageously makes it possible to achieve a higher resistance of the film or the multilayer composite film; in particular, a higher bursting pressure of the film or the multilayer composite film can advantageously be achieved in this way become.
  • the molding it is preferably proposed to connect the three-dimensionally shaped film or the three-dimensionally shaped multi-layer composite film to the base body, whereby the battery cooling element is created.
  • the provided originally formed film or the provided originally formed multilayer composite film is first connected to the base body and then shaped. According to this, a previously flat film or a flat multilayer composite film is only formed after it has been connected to the base body.
  • connection of the provided film or the provided multilayer composite film can be simplified.
  • the joining step it should also be considered that the three-dimensionally shaped film or the three-dimensionally shaped multi-layer composite film is glued and / or crimped to the base body and / or by a twisting process is positively connected to each other.
  • the joining of the three-dimensionally shaped multilayer composite film and the base body comprises the following steps
  • At least regional application of a layer of plastic material to the film or the multilayer composite film in particular application of the layer of plastic material to the surface from a Metallma material or from a plastic material, wherein the applied plastic material can be welded to the base body;
  • Application is understood to mean any method which is set up to apply a layer of plastic material to a film and / or a multilayer composite film.
  • the steps of the method can be run through in the order given, although this is not required here.
  • the steps can therefore also be carried out in a different order.
  • a material layer made of plastic material to the film or the multilayer composite film for bonding. This can be done on one side or on both sides.
  • the layer of plastic material applied after the forming, in particular deep-drawing or internal high-pressure forming is only applied in the area of the contact area with the base body, so that it can be used for welding to the base body.
  • a layer of plastic material is applied to a provided originally formed film or a provided originally formed multilayer composite film, preferably only in the area of the contact area with the base body.
  • the applied layer can then be used to weld the still flat film or the flat multilayer composite film to the base body.
  • the film or multi-layer composite film connected to the base body can be reshaped, in particular by means of deep-drawing or internal high-pressure reshaping.
  • the plastic material be sprayed on.
  • the film or multi-layer composite film is preferably welded to the base body by means of a welding tool, in particular by means of a hot stamp and / or weld by means of ultrasonic welding and / or by means of high frequency.
  • the forming of the film or the multilayer composite film and the application of the layer of plastic material are preferably carried out in one work cycle.
  • a “work cycle” is understood to mean a cyclical phase when a process that runs repeatedly is carried out.
  • the process steps of a work cycle are preferably carried out at a station of a machine.
  • a station for producing a battery cooling element can advantageously be used for at least two work steps, as a result of which investment costs for a machine for producing a battery cooling element can be saved.
  • the layer of plastic material is first applied to the film or the multilayer composite film, the film or the multilayer composite film is welded to the base body in the area of the applied layer of plastic material and then shaped in three dimensions.
  • the provided film or the provided multilayer composite film is originally shaped.
  • the film or the multilayer composite film is preferably shaped three-dimensionally against a shaping die, the shaping die being at least indirectly in contact with the base body during shaping.
  • the shaping die is pressed at least indirectly against the base body by means of a holding force.
  • the film or the multilayer composite film can be shaped against the die using an internal high pressure process, so that the die of the film or the multilayer composite film specifies its final shape.
  • the holding force corresponds to the pressure of the fluid with which the film or the multilayer composite film is pressed against the die, so that the shaping die remains in contact with the base body at least indirectly during the entire process of hydroforming.
  • pressures between 1.5 and 10 bar should be thought of, preferably pressures between 2 and 8 bar, preferably pressures between 3 and 7 bar and furthermore preferably pressures between 4 and 6 bar.
  • the base body by means of a sealing tool in the direction of the cooling medium flow and / or the cooling medium outflow, the sealing tool providing fluid access to the interior by means of which the fluid flows into the interior can.
  • the film or multilayer composite film can advantageously be shaped at its designated place of use, with at least indirect contact between the shaping die and the base body improving any tolerances between the designated battery module and the film or the multilayer composite film.
  • the tolerances of the manufacturing process caused by the separate molding of the film and / or base body and welding are limited by the method proposed here.
  • the maximum tolerance between the battery module, which is specifically connected to the base body, and the film or multilayer composite film can be reduced.
  • the shaping die is particularly preferably connected to the base body at least indirectly by means of a connecting element during the shaping of the film or multilayer composite film.
  • the shaping die is connected to the base body by means of at least one screw before molding, in particular connected by means of several screws, a screw preferably having an operative connection with a connecting element of the base body, in particular a module screw point, which is also designated for fastening of the battery module is used.
  • the three-dimensionally shaped film or the three-dimensionally shaped multilayer composite film and the base body are preferably connected to one another in a form-fitting manner.
  • the film or the multilayer composite film or the multilayer composite film with a layer of plastic do not have to be suitable for welding to the base body.
  • a pressure differential test is carried out after connecting the film or multilayer composite film and the base body.
  • a “pressure differential test” is understood to mean a test of the connection between the base body and the film or multilayer composite film and / or the film or the multilayer composite film, the interior space between the film or multilayer composite film and the base body being filled with a fluid which assumes a pressure,
  • the differential pressure to the ambient pressure is preferably 0.2 bar, further preferably 0.4 bar, preferably 0.6 bar, further preferably 0.8 bar, particularly preferably 1.0 bar and further particularly preferably 1.2 bar.
  • the contact area of the film or multilayer composite film set up for contact with a battery module is preferably supported by means of a support tool during the pressure differential test.
  • the film or multilayer composite film can be supported in the area of the contact area, so that the differential pressure essentially acts on the edge areas and / or the connection of the film or multilayer composite film to the base body, whereby in particular the connection area, preferably the welding of the base body and foil or multilayer composite foil, can be tested without risking overloading of the designated contact area with the necessary test pressure.
  • the support tool enables a simulation of the conditions during the designated use of the battery cooling element in a designated battery module unit.
  • the pressure differential test take place in the same work cycle with the molding of the film or the multilayer composite film.
  • the pressure difference test take place in the same work cycle with the shaping of the film or the multilayer composite film and with the welding of the film or multilayer composite film.
  • a pressure differential test advantageously enables a quality control.
  • FIG. 1 schematically, a battery cooling element and a battery module
  • FIG. 2 schematically, an alternative battery cooling element and a battery module
  • Figure 3 is a schematic plan view of a Batteriekühlele element
  • FIG. 4 schematically, a further alternative battery cooling element and a battery module
  • FIG. 5 schematically, a welding tool for welding a battery cooling element
  • FIG. 6 schematically, a shaping die and a sealing tool for shaping a film or a multilayer composite film
  • FIG. 7 schematically, a film or multilayer composite film formed on a battery cooling element with a tool according to FIG. 6;
  • FIG. 8 schematically, a film formed on a battery cooling element with a support tool for a differential pressure test
  • FIG. 9 schematically, a battery cooling element with a shaping die which is connected to the base body.
  • the battery cooling element 10 in FIG. 1 essentially consists of a three-dimensionally shaped multilayer composite film 20 and a base body 30, the three-dimensionally shaped multilayer composite film 20 and the base body 30 being partially connected to one another, in particular welded, over a large area.
  • the base body 30 and the three-dimensionally formed multilayer composite film 20 form an interior 40 for the signed reception of a cooling medium 42, which can flow into the interior 40 through the cooling medium inflow 44 and can flow out of the interior 40 through the cooling medium outflow 46 in a designated manner.
  • the battery cooling element 10 in particular the three-dimensionally shaped multilayer composite film 20 of the battery cooling element 10, comes into contact with a battery module 50 or a battery cell (not shown).
  • the three-dimensionally shaped multilayer composite film 20 preferably has a metal material layer 22 facing the interior space 40 and a plastic material layer 24 facing away from the interior space, which comes into contact with the battery module 50 in a designated manner.
  • the three-dimensionally shaped multilayer composite film 20 has a plastic material layer 26 over part of its surface, by means of which the three-dimensionally shaped multilayer composite film 20 is connected, in particular welded, to the base body 30.
  • the battery cooling element 10 in FIG. 2 is characterized in that the base body 30 has the indentations 32, 34, which advantageously enable the three-dimensionally shaped multilayer composite film 20 to have a smaller deformation (not indicated) to form the interior 40.
  • the top view of the battery cooling element 10 in FIG. 3 has the areas 60, 62 in which the three-dimensionally formed multilayer composite film (not designated) is connected, in particular welded, to the base body (not designated).
  • the top view of the battery cooling element 10 in FIG. 3 shows the area 70 in which the battery cooling element 10, in particular the three-dimensionally shaped multilayer composite film (not designated), is designed to come into contact with a battery module.
  • the three-dimensionally shaped multilayer composite film 20 preferably has a plastic material layer 28 facing the interior 40, preferably a full-area plastic material layer 28, preferably a plastic material layer 28 that is thin compared to the plastic material layer 26, and a plastic material layer 24 facing away from the interior, which comes into contact with the battery module 50 in a designated manner.
  • the welding tool 80 in FIG. 5 is set up for welding the film or the multilayer composite film 20 to the base body 30 of a battery cooling element 10.
  • a plastic material layer 26, which is compatible with the material of the base body 30, is preferably sprayed on at the points on the film or the multilayer composite film 20 intended for welding, so that the film or the multilayer composite film 20 can be welded to the base body 30.
  • the welding tool 80 can be designed as a hot stamp and / or as an ultrasonic welding tool and / or as a high-frequency welding tool.
  • the shaping die 82 in FIG. 6 and FIG. 7 is set up for shaping the film or the multilayer composite film 20, in particular by means of an internal high-pressure forming process.
  • FIG. 6 shows the arrangement before shaping
  • FIG. 7 shows the arrangement after shaping the film or the multilayer composite film 20.
  • the shaping die 82 is pressed at least indirectly against the base plate 30 by means of a holding force.
  • the shaping die 82 preferably presses directly against the welding area.
  • the holding force is preferably determined as a function of the pressure acting in the interior 40 during molding, so that the shaping die 82 does not lose the at least indirect contact with the base body 30 and / or the direct contact with the weld area.
  • a sealing tool 86 is preferably provided for sealing the base body 30 in the direction of the cooling medium inflow 44 and / or the cooling medium outflow 46 while the film or the multilayer composite film 20 is being formed.
  • the cooling medium outflow 46 or alternatively (not shown) or the cooling medium inflow 44 is preferably sealed by the sealing tool 86.
  • the support tool 84 in FIG. 8 is set up to support the contact area of the film or multilayer composite film 20, preferably during a pressure differential test of the Battery cooling element.
  • This contact area of the film or multilayer composite film 20 itself is set up for contact with a designed battery module (not shown).
  • the support tool 84 can support the film or multilayer composite film 20 in the area of the contact area, so that the differential pressure essentially acts on the edge areas and / or the connection of the film or multilayer composite film 20 to the base body 30, whereby the connection area is particularly preferred the welding of base body 30 and film or multilayer composite film 20 can be tested without risking overloading of the designed contact area with the necessary test pressure.

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Abstract

Das hier vorgeschlagene Batteriekühlelement weist eine flexible Oberseite in Form einer flexiblen Mehrschichtverbundfolie auf. Zur Kühlung einer Batteriezelle und/oder eines Batteriemoduls findet die Wärmeübertragung von der Batteriezelle und/oder des Batteriemoduls in ein Kühlmedium überwiegend durch die ver- gleichsweise günstige und leichte Mehrschichtverbundfolie statt, welche zudem einen hohen Wärmeübergangskoeffizienten aufweisen kann.

Description

Batteriekühlelement, Batteriemoduleinheit und Verfahren zum Herstellen eines Batteriekühlelements
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 102020 102 523.8, auf deren Offenlegungsinhalt hiermit ausdrücklich Bezug genommen wird. Die Erfindung betrifft ein Batteriekühlelement, eine Batteriemo duleinheit und ein Verfahren zum Herstellen eines Batterieküh lelements.
Insbesondere betrifft die Erfindung ein Batteriekühlelement auf- weisend einen Grundkörper und eine tiefgezogene Mehrschichtver bundfolie, wobei die Mehrschichtverbundfolie auf der dem Innenraum zugewendeten Oberfläche zumindest teilflächig ein Me tallmaterial aufweist. Batteriemoduleinheiten, insbesondere Batteriemoduleinheiten die für den Einsatz in einem Kraftfahrzeug eingerichtet sind, weisen üblicherweise ein Gehäuse auf, in welchem ein oder mehrere Bat- teriemodule bzw. zwei oder mehr Batteriezellen, welche zu Bat teriemodulen zusammengefasst sein können, angeordnet sind. Da die Batteriemodule beim Be- und/oder Entladen Wärme abgeben, sind üblicherweise auch ein oder mehrere Batteriekühlelemente in dem Gehäuse angeordnet, welche dazu eingerichtet sind, die Wärme der Batteriemodule aufzunehmen und aus dem Gehäuse zu transpor tieren. Insbesondere sind Batteriekühlelemente in Gestalt eines Wärmetauschers bekannt, der dazu eingerichtet ist, von einem Kühlmittel durchströmt zu werden. Im Stand der Technik sind auch Batteriekühlelemente bekannt, die im Vergleich zu einem Batteriemodul und/oder einem Verbund von Batteriezellen steif ausgebildet sind. Insbesondere kann ein derartiges Batteriekühlelement an der Unterseite des Gehäuses einer Batteriemoduleinheit angeordnet sein.
So kann im Rahmen einer Funktionsintegration von dem Batterie kühlelement sowohl die Funktion Wärmeübertragung als auch die Funktion eines Versteifungselementes für die Batteriemodulein- heit übernommen werden, wodurch Gewichtseinsparungen für eine Batteriemoduleinheit möglich sind.
Während dem Betrieb einer Batteriemoduleinheit kann es zu einem abweichenden Verformungsverhalten kommen, insbesondere im Ver- gleich zwischen einem Batteriekühlelement und einem Batteriemo dul und/oder einem Verbund von Batteriezellen einerseits und einem Batteriekühlelement andererseits.
Zur Sicherstellung einer ausreichenden Wärmeübertragung zwischen einem Batteriemodul und/oder einer Batteriezelle auf der einen Seite und einem Batteriekühlelement auf der anderen Seite, ist im Stand der Technik ein Wärmeleitelement zwischen einem Batte riekühlelement auf der einen Seite und einem Batteriemodul und/oder einer Batteriezelle auf der anderen Seite bekannt, ins- besondere in Form von einer Wärmeleitpaste und/oder einer Wär meleitfolie .
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, dem Stand der Technik eine Verbesserung oder eine Alternative zur Verfügung zu stel- len.
Nach einem ersten Aspekt der Erfindung löst die Aufgabe ein Batteriekühlelement, insbesondere Batteriekühlelement für eine Traktionsbatterie, aufweisend einen Grundkörper und eine Mehr- schichtverbundfolie, wobei der Grundkörper und die Mehrschicht verbundfolie einen Innenraum des Batteriekühlelements zur Auf nahme eines Kühlmediums zumindest bereichsweise umschließen, wobei der Innenraum mit einem Kühlmediumzufluss und einem Kühl- mediumabfluss verbunden ist, wobei die Mehrschichtverbundfolie dreidimensional ausgeformt ist.
Begrifflich sei hierzu Folgendes erläutert: Zunächst sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass im Rahmen der hier vorliegenden Patentanmeldung unbestimmte Artikel und Zah lenangaben wie „ein", „zwei" usw. im Regelfall als „mindestens"- Angaben zu verstehen sein sollen, also als „mindestens ein...", „mindestens zwei ..." usw., sofern sich nicht aus dem jeweiligen Kontext ausdrücklich ergibt oder es für den Fachmann offensicht lich oder technisch zwingend ist, dass dort nur „genau ein ...", „genau zwei ..." usw. gemeint sein können.
Im Rahmen der hier vorliegenden Patentanmeldung sei der Ausdruck „insbesondere" immer so zu verstehen, dass mit diesem Ausdruck ein optionales, bevorzugtes Merkmal eingeleitet wird. Der Aus druck ist nicht als „und zwar" und nicht als „nämlich" zu ver stehen. Unter einem „Batteriekühlelement" wird eine Vorrichtung verstan den, die zum Kühlen einer Batteriezelle und/oder eines Batte riemoduls eingerichtet ist. Vorzugsweise wird die von der Batteriezelle und/oder dem Batteriemodul ausgehende Wärme mit tels einem Kühlmittel aus dem Batteriekühlelement abgeführt.
Vorzugsweise weist das Batteriekühlelement eine Außenfläche zum zumindest bereichsweisen Anliegen an einer Batteriezelle oder an einem mindestens zwei Batteriezellen aufweisenden Batteriemodul einer Batteriemoduleinheit, einen von der Außenfläche zumindest bereichsweise umschlossenen Innenraum zur Aufnahme eines Kühl mediums, einen mit dem Innenraum verbundenen Kühlmediumzufluss und einen mit dem Innenraum verbundenen Kühlmediumabfluss auf, wobei die Außenfläche zumindest bereichsweise aus einer wärme- leitenden, flexibel ausgebildeten Mehrschichtverbundfolie aus gebildet ist.
Unter einer „Traktionsbatterie" wird ein Energiespeicher ver standen, insbesondere ein Energiespeicher für elektrischen Strom. Vorzugsweise ist eine Traktionsbatterie zum Einbau in sowie zum Antrieb von Elektroautos geeignet.
Unter einem „Grundkörper" wird ein Bestandteil eines Batterie kühlelements verstanden, welcher zumindest mit Bezug auf das Batteriekühlelement strukturell als lasttragendes Bauteil aus gebildet ist, sodass er jedenfalls dazu eingerichtet ist, die in dem Batteriekühlelement auftretenden mechanischen Lasten an um liegende Bauteile abführen zu können. Unter einer „Folie" wird ein dünnes Metall oder Kunststoffblatt verstanden .
Unter einer „Mehrschichtverbundfolie" wird eine Folie verstan den, welche mehrere Schichten aufweist.
Vorzugsweise können in einer Mehrschichtverbundfolie unter schiedliche Materialien miteinander kombiniert sein.
Vorzugsweise wird hier vorgeschlagen, dass eine Mehrschichtver- bundfolie ein Kunststoffmaterial und ein Metallmaterial auf weist, welche jeweils in Form einer Folienschicht ausgebildet sind. Sofern die Mehrschichtverbundfolie bevorzugt ein Metall material aufweist, kann hierdurch vorteilhaft eine elektromag netische Verträglichkeit (EMV) der Mehrschichtverbundfolie verbessert werden. Die elektromagnetische Verträglichkeit be zeichnet die Fähigkeit eines Elements, andere Elemente nicht durch ungewollte elektrische oder elektromagnetische Effekte zu stören oder durch andere Elemente gestört zu werden.
Bevorzugt sei bei einer Mehrschichtverbundfolie an eine Mehr schichtverbundfolie aus zumindest zwei Materialschichten ge dacht. Besonders bevorzugt sei bei einer Mehrschichtverbundfolie an eine Mehrschichtverbundfolie gedacht, die zumindest teilflä chig zwei Materialschichten aufweist. So ist insbesondere eine Mehrschichtverbundfolie denkbar, welche vollflächig eine erste Schicht aufweist und welche zumindest teilflächig eine zweite Materialschicht aufweist, insbesondere ein Kunststoffmaterial als erste Materialschicht und ein Metallmaterial als zweite Ma terialschicht .
Eine Mehrschichtverbundfolie kann insbesondere mittels einem Ka lander hergestellt sein.
Vorzugsweise weist eine Materialschicht einer Mehrschichtver bundfolie ein Metallmaterial auf. Vorzugsweise weist eine Mate rialschicht einer Mehrschichtverbundfolie ein Kunststoffmaterial auf.
Vorzugsweise sei an eine Mehrschichtverbundfolie gedacht, welche eine nach außen orientierte KunststoffSchicht aufweist. Die nach außen orientierte KunststoffSchicht kann vorzugsweise dazu ein gerichtet sein, eine von der KunststoffSchicht verdeckte zweite Materialschicht, insbesondere eine Metallschicht, vor äußeren Einflüssen vorteilhaft zu schützen.
Vorzugsweise weist eine Mehrschichtverbundfolie eine Dicke zwi schen 60 und 150 gm auf. Besonders bevorzugt weist eine Mehr schichtverbundfolie eine Dicke zwischen 80 und 125 gm auf. Ausdrücklich sei darauf hingewiesen, dass die vorstehenden Werte für die Dicke der Mehrschichtverbundfolie nicht als scharfe Grenzen zu verstehen sein sollen, sondern vielmehr in ingeni eurmäßigem Maßstab über- oder unterschritten werden können sol- len, ohne den beschriebenen Aspekt der Erfindung zu verlassen. Mit einfachen Worten sollen die Werte einen Anhalt für die Größe der hier vorgeschlagenen Dicke der Mehrschichtverbundfolie lie fern. Bei einer Mehrschichtverbundfolie kann auch an eine Folie ge dacht werden, welche unterschiedliche Metallmaterialien auf weist, insbesondere in unterschiedlichen Schichten der Mehrschichtverbundfolie . Weiterhin ist es auch möglich, dass eine Mehrschichtverbundfolie aus mehreren unterschiedlichen Kunststoffmaterialien ausgebil det ist.
Vorzugsweise sei bei einer Mehrschichtverbundfolie auch an eine Mehrschichtverbundfolie gedacht, welche eine nach außen orien tierte erste Materialschicht, insbesondere aus einem Kunststoff material, eine zweite von der ersten Materialschicht verdeckte Materialschicht, insbesondere aus einem Metallmaterial, und zu mindest eine dritte Materialschicht, welche dem Innenraum zuge- wendet ist, insbesondere aus einem Kunststoffmaterial, aufweist, wobei die zweite und die dritte Materialschicht auch teilflächig ausgestaltet sein können.
Vorzugsweise sei bei einer Mehrschichtverbundfolie an eine Mehr- schichtverbundfolie gedacht, welche eine erste vollflächige nach außen orientierte erste Materialschicht und eine zumindest teil flächig ausgeprägte zweite Materialschicht, insbesondere aus ei nem Kunststoffmaterial, aufweist, wobei die zweite Materialschicht dazu eingerichtet ist, mit dem Grundkörper ver bunden zu werden, insbesondere stoffschlüssig oder formschlüssig verbunden zu werden, insbesondere verschweißt zu werden.
Unter einem „Innenraum" wird ein Bereich eines Batteriekühlele ments verstanden, welcher von dem Grundkörper und der Mehr schichtverbundfolie im Wesentlichen umschlossen werden. Weiterhin wird der Innenraum von einem Kühlmediumzufluss und einem Kühlmediumabfluss begrenzt.
Unter einem „Kühlmedium" wird insbesondere ein gasförmiger und/oder flüssiger Stoff oder ein gasförmiges und/oder flüssiges Stoffgemisch verstanden, welches zum Abtransport von Wärme ein gesetzt werden kann.
Unter einem „Kühlmediumzufluss" wird eine Öffnung des Innenraums verstanden, welche zum Zuführen eines designierten Kühlmediums in das Batteriekühlelement eingerichtet ist.
Unter einem „Kühlmediumabfluss" wird eine Öffnung des Innenraums verstanden, welche zum Abführen eines designierten Kühlmediums aus das Batteriekühlelement eingerichtet ist.
Unter einer „dreidimensional ausgeformten" Folie oder Mehr schichtverbundfolie wird eine Folie oder eine Mehrschichtver bundfolie verstanden, welche nach dem Urformen der Folie oder Mehrschichtverbundfolie so ausgeformt wurde, dass sie nicht mehr rein eben ausgeformt ist, sondern sich vielmehr in allen drei Dimensionen erstreckt, insbesondere sich ohne das Einwirken äu ßerer Kräfte in allen drei Dimensionen erstreckt, insbesondere sich in ihrem spannungsfreien Zustand in allen drei Dimensionen erstreckt .
Mit anderen Worten meint eine dreidimensional ausgeformte Folie oder dreidimensional ausgeformte Mehrschichtverbundfolie eine Folie oder Mehrschichtverbundfolie, welche nach dem Urformen zu einer ebenen Folie oder einer ebenen Mehrschichtverbundfolie mittels einem Umformverfahren dreidimensional umgeformt worden ist, insbesondere faltenfrei dreidimensional umgeformt ist. Hierdurch ist eine bereits umgeformte Folie oder Mehrschicht verbundfolie nicht länger eben. Wird eine umgeformte Folie oder Mehrschichtverbundfolie unter Einwirkung der Schwerkraft auf eine ebene Fläche gelegt, so weist sie gegenüber einer urgeform- ten ebenen Folie oder Mehrschichtverbundfolie Beulen und/oder Falten auf.
Vorzugsweise weist die dreidimensional umgeformte Folie oder die dreidimensional umgeformte Mehrschichtverbundfolie zumindest einen zentralen Bereich und einen Randbereich auf, welche je- weils eben ausgeformt sind, wobei der zumindest eine zentrale Bereich und der zumindest eine Randbereich auf unterschiedlichen vorzugsweise parallelen Ebenen angeordnet sind, wobei der zu mindest eine eben ausgeformte zentrale Bereich und der zumindest eine eben ausgeformte Randbereich mittels einem Verbindungsbe- reich verbunden sind, wobei der Verbindungsbereich die unter schiedlichen Ebenen des zumindest einen zentralen Bereichs und des zumindest einen Randbereichs miteinander verbindet, vorzugs weise faltenfrei miteinander verbindet. Vorzugsweise ist das Umformen der Folie oder Mehrschichtverbund folie vor dem Verbinden mit dem Grundkörper des Batteriekühlele ments erfolgt.
Vorzugsweise ist das Umformen der Folie oder Mehrschichtverbund- folie nach dem Verbinden mit dem Grundkörper des Batterieküh lelements erfolgt.
Vorzugsweise weist die dreidimensional ausgeformte Folie oder die dreidimensional ausgeformte Mehrschichtverbundfolie keine Falten auf, zumindest solange keine äußeren Kräfte an der aus geformten Folie oder ausgeformten Mehrschichtverbundfolie an greifen .
Vorzugsweise ist die dreidimensional ausgeformte Folie oder aus geformte Mehrschichtverbundfolie mittels Zugdruckumformen, Tiefziehen, Drücken, Innenhochdruckumformen, Hydroformen oder einem anderen Umformverfahren dreidimensional ausgeformt.
Unter einer „tiefgezogenen" Mehrschichtverbundfolie wird eine Mehrschichtverbundfolie verstanden, die mittels einem Tiefzieh verfahren ausgeformt worden ist.
Bei dem hier vorgeschlagenen Batteriekühlelement kommt also vor zugsweise eine Folie oder eine Mehrschichtverbundfolie zum Ein satz, welche in ihrer designierten Einsatzform und/oder in ihrer dreidimensional ausgeformten Form und/oder im Einbauzustand des Batteriekühlelements eine erste Ebene, welche zum Verbinden, insbesondere stoffschlüssigen oder formschlüssigen Verbinden, mit dem Grundkörper eingerichtet ist, und zumindest eine zweite Ebene, welche zum möglichst großflächigen Kontakt mit zumindest einer Batteriezelle eingerichtet ist, aufweist.
Vorzugsweise ist die zweite zum Kontakt mit der zumindest einen Batteriezelle eingerichtete Ebene in ihrem designierten Anlage bereich an der zumindest einen Batteriezelle aus der ersten Ebene, welche zum Verbinden, insbesondere stoffschlüssigen oder formschlüssigen Verbinden, mit dem Grundkörper eingerichtet ist, herausgehoben .
Im Stand der Technik ist bekannt, dass Batteriezellen und/oder Batteriemodule, insbesondere für den Einsatz in einer Trakti onsbatterie, mittels einem Kühlkörper gekühlt werden, wobei der Kühlkörper als Platte aus Metall ausgebildet ist. Derartige Kühlkörper weisen nachteilig ein vergleichsweise hohes Gewicht auf und benötigen zur Verbesserung der Wärmeübertragung zwischen Batteriezelle und/oder Batteriemodul einerseits und dem Kühlkörper andererseits und/oder zwischen dem Kühlkörper einer seits und dem Gehäuse an das die Wärme abgegeben werden soll andererseits ein Wärmeleitmaterial, insbesondere Wärmeleitpas ten und/oder Wärmeleitfolien oder dergleichen. Dabei wird das zumeist vergleichsweise elastische Wärmeleitmaterial zwischen die beiden metallischen Oberflächen gebracht und kann so auch Toleranzen zwischen den metallischen Oberflächen kompensieren. Jedoch sind die Wärmeleitmaterialien teuer, aufwendig aufzutra gen und weisen auch selbst einen Wärmeleitwiederstand auf, wel cher gesamtheitlich zwar zu einer Verbesserung der Wärmeübertragung führt, jedoch weiterhin keine optimale Lösung für eine effiziente Wärmeübertragung darstellt.
Alternativ hierzu wird hier nun abweichend ein Batteriekühlele ment aufweisend einen Grundkörper und eine Folie oder eine Mehr schichtverbundfolie vorgeschlagen. Weiterhin weist das hier vorgeschlagene Batteriekühlelement einen Innenraum auf, welcher designiert von einem Kühlmedium durchströmt werden kann.
Gemäß der vorgesehenen Verwendung des hier vorgeschlagenen Bat teriekühlelements kann die in der Batteriezelle und/oder dem Batteriemodul entstehende Wärme durch den mittelbaren Kontakt zwischen Batteriezelle und/oder dem Batteriemodul einerseits und dem Kühlmedium andererseits auf das Kühlmedium übertragen wer den. Durch einen designierten Kühlmittelkreislauf kann die auf das Kühlmedium übertragene Wärme abgeführt werden und insbeson dere mittels einem designierten weiteren Wärmetauscher an die Umgebung abgeführt werden.
Die Folie oder die Mehrschichtverbundfolie ist dabei dazu ein gerichtet, mit der Batteriezelle und/oder dem Batteriemodul in Verbindung gebracht zu werden. Die Außenfläche des hier vorgeschlagenen Batteriekühlelements ist somit gegenüber den im Stand der Technik bekannten Lösungen vergleichsweise flexibel ausgebildet und weist eine damit ver- bundene Formbarkeit auf, durch welche etwaige Toleranzen zwi schen dem Batteriekühlelement und der Batteriezelle und/oder dem Batteriemodul ausgeglichen werden können, wodurch auf ein im Stand der Technik dies Aufgabe übernehmendes Wärmeleitmaterial vorteilhaft verzichtet werden kann.
Dabei sei konkret auch daran gedacht, dass die hier vorgeschla gene Folie oder Mehrschichtverbundfolie durch den auf das Kühl medium wirkenden Druck designiert an die Batteriezelle und/oder das Batteriemodul zumindest bereichsweise angelegt und dabei vorzugsweise im elastischen Bereich der Mehrschichtverbundfolie verformt werden kann, sodass etwaig bestehenden geometrische To leranzen zwischen Batteriekühlelement und Batteriezelle und/oder Batteriemodul auf besonders einfache Art und Weise ausgeglichen werden können, insbesondere ohne dabei auf ein Wärmeleitmaterial angewiesen zu sein.
Zumindest bereichsweises Anlegen bedeutet in diesem Zusammen hang, dass die durch die Folie oder die Mehrschichtverbundfolie flexibel ausgebildete Außenfläche des Batteriekühlelements sich nicht über den gesamten Umfang des Batteriekühlelements erstre cken muss, sondern diese speziell ausgebildete Außenfläche auch nur einen Teilbereich der Außenumfangsfläche des Batterieküh lelements ausbilden kann. Die Folie oder die Mehrschichtverbund folie erstreckt sind dann vorzugsweise auch nur über einen Teilbereich der Außenumfangsfläche des Batteriekühlelements. Es ist aber auch möglich, dass sich die Außenfläche und damit auch die die Außenfläche ausbildende Folie über die gesamte Außenum fangsfläche des Batteriekühlelements erstreckt. Vorzugsweise entsteht dadurch ein Anlegen der Außenfläche des Batteriekühlelements in Form der Folie oder der Mehrschichtver bundfolie an die designiert zu kühlende Batteriezelle und/oder das designiert zu kühlende Batteriemodul und damit ein flächiger Kontakt über den die Wärmeübertragung stattfinden kann.
Weiterhin wird hier konkret unter anderem vorgeschlagen, dass die Folie oder die Mehrschichtverbundfolie aus einem wärmelei tenden Material ausgebildet ist, sodass ein guter Wärmeübergang zwischen Batteriemodul bzw. Batteriezelle und Batteriekühlele ment erreicht werden kann, ohne dass ein Wärmeleitmaterial, ins besondere eine Wärmeleitpaste, eingesetzt werden muss.
Weiterhin wird hier konkret vorgeschlagen, dass sich die Folie oder die Mehrschichtverbundfolie durch eine geringe Wanddicke auszeichnet, wodurch der Wärmewiderstand zwischen Wärmequelle und Kühlmedium weiterhin vorteilhaft reduziert werden kann.
Ein derart ausgebildetes Batteriekühlelement weist durch die nunmehr nicht mehr steife Ausgestaltung der Außenfläche zudem vorteilhaft ein gegenüber herkömmlichen Batteriekühlelementen deutlich reduziertes Gewicht auf.
Zudem ist eine flache Bauweise des Batteriekühlelements möglich, sodass dieses vorteilhaft besonders platzsparend ausgebildet sein kann.
Die hier vorgeschlagene Außenfläche weist eine Folie oder eine Mehrschichtverbundfolie auf, wodurch die Materialeigenschaften unterschiedlicher in der Mehrschichtverbundfolie kombinierter Materialien vorteilhaft miteinander kombiniert werden können. Vorzugsweise kann so vorteilhaft erreicht werden, dass die von der Mehrschichtverbundfolie gebildete Außenfläche des Batterie kühlelements ein hohes E-Modul und damit trotz geringer Materi aldicke eine vergleichsweise hohe Stabilität aufweisen kann.
Weiterhin kann vorteilhaft erreicht werden, dass die Mehr schichtverbundfolie in Abhängigkeit der kombinierten Materialien eine erhöhte Zugfestigkeit und/oder Reißfestigkeit aufweisen kann, sodass Beschädigungen an der Mehrschichtverbundfolie auch bei höheren auf die Mehrschichtverbundfolie wirkenden Lasten vermieden werden können.
Unter anderem wird hier auch konkret unter anderem vorgeschla gen, dass durch die Kombination der Materialien zu der Mehr schichtverbundfolie auch weitere Eigenschaften der Mehrschichtverbundfolie ideal auf die hier vorgesehene Anwendung angepasst werden können, insbesondere sei hier an die Ver schweißbarkeit der Mehrschichtverbundfolie mit dem Grundkörper gedacht, wodurch das Batteriekühlelement kostengünstig herge stellt und robust ausgestaltet werden kann.
Um die Stabilität des Batteriekühlelements weiter zu erhöhen, wird vorgeschlagen in dem Innenraum des Batteriekühlelements ein Stützelement anzuordnen.
Das Stützelement kann eine Tragstruktur ausbilden, welche eine mechanische Abstützung für die Außenfläche des Batteriekühlele ments und damit für die Mehrschichtverbundfolie zur Verfügung stellen kann. Das Stützelement kann zur Aufnahme und Weitergabe von Druckbelastungen dienen.
Das Stützelement ist vorzugsweise derart geformt, dass es einen oder mehrere Strömungskanäle ausbildet, durch welchen oder durch welche das designierte Kühlmedium im Innenraum des Batterieküh lelements hindurchströmen kann. Der Strömungskanal bzw. die Strömungskanäle können derart ausgebildet sein, dass der Strö mungsweg des Kühlmediums von dem Kühlmediumzufluss zu dem Kühl mediumabfluss möglichst lang ist, insbesondere mittels einer mäanderförmige Ausgestaltung des designierten Strömungswegs. Die Kühlung der Batteriezellen und/oder Batteriemodule kann dadurch besonders effektiv erfolgen.
Das Stützelement kann beispielsweise gerüstartig ausgebildet sein, um die Außenfläche des Batteriekühlelements zu stützen, Bevorzugt ist das Stützelement aus einem steifen Material, ins besondere einem steifen Kunststoffmaterial, ausgebildet. Es ist aber auch möglich, dass das Stützelement aus einem Metallmate rial ausgebildet ist. Hier wird konkret unter anderem ein Batteriekühlelement mit ei ner Folie oder einer Mehrschichtverbundfolie vorgeschlagen, wel che dreidimensional ausgeformt ist. Mit anderen Worten wird hier ein Batteriekühlelement vorgeschlagen, welches eine Folie oder eine Mehrschichtverbundfolie aufweist, welche mittels einem Um- formverfahren, insbesondere Tiefziehen oder Innenhochdruckum formen, dreidimensional ausgeformt worden ist.
Vorteilhaft kann durch die Verwendung einer dreidimensional aus geformten Folie oder der dreidimensional ausgeformten Mehr- schichtverbundfolie erreicht werden, dass sich bei der für den Einsatz designiert gewünschten gewölbten Form der Folie oder der Mehrschichtverbundfolie keine Wölbungsfalten ergeben, welche die Kontaktfläche der Folie oder der Mehrschichtverbundfolie mit der Batteriezelle und/oder dem Batteriemodul gegebenenfalls nach- teilig reduzieren könnten. Mit anderen Worten kann durch das Umformen, insbesondere Tiefziehen oder Innenhochdruckumformen, der Folie oder der Mehrschichtverbundfolie erreicht werden, dass die Folie oder die Mehrschichtverbundfolie derart konditioniert werden kann, dass sie in der designierten Einsatzausformung kei- nen Falten aufweist. Auf diese Weise können die designiert er reichbaren Form- und Lagetoleranzen des Batteriekühlelements, insbesondere im Kontaktbereich mit der Batteriezelle und/oder dem Batteriemodul vorteilhaft verbessert werden, wodurch auch die Wärmeübertragung verbessert werden kann.
Weiterhin kann durch die Verwendung einer Folie oder einer Mehr schichtverbundfolie, welche dreidimensional ausgeformt, insbe sondere tiefgezogen oder innenhochdruckumgeformt , ist, vorteilhaft die Materialauswahl angepasst werden. Durch das Aus formen der Folie oder der Mehrschichtverbundfolie mittels Um formen, insbesondere Tiefziehen oder Innenhochdruckumformen, kann insbesondere vorteilhaft erreicht werden, dass die Folie oder die Mehrschichtverbundfolie nicht mehr so anpassungsfähig sein muss. Mit anderen Worten kann die Folie oder die Mehr schichtverbundfolie hierdurch einen höheren E-Modul und eine ge ringere Elastizität aufweisen, wodurch sich vorteilhaft eine höhere Widerstandsfähigkeit der Folie oder der Mehrschichtver bundfolie erreichen lässt, insbesondere kann so ein höherer Berstdruck der Folie oder der Mehrschichtverbundfolie vorteil haft erreicht werden.
Bevorzugt weist der Grundkörper eine Nut und/oder einen Einzug auf.
Begrifflich sei hierzu Folgendes erläutert:
Unter einer „Nut" wird eine Vertiefung in dem Grundkörper ver standen, deren Längserstreckung größer als ihre Quererstreckung ist.
Unter einem „Einzug" wird eine Vertiefung in dem Grundkörper verstanden, deren Quererstreckung größer als ihre Längserstre ckung ist. Hierdurch kann vorteilhaft erreicht werden, dass der für das designierte Kühlmedium ausgeformte Innenraum nicht nur durch eine Verformung der Mehrschichtverbundfolie erreicht wird, son dern zumindest teilweise auch in dem Grundkörper ausgeformt wird, wodurch die Verformung der Mehrschichtverbundfolie vor teilhaft beschränkt werden kann und ein etwaiges Stützgerippe zur Abstützung einer Batteriezelle und/oder eines Batteriemoduls ebenfalls eine kleinere Erstreckung aufweisen kann. Mit anderen Worten kann erreicht werden, dass die Höhe des Zugs der Mehrschichtverbundfolie beschränkt werden kann, insbesondere bei besonders vorteilhafter Ausgestaltung sogar auf den Aus gleich der Lagetoleranz zwischen der Batteriezelle und/oder dem Batteriemodul einerseits und dem Batteriekühlelement anderer- seits beschränkt werden kann.
Bevorzugt weist die Mehrschichtverbundfolie einen Schweißbereich auf. Begrifflich sei hierzu Folgendes erläutert:
Unter einem „Schweißbereich" wird ein Bereich der Mehrschicht verbundfolie verstanden, der dazu eingerichtet ist, dass die Mehrschichtverbundfolie mit dem Grundkörper verschweißt werden kann. Vorzugsweise weist der Schweißbereich eine Kunststoff schicht auf der Oberfläche der Mehrschichtverbundfolie auf, wel che mit dem Grundkörper verschweißt werden kann.
Hier wird also konkret ein Batteriekühlelement vorgeschlagen, bei dem der Grundkörper und die Mehrschichtverbundfolie mitei nander verschweißt sind. Vorzugsweise ist der Schweißbereich der Mehrschichtverbundfolie auf die Oberfläche der Mehrschichtverbundfolie angespritzt, be sonders bevorzugt nur in dem Bereich in dem die Mehrschichtver bundfolie mit dem Grundkörper verschweißt ist.
Dabei sei unter anderem an eine Mehrschichtverbundfolie gedacht, welche auf der dem Innenraum zugewendeten Oberfläche eine Schicht aus Metallmaterial aufweist, auf die in den für die Verschweißung relevanten Stellen eine KunststoffSchicht aufge tragen, insbesondere aufgespritzt, ist, wodurch ein Schweißbe reich gebildet wird.
Unter einer „dem Innenraum zugewendeten Oberfläche" der Mehr schichtverbundfolie wird die Seite einer Mehrschichtverbundfolie verstanden, welche gemäß der vorgesehenen Anordnung der Mehr schichtverbundfolie mit dem Innenraum des Batteriekühlelements korrespondiert .
Vorzugsweise ist die dem Innenraum zugewendeten Oberfläche der Mehrschichtverbundfolie mit der Grundplatte des Batteriekühlele ments verschweißt. An der Stelle einer Verschweißung ist die Mehrschichtverbundfolie dann zwar nicht mehr dem Innenraum zu gewendet, da sie stoffschlüssig mit dem Grundkörper verbunden ist. Dies ändert jedoch nichts an der Seite der Mehrschichtver bundfolie, welche dem Innenraum des Batteriekühlelements zuge wendet ist.
Weiterhin sei konkret an eine Mehrschichtverbundfolie gedacht, welche auf der dem Innenraum zugewendeten Oberfläche eine Schicht aus Kunststoffmaterial aufweist, auf die in den für die Verschweißung relevanten Stellen eine zusätzliche Kunststoff schicht aufgetragen, insbesondere aufgespritzt, ist, wodurch ein Schweißbereich gebildet wird.Auch wenn die auf der dem Innenraum zugewendeten Oberfläche der Mehrschichtverbundfolie bereits eine Schicht aus Kunststoffmaterial aufweist, so sei vorzugsweise auch daran gedacht, dass diese nicht mit dem Grundkörper ver schweißbar ist, sodass ein zusätzlicher Schweißbereich aus Kunststoff benötigt wird. Eine Materialschicht aus Kunststoff material kann unter anderem nicht mit dem Grundkörper ver schweißbar sein, wenn die Schicht aus Kunststoffmaterial zum Verschweißen zu dünn ist, wodurch keine Verbindung mit dem Grund körper hergestellt werden kann, oder wenn sie ein Kunststoffma terial aufweist, welches nicht mit dem Kunststoffmaterial des Grundkörpers verschweißbar ist.
Durch den Schweißbereich kann vorteilhaft erreicht werden, dass die Mehrschichtverbundfolie und der Grundkörper stoffschlüssig mittels Verschweißung miteinander verbunden sind.
Bevorzugt weist die Mehrschichtverbundfolie auf der dem Innen raum zugewendeten Oberfläche zumindest teilflächig ein Metall material auf.
Unter „teilflächig" wird verstanden, dass die Oberfläche einer Seite einer Mehrschichtverbundfolie in Bereiche unterschiedli cher Oberflächenmaterialien eingeteilt werden kann. Eine zuge hörige Teilfläche oder ein Bereich wird durch den Wechsel des Oberflächenmaterials begrenzt.
Unter einem „Metallmaterial" wird vorzugsweise ein Material ver standen, welches überwiegend, also zu mindestens 70 Gew.-%, aus Aluminium oder Kupfer besteht.
Gemäß einer denkbaren Ausführungsform der Mehrschichtverbundfo lie weist diese eine Schicht aus einem Metallmaterial und eine Schicht aus einem Kunststoffmaterial auf, wobei das Metallmate rial in Richtung des Innenraums und das Kunststoffmaterial auf der von dem Innenraum abgewandten Seite der Mehrschichtverbund folie angeordnet ist. Vorteilhaft kann durch eine Mehrschichtverbundfolie aufweisend eine zum Innenraum orientierte Schicht aus einem Metallmaterial und eine von dem Innenraum abgewandte Schicht aus einem Kunst stoffmaterial erreicht werden, dass trotz der Verwendung einer KunststoffSchicht weiterhin ein vergleichsweiser guter Wärme übergangskoeffizient durch die Mehrschichtverbundfolie vorteil haft erreicht werden kann, insbesondere kann der Wärmeübergangskoeffizient gegenüber einer Mehrschichtverbundfo lie verbessert werden, die über zumindest weite Teile ihrer Er- Streckung, insbesondere über ihre ganze Erstreckung, eine Metallmaterialschicht als Mittellage und jeweils eine Schicht aus Kunststoffmaterial an den Außenlagen aufweist.
Gemäß einer konkreten Ausführungsform einer hier vorgeschlagenen Mehrschichtverbundfolie aufweisend eine zum Innenraum orien tierte Schicht aus einem Metallmaterial und eine von dem Innen raum abgewandte Schicht aus einem Kunststoffmaterial sei daran gedacht, dass die Mehrschichtverbundfolie über ihre gesamte Er streckung jeweils beide Materialschichten aufweist.
Um eine Verschweißbarkeit der Mehrschichtverbundfolie mit dem Grundkörper zu erreichen wird weiterhin vorgeschlagen, dass auf das Metallmaterial zumindest im Bereich der designierten Ver schweißung eine weitere KunststoffSchicht, insbesondere ein Schweißbereich, aufgetragen wird, welche mit dem Kunststoff dem Grundkörper verschweißbar ist.
Gemäß einer weiteren konkreten Ausführungsform einer Mehr schichtverbundfolie aufweisend eine zum Innenraum orientierte Schicht aus einem Metallmaterial und eine von dem Innenraum ab gewandte Schicht aus einem Kunststoffmaterial sei daran gedacht, dass die Mehrschichtverbundfolie über ihre gesamte Erstreckung eine äußere KunststoffSchicht aufweist, wohingegen die desig niert zum Innenraum orientierte Metallschicht in dem Bereich unterbrochen ist, welcher designiert mit dem Grundkörper ver schweißt werden soll. Auf diese Weise kann vorteilhaft erreicht werden, dass für die Verschweißbarkeit der Mehrschichtverbund folie mit dem Grundkörper keine weitere KunststoffSchicht auf die Mehrschichtverbundfolie aufgetragen werden muss.
Bevorzugt ist ein dem Innenraum zugewendeter und das Metallma terial auf der Oberfläche aufweisender Bereich der Mehrschicht verbundfolie dazu eingerichtet, einen höheren Wärmeübergangskoeffizienten aufzuweisen, als ein an den dem In nenraum zugewendeten und das Metallmaterial auf der Oberfläche aufweisenden angrenzender Bereich der Mehrschichtverbundfolie.
Begrifflich sei hierzu Folgendes erläutert:
Unter einem „Wärmeübergangskoeffizient" wird ein Proportionali tätsfaktor verstanden, der die Intensität des Wärmeübergangs durch die Mehrschichtverbundfolie bestimmt. Er ist eine spezi fische Kennzahl einer Konfiguration von Materialien.
Hier wird nun konkret ein Batteriekühlelement aufweisend eine Mehrschichtverbundfolie vorgeschlagen, die entsprechend ihrer Materialauswahl und gemäß ihrer Materialanordnung derart ausge staltet ist, dass ein für den Kontakt mit der Batteriezelle und/oder dem Batteriemodul eingerichteter erster Bereich einen höheren Wärmeübergangskoeffizienten aufweist, als ein benach barter zweiter Bereich, insbesondere ein benachbarter zweiter Bereich, der für eine Verbindung, insbesondere stoffschlüssige oder formschlüssige Verbindung, insbesondere stoffschlüssige Verbindung mittels verschweißen, der Mehrschichtverbundfolie mit dem Grundkörper eingerichtet ist.
Vorzugsweise sei an eine Mehrschichtverbundfolie gedacht, die auf der dem Innenraum zugewandten Seite eine Metallschicht auf weist, wobei in dem zweiten für die Verschweißung vorgesehenen Bereich eine KunststoffSchicht auf die Metallschicht aufgetragen wurde, welche ebenfalls in Richtung des Innenraums des Batte riekühlelements orientiert ist.
Hierdurch kann vorteilhaft erreicht werden, dass die Mehr schichtverbundfolie in dem für den effizienten Wärmeübergang re levanten Bereich einen höheren Wärmeübertragungskoeffizienten aufweisen kann, als in dem angrenzenden Bereich, insbesondere in dem angrenzenden Bereich der für die Verschweißung mit dem Grund körper eingerichtet ist, welcher vorzugsweise nicht in direkten Kontakt mit einer Batteriezelle und/oder einem Batteriemodul kommt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist das Metallmaterial als ein Legierungsbestandteil Aluminium auf, bevorzugt weist das Metallmaterial einen Aluminiumanteil von mehr als 85 Gew.-% auf, besonders bevorzugt weist das Metallmaterial einen Aluminiuman teil von mehr als 95 Gew.-% auf.
Begrifflich sei hierzu Folgendes erläutert:
Unter einem „Legierungsbestandteil" wird ein Bestandteil eines Metalls innerhalb einer Legierung aufweisend eine Mehrzahl von Metallen verstanden.
Unter dem „Aluminiumanteil in Gew.-%" wird das Anteil des che mischen Elements Aluminium in einer Legierung aufweisend eine Mehrzahl von Elementen verstanden, wobei der Anteil in Prozent bezogen auf die Gesamtmasse der Legierung angegeben wird.
Durch den Einsatz von Aluminium als Metallmaterial kann vorteil haft eine hohe Wärmeleitfähigkeit der Metallschicht erreicht werden, sodass insgesamt ein hinsichtlich des Wärmeüberganges effizientes Batteriekühlelement erreicht werden kann. Vorzugsweise weist das Metallmaterial einen Aluminiumanteil von mehr als 70 Gew.-% auf. Vorzugsweise weist das Metallmaterial einen Aluminiumanteil von mehr als 75 Gew.-% auf. Vorzugsweise weist das Metallmaterial einen Aluminiumanteil von mehr als 80 Gew.-% auf. Vorzugsweise weist das Metallmaterial einen Alu miniumanteil von mehr als 90 Gew.-% auf. Vorzugsweise weist das Metallmaterial einen Aluminiumanteil von mehr als 97 Gew.-% auf. Vorzugsweise weist das Metallmaterial einen Aluminiumanteil von mehr als 98,5 Gew.-% auf.
Ausdrücklich sei darauf hingewiesen, dass die vorstehenden Werte für den Aluminiumanteil nicht als scharfe Grenzen zu verstehen sein sollen, sondern vielmehr in ingenieurmäßigem Maßstab Über oder unterschritten werden können sollen, ohne den beschriebenen Aspekt der Erfindung zu verlassen. Mit einfachen Worten sollen die Werte einen Anhalt für die Größe des hier vorgeschlagenen Aluminiumanteils liefern.
Gemäß einer optionalen Ausgestaltungsform weist das Metallmate- rial als ein Legierungsbestandteil Kupfer auf.
Vorzugsweise weist das Metallmaterial einen Kupferanteil von mehr als 70 Gew.-% auf, bevorzugt von mehr als 75 Gew.-%, be vorzugt von mehr als 80 Gew.-%, bevorzugt von mehr als 85 Gew.- %, bevorzugt von mehr als 90 Gew.-%, bevorzugt von mehr als
95 Gew.-%, bevorzugt von mehr als 98,5 Gew.-%.
Vorteilhaft kann durch die Verwendung von Kupfer als Legierungs bestandteil der Metallschicht eine hohe Wärmeleitfähigkeit der Metallschicht erreicht werden, sodass insgesamt ein hinsichtlich des Wärmeüberganges effizientes Batteriekühlelement erreicht werden kann. Optional entspricht der das Metallmaterial auf der dem Innenraum zugewendeten Oberfläche aufweisende Bereich der Mehrschichtver bundfolie im Wesentlichen einem Bereich der Mehrschichtverbund folie, der zum Kontakt mit einem Batteriemodul und/oder einer Batteriezelle eingerichtet ist.
Begrifflich sei hierzu Folgendes erläutert:
Unter einer „Batteriezelle" wird ein Speicher für elektrische Energie auf elektrochemischer Basis verstanden.
Unter einem „Batteriemodul" wird ein Teil einer Batteriemodu leinheit verstanden, wobei das Batteriemodul eine Mehrzahl von Batteriezellen aufweist.
Unter dem Bereich der Mehrschichtverbundfolie, welcher „zum Kon takt mit einem Batteriemodul und/oder einer Batteriezelle ein gerichtet" ist, wird der Bereich einer Mehrschichtverbundfolie verstanden, welcher designiert mit einem Batteriemodul und/oder einer Batteriezelle in Kontakt kommt.
Hier wird nun vorgeschlagen, dass die Mehrschichtverbundfolie eine Metallschicht aufweist, welche im Wesentlichen zumindest so groß ist wie der Bereich, welcher designiert mit einer Batte riezelle und/oder einem Batteriemodul in Kontakt gebracht wird.
Auf diese Weise kann vorteilhaft ein Batteriekühlelement er reicht werden, welches in dem designierten Kontaktbereich mit der Batteriezelle und/oder dem Batteriemodul einen hohen Wärme übergangskoeffizienten aufweist, sodass ein effizienter Wärme übergang erreicht werden kann, während in den benachbarten Bereichen die Materialeigenschaften der Mehrschichtverbundfolie an die dort vorherrschenden lokalen Anforderungen angepasst wer den können, insbesondere an die Verschweißbarkeit mit dem Grund körper. Unter im Wesentlichen wird ein Bereich verstanden, welcher zu mindest zu 80 % kongruent ist, vorzugsweise ein Bereich welcher zumindest zu 90 % kongruent ist, bevorzugt ein Bereich welcher zumindest zu 95 % kongruent ist, besonders bevorzugt ein Bereich welcher zumindest zu 98 % kongruent ist.
Bevorzugt weist die Mehrschichtverbundfolie auf der dem Innen raum zugewendeten Oberfläche zumindest teilflächig ein Kunst stoffmaterial auf.
Begrifflich sei hierzu Folgendes erläutert:
Unter einem „Kunststoffmaterial" wird ein Werkstoff verstanden, welcher hauptsächlich aus Makromolekülen besteht.
Vorzugsweise kann unter einem Kunststoffmaterial ein Polyethy len, insbesondere ein reißfest modifiziertes Polyethylen, und/o der ein Polyisobutylen und/oder ein Polyvinylbutyral und/oder ein Ethylenvinylacetat und/oder ein Polyacrylat und/oder ein Po- lymethylenacrylat und/oder ein Polyurethan und/oder ein vorge recktes Polypropylen und/oder ein Polyvinylacetat 5 und/oder ein Ethylenvinylacetat und/oder ein thermoplastischer Elastomer auf Urethanbasis verstanden werden.
Vorteilhaft kann hierdurch erreicht werden, dass das Kunststoff material auf der dem Innenraum zugewandten Oberfläche der Mehr schichtverbundfolie so angepasst werden kann, dass es mit dem Grundkörper verschweißt werden kann.
Gemäß einer optionalen Ausführungsform entspricht der dem In nenraum zugewendete und das Kunststoffmaterial auf der Oberflä che der Mehrschichtverbundfolie aufweisende Bereich im Wesentlichen einer Kontaktfläche mit dem Grundkörper, wobei das Kunststoffmaterial mit dem Grundkörper verschweißbar ist. Begrifflich sei hierzu Folgendes erläutert:
Unter einer „Kontaktfläche mit dem Grundkörper" wird die Fläche verstanden, welche designiert mit dem Grundkörper in Kontakt kommt oder mit dem Grundkörper verschweißt wird.
Unter „verschweißbar" wird hier die Verschweißbarkeit von Ther moplasten, also die stoffschlüssige Verbindbarkeit von Thermo plasten, insbesondere die dauerhafte stoffschlüssige Verbindbarkeit von Thermoplasten, verstanden.
Unter im Wesentlichen wird ein Bereich verstanden, welcher zu mindest zu 80 % kongruent ist, vorzugsweise ein Bereich welcher zumindest zu 90 % kongruent ist, bevorzugt ein Bereich welcher zumindest zu 95 % kongruent ist, besonders bevorzugt ein Bereich welcher zumindest zu 98 % kongruent ist.
Vorteilhaft kann hierdurch erreicht werden, dass die die Mehr schichtverbundfolie eine bereichsoptimierte Ausgestaltung von Materialien aufweist.
Nach einer bevorzugten Variante entspricht das Kunststoffmate rial LDPE oder PE oder PA oder PP.
Unter „LDPE" wird ein Low Density Polyethylen verstanden, also ein Polyethylen niedriger Dichte.
Unter „PE" wird ein Polyethylen verstanden.
Unter „PA" wird ein Polyamid verstanden.
Unter „PP" wird ein Polypropylen verstanden. Vorteilhaft kann hierdurch erreicht werden, dass das Kunststoff material mit einem kompatiblen Grundkörper verschweißen lässt.
Bevorzugt weist die Mehrschichtverbundfolie auf der dem Innen raum abgewendeten Oberfläche zumindest teilflächig ein Kunst stoffmaterial auf.
Begrifflich sei hierzu Folgendes erläutert:
Unter einer „dem Innenraum abgewendeten Oberfläche" wird die Oberfläche der Mehrschichtverbundfolie verstanden, welche die Außenoberfläche des Batteriekühlelements zumindest teilweise be schreibt .
Insbesondere bevorzugt weist die Mehrschichtverbundfolie auf der dem Innenraum abgewendeten Oberfläche vollflächig ein Kunst stoffmaterial auf.
Vorteilhaft kann somit erreicht werden, dass die Metallschicht der Mehrschichtverbundfolie optimal vor äußeren Einflüssen ge schützt werden kann.
Gemäß einer zweckmäßigen Ausführungsform ist das Kunststoffma terial strukturviskos.
Besonders bevorzugt ist das Kunststoffmaterial thixotrop.
Begrifflich sei hierzu Folgendes erläutert:
Unter einem „strukturviskosen" Kunststoffmaterial wird ein Kunststoffmaterial verstanden, welches bei hohen Scherkräften eine abnehmende Viskosität aufweist. Mit anderen Worten verrin gert sich die Viskosität eines strukturviskosen Kunststoffmate rials mit einer Zunahme der auf das Kunststoffmaterial wirkenden Scherbelastung . Unter einem „thixotropen" Kunststoffmaterial wird ein Kunst stoffmaterial verstanden, welches bei einer konstanten Scherung mit der Zeit die Viskosität abbaut. Vorzugsweise steigt die Vis kosität zeitabhängig nach Beendigung der Scherbelastung wieder an.
Vorzugsweise ist das Kunststoffmaterial auf der Außenseite der Mehrschichtverbundfolie strukturviskos, besonders bevorzugt thixotrop. Mit anderen Weise ist vorzugsweise das der Batterie zelle designiert zugewandte Kunststoffmaterial strukturviskos, besonders bevorzugt thixotrop.
Hierdurch kann vorteilhaft erreicht werden, dass die die Metall schicht schützende KunststoffSchicht bei starken Scherbelastun gen eine kleinere Viskosität aufweist, wodurch einer Beschädigung der schützenden KunststoffSchicht durch Scherbe lastungen vorteilhaft entgegengewirkt werden kann.
Optional besteht der Grundkörper aus LDPE oder PE oder PA oder PP.
Vorteilhaft kann hierdurch erreicht werden, dass der Grundkörper besonders leicht ausgeführt werden kann und sich mit einer kom patiblen Mehrschichtverbundfolie verschweißen lässt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist der Grundkörper ein Befestigungselement zur Befestigung einer Batteriezelle und/oder eines Batteriemoduls auf.
Begrifflich sei hierzu Folgendes erläutert:
Unter einem „Befestigungselement" wird jegliche Vorrichtung ver standen, die dazu eingerichtet ist, um einen Grundkörper mit einer Batteriezelle und/oder einem Batteriemodul zu befestigen. Zweckmäßigerweise ist der Grundkörper dazu eingerichtet, als lasttragendes Element einer Batteriemoduleinheit eingesetzt zu werden, insbesondere einer Batteriemoduleinheit einer Trakti onsbatterie .
Begrifflich sei hierzu Folgendes erläutert:
Unter einem „lasttragenden Element" wird ein Bauteil oder eine Baugruppe verstanden, welche dazu eingerichtet ist nicht nur die Lasten zerstörungsfrei aufzunehmen, welche innerhalb des Bau teils oder der Baugruppe entstehen, sondern vielmehr dazu ein gerichtet sein kann äußere Lasten die auf das Bauteil oder die Baugruppe einwirken durch das Bauteil oder die Baugruppe zer störungsfrei hindurchzuleiten.
Unter einer „Batteriemoduleinheit" wird ein Batteriemodulsystem verstanden, welches aus einer Mehrzahl von Batteriemodulen auf weist.
Vorteilhaft kann hierdurch erreicht werden, dass die Batteriemo duleinheit kein weiteres lasttragendes Gehäuse mehr benötigt, wodurch Material und Gewicht eingespart werden kann.
Optional ist der Grundkörper dazu eingerichtet, als Bestandteil des Gehäuses einer Batteriemoduleinheit eingesetzt zu werden, insbesondere einer Batteriemoduleinheit einer Traktionsbatte rie.
Vorteilhaft kann hierdurch erreicht werden, dass ein Bestandteil des Gehäuses einer Batteriemoduleinheit mittels des Grundkörpers abgebildet wird, wodurch vorteilhaft Material für und Gewicht einer Batteriemoduleinheit eingespart werden können. Nach einem zweiten Aspekt der Erfindung löst die Aufgabe eine Batteriemoduleinheit, insbesondere eine Batteriemoduleinheit einer Traktionsbatterie, aufweisend eine Batteriezelle und/oder ein Batteriemodul und ein Batteriekühlelement nach dem ersten Aspekt der Erfindung.
Es versteht sich, dass sich die Vorteile eines Batteriekühlele ments nach dem ersten Aspekt der Erfindung, wie vorstehend be schrieben, unmittelbar auf eine Batteriemoduleinheit aufweisend eine Batteriezelle und/oder ein Batteriemodul und ein Batterie kühlelement nach dem ersten Aspekt der Erfindung erstrecken.
Es sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass der Gegenstand des zweiten Aspekts mit dem Gegenstand des ersten Aspekts der Er- findung vorteilhaft kombinierbar ist, und zwar sowohl einzeln oder in beliebiger Kombination kumulativ.
Nach einem dritten Aspekt der Erfindung löst die Aufgabe ein Verfahren zum Herstellen eines Batteriekühlelements, insbeson- dere eines Batteriekühlelements für eine Traktionsbatterie, ins besondere eines Batteriekühlelements nach dem ersten Aspekt der Erfindung, wobei das Batteriekühlelement einen Grundkörper und eine dreidimensional ausgeformte Mehrschichtverbundfolie auf weist, wobei der Grundkörper und die dreidimensional ausgeformte Mehrschichtverbundfolie einen Innenraum des Batteriekühlele ments zur Aufnahme eines Kühlmediums zumindest bereichsweise um schließen, umfassend folgende Schritte:
- Bereitstellen einer Folie oder einer Mehrschichtverbundfo lie, insbesondere einer Folie oder einer Mehrschichtver- bundfolie aufweisend eine Oberfläche aus einem
Metallmaterial oder aufweisend eine beidseitige Kunststoff oberfläche;
- Ausformen der Folie oder der Mehrschichtverbundfolie mit tels einem Umformverfahren, insbesondere mittels einem Tiefziehverfahren oder einem Innenhochdruckumformverfäh ren, zu der dreidimensional ausgeformten Folie oder Mehr schichtverbundfolie (20); und
- Verbinden von Folie oder Mehrschichtverbundfolie und Grund körper .
Begrifflich sei hierzu Folgendes erläutert:
Unter „Ausformen" wird jede Umformung eines Körpers verstanden, mittels derer eine dreidimensionale Ausformung erreicht werden kann, insbesondere eine freidimensional ausgeformte Mehrschicht verbundfolie .
Vorzugsweise wird unter Ausformen ein Ausformen mittels einem Tiefziehverfahren verstanden.
Unter einem „Tiefziehverfahren" wird ein Umformverfahren ver standen, welches dazu eingerichtet ist, mittels Zugdruckumformen aus einer Folie einen einseitig offenen Hohlkörper zu formen.
Vorzugsweise wird unter Ausformen ein Ausformen mittels einem Innenhochdruckumformverfahren verstanden.
Unter einem „Innenhochdruckumformverfahren" wird ein Umformver fahren verstanden, bei dem ein Körper, insbesondere eine Mehr schichtverbundfolie, in einem geschlossenen Formwerkzeug mittels Innendruck ausgeformt wird. Vorzugsweise kann unter einem In nenhochdruckumformverfahren ein Hydroformingverfahren verstan den werden.
Unter „Verbinden" wird jedes Verfahren verstanden, welches zum Verbinden von Folie oder Mehrschichtverbundfolie und Grundkörper eingerichtet ist, insbesondere zum stoffschlüssigen oder form schlüssigen Verbinden eingerichtet ist. Bei einem stoffschlüssigen Verbinden sei vorzugsweise an ein Schweißverfahren gedacht.
Bei einem kraftschlüssigen Verbinden sei insbesondere an ein Bördelverfahren und/oder ein Rendelverfahren gedacht.
Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die Schritte des Verfahrens in der angegebenen Reihenfolge durchlaufen werden können, wobei dies hier nicht gefordert wird. Die Schritte können also ausdrücklich auch in einer anderen Reihenfolge ausgeführt werden.
Weiterhin sei ausdrücklich darauf verwiesen, dass die Schritte an einer Arbeitsstation oder an mehreren Arbeitsstationen, ins besondere in zueinander sternförmig angeordneten Arbeitsstatio nen, ausgeführt werden können.
Hier wird konkret gemäß einer ersten alternativen Ausführungs form für die Herstellung eines Batteriekühlelements vorgeschla gen, die Folie oder die Mehrschichtverbundfolie mittels einem Umformverfahren, insbesondere mittels einem Tiefziehprozess oder einem Innenhochdruckumformverfahren, auszuformen, sodass sich bei der für den Einsatz designiert gewünschten gewölbten Form der dreidimensional ausgeformten Folie oder der dreidimensional ausgeformten Mehrschichtverbundfolie keine Wölbungsfalten erge ben, welche die Kontaktflache der Folie oder der Mehrschicht verbundfolie mit der Batteriezelle und/oder dem Batteriemodul gegebenenfalls nachteilig reduzieren könnten.
Mit anderen Worten kann durch das Umformen, insbesondere Tief ziehen oder Innenhochdruckumformen, der Folie oder der Mehr schichtverbundfolie erreicht werden, dass die dreidimensional ausgeformte Folie oder die dreidimensional ausgeformte Mehr schichtverbundfolie derart konditioniert werden kann, dass sie in der designierten Einsatzausformung keinen Falten aufweist. Auf diese Weise können die designiert erreichbaren Form- und Lagetoleranzen des Batteriekühlelements, insbesondere im Kon taktbereich mit der Batteriezelle und/oder dem Batteriemodul vorteilhaft verbessert werden, wodurch auch die Wärmeübertragung verbessert werden kann.
Weiterhin kann durch das Umformen, insbesondere Tiefziehen oder Innenhochdruckumformen, vorteilhaft die Materialauswahl ange passt werden. Durch das Ausformen der Folie oder der Mehrschicht verbundfolie mittels Tiefziehen kann insbesondere vorteilhaft erreicht werden, dass die Folie oder die Mehrschichtverbundfolie nicht mehr so anpassungsfähig sein muss. Mit anderen Worten kann die Folie oder die Mehrschichtverbundfolie hierdurch einen hö heren E-Modul und eine geringere Elastizität aufweisen, wodurch sich vorteilhaft eine höhere Widerstandsfähigkeit der Folie oder der Mehrschichtverbundfolie erreichen lässt, insbesondere kann so ein höherer Berstdruck der Folie oder der Mehrschichtverbund folie vorteilhaft erreicht werden.
Nach dem Ausformen wird vorzugsweise vorgeschlagen die dreidi mensional ausgeformte Folie oder die dreidimensional ausgeformte Mehrschichtverbundfolie mit dem Grundkörper zu verbinden, wodurch das Batteriekühlelement entsteht.
Konkret sei gemäß einer zweiten alternativen Ausführungsform da ran gedacht, dass die bereitgestellte urgeformte Folie oder die bereitgestellte urgeformte Mehrschichtverbundfolie zunächst mit dem Grundkörper verbunden und anschließend ausgeformt wird. Dem nach wird eine bislang eben urgeformte Folie oder eine eben urgeformte Mehrschichtverbundfolie erst nach dem Verbinden mit dem Grundkörper ausgeformt.
Hierdurch kann die Verbindung der bereitgestellten Folie oder der bereitgestellten Mehrschichtverbundfolie vereinfacht wer den. Alternativ zu einer Verschweißung der Folie oder der Mehr schichtverbundfolie mit dem Grundkörper sei bei dem Schritt des Verbindens auch daran gedacht, dass die dreidimensional ausge- formte Folie oder die dreidimensional ausgeformte Mehrschicht verbundfolie mit dem Grundkörper verklebt und/oder verbördelt und/oder durch ein Rendelverfahren formschlüssig miteinander verbunden wird.
Gemäß einer zweckmäßigen Ausführungsform umfasst das Verbinden von der dreidimensional ausgeformten Mehrschichtverbundfolie und dem Grundkörper die nachfolgenden Schritte
- Zumindest bereichsweises Aufträgen einer Schicht aus Kunst stoffmaterial auf die Folie oder die Mehrschichtverbundfo lie, insbesondere Aufträgen der Schicht aus Kunststoffmaterial auf die Oberfläche aus einem Metallma terial oder aus einem Kunststoffmaterial, wobei das aufge tragene Kunststoffmaterial mit dem Grundkörper verschweißbar ist; und
- Verschweißen von Grundkörper und der Schicht aus Kunst stoffmaterial zu einem Batteriekühlelement.
Begrifflich sei hierzu Folgendes erläutert: Unter „Aufträgen" wird jedes Verfahren verstanden, welches dazu eingerichtet ist, eine Schicht aus Kunststoffmaterial auf eine Folie und/oder eine Mehrschichtverbundfolie aufzubringen.
Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die Schritte des Verfahrens in der angegebenen Reihenfolge durchlaufen werden können, wobei dies hier nicht gefordert wird. Die Schritte können also ausdrücklich auch in einer anderen Reihenfolge ausgeführt werden. Hier wird vorgeschlagen zum Verbinden eine Materialschicht aus Kunststoffmaterial auf die Folie oder die Mehrschichtverbundfo lie aufzubringen. Dies kann einseitig oder zweiseitig erfolgen. Vorzugsweise wird gemäß einer ersten Variante vorgeschlagen, dass die nach dem Umformen, insbesondere Tiefziehen oder Innen hochdruckumformen, aufgetragene Schicht aus Kunststoffmaterial nur im Bereich des Kontaktbereichs mit dem Grundkörper aufge bracht wird, sodass diese zur Verschweißung mit dem Grundkörper genutzt werden kann. Nach dem Aufträgen einer Schicht aus Kunst stoffmaterial wird vorgeschlagen den Grundkörper und die drei dimensional ausgeformte Folie oder die dreidimensional ausgeformte Mehrschichtverbundfolie miteinander zu einem Batte riekühlelement zu verschweißen, insbesondere durch Verschweißung von Grundkörper und der Schicht aus Kunststoffmaterial.
Weiterhin vorzugsweise wird nach einer zweiten Variante vorge schlagen, dass auf eine bereitgestellte urgeformte Folie oder eine bereitgestellte urgeformte Mehrschichtverbundfolie eine Schicht aus Kunststoffmaterial aufgebracht wird, vorzugsweise nur im Bereich des Kontaktbereichs mit dem Grundkörper. An schließend kann die aufgebrachte Schicht zum Verschweißen der weiterhin flachen Folie oder der flachen Mehrschichtverbundfolie mit dem Grundkörper genutzt werden. In einem nachfolgenden Schritt kann die mit dem Grundkörper verbundene Folie oder Mehr schichtverbundfolie umgeformt werden, insbesondere mittels Tief ziehen oder Innenhochdruckumformen.
Vorzugsweise wird vorgeschlagen das Kunststoffmaterial aufzu- spritzen.
Vorzugsweise erfolgt das Verschweißen von Folie oder Mehr schichtverbundfolie mit dem Grundkörper mittels einem Schweiß werkzeug, insbesondere mittels einem Heißstempel und/oder mittels Ultraschallschweißen und/oder mittels Hochfrequenz schweißen.
Bevorzugt erfolgen das Ausformen der Folie oder der Mehrschicht verbundfolie und das Aufträgen der Schicht aus Kunststoffmate rial in einem Arbeitstakt.
Begrifflich sei hierzu Folgendes erläutert:
Unter einem „Arbeitstakt" wird eine zyklische Phase beim Durch laufen eines wiederholend ablaufenden Verfahrens verstanden. Vorzugsweise werden die Verfahrensschritte eines Arbeitstakts an einer Station einer Maschine ausgeführt.
Vorteilhaft kann hierdurch erreicht werden, dass eine Station zum Herstellen eines Batteriekühlelements vorteilhaft für zu mindest zwei Arbeitsschritte genutzt werden kann, wodurch In vestitionskosten für eine Maschine zum Herstellen eines Batteriekühlelements eingespart werden können.
Bevorzugt wird nach dem Bereitstellen der Folie oder der Mehr schichtverbundfolie zunächst die Schicht aus Kunststoffmaterial auf die Folie oder die Mehrschichtverbundfolie aufgetragen, die Folie oder die Mehrschichtverbundfolie im Bereich der aufgetra genen Schicht aus Kunststoffmaterial mit dem Grundkörper ver schweißt und anschließend dreidimensional ausgeformt.
Hier wird nun konkret vorgeschlagen die Folie oder die Mehr schichtverbundfolie erst nach dem Verschweißen mit dem Grund körper mittels einem Umformverfahren auszuformen, insbesondere mittels einem Innenhochdruckverfahren auszuformen.
Vorzugsweise ist die bereitgestellte Folie oder die bereitge stellte Mehrschichtverbundfolie eben urgeformt. Weiterhin bevorzugt wird die Folie oder die Mehrschichtverbund folie gegen eine formgebende Matrize dreidimensional ausgeformt, wobei die formgebende Matrize während des Ausformens zumindest mittelbar mit dem Grundkörper kontaktiert ist.
Dabei sei unter anderem daran gedacht, dass die formgebende Mat rize mittels einer Haltekraft zumindest mittelbar gegen den Grundkörper gedrückt wird. Hierdurch kann die Folie oder die Mehrschichtverbundfolie mit einem Innenhochdruckverfahren gegen die Matrize ausgeformt werden, sodass die Matrize der Folie oder der Mehrschichtverbundfolie ihre ausgeformte Endform vorgibt. Hierzu korrespondiert die Haltekraft mit dem Druck des Fluids mit welchem die Folie oder die Mehrschichtverbundfolie gegen die Matrize gedrückt wird, sodass die formgebende Matrize während dem gesamten Prozess des Innenhochdruckausformens zumindest mit telbar mit dem Grundkörper kontaktiert bleibt.
Hier wird vorgeschlagen, im Rahmen des Innenhochdruckverfahrens den Innenraum zwischen Folie oder Mehrschichtverbundfolie und Grundkörper mit einem Fluid zu füllen und dieses zu bedrucken. Hierbei sei an Drücke zwischen 1,5 und 10 bar gedacht, vorzugs weise an Drücke zwischen 2 und 8 bar, bevorzugt an Drücke zwi schen 3 und 7 bar und weiterhin bevorzugt an Drücke zwischen 4 und 6 bar.
Damit das Fluid während dem Innenhochdruckausformen nicht aus dem Innenraum entweichen kann, wird vorgeschlagen den Grundkör per mittels einem Abdichtwerkzeug in Richtung des Kühlmediumzu flusses und/oder des Kühlmediumabflusses abzudichten, wobei das Abdichtwerkzeug einen Fluidzugang zu dem Innenraum bereitstellt mittels welchem das Fluid in den Innenraum einströmen kann.
Vorzugsweise wird vorgeschlagen, dass das Ausformen der Folie oder Verbundfolie im gleichen Arbeitstakt mit der Verschweißung zwischen Folie oder Mehrschichtverbundfolie und Grundkörper er folgt.
Vorteilhaft kann die Folie oder Mehrschichtverbundfolie an ihrem designierten Einsatzort ausgeformt werden, wobei ein zumindest mittelbares Kontaktieren der formgebenden Matrize mit dem Grund körper etwaige Toleranzen zwischen dem designierten Batteriemo dul und der Folie oder der Mehrschichtverbundfolie verbessert. Insbesondere werden die beim separaten Ausformen von Folie und/oder Grundkörper und Verschweißen bedingten Toleranzen des Herstellverfahrens durch das hier vorgeschlagene Verfahren be grenzt. Insbesondere kann die maximale Toleranz zwischen dem mit dem Grundkörper designiert verbundenem Batteriemodul und der Fo lie oder Mehrschichtverbundfolie reduziert werden.
Besonders bevorzugt wird die formgebende Matrize während dem Ausformen der Folie oder Mehrschichtverbundfolie mit dem Grund körper zumindest mittelbar mittels einem Verbindungselement ver bunden. Insbesondere wird die formgebende Matrize vor dem Ausformen mittels zumindest einer Schraube mit dem Grundkörper verbunden, insbesondere mittels mehreren Schrauben verbunden, wobei eine Schraube vorzugsweise mit einem Verbindungselement des Grundkörpers, insbesondere einem Modulschraubpunkt, in einem Wirkzusammenhang steht, welches designiert auch für die Befes- tigung des Batteriemoduls verwendet wird.
Vorteilhaft kann hierdurch erreicht werden, dass eine etwaige Toleranz aus dem Verzug des Grundkörpers über die Ausformung der Folie oder der Mehrschichtverbundfolie mittels der fixen Rela- tivposition zwischen Grundkörper und formgebender Matrize kom pensiert wird, sodass die ausgeformte Folie oder die ausgeformte Mehrschichtverbundfolie ideal mit dem designiert an dem Grund körper befestigten Batteriemodul interagieren kann. Bevorzugt werden die dreidimensional ausgeformte Folie oder die dreidimensional ausgeformte Mehrschichtverbundfolie und der Grundkörper formschlüssig miteinander verbunden.
Vorteilhaft kann so erreicht werden, dass die Folie oder die Mehrschichtverbundfolie oder die Mehrschichtverbundfolie mit ei ner Schicht aus Kunststoff nicht zum Verschweißen mit dem Grund körper geeignet sein müssen.
Gemäß einer besonders zweckgemäßen Ausführungsform wird nach dem Verbinden von Folie oder Mehrschichtverbundfolie und Grundkörper eine Druckdifferenzprüfung durchgeführt.
Begrifflich sei hierzu Folgendes erläutert:
Unter einer „Druckdifferenzprüfung" wird eine Prüfung der Ver bindung zwischen Grundkörper und Folie oder Mehrschichtverbund folie und/oder der Folie oder der Mehrschichtverbundfolie verstanden, wobei der Innenraum zwischen Folie oder Mehrschicht verbundfolie und Grundkörper mit einem Fluid befüllt wird, wel ches einen Druck einnimmt, welcher größer als der Umgebungsdruck ist. Vorzugsweise beträgt der Differenzdruck zum Umgebungsdruck 0,2 bar, weiterhin vorzugsweise 0,4 bar, bevorzugt 0,6 bar, wei terhin bevorzugt 0,8 bar, besonders bevorzugt 1,0 bar und wei terhin besonders bevorzugt 1,2 bar.
Vorzugsweise wird der für den Kontakt mit einem Batteriemodul eingerichtete Kontaktbereich der Folie oder Mehrschichtverbund folie mittels einem Stützwerkzeug während der Druckdifferenz prüfung abgestützt. Hierdurch kann die Folie oder Mehrschichtverbundfolie im Bereich des Kontaktbereichs abge stützt werden, sodass der Differenzdruck im Wesentlichen auf die Randbereiche und/oder die Verbindung der Folie oder Mehrschicht verbundfolie mit dem Grundkörper wirkt, wodurch insbesondere der Verbindungsbereich, bevorzugt die Verschweißung von Grundkörper und Folie oder Mehrschichtverbundfolie, geprüft werden kann ohne bei dem notwendigen Prüfdruck eine Überlastung des designierten Kontaktbereichs zu riskieren. Weiterhin ermöglicht das Stütz werkzeug eine Simulation der Verhältnisse während dem designier ten Einsatz des Batteriekühlelements in einer designierten Batteriemoduleinheit .
Vorzugsweise wird vorgeschlagen, dass die Druckdifferenzprüfung im gleichen Arbeitstakt mit dem Ausformen der Folie oder der Mehrschichtverbundfolie erfolgt.
Weiterhin vorzugsweise wird vorgeschlagen, dass die Druckdiffe renzprüfung im gleichen Arbeitstakt mit dem Ausformen der Folie oder der Mehrschichtverbundfolie und mit dem Verschweißen der Folie oder Mehrschichtverbundfolie erfolgt.
Vorteilhaft ermöglicht eine Druckdifferenzprüfung eine Quali tätskontrolle .
Es versteht sich, dass hier auch ein Batteriekühlelement vorge schlagen wird, welches mittels einem Verfahren nach dem dritten Aspekt der Erfindung hergestellt worden ist.
Es sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass der Gegenstand des dritten Aspekts mit den Gegenständen der vorstehenden Aspekte der Erfindung vorteilhaft kombinierbar ist, und zwar sowohl ein zeln oder in beliebiger Kombination kumulativ.
Weitere Vorteile, Einzelheiten und Merkmale der Erfindung erge ben sich nachfolgend aus den erläuterten Ausführungsbeispielen. Dabei zeigen im Einzelnen:
Figur 1: schematisch ein Batteriekühlelement und ein Batte riemodul; Figur 2: schematisch ein alternatives Batteriekühlelement und ein Batteriemodul;
Figur 3 schematisch eine Draufsicht auf ein Batteriekühlele ment;
Figur 4: schematisch ein weiteres alternatives Batteriekühlele ment und ein Batteriemodul;
Figur 5: schematisch ein Schweißwerkzeug zum Verschweißen eines Batteriekühlelements;
Figur 6: schematisch eine formgebende Matrize und ein Abdicht werkzeug zum Ausformen einer Folie oder einer Mehr- schichtverbundfolie;
Figur 7: schematisch eine an einem Batteriekühlelement ausge formte Folie oder Mehrschichtverbundfolie mit einem Werkzeug gemäß Figur 6;
Figur 8: schematisch eine an einem Batteriekühlelement ausge formte Folie mit einem Stützwerkzeug für eine Diffe renzdruckprüfung; und
Figur 9: schematisch ein Batteriekühlelement mit einer formge benden Matrize, welche mit dem Grundkörper verbunden ist.
In der nun folgenden Beschreibung bezeichnen gleiche Bezugszei chen gleiche Bauteile bzw. gleiche Merkmale, sodass eine in Bezug auf eine Figur durchgeführte Beschreibung bezüglich eines Bau teils auch für die anderen Figuren gilt, sodass eine wiederho lende Beschreibung vermieden wird. Ferner sind einzelne Merkmale, die in Zusammenhang mit einer Ausführungsform be schrieben wurden, auch separat in anderen Ausführungsformen ver wendbar .
Das Batteriekühlelement 10 in Figur 1 besteht im Wesentlichen aus einer dreidimensional ausgeformten Mehrschichtverbundfolie 20 und einem Grundkörper 30, wobei die dreidimensional ausge formte Mehrschichtverbundfolie 20 und der Grundkörper 30 teil flächig miteinander verbunden, insbesondere verschweißt, sind.
Gemeinsam bilden der Grundkörper 30 und die dreidimensional aus geformte Mehrschichtverbundfolie 20 einen Innenraum 40 zur de signierten Aufnahme eines Kühlmediums 42, welches designiert durch den Kühlmediumzufluss 44 in den Innenraum 40 einströmen und designiert durch den Kühlmediumabfluss 46 aus dem Innenraum 40 ausströmen kann.
Bei der designierten Benutzung des Batteriekühlelements 10 kommt das Batteriekühlelement 10, insbesondere die dreidimensional ausgeformte Mehrschichtverbundfolie 20 des Batteriekühlelements 10 in einen Kontakt zu einem Batteriemodul 50 oder einer Batte riezelle (nicht dargestellt).
Die dreidimensional ausgeformte Mehrschichtverbundfolie 20 weist vorzugsweise eine dem Innenraum 40 zugewandte Metallmaterial schicht 22 und eine dem Innenraum abgewandte Kunststoffmateri alschicht 24 auf, welche designiert mit dem Batteriemodul 50 in Kontakt kommt.
Weiterhin weist die dreidimensional ausgeformte Mehrschichtver bundfolie 20 teilflächig eine Kunststoffmaterialschicht 26 auf, mittels welcher die dreidimensional ausgeformte Mehrschichtver bundfolie 20 mit dem Grundkörper 30 verbunden, insbesondere ver schweißt, ist. Das Batteriekühlelement 10 in Figur 2 zeichnet sich dadurch aus, dass der Grundkörper 30 die Einzüge 32, 34 aufweist, welche vorteilhaft ermöglichen, dass die dreidimensional ausgeformte Mehrschichtverbundfolie 20 eine kleinere Verformung (nicht be zeichnet) zur Bildung des Innenraums 40 aufweisen kann.
Die Draufsicht auf das Batteriekühlelement 10 in Figur 3 weist die Bereiche 60, 62 auf in welchen die dreidimensional ausge formte Mehrschichtverbundfolie (nicht bezeichnet) mit dem Grund körper (nicht bezeichnet) verbunden, insbesondere verschweißt, ist.
Weiterhin weist die Draufsicht auf das Batteriekühlelement 10 in Figur 3 den Bereich 70 auf, in welchem das Batteriekühlelement 10, insbesondere die dreidimensional ausgeformte Mehrschicht verbundfolie (nicht bezeichnet) dazu eingerichtet ist, mit einem Batteriemodul designiert in Kontakt zu kommen.
Bei dem Batteriekühlelement 10 in Figur 4 weist die dreidimen sional ausgeformte Mehrschichtverbundfolie 20 vorzugsweise eine dem Innenraum 40 zugewandte Kunststoffmaterialschicht 28, vor zugsweise eine vollflächige Kunststoffmaterialschicht 28, vor zugsweise eine gegenüber der Kunststoffmaterialschicht 26 dünne Kunststoffmaterialschicht 28, und eine dem Innenraum abgewandte Kunststoffmaterialschicht 24 auf, welche designiert mit dem Bat teriemodul 50 in Kontakt kommt.
Das Schweißwerkzeug 80 in Figur 5 ist zum Verschweißen der Folie oder der Mehrschichtverbundfolie 20 mit dem Grundkörper 30 eines Batteriekühlelements 10 eingerichtet. Hierzu wird an den zur Verschweißung vorgesehenen Stellen der Folie oder der Mehr schichtverbundfolie 20 vorzugsweise eine Kunststoffmaterial schicht 26 aufgespritzt, welche zu dem Material des Grundkörpers 30 kompatibel ist, sodass die Folie oder die Mehrschichtverbund folie 20 mit dem Grundkörper 30 verschweißt werden können. Das Schweißwerkzeug 80 kann als Heißstempel und/oder als Ultra schallschweißwerkzeug und/oder als Hochfrequenzschweißwerkzeug ausgestaltet sein.
Die formgebende Matrize 82 in Figur 6 und Figur 7 ist zum Aus formen der Folie oder der Mehrschichtverbundfolie 20 eingerich tet, insbesondere mittels einem Innenhochdruckumformverfahren. Figur 6 zeigt die Anordnung vor dem Ausformen und Figur 7 die Anordnung nach dem Ausformen der Folie oder der Mehrschichtver bundfolie 20.
Hierzu wird die formgebende Matrize 82 mittels einer Haltekraft zumindest mittelbar gegen die Grundplatte 30 gedrückt. Vorzugs- weise drückt die formgebende Matrize 82 dabei unmittelbar gegen den Schweißbereich. Die Haltekraft wird vorzugsweise in Abhän gigkeit des beim Ausformen im Innenraum 40 wirkenden Drucks be stimmt, sodass die formgebende Matrize 82 nicht den zumindest mittelbaren Kontakt zu dem Grundkörper 30 und/oder den unmit- telbaren Kontakt zu dem Schweißbereich verliert.
Vorzugsweise ist zur Abdichtung des Grundkörpers 30 in Richtung des Kühlmediumzuflusses 44 und/oder des Kühlmediumabflusses 46 während dem Ausformen der Folie oder der Mehrschichtverbundfolie 20 ein Abdichtwerkzeug 86 vorgesehen. Dies weist besonders be vorzugt eine Fluidverbindung 88 auf, mittels welcher ein Fluid zum Ausformen der Folie oder der Mehrschichtverbundfolie in den Innenraum 40 einströmen kann. Dabei wird vorzugsweise der Kühl mediumabfluss 46 oder alternativ (nicht dargestellt) oder der Kühlmediumzufluss 44 von dem Abdichtwerkzeug 86 abgedichtet.
Das Stützwerkzeug 84 in Figur 8 ist dafür eingerichtet, den Kontaktbereich der Folie oder Mehrschichtverbundfolie 20 abzu stützen, vorzugsweise während einer Druckdifferenzprüfung des Batteriekühlelements. Dieser Kontaktbereich der Folie oder Mehr schichtverbundfolie 20 selbst ist zum Kontakt mit einem desig nierten Batteriemodul (nicht abgebildet) eingerichtet. Durch das Stützwerkzeug 84 kann die Folie oder Mehrschichtver bundfolie 20 im Bereich des Kontaktbereichs abgestützt werden, sodass der Differenzdruck im Wesentlichen auf die Randbereiche und/oder die Verbindung der Folie oder Mehrschichtverbundfolie 20 mit dem Grundkörper 30 wirkt, wodurch insbesondere der Ver- bindungsbereich, bevorzugt die Verschweißung von Grundkörper 30 und Folie oder Mehrschichtverbundfolie 20, geprüft werden kann ohne bei dem notwendigen Prüfdruck eine Überlastung des desig nierten Kontaktbereichs zu riskieren. Das Batteriekühlelement in Figur 9 weist eine formgebende Mat rize 82 auf, welche zum Ausformen der Folie oder der Mehrschicht verbundfolie 20 mittels zumindest einem Verbindungsmittel 52 zumindest mittelbar mit dem Grundkörper 30 verbunden ist. Hier durch kann vorteilhaft erreicht werden, dass eine etwaige Tole- ranz aus dem Verzug des Grundkörpers 30 über die Ausformung der Folie oder der Mehrschichtverbundfolie 20 mittels der fixen Re lativposition zwischen Grundkörper 30 und formgebender Matrize 82 kompensiert wird, sodass die ausgeformte Folie oder die aus geformte Mehrschichtverbundfolie 20 ideal mit dem designiert an dem Grundkörper 30 befestigten Batteriemodul (nicht dargestellt) interagieren kann.
Bezugszeichenliste
10 Batteriekühlelement 20 Mehrschichtverbundfolie 22 Metallmaterialschicht
24 Kunststoffmaterialschicht außen 26 KunststoffmaterialSchicht/Schweißbereich
28 Kunststoffmaterialschicht innen 30 Grundkörper 32 Einzug
34 Einzug 40 Innenraum 42 Kühlmedium 44 Kühlmediumzufluss 46 Kühlmediumabfluss
50 Batteriemodul 52 Verbindungsmittel 60 Bereich 62 Bereich 70 Bereich
80 Schweißwerkzeug 82 formgebende Matrize 84 Stützwerkzeug 86 Abdichtwerkzeug 88 Fluidverbindung

Claims

Patentansprüche
1. Batteriekühlelement (10), insbesondere Batteriekühlelement (10) für eine Traktionsbatterie, aufweisend einen Grundkörper (30) und eine Mehrschichtverbundfolie (20), wobei der Grundkör per (30) und die Mehrschichtverbundfolie (20) einen Innenraum (40) des Batteriekühlelements (10) zur Aufnahme eines Kühlmedi ums (42) zumindest bereichsweise umschließen, wobei der Innen raum (40) mit einem Kühlmediumzufluss (44) und einem Kühlmediumabfluss (46) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrschichtverbundfolie (20) dreidimensional ausgeformt ist.
2. Batteriekühlelement (10) nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, dass der Grundkörper (30) eine Nut und/oder einen Ein zug (32, 34) aufweist.
3. Batteriekühlelement (10) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrschichtverbundfolie (20) einen Schweißbereich (26) aufweist.
4. Batteriekühlelement (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrschichtverbundfolie (20) auf der dem Innenraum (40) zugewendeten Oberfläche zumindest teilflächig ein Metallmaterial (22) aufweist.
5. Batteriekühlelement (10) nach einem der vorstehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein dem Innenraum (40) zugewendeter und das Metallmaterial (22) auf der Oberfläche auf weisender Bereich (70) der Mehrschichtverbundfolie (20) dazu eingerichtet ist, einen höheren Wärmeübergangskoeffizienten auf zuweisen, als ein an den dem Innenraum (40) zugewendeten und das Metallmaterial (22) auf der Oberfläche aufweisenden angrenzender Bereich (60, 62) der Mehrschichtverbundfolie (20).
6. Batteriekühlelement (10) nach einem der vorstehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallmaterial (22) als ein Legierungsbestandteil Aluminium aufweist, bevorzugt weist das Metallmaterial (22) einen Aluminiumanteil von mehr als 85 Gew.-% auf, besonders bevorzugt weist das Metallmaterial (22) einen Aluminiumanteil von mehr als 95 Gew.-% auf.
7. Batteriekühlelement (10) nach einem der vorstehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der das Metallmaterial (22) auf der dem Innenraum (40) zugewendeten Oberfläche aufwei sende Bereich (70) der Mehrschichtverbundfolie (20) im Wesent lichen einem Bereich (70) der Mehrschichtverbundfolie (20) entspricht, der zum Kontakt mit einem Batteriemodul (50) und/o der einer Batteriezelle eingerichtet ist.
8. Batteriekühlelement (10) nach einem der vorstehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrschichtverbundfo lie (20) auf der dem Innenraum (40) zugewendeten Oberfläche zumindest teilflächig ein Kunststoffmaterial (26) aufweist.
9. Batteriekühlelement (10) nach einem der vorstehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der dem Innenraum (40) zugewendete und das Kunststoffmaterial (26) auf der Oberfläche der Mehrschichtverbundfolie (20) aufweisende Bereich (60, 62) im Wesentlichen einer Kontaktfläche mit dem Grundkörper (30) ent spricht, wobei das Kunststoffmaterial (26) mit dem Grundkörper (30) verschweißbar ist.
10. Batteriekühlelement (10) nach einem der vorstehenden An- Sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kunststoffmaterial
(26) LDPE oder PE oder PA oder PP entspricht.
11. Batteriekühlelement (10) nach einem der vorstehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrschichtverbundfo lie (20) auf der dem Innenraum (40) abgewendeten Oberfläche zumindest teilflächig ein Kunststoffmaterial (24) aufweist.
12. Batteriekühlelement (10) nach einem der vorstehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kunststoffmaterial (24) strukturviskos ist.
13. Batteriekühlelement (10) nach einem der vorstehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (30) aus LDPE oder PE oder PA oder PP besteht.
14. Batteriekühlelement (10) nach einem der vorstehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (30) ein Befestigungselement zur Befestigung einer Batteriezelle und/oder eines Batteriemoduls (50) aufweist.
15. Batteriekühlelement (10) nach einem der vorstehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (30) dazu eingerichtet ist, als lasttragendes Element einer Batteriemodu leinheit eingesetzt zu werden, insbesondere einer Batteriemodu leinheit einer Traktionsbatterie.
16. Batteriekühlelement (10) nach einem der vorstehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (30) dazu eingerichtet ist, als Bestandteil des Gehäuses einer Batteriemo duleinheit eingesetzt zu werden, insbesondere einer Batteriemo duleinheit einer Traktionsbatterie.
17. Batteriemoduleinheit, insbesondere eine Batteriemodulein heit einer Traktionsbatterie, aufweisend eine Batteriezelle und/oder ein Batteriemodul (50) und ein Batteriekühlelement (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 16.
18. Verfahren zum Herstellen eines Batteriekühlelements (10), insbesondere eines Batteriekühlelements (10) für eine Trakti onsbatterie, insbesondere eines Batteriekühlelements (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei das Batteriekühlelement (10) einen Grundkörper (30) und eine dreidimensional ausgeformte Mehrschichtverbundfolie (20) aufweist, wobei der Grundkörper
(30) und die dreidimensional ausgeformte Mehrschichtverbundfolie (20) einen Innenraum (40) des Batteriekühlelements (10) zur Auf nahme eines Kühlmediums (42) zumindest bereichsweise umschlie ßen, umfassend folgende Schritte:
- Bereitstellen einer Folie oder einer Mehrschichtverbundfo lie (20), insbesondere einer Folie oder einer Mehrschicht verbundfolie (20) aufweisend eine Oberfläche aus einem Metallmaterial (22) oder aufweisend eine beidseitige Kunst stoffOberfläche ;
- Ausformen der Folie oder der Mehrschichtverbundfolie (20) mittels einem Umformverfahren, insbesondere mittels einem Tiefziehverfahren oder einem Innenhochdruckumformverfäh ren, zu der dreidimensional ausgeformten Folie oder Mehr schichtverbundfolie (20); und
- Verbinden von Folie oder Mehrschichtverbundfolie (20) und Grundkörper (30).
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbinden von Mehrschichtverbundfolie (20) und Grundkörper (30) die nachfolgenden Schritte umfasst:
- Zumindest bereichsweises Aufträgen einer Schicht aus Kunst stoffmaterial (26) auf die Folie oder die Mehrschichtver bundfolie (20), insbesondere Aufträgen der Schicht aus Kunststoffmaterial (26) auf die Oberfläche aus einem Me tallmaterial (22) oder aus einem Kunststoffmaterial, wobei das aufgetragene Kunststoffmaterial (26) mit dem Grundkör per (30) verschweißbar ist; und
- Verschweißen von Grundkörper (30) und der Schicht aus Kunst stoffmaterial (26) zu einem Batteriekühlelement (10).
20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausformen der Folie oder der Mehrschichtverbundfolie (20) und das Aufträgen der Schicht aus Kunststoffmaterial (26) in einem Arbeitstakt erfolgen.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 oder 20, dadurch ge kennzeichnet, dass nach dem Bereitstellen der Folie oder der Mehrschichtverbundfolie (20) zunächst die Schicht aus Kunst stoffmaterial (26) auf die Folie oder die Mehrschichtverbundfo lie (20) aufgetragen wird, die Folie oder die Mehrschichtverbundfolie (20) im Bereich der aufgetragenen Schicht aus Kunststoffmaterial (26) mit dem Grundkörper (30) verschweißt und anschließend dreidimensional ausgeformt wird.
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 21, dadurch ge kennzeichnet, dass die Folie oder die Mehrschichtverbundfolie (20) gegen eine formgebende Matrize (82) dreidimensional ausge formt wird, wobei die formgebende Matrize (82) während des Aus formens zumindest mittelbar mit dem Grundkörper (30) kontaktiert ist.
23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die formgebende Matrize (82) während dem Ausformen der Folie oder Mehrschichtverbundfolie (20) mit dem Grundkörper (30) zu mindest mittelbar mittels einem Verbindungselement verbunden ist.
24. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrschichtverbundfolie (20) und der Grundkörper (30) form schlüssig verbunden werden.
25. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 24, dadurch ge kennzeichnet, dass nach dem Verbinden von Folie oder Mehr schichtverbundfolie (20) und Grundkörper (30) eine Druckdifferenzprüfung durchgeführt wird.
PCT/EP2020/083496 2020-01-31 2020-11-26 Batteriekühlelement, batteriemoduleinheit und verfahren zum herstellen eines batteriekühlelements WO2021151550A1 (de)

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