WO2024033349A1 - Temperiereinrichtung und batterieanordnung mit einer temperiereinrichtung - Google Patents

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WO2024033349A1
WO2024033349A1 PCT/EP2023/071913 EP2023071913W WO2024033349A1 WO 2024033349 A1 WO2024033349 A1 WO 2024033349A1 EP 2023071913 W EP2023071913 W EP 2023071913W WO 2024033349 A1 WO2024033349 A1 WO 2024033349A1
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control device
heat exchange
exchange body
channel
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Michael Weiss
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Gentherm Gmbh
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    • H01M50/213—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape adapted for cells having curved cross-section, e.g. round or elliptic

Definitions

  • the present invention relates to a temperature control device, a battery arrangement with a temperature control device and a use of a temperature control device with the features of the independent claims.
  • the service life and effectiveness of vehicle batteries depend, among other things, on the temperature during operation. On the one hand, overheating of the individual battery cells must be avoided; on the other hand, when outside temperatures are low, the battery cells may need to be heated to ensure their proper functionality.
  • the patent EP 2351119 B1 already describes a battery module with a heat exchanger, the shape of which is adapted to the geometry of the batteries, with appropriately tempered fluid being passed through the heat exchanger in order to cool the battery system.
  • One object of the invention is to provide a possibility with which different components, in particular vehicle batteries of electric vehicles or hybrid vehicles, can be controlled in a simple and versatile manner.
  • the invention relates to a temperature control device.
  • the invention relates to a temperature control device for an electrochemical voltage source.
  • the temperature control device is used, for example, to control the temperature of a seat and/or backrest surface Vehicle seat is used.
  • Embodiments which are a temperature control device for an electrochemical voltage source or in which the temperature control device interacts with an electrochemical voltage source in order to remove thermal energy from the electrochemical voltage source or to supply thermal energy to the electrochemical voltage source have proven particularly useful.
  • the electrochemical voltage source can, for example, be several individual galvanic cells that are connected to one another in series or in parallel.
  • the several galvanic individual cells can each have a cylindrical shape.
  • the electrochemical voltage source can be a traction battery of an electric vehicle or a traction battery of a passenger vehicle.
  • the invention is not limited to such a use, so that the temperature control device can be used for other purposes.
  • the temperature control device comprises a heat exchange body which provides at least one channel designed to guide a temperature control medium.
  • the temperature control medium can be, for example, a gas, a liquid or a free-flowing material.
  • this term includes three-dimensional bodies.
  • this term refers to three-dimensional bodies whose spatial dimensions in two mutually orthogonal dimensions are at least 10 times greater than the dimensions of the third orthogonal dimension in order to span a surface in the frame.
  • the heat exchange body can have projections or depressions. It may be that the back sides of such projections or depressions themselves have corresponding projections or depressions.
  • the heat exchange body is designed as a bag.
  • the heat exchange body is replaced by a fabric, by knitted fabric, by felt, by a Carpet, by a tufted carpet, by a non-woven fabric, by a bobinet, by a net, by a braid, by multi-textiles or by stitch-bonded goods.
  • heat exchange body is formed by at least one plastic film or in which the heat exchange body comprises at least one plastic film have proven successful.
  • the temperature control device comprises at least one electrical temperature control element, which is arranged such that the temperature control medium guided in the at least one channel can be heated via the at least one electrical temperature control element.
  • the at least one electrical temperature control element is arranged on the heat exchange body.
  • the at least one electrical temperature control element is connected to the heat exchange body or that the at least one electrical temperature control element is fixed to the heat exchange body.
  • the at least one electrical temperature control element forms a wall of the heat exchange body or is integrated into a wall of the heat exchange body or is embedded therein.
  • the heat exchange body can be designed to be flexible in such a way that it can be applied flatly to a cylindrical electrochemical voltage source at least in sections along a circumferential course.
  • the heat exchange body can be designed to be flexible in such a way that it can be applied flatly to the cylindrically designed electrochemical voltage source at least in sections and at least along 10%, preferably at least along 20% of the circumferential course of a cylindrically designed electrochemical voltage source.
  • cylindrical individual cells can be heated or cooled in a simple and efficient manner.
  • the heat exchange body is designed to be so flexible that it can be converted from a rectilinear orientation into a wave-shaped arrangement.
  • the heat exchange body can be brought into contact with several cylindrical individual cells or at least follow the circumferential course of several cylindrical individual cells in sections, thereby enabling a simple and very efficient exchange of heat energy between the heat exchange body and several individual cells.
  • the at least one electrical temperature control element can also be designed so flexibly that it can be converted from a straight orientation into a wave-shaped arrangement. Here it can follow the circumferential course of several individual cells with a cylindrical shape, at least in sections.
  • the at least one electrical temperature control element can be accommodated by the heat exchange body. It has proven useful here if a respective channel forms a first section, which is located on a first side of the at least one electrical temperature control element, and a second section, which is located on a second side of the at least one electrical temperature control element, which is the second side of the first Side facing away. It may be the case that the at least one electrical temperature control element and the first section of the respective channel and the second section of the respective channel are oriented essentially parallel to one another or run essentially parallel to one another.
  • the heat exchange body can thus be formed by a composite of several layers arranged to sweep over one another or comprise a composite of several layers arranged to sweep over one another, the first section of the channel being formed together by a first layer of the heat exchange body and the at least one electrical temperature control element and the second Section of the channel is formed together by a second layer of the heat exchange body and the at least one electrical temperature control element.
  • the first layer can be provided by a first plastic film of the heat exchange body, with the second layer being provided by a second plastic film of the heat exchange body.
  • the first layer and the second layer can be welded together. It can also be the case that the first layer and the second layer are provided by exactly one plastic film of the heat exchanger body.
  • the heat exchange body can form a supply line and a discharge line or be connected to a supply line and discharge line, via which supply line and discharge line the temperature control medium can be introduced into the heat exchange body and can leave the heat exchange body.
  • the supply line and the previously mentioned first section of the channel are located in a first level.
  • the derivation and the previously mentioned second section of the channel are located in a second level.
  • the first level and the second level can be oriented parallel to each other.
  • the at least one electrical temperature control element forms a boundary layer between the first section of the respective channel and the second section of the respective channel.
  • the boundary layer is designed over the at least one electrical temperature control element in such a way that the temperature control medium is in contact with the at least one electrical temperature control element both in the area of the first section of the at least one channel and in the area of the second section of the at least one channel There is surface contact.
  • Embodiments in which the at least one channel runs in such a way that the temperature control medium flows around the at least one electrical temperature control element when the temperature control medium is guided through the at least one channel have proven successful. It can be the case that the temperature control medium is deflected by at least approximately 180° in the area of a free end of the at least one electrical temperature control element and thereby passes from the first section of the at least one channel into the second section of the at least one channel.
  • the at least one electrical temperature control element forms a wall of the heat exchange body or is integrated therein.
  • the heat exchange body comprises at least one plastic film or consists of at least one plastic film have proven successful. If the heat exchange body comprises several plastic films, it may be that the several plastic films are welded together. Several plastic films can overlap at least in sections and thereby jointly form the at least one channel and/or the supply line already mentioned above and/or the discharge line already mentioned above. It can also be that a plastic film or several plastic films are folded over, with a respective folded area of the one plastic film or of the several plastic films being welded to a further area of the same respective plastic film. In this way, for example, the at least one channel of the heat exchange body can be formed.
  • the at least one plastic film or the several plastic films can in particular consist of a material which is selected from a group comprising thermoplastic polyurethanes, thermoplastic elastomers, Polyether block amides, polytetrafluoroethylenes, polyvinylidene fluorides, thermoplastic vulcanizates and mixtures of the aforementioned.
  • the at least one electrical temperature control element can have a maximum thickness of 1mm and in particular a maximum of 100pm.
  • the at least one electrical temperature control element can have a thickness of essentially 20pm.
  • Embodiments in which the at least one electrical temperature control element is formed by a polymeric carrier and at least one electrically conductive conductor track arranged thereon have also proven successful.
  • the at least one electrical temperature control element can be produced using a machining process. In particular, it may be that the at least one electrical temperature control element is produced by milling or that the at least one electrical temperature control element is produced by milling.
  • the at least one electrical temperature control element is accommodated by the heat exchange body in such a way that it comes into surface contact with the temperature control medium guided in the at least one channel.
  • the temperature control device comprises at least one temperature sensor which is arranged in the at least one channel of the heat exchange body.
  • the temperature control device can comprise at least one support layer, which is arranged in the at least one channel in such a way that a flow cross section of the at least one channel is kept open via the at least one support layer.
  • the at least one support layer can, for example, have at least one opening through which the temperature control medium can pass through the at least one support layer when it is moved in the at least one channel.
  • the respective channel forms a first section which is located on a first side of the at least one electrical temperature control element and a second section which is located on a second side of the at least one electrical temperature control element. which second side faces away from the first side.
  • the temperature control device comprises at least one first support layer, which is arranged in the first section of the respective channel in such a way that a flow cross section of the first section is kept open via the at least one support layer.
  • the temperature control device can comprise at least one second support layer, which is arranged in the second section of the respective channel in such a way that a flow cross section of the second section is kept open via the at least one second support layer.
  • the temperature control device comprises at least two support layers running parallel to one another, which lie on top of one another and are fixed to one another and are connected to the at least one channel in such a way that a flow cross section of the at least one channel is parallel to one another over the at least two extending support layers is kept open.
  • the respective channel forms a first section which is located on a first side of the at least one electrical temperature control element and a second section which is located on a second side of the at least one electrical temperature control element. which second side faces away from the first side. This can be the case.
  • the temperature control device comprises at least two first support layers running parallel to one another, which are arranged in the first section of the respective channel, lie on top of one another and are fixed to one another and are connected to the first section of the respective channel in such a way that a flow cross section of the respective channel in the first section is kept open via the at least two first support layers running parallel to one another.
  • the temperature control device comprises at least two second support layers running parallel to one another, which are arranged in the second section of the respective channel, lie on top of one another and are fixed to one another and are connected to the second section of the respective channel in such a way that a Flow cross section of the respective channel in the second section is kept open via the at least two second support layers running parallel to one another.
  • the at least two supporting layers that run parallel to one another can be glued together. If the temperature control device comprises at least two first support layers that run parallel to one another and/or at least two second support layers that run parallel to one another, it may be that the at least two first support layers that run parallel to one another and/or the at least two second support layers that run parallel to one another are glued together.
  • the at least one support layer can be attached to the at least one electrical temperature control element.
  • the at least one support layer and the at least one electrical temperature control element are glued together.
  • the temperature control device comprises at least two support layers running parallel to one another, which lie on top of one another and are fixed to one another and are connected to the at least one channel in such a way that a flow cross section of the at least one channel over the at least two Support layers running parallel to each other are kept open.
  • a support layer of the at least two mutually parallel support layers is also attached to the at least one electrical temperature control element.
  • a support layer of the at least two mutually parallel support layers is glued to the at least one electrical temperature control element.
  • the temperature control device can comprise at least two first support layers running parallel to one another and/or at least two second support layers running parallel to one another.
  • a support layer of the at least two first support layers running parallel to one another is attached to the at least one electrical temperature control element and is in particular glued to the at least one electrical temperature control element.
  • a support layer of the at least two second support layers running parallel to one another is attached to the at least one electrical temperature control element and in particular is glued to the at least one electrical temperature control element.
  • the temperature control device comprises at least one support layer, which is arranged in the at least one channel in such a way that a flow cross section of the at least a channel is kept open via the at least one support layer, the at least one support layer being connected and in particular glued to a plastic film of the heat exchange body, which plastic film forms an outer surface of the heat exchange body.
  • the at least one support layer is connected and in particular glued to the at least one electrical temperature control element.
  • the risk can be reduced that the heat exchange body expands disproportionately and possibly tears when the temperature control medium moves through the at least one channel at high pressure, as a result of which the heat exchange body is damaged and the temperature control medium possibly escapes from the heat exchange body.
  • the previously mentioned at least two support layers running parallel to one another can each be designed as a network or honeycomb-shaped.
  • the temperature control device can comprise at least two first support layers running parallel to one another and/or at least two second support layers running parallel to one another.
  • the at least two first support layers running parallel to one another may each be designed as a network or honeycomb.
  • the at least two second support layers running parallel to one another are each designed as a network or honeycomb-shaped.
  • the invention also relates to a battery arrangement which comprises at least one battery cell or at least one individual cell and at least one temperature control device according to at least one exemplary embodiment of the preceding description.
  • the at least one temperature control device is arranged such that its heat exchange body is in thermal exchange with the at least one battery cell or with the at least one individual cell.
  • the heat exchange body of the at least one temperature control device can be in surface contact with a respective outer surface of the at least one battery cell.
  • the at least one battery cell or the at least one individual cell has a cylindrical shape, with the heat exchange body of the at least one temperature control device resting on an outer surface of the at least one individual cell or the at least one battery cell in such a way that the heat exchange body follows the circumferential course the respective battery cell or the respective individual cell follows at least 10%, preferably at least 20%.
  • the battery arrangement can comprise several battery cells or several individual cells. It may be the case that a heat exchange body of the at least one temperature control device is in surface contact with outer jacket surfaces of the several battery cells or the several individual cells.
  • the multiple battery cells or the multiple individual cells each have a cylindrical shape, with the heat exchange body of the at least one temperature control device resting against the outer surface surfaces of the multiple battery cells or the multiple individual cells in such a way that the heat exchange body follows the respective circumferential course of the several battery cells or the several individual cells each at least 10%, preferably at least 20% each.
  • the heat exchange body can be in a wave-shaped arrangement or run in a wave shape, so that the heat exchange body follows the circumferential course of the several battery cells or the several individual cells with their cylindrical shape.
  • the invention further relates to the use of a temperature control device according to an exemplary embodiment of the preceding description for an electrochemical voltage source, which is a vehicle battery.
  • the invention relates to a temperature control device for an electrochemical voltage source with a heat transport fluid which is liquid, gaseous or free-flowing, a heat exchange body which exchanges heat between the heat transport fluid and its surroundings serves and through which the heat transport fluid flows during operation.
  • Figure 1 shows a schematic representation of an embodiment of a temperature control device according to the invention
  • Figure 2 shows an embodiment of support layers as can be provided in various embodiments of a temperature control device according to the invention
  • Figure 3 shows a schematic representation from the front of an embodiment of a temperature control device according to the invention, which comprises several support layers;
  • Figure 4 shows a battery arrangement or the use of a temperature control device for temperature control of several individual cells
  • FIG. 5 shows details of the embodiment of a battery arrangement according to Figure 4.
  • Figure 6 shows a further embodiment of a battery arrangement with an embodiment of a temperature control device according to the invention
  • Figure 7 shows the use of two embodiments of a respective temperature control device for temperature control of a vehicle seat.
  • FIG 1 shows an exemplary embodiment of a temperature control device 1 according to the invention.
  • temperature control medium TM can flow from the reservoir 12 into the heat exchange body 2 via the supply line 3 and returns from the heat exchange body 2 via the discharge line 4 into the reservoir 12.
  • Flow cross sections of the supply line 3 and the discharge line 4 are in the exemplary embodiment according to Figure 1 essentially identical. In further exemplary embodiments, however, it may be that the supply line 3 and the outlet line 4 have different flow cross sections.
  • the reservoir 12 is only shown schematically in FIG. In practice, it can be, for example, a cooling circuit of a motor vehicle, into which the heat exchange body is fluidically integrated. However, it is also conceivable that the reservoir 12 is designed as a storage medium for temperature control medium TM, which forms a circuit for temperature control medium TM exclusively with the heat exchange body 2.
  • the heat exchange body 2 is a bag 9, which has sufficient flexibility to be brought into a wave-shaped arrangement to rest on cylindrical individual cells, as shown in Figures 4 and 5 and described below.
  • Figure 1 further shows that the supply line 3 and the outlet line 4 of the temperature control device 1 are connected to a circulation pump 11 in order to enable circulation of temperature control medium TM through the heat exchange body 2.
  • the pump pressure can be less than 2 bar.
  • the flow rate of the temperature control medium TM or the moving mass is preferably less than 100 kg/h, preferably less than 10 kg/h, in particular less than 2 kg/h. This information only serves to illustrate various flow conditions in practice, but should not be understood as restrictive.
  • the heat exchange body 2 can, for example, be connected to an air conditioning system of the respective vehicle or be fluidly integrated into the air conditioning system of the vehicle.
  • the refrigerant of the air conditioning system can thus be used as a temperature control medium TM and the reservoir 12 shown schematically thus forms the supply of refrigerant for the air conditioning system of the respective vehicle.
  • the circulation pump 11 is assigned a control and/or regulating device 50, which specifies operation of the circulation pump 11.
  • the control and/or regulating device 50 can only start or control the circulation pump 11 in order to circulate the temperature control medium TM through the heat exchange body 2.
  • heat exchange body 2 has sensors for detecting the flow velocity and/or the temperature of the temperature control medium TM, it may be that the control and/or regulating device is designed in addition to regulating the circulation pump 11, whereby it receives respective measured values for the temperature and determined by means of the sensors / or the flow velocity of the temperature control medium TM is taken into account here.
  • a wall of the heat exchange body 2 is formed by a plastic film 19.
  • the plastic film 19 forms an outer surface of the heat exchange body 2.
  • the plastic film 19 completely accommodates an electrical temperature control element 5.
  • the electrical temperature control element 5 comprises an electrical heating resistor 18, which emits thermal energy when voltage is applied to the electrical heating resistor 18. Thermal energy is released via the electrical temperature control element 5 or via the electrical heating resistor 18 at the instigation of the control device 50.
  • the electrical heating resistor 18 has a layer thickness of less than 1mm, in particular less than 100pm, have proven successful.
  • the electrical heating resistor 18 can have a layer thickness of 20 pm.
  • the electrical temperature control element 5 When the temperature control medium TM is moved through the heat exchange body 2, the electrical temperature control element 5 is in direct surface contact with the temperature control medium TM moved within the heat exchange body 2.
  • a respective heating output of the electrical temperature control element 5 is released directly into the temperature control medium TM, whereby local overheating of the electrical temperature control element 5 can be avoided.
  • thermal energy introduced by the electrical temperature control element 5 is quickly distributed over the temperature control medium TM, whereby a relatively homogeneous temperature control of the temperature control medium TM is achieved.
  • the temperature control medium TM can also be heated to a desired target temperature within a short time, so that direct contact between the temperature control medium TM and the electrical temperature control element 5 is characterized by low inertia.
  • electrical temperature control elements 5 with a heating power density of 20,000 W/m 2 or more, in particular more than 30,000 W/m 2 , can be used if the electrical temperature control element 5 or the heating resistor 18 is in direct contact with the temperature control medium TM.
  • the electrical temperature control element 5 is surrounded by a protective layer or a heat-resistant protective film or the like in order to avoid direct contact between the temperature control element 5 and the temperature control medium TM.
  • the temperature control device 1 is designed either for heating or cooling, with no heating medium TM passing through the heat exchange body 2 in a heating mode that can be specified via the control and/or regulating device 50 and the circulation pump 11 is not operated. Corresponding instructions for this are stored on the control and/or regulating device 50.
  • the electrical temperature control element 5 is controlled via the control and/or regulating device 50 to deliver thermal energy to the temperature control medium TM.
  • the temperature control medium TM is heated and heat or thermal energy is released via the heat exchange body 2 to a component, which can in particular be a vehicle battery or several individual cells.
  • a pass of temperature control medium TM through the heat exchange body 2 is provided, during which pass temperature control medium TM is introduced into the heat exchange body 2 via the supply line 3 and via the Derivation 4 is derived from the heat exchange body 2.
  • the circulation pump 11 is operated for this purpose, with no voltage being applied to the electrical temperature control element 5.
  • the temperature control device 1 has corresponding sensors via which the control and/or regulating device 50 can determine the speed of a volume flow of temperature control medium TM and regulates the circulation pump 11 accordingly in order to achieve a predetermined Mass of temperature control medium TM to move through the heat exchange body 2 per unit of time. This can ensure that a predetermined cooling or a predetermined heating is achieved via the temperature control device 1.
  • Valves can be assigned to the supply line 3 and/or the outlet line 4.
  • the valves are closed in the heating mode of the temperature control device 1, so that the heated temperature control medium TM remains within the heat exchange body 2.
  • the Valves can also be opened and closed via the control and/or regulating device 50 assigned to the circulation pump 11.
  • closing the valves can be coupled with deactivating the circulation pump 11.
  • the valves are open and the circulation pump 11 is in operation, so that temperature control medium TM is continuously introduced from the reservoir 12 into the heat exchange body 2 via the supply line 3 and removed from the heat exchange body 2 via the discharge line 4.
  • the plastic film 19 forms a wall of the heat exchange body 2, so that the heat exchange body 2, due to the flexible properties of the plastic film 19, moves from a rectilinear orientation according to Figure 1 into a wave-shaped arrangement according to Figures 4 and
  • the electrical temperature control element 5 can be brought.
  • the electrical temperature control element 5 also has such flexibility in order to be able to follow the course of the heat exchange body 2.
  • the flexibility of the electrical temperature control element 5 is therefore also designed in such a way that it can be brought from a rectilinear orientation according to FIG. 1 into a wave-shaped arrangement according to FIG. 5.
  • the thickness of the plastic film 19 is between 50pm and 1.5 mm. Furthermore, it can be provided that the plastic film 19 has a coating at least on its inner side facing the electrical temperature control element 5, which coating improves the resistance of the plastic film 19 to the temperature control medium TM.
  • the temperature control medium TM can be liquid, gaseous or free-flowing; in particular, the temperature control medium TM can be formed by water or by a water/glycol mixture.
  • a channel 13 is formed within the heat exchange body 2, which leads the temperature control medium TM introduced into the heat exchange body 2 via the supply line to the discharge line 4.
  • the channel 13 comprises a first section 6 and a second section 7. In the first section
  • the temperature control medium TM is transported along a first direction of movement, whereas the temperature control medium TM is transported over the second section 7 in a second direction of movement, which is oriented opposite to the first direction of movement.
  • the first section 6, the second section 7 and the electrical temperature control element 5 run essentially parallel to one another. Will the Temperature control device 1 is brought into the orientation according to FIG. 1, the second section 7 is arranged above the first section 6, with the temperature control element 5 being located between the first section 6 and the second section 7.
  • the supply line 3 is fluidly connected to the first section 6 of the channel 13, with the discharge line 4 fluidly connected to the second section 7 of the channel 13.
  • the heat exchange body 2 is therefore a single layer element over which the temperature control medium TM can be circulated and which layer element allows effective cooling of components without having to lay several channels in practice.
  • the heat exchange body 2 is therefore a composite of layers arranged over one another.
  • the temperature control medium TM is deflected by at least approximately 180° in the area of a free end of the temperature control element 5 or in a deflection section 10 and thereby passes from the first section 6 of the channel 13 into the second section 7 of the channel 13.
  • the electrical temperature control element 5 forms both a wall of the first section 6 and a wall of the second section 7.
  • the electrical temperature control element 5 thus separates the first section 6 from the second section 7.
  • Such a heat exchange body 2 is characterized by a simple structure and very efficient heating or cooling of a component, such as a single cell or a traction battery of a motor vehicle.
  • the temperature control medium TM is introduced from the reservoir 12 via the supply line 3 into the section 6 of the channel 13 of the heat exchange body 2 and flows through it from right to left in Figure 1.
  • the flow direction of the temperature control medium TM is deflected by 180 degrees, so that the temperature control medium TM thereby reaches the section 7 of the channel 13 of the heat exchange body 2 and flows through the heat exchange body 2 from left to right.
  • the temperature control medium TM is led out of the heat exchange body 2 via the discharge line 4 and then returns to the reservoir 12.
  • the support layers 15 and 15 'described below in relation to Figures 2 and 3 can also be part of the temperature control device 1 of the exemplary embodiment according to Figure 1 and are then located in sections 6 and 7 of the channel 13.
  • Figure 2 shows support layers 15 and 15 'in a top view.
  • Figure 3 is a schematic representation from the front of an embodiment of a temperature control device 1 according to the invention, which includes several support layers 15 and 15 '.
  • the reservoir 12, the supply line 3, the discharge line 4 and the control and/or regulating device 50 are not shown in Figure 3 for reasons of clarity.
  • the support layers 15 and 15 ' serve in particular to keep the flow cross section of the channel 13 formed by the heat exchange body 2 (see FIG. 1) open.
  • the heat exchange body 2 is formed by a bag 9, which can be converted into a wave-shaped arrangement according to FIGS. 4 and 5. So that the plastic film 19 is not compressed and the channel 13 is closed unintentionally, the support layers 15 and 15 'are introduced into the channel 13, so that the support layers 15 and 15' the flow cross section of the channel 13 both in the first section 6 and in Keep the second section 7 open and the temperature control medium TM can be moved through the entire channel 13.
  • the support layers 15 and 15' have a honeycomb-shaped geometry.
  • Such embodiments have the advantage that the support layers 15 and 15' are very light and the support layers 15 and 15' only insignificantly influence the flow of the temperature control medium TM through the channel 13. From Figures 2 and 3 it is also clear that the support layer 15 rests on the support layer 15 '.
  • Both support layers 15 and 15' have an identical geometry, but are arranged offset from one another, so that the two support layers 15 and 15' do not completely cover each other or are not completely aligned with one another.
  • the respective support layer 15 is glued to the respective support layer 15 '.
  • the plastic film 19 is also fixed to the respective support layer 15, which forms the external support layer according to FIG.
  • the inner support layer 15 ' also fixes the temperature control element 5.
  • Such a construction also has the advantage that the temperature control medium TM can be moved through the heat exchange body 2 at very high pressure, since the connection of the support layers 15 and 15 'to one another and the further connection of the support layers 15 and 15' to the plastic film 19 and With the electrical temperature control element 5 there is a reduced risk that the heat exchange body 2 will tear unintentionally.
  • the present design with two support layers 15 and 15 'for sections 6 and 7 of the channel 13 (see Figure 1) is to be understood only as an example, so that in practice only one support layer 15 and 15 is also required for sections 6 and 7 'can be provided, which has openings to allow the temperature control medium TM to flow through the channel 13.
  • the respective only one support layer 15 or 15 'can in turn be connected to both the electrical temperature control element 5 and to the plastic film 19 in order to enable the advantages mentioned above.
  • One embodiment provides that an internal pressure is formed within the heat exchange body 2, at which the temperature control medium TM has a boiling temperature of less than 100 degrees Celsius. This can further improve cooling. Due to the phase change when the temperature control medium TM boils, heat can be absorbed and transported away particularly efficiently and quickly.
  • the supply line 3 and the outlet line 4 can be formed, for example, by hose connections that at least partially protrude into the heat exchange body 2. It is important that the hose connections are connected to the heat exchange body 2 in a fluid-tight manner, for example via a suitable seal, as is already used in practice for electrical connection cables in outdoor or underwater areas.
  • a further embodiment can provide that at least one temperature sensor 30 is arranged on an inside of the heat exchange body 2 or in the channel 13 of the heat exchange body 2.
  • Such temperature sensors 30 allow a more precise detection of a respective actual temperature of the temperature control medium TM if they are in direct contact with the temperature control medium TM.
  • the temperature sensor 30 can be connected to the control and/or regulating device 50, which regulates heating of the temperature control medium TM depending on the respective actual temperature detected via the temperature sensor 30.
  • control device S can advantageously determine an arithmetic mean value from the measured actual temperatures and, if necessary, regulate the electrical temperature control element 5 taking the arithmetic mean value into account.
  • determining the arithmetic mean value and by appropriately controlling the electrical temperature control element 5 up to 100 times higher power densities and thus 100 times faster heating times could be made possible than is possible with conventional systems.
  • FIG. 4 shows the use of a temperature control device 1 for temperature control of a collection of battery cells or individual cells 21.
  • the temperature control device 1 (see Figure 1) or the heat exchange body 2 of the temperature control device 1 shown in Figure 4 can be used for cooling but also for heating individual cells 21 be used.
  • 5 also shows a section from FIG. 4.
  • a combination of individual cells 21 and a temperature control device 1 are referred to here as a battery arrangement 20.
  • the combination of individual cells 21 includes several individual cells 21 arranged in at least a first row and a second row.
  • the number and spatial combination of the individual cells 21 can be chosen differently depending on the application. Such a combination is suitable for storing large amounts of energy in a small space, resulting in high energy densities. Excessive heating of the individual cells 21 and in particular the entire assembly of individual cells 21 must be avoided, otherwise a battery fire can occur.
  • the temperature control device 1 can be used to cool a collection of individual cells 21.
  • individual cells 21 are shown with a cylindrical shape.
  • the individual cells 21 can also have a different shape, for example a cuboid shape or similar.
  • the temperature control device 1 can be used to control the temperature of different shapes Individual cells 21 are used because the heat exchange body 2 has sufficient flexibility to be applied flat to the respective individual cells 21.
  • the heat exchange body 2 Due to the flexible shape of the heat exchange body 2, which is designed as a bag 9, it can be optimally arranged between the individual cells 21, with the heat exchange body 2 nestling at least on partial areas of the outer lateral surfaces of the individual cells 21 and establishing good contact with a large contact surface.
  • the heat exchange body 2 was brought from a rectilinear orientation according to FIG. 1 into a wave-shaped arrangement according to FIG. 4.
  • Support layers 15 and 15 ' which can be arranged in a channel 13 (see FIG. 1) of the heat exchange body 1, ensure that the flow cross section of the channel 13 is kept open.
  • the support layers 15 and 15 ' also have such flexibility that they can be brought into a wave-shaped arrangement.
  • Figure 5 shows in particular again the division within the heat exchange body 2 into a first section e of the channel 13, a deflection section 10 and a second section 7.
  • the electrical temperature control element 5 is also designed to be flexible and can therefore follow the course of the plastic film 19 when it is brought from a straight orientation into a curved or wave-shaped arrangement.
  • the temperature control medium TM located within the heat exchange body 2 can be heated easily and quickly via the electrical temperature control element 5 arranged within the heat exchange body 2 and the heat can be transferred to the individual cells 21 via the outer surface of the heat exchange body 2.
  • the temperature control device 1 in the heating mode of the temperature control device 1, there is preferably no exchange of temperature control medium TM between the heat exchange body 2 and the reservoir 12.
  • the temperature control medium TM which is preferably formed by a liquid, is used flowing for cooling or standing upright for heating. So that the temperature control device 1 can be used well for cooling individual cells 21 or other components, care must be taken to ensure that the thermal resistance is as low as possible. This is achieved by using a thin, in particular diffusion-tight, plastic film 19 for the heat exchange body 2.
  • the flow cross sections in the heat exchange body 2 are generally rather small due to the available installation space.
  • the bag 9 forming the heat exchange body 2 must remain thin in order to fit between the individual cells 21.
  • the thicknesses of the support layers 15 and 15 '(compare Figures 2 and 3) are therefore preferably a maximum of 1 mm each.
  • the heat exchange body 2 can be attached to the individual cells 21 via an adhesive layer and covered with an interphase material in order to establish good contact with the battery cells 21
  • the temperature control device 1 With this temperature control device 1, high-voltage batteries can be both heated and cooled in a simple manner. Due to the possibility of a significantly increased heating output and with significantly more cooling output due to the larger contact area, the temperature control device 1 is well suited for temperature control of individual cells 21 with a cylindrical or other shape.
  • Figure 6 shows a further embodiment for using a temperature control device 1 for temperature control of a collection of individual cells 21.
  • the temperature control device 1 or the heat exchange body 2 designed as part of the temperature control device can be arranged between the individual cells 21 in such a way that it contacts the outer lateral surfaces of the individual cells 21 to an extent of at least 50%. With the external individual cells 21a, it is even possible to produce significantly larger contact surfaces between the individual cells 21a and the heat exchange body 2.
  • FIG 7 shows the use of two temperature control devices 1 (see Figure 1) for temperature control of a vehicle seat 25.
  • the heat exchange body 2 of a first temperature control device 1 is arranged in the seat cushion 26 and the heat exchange body 2 of a second temperature control device 1 is arranged in the backrest 27.
  • Heat exchange bodies 2 are each arranged directly under the cover of the seat cushion 26 and the backrest 27 forming a contact surface 28, which cover is formed, for example, from a fabric or leather or the like.
  • FIG. 7 makes it clear that the heat exchange bodies 2 can be well adapted to the shape of the seat cushion 26 and the backrest 27. In addition, the heat exchange bodies 2 can each flexibly change shape and adapt when a user sits on the vehicle seat 25.
  • the first temperature control device 1 and the second temperature control device 1 share a common reservoir 12. That is, the heat exchange bodies 2 of the first temperature control device 1 and the second temperature control device 1 are each connected to the common reservoir 12 via connecting lines 29. However, it can also be provided that each of the temperature control devices 1 includes its own reservoir 12. It is also possible for the heat exchange bodies 2 to be connected to the vehicle's air conditioning system in order to use the air conditioning coolant reservoir as a reservoir 12.
  • the temperature control device 1 described here can also be used advantageously on other parts or components of a vehicle, in particular for temperature control of contact surfaces.
  • a temperature control device 1 described above air conditioning of a steering wheel is possible, which can not only be heated but also cooled via the temperature control device 1 described here, which also offers a great advantage for user comfort in the summer months.

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Abstract

Es ist eine Temperiereinrichtung (1) für eine elektrochemische Spannungsquelle offenbart. Die Temperiereinrichtung (1) umfasst einen Wärmeaustauschkörper (2), welcher mindestens einen zum Führen eines Temperiermediums (TM) ausgebildeten Kanal (13) bereitstellt. Weiter umfasst die Temperiereinrichtung (1) mindestens ein elektrisches Temperierelement (5), welches derart angeordnet ist, dass das im mindestens einen Kanal (13) geführte Temperiermedium (TM) über das mindestens eine elektrische Temperierelement (5) erwärmbar ist.

Description

Temperiereinrichtung und Batterieanordnung mit einer
Temperiereinrichtung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Temperiereinrichtung, eine Batterieanordnung mit einer Temperiereinrichtung und eine Verwendung einer Temperiereinrichtung mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche.
Die Lebensdauer und die Effektivität von Fahrzeugbatterien hängen unter anderem von der Temperatur im Betrieb ab. Zum einen muss eine Überhitzung der einzelnen Batteriezellen vermieden werden, zum anderen ist bei niedrigen Außentemperaturen gegebenenfalls eine Erwärmung der Batteriezellen notwendig, um deren ordnungsgemäße Funktionalität sicherzustellen.
Für die Kühlung der Akkumulatoren sind unterschiedliche Systeme bekannt, die insbesondere auf Luftkühlung oder auf Kühlung mit Flüssigkeiten beruhen.
Die Patentschrift EP 2351119 B1 beschreibt bereits ein Batteriemodul mit einem Wärmetauscher, dessen Form an die Geometrieb der Batterien angepasst ist, wobei entsprechend temperiertes Fluid durch den Wärmetauscher geleitet wird, um das Batteriesystem zu kühlen.
Die Offenlegungsschrift WO 2021/061741 A1 beschreibt aus Folie gebildete Kühlkanäle für das Kühlen von Fahrzeugbatterien von Elektrofahrzeugen.
Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Möglichkeit bereitzustellen, mit der auf einfache Art und Weise sowie vielseitig unterschiedliche Komponenten temperiert werden können, insbesondere Fahrzeugbatterien von Elektrofahrzeugen oder Hybridfahrzeugen.
Die obige Aufgabe wird mit den Gegenständen gelöst, welche die Merkmale in den unabhängigen Ansprüchen umfassen. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen werden durch die abhängigen Ansprüche beschrieben.
Die Erfindung betrifft eine Temperiereinrichtung. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Temperiereinrichtung für eine elektrochemische Spannungsquelle. So sind in der Praxis Ausführungsformen vorstellbar, bei denen die Temperiereinrichtung beispielsweise zur Temperierung einer Sitz- und/oder Rückenlehnenfläche eines Fahrzeugsitzes Verwendung findet. Besonders bewährt haben sich Ausführungsformen, bei denen es sich um eine Temperiereinrichtung für eine elektrochemische Spannungsquelle handelt bzw. bei denen die Temperiereinrichtung mit einer elektrochemischen Spannungsquelle zusammenwirkt, um bei Bedarf Wärmeenergie von der elektrochemischen Spannungsquelle abzuführen oder der elektrochemischen Spannungsquelle Wärmeenergie zuzuführen.
Bei der elektrochemischen Spannungsquelle kann es sich beispielsweise um mehrere galvanische Einzelzellen handeln, die miteinander in Reihe oder parallel verschaltet sind. Die mehreren galvanischen Einzelzellen können jeweils eine zylindrische Formgebung besitzen.
Alternativ oder ergänzend hierzu kann es sich bei der elektrochemischen Spannungsquelle um eine Traktionsbatterie eines Elektrofahrzeuges bzw. um eine Traktionsbatterie eines Personenkraftfahrzeuges handeln. Die Erfindung ist jedoch nicht auf eine solche Verwendung beschränkt, so dass die Temperiereinrichtung für weitere Einsatzzwecke Verwendung finden kann.
Die Temperiereinrichtung umfasst einen Wärmeaustauschkörper, welcher mindestens einen zum Führen eines Temperiermediums ausgebildeten Kanal bereitstellt. Bei dem Temperiermedium kann es sich beispielsweise um ein Gas, eine Flüssigkeit oder um rieselfähiges Material handeln.
Wenn im vorliegenden Zusammenhang von einem Wärmeaustauschkörper die Rede ist, so fallen unter diesen Begriff dreidimensionale Körper. Insbesondere sind unter diesem Begriff solche dreidimensionalen Körper zu verstehen, deren räumliche Abmessungen in zwei zueinander orthogonalen Dimensionen um mindestens das 10- fache über den Abmessungen der dritten dazu orthogonalen Dimension liegen, um solchermaßen eine Fläche im Rahme aufzuspannen.
Der Wärmeaustauschkörper kann in diversen Ausführungsformen Vorsprünge oder Vertiefungen aufweisen. Hierbei kann es sein, dass die Rückseiten solcher Vorsprünge oder Vertiefungen ihrerseits entsprechende Vorsprünge oder Vertiefungen aufweisen.
In bevorzugten Ausführungsformen ist der Wärmeaustauschkörper als Beutel ausgebildet. Alternativ oder ergänzend hierzu kann es sein, dass der Wärmeaustauschkörper durch ein Gewebe, durch Maschenware, durch Filz, durch einen Teppich, durch einen Tufting-Teppich, durch einen Vliesstoff, durch ein Bobinet, durch ein Netz, durch ein Geflecht, durch Multitextilen oder durch Nähwirkwaren ausgebildet ist.
Wie es nachfolgend erwähnt wird, haben sich Ausführungsformen bewährt, bei denen der Wämeaustauschkörper durch mindestens eine Kunststofffolie ausgebildet ist oder bei denen der Wämeaustauschkörper mindestens eine Kunststofffolie umfasst.
Weiter umfasst die Temperiereinrichtung mindestens ein elektrisches Temperierelement, welches derart angeordnet ist, dass das im mindestens einen Kanal geführte Temperiermedium über das mindestens eine elektrische Temperierelement erwärmbar ist. So kann es beispielsweise sein, dass das mindestens eine elektrische Temperierelement am Wärmeaustauschkörper angeordnet ist. Alternativ oder ergänzend hierzu kann es sein, dass das mindestens eine elektrische Temperierelement mit dem Wärmeaustauschkörper verbunden ist bzw. dass das mindestens eine elektrische Temperierelement am Wärmeaustauschkörper fixiert ist. Alternativ oder ergänzend hierzu kann es sein, dass das mindestens eine elektrische Temperierelement eine Wandung des Wärmeaustauschkörpers bildet oder in eine Wandung des Wärmeaustauschkörpers integriert ist bzw. hierin eingebettet ist.
Der Wärmeaustauschkörper kann derart flexibel ausgebildet sein, dass er zumindest abschnittsweise entlang eines Umfangsverlaufs an eine zylindrisch ausgebildete elektrochemische Spannungsquelle flächig anlegbar ist. Insbesondere kann der Wärmeaustauschkörper derart flexibel ausgebildet sein, dass der zumindest abschnittsweise und mindestens entlang 10%, vorzugsweise mindestens entlang 20% des Umfangsverlaufs einer zylindrisch ausgebildeten elektrochemischen Spannungsquelle an der zylindrisch ausgebildeten elektrochemischen Spannungsquelle flächig anlegbar ist. Mittels solcher Ausführungsformen können zylindrische Einzelzellen auf einfache und effiziente Art und Weise erwärmt oder gekühlt werden.
Auch kann es sein, dass der Wärmeaustauschkörper derart flexibel ausgebildet ist, dass er aus einer geradlinigen Orientierung in eine wellenförmige Anordnung überführbar ist. Bei solchen Ausführungsformen kann der Wärmeaustauschkörper mit mehreren zylindrischen Einzelzellen jeweils in Anlage gebracht werden oder zumindest dem Umfangsverlauf mehrerer zylindrischer Einzelzellen jeweils abschnittsweise folgen, wodurch ein einfacher und sehr effizienter Austausch von Wärmeenergie zwischen dem Wärmeaustauschkörper und mehreren Einzelzellen ermöglicht wird. Auch das mindestens eine elektrische Temperierelement kann derart flexibel ausgebildet sein, dass es aus einer geradlinigen Orientierung in eine wellenförmige Anordung überfühbar ist. Hierbei kann es dem Umfangsverlauf mehrerer Einzelzellen mit zylindrischer Formgebung jeweils zumindest abschnittsweise folgen.
Das mindestens eine elektrische Temperierelement kann vom Wärmeaustauschkörper aufgenommen sein. Es hat sich hierbei bewährt, wenn ein jeweiliger Kanal einen ersten Abschnitt ausbildet, der sich auf einer ersten Seite des mindestens einen elektrischen Temperierelementes befindet und einen zweiten Abschnitt, welcher sich auf einer zweiten Seite des mindestens einen elektrischen Temperierelementes befindet, welche zweite Seite der ersten Seite abgewandt ist. Hierbei kann es sein, dass das mindestens eine elektrische Temperierelement sowie der erste Abschnitt des jeweiligen Kanals und der zweite Abschnitt des jeweiligen Kanals im Wesentlichen parallel zueinander orientiert sind bzw. im Wesentlichen parallel zueinander verlaufen. Der Wärmeaustauschkörper kann somit durch einen Verbund aus mehreren einander überstreichend angeordneten Schichten ausgebildet sein oder einen Verbund aus mehreren einander überstreichend angeordneten Schichten umfassen, wobei der erste Abschnitt des Kanals durch eine erste Schicht des Wärmeaustauschkörpers und das mindestens eine elektrische Temperierelement gemeinsam ausgebildet wird und der zweite Abschnitt des Kanals durch eine zweite Schicht des Wärmetaustauschkörpers und das mindestens eine elektrische Temperierelement gemeinsam ausgebildet wird. Die erste Schicht kann durch eine erste Kunststofffolie des Wärmeaustauschkörpers bereitgestellt werden, wobei die zweite Schicht durch eine zweite Kunststofffolie des Wärmeaustauschkörpers bereitgestellt wird. Die erste Schicht und die zweite Schicht können miteinander verschweißt sein. Auch kann es sein, dass die erste Schicht und die zweite Schicht durch genau eine Kunststofffolie des Wärmetauschtauschkörpers bereitgestellt werden.
Der Wärmeaustauschkörper kann eine Zuleitung und eine Ableitung ausbilden oder mit einer Zuleitung und Ableitung in Verbindung stehen, über welche Zuleitung und Ableitung das Temperiermedium in den Wärmeaustauschkörper eingebracht werden kann und den Wärmeaustauschkörper verlassen kann. Es ist hierbei vorstellbar, dass sich die Zuleitung und der vorherig bereits erwähnte erste Abschnitt des Kanals in einer ersten Ebene befinden. Weiter kann es sein, dass sich die Ableitung und der vorherig bereits erwähnte zweite Abschnitt des Kanals in einer zweiten Ebene befinden. Die erste Ebene und die zweite Ebene können parallel zueinander orientiert sein. Auch kann es sein, dass das mindestens eine elektrische Temperierelement eine Grenzschicht zwischen dem ersten Abschnitt des jeweiligen Kanals und dem zweiten Abschnitt des jeweiligen Kanals ausbildet. Insbesondere kann es hierbei sein, dass die Grenzschicht über das mindestens eine elektrische Temperierelement derart ausgebildet ist, dass das Temperiermedium mit dem mindestens einen elektrischen Temperierelement sowohl im Bereich des ersten Abschnittes des mindestens einen Kanals als auch im Bereich des zweiten Abschnittes des mindestens einen Kanals in Oberflächenkontakt steht.
Bewährt haben sich Ausführungsformen, bei denen der mindestens eine Kanal derart verläuft, dass das mindestens eine elektrische Temperierelement vom Temperiermedium umströmt ist, wenn das Temperiermedium durch den mindesten einen Kanal geführt wird. Es kann hierbei sein, dass das Temperiermedium im Bereich eines freien Endes des mindestens einen elektrischen Temperierelementes um zumindest näherungsweise 180° umgelenkt ist und hierdurch vom ersten Abschnitt des mindestens einen Kanals in den zweiten Abschnitt des mindestens einen Kanals gelangt.
Wie es vorhergehend bereits erwähnt wurde, kann es sein, dass das mindestens eine elektrische Temperierelement eine Wandung des Wärmeaustauschkörpers bildet oder darin integriert ist.
Bewährt haben sich Ausführungsformen, bei denen der Wärmeaustauschkörper mindestens eine Kunststofffolie umfasst oder aus mindestens einer Kunststofffolie besteht. Sofern der Wärmeaustauschkörper mehrere Kunststofffolien umfasst, kann es sein, dass die mehreren Kunststofffolien miteinander verschweißt sind. Mehrere Kunststofffolien können sich zumindest abschnittsweise überdecken und hierbei gemeinsam den mindestens einen Kanal und/oder die vorhergehend bereits erwähnte Zuleitung und/oder die vorhergehend bereits erwähnte Ableitung ausbilden. Auch kann es sein, dass eine Kunststofffolie oder mehrere Kunststofffolien umgeschlagen sind, wobei ein jeweiligen umgeschlagener Bereich der einen Kunststofffolie oder der mehreren Kunststofffolien mit einem weiteren Bereich derselben jeweiligen Kunststofffolie verschweißt ist. Hierdurch kann beispielsweise der mindestens eine Kanal des Wärmeaustauschkörpers ausgebildet sein bzw. werden.
Die mindestens eine Kunststofffolie oder die mehreren Kunststofffolien können insbesondere aus einem Material bestehen, welches ausgewählt ist aus einer Gruppe umfassend thermoplastische Polyurethane, thermoplastische Elastomere, Polyetherblockamide, Polytetrafluorethylene, Polyvinylidenfluoride, thermoplastische Vulkanisate und Mischungen aus den vorgenannten.
Weiter kann das mindestens eine elektrische Temperierelement eine maximale Stärke von 1mm und insbesondere von maximal 100pm aufweisen. Insbesondere kann das mindestens eine elektrische Temperierelement eine Stärke von im Wesentlichen 20pm aufweisen.
Bewährt haben sich auch Ausführungsformen, bei denen das mindestens eine elektrische Temperierelement durch einen polymeren Träger und mindestens eine hierauf angeordnete elektrisch leitfähige Leiterbahn gebildet ist. Das mindestens eine elektrische Temperierelement kann hierbei durch ein spanendes Verfahren hergestellt sein. Insbesondere kann es sein, dass das mindestens eine elektrische Temperierelement durch Fräsen hergestellt wird bzw. dass das mindestens eine elektrische Temperierelement durch Fräsen hergestellt ist.
Auch kann es sein, dass das mindestens eine elektrische Temperierelement derart von dem Wärmeaustauschkörper aufgenommen ist, dass es mit dem im mindestens einen Kanal geführten Temperiermedium in Oberflächenkontakt tritt.
Weiter kann es sein, dass die Temperiereinrichtung wenigstens einen Temperatursensor umfasst, der in dem mindestens einen Kanal des Wärmeaustauschkörpers angeordnet ist.
Bewährt haben sich Ausführungsformen, bei denen der mindestens eine Kanal in einer ersten Raumrichtung eine erste Ausdehnung besitzt und in einer zweiten Raumrichtung, die orthogonal zur ersten Raumrichtung orientiert ist, eine zweite Ausdehnung besitzt, wobei die erste Ausdehnung mindestens 50% größer ausgebildet ist als die zweite Ausdehnung.
Die Temperiereinrichtung kann mindestens eine Stützschicht umfassen, welche derart in dem mindestens einen Kanal angeordnet ist, dass ein Strömungsquerschnitt des mindestens einen Kanals über die mindestens eine Stützschicht offengehalten ist.
Die mindestens eine Stützschicht kann beispielsweise wenigstens eine Öffnung besitzen, über welche das Temperiermedium durch die mindestens eine Stützschicht hindurchtreten kann, wenn es im mindestens einen Kanal bewegt wird. Wie es vorhergehend bereits erwähnt wurde, kann es sein, dass der jeweilige Kanal einen ersten Abschnitt ausbildet, der sich auf einer ersten Seite des mindestens einen elektrischen Temperierelementes befindet und einen zweiten Abschnitt, welcher sich auf einer zweiten Seite des mindestens einen elektrischen Temperierelementes befindet, welche zweite Seite der ersten Seite abgewandt ist. Hierbei hat es sich bewährt, wenn die Temperiereinrichtung mindestens eine erste Stützschicht umfasst, welche derart in dem ersten Abschnitt des jeweiligen Kanals angeordnet ist, dass ein Strömungsquerschnitt des ersten Abschnittes über die mindestens eine Stützschicht offengehalten ist. Alternativ oder ergänzend hierzu kann die Temperiereinrichtung mindestens eine zweite Stützschicht umfassen, welche derart in dem zweiten Abschnitt des jeweiligen Kanals angeordnet ist, dass ein Strömungsquerschnitt des zweiten Abschnittes über die mindestens eine zweite Stützschicht offengehalten ist.
In der Praxis haben sich Ausführungsformen bewährt, bei denen die Temperiereinrichtung mindestens zwei parallel zueinander verlaufende Stützschichten umfasst, die aufeinanderliegen und aneinander festgesetzt sind und mit dem mindestens einen Kanal derart in Verbindung stehen, dass ein Strömungsquerschnitt des mindestens einen Kanals über die mindestens zwei parallel zueinander verlaufenden Stützschichten offengehalten ist. Wie es vorhergehend bereits erwähnt wurde, kann es sein, dass der jeweilige Kanal einen ersten Abschnitt ausbildet, der sich auf einer ersten Seite des mindestens einen elektrischen Temperierelementes befindet und einen zweiten Abschnitt, welcher sich auf einer zweiten Seite des mindestens einen elektrischen Temperierelementes befindet, welche zweite Seite der ersten Seite abgewandt ist. Hierbei kann es sein. Hierbei hat es sich bewährt, wenn die Temperiereinrichtung mindestens zwei parallel zueinander verlaufende erste Stützschichten umfasst, die im ersten Abschnitt des jeweiligen Kanals angeordnet sind, aufeinanderliegen und aneinander festgesetzt sind und mit dem ersten Abschnitt des jeweiligen Kanals derart in Verbindung stehen, dass ein Strömungsquerschnitt des jeweiligen Kanals im ersten Abschnitt über die mindestens zwei parallel zueinander verlaufenden ersten Stützschichten offengehalten ist. Alternativ oder ergänzend hierzu kann es sein, dass die Temperiereinrichtung mindestens zwei parallel zueinander verlaufende zweite Stützschichten umfasst, die im zweiten Abschnitt des jeweiligen Kanals angeordnet sind, aufeinanderliegen und aneinander festgesetzt sind und mit dem zweiten Abschnitt des jeweiligen Kanals derart in Verbindung stehen, dass ein Strömungsquerschnitt des jeweiligen Kanals im zweiten Abschnitt über die mindestens zwei parallel zueinander verlaufenden zweiten Stützschichten offengehalten ist. Die mindestens zwei parallel zueinander verlaufenden Stützschichten können miteinander verklebt sein. Sofern die Temperiereinrichtung mindestens zwei parallel zueinander verlaufende erste Stützschichten und/oder mindestens zwei parallel zueinander verlaufende zweite Stützschichten umfasst, kann es sein, dass die mindestens zwei parallel zueinander verlaufenden ersten Stützschichten und/oder die mindestens zwei parallel zueinander verlaufenden zweiten Stützschichten miteinander verklebt sind.
Die mindestens eine Stützschicht kann an dem mindestens einen elektrischen Temperierelement befestigt sein. Insbesondere kann es sein, dass die mindestens eine Stützschicht und das mindestens eine elektrische Temperierelement miteinander verklebt sind. Wie es vorhergehend bereits erwähnt wurde, kann es sein, dass die Temperiereinrichtung mindestens zwei parallel zueinander verlaufende Stützschichten umfasst, die aufeinanderliegen und aneinander festgesetzt sind und mit dem mindestens einen Kanal derart in Verbindung stehen, dass ein Strömungsquerschnitt des mindestens einen Kanals über die mindestens zwei parallel zueinander verlaufenden Stützschichten offengehalten ist. Denkbar ist hierbei, dass eine Stützschicht der mindestens zwei parallel zueinander verlaufenden Stützschichten zudem an dem mindestens einen elektrischen Temperierelement befestigt ist. Insbesondere kann es hierbei sein, dass eine Stützschicht der mindestens zwei parallel zueinander verlaufenden Stützschichten mit dem mindestens einen elektrischen Temperierelement verklebt ist.
Wie es vorhergehend bereits erwähnt wurde, kann die Temperiereinrichtung in diversen Ausführungsformen mindestens zwei parallel zueinander verlaufende erste Stützschichten umfassen und/oder mindestens zwei parallel zueinander verlaufende zweite Stützschichten umfassen. Hierbei kann es sein, dass eine Stützschicht der mindestens zwei parallel zueinander verlaufenden ersten Stützschichten an dem mindestens einen elektrischen Temperierelement befestigt ist und insbesondere mit dem mindestens einen elektrischen Temperierelement verklebt ist. Alternativ oder ergänzend hierzu kann es sein, dass eine Stützschicht der mindestens zwei parallel zueinander verlaufenden zweiten Stützschichten an dem mindestens einen elektrischen Temperierelement befestigt ist und insbesondere mit dem mindestens einen elektrischen Temperierelement verklebt ist.
Bewährt haben sich zudem Ausführungsformen, bei denen die Temperiereinrichtung mindestens eine Stützschicht umfasst, welche derart in dem mindestens einen Kanal angeordnet ist, dass ein Strömungsquerschnitt des mindestens einen Kanals über die mindestens eine Stützschicht offengehalten ist, wobei die mindestens eine Stützschicht mit einer Kunststofffolie des Wärmeaustauschkörpers verbunden und insbesondere verklebt ist, welche Kunststofffolie eine Außenmantelfläche des Wärmeaustauschkörpers ausbildet. Alternativ oder ergänzend hierzu kann es sein, dass die mindestens eine Stützschicht mit dem mindestens einen elektrischen Temperierelement verbunden und insbesondere verklebt ist. Vorteilhafterweise kann bei solchen Ausführungsformen das Risiko reduziert werden, dass sich der Wärmeaustauschkörper bei einer Bewegung des Temperiermediums mit hohem Druck durch den mindestens einen Kanal unverhältnismäßig dehnt und ggf. einreißt, wodurch der Wärmeaustauschkörper beschädigt wird und Temperiermedium ggf. aus dem Wärmeaustauschkörper austritt.
Die vorherig bereits erwähnten mindestens zwei parallel zueinander verlaufenden Stützschichten können jeweils als Netz oder wabenförmig ausgebildet sein. Gemäß der vorherigen Beschreibung kann die Temperiereinrichtung mindestens zwei parallel zueinander verlaufende erste Stützschichten umfassen und/oder mindestens zwei parallel zueinander verlaufende zweite Stützschichten umfassen. Bei solchen Ausführungsformen kann es sein, dass die mindestens zwei parallel zueinander verlaufenden ersten Stützschichten jeweils als Netz oderwabenförmig ausgebildet sein. Alternativ oder ergänzend hierzu kann es sein, dass die mindestens zwei parallel zueinander verlaufenden zweiten Stützschichten jeweils als Netz oder wabenförmig ausgebildet sind.
Die Erfindung betrifft zudem eine Batterieanordnung, welche wenigstens eine Batteriezelle bzw. wenigstens eine Einzelzelle und mindestens eine Temperiereinrichtung gemäß mindestens einem Ausführungsbeispiel der vorhergehenden Beschreibung umfasst. Bei der Batterieanordnung ist die mindestens eine Temperiereinrichtung derart angeordnet, dass ihr Wärmeaustauschkörper mit der wenigstens einen Batteriezellen bzw. mit der wenigstens einen Einzelzelle in thermischem Austausch steht.
Der Wärmeaustauschkörper der mindestens einen Temperiereinrichtung kann mit einer jeweiligen Außenmantelfläche der wenigstens einen Batteriezelle in Oberflächenkontakt stehen. Insbesondere kann es hierbei sein, dass die wenigstens eine Batteriezelle bzw. die wenigstens eine Einzelzelle eine zylindrische Formgebung besitzt, wobei der Wärmeaustauschkörper der mindestens einen Temperiereinrichtung an einer Außenmantelfläche der wenigstens einen Einzelzelle bzw. der wenigstens einen Batteriezelle derart anliegt, dass der Wärmeaustauschkörper dem Umfangsverlauf der jeweiligen Batteriezelle bzw. der jeweiligen Einzelzelle zu mindestens 10%, vorzugsweise zu mindestens 20%, folgt.
Insbesondere kann die Batterieanordnung mehrere Batteriezellen bzw. mehrere Einzelzellen umfassen. Hierbei kann es sein, dass ein Wärmeaustauschkörper der mindestens einen Temperiereinrichtung mit Außenmantelflächen der mehreren Batteriezellen bzw. der mehreren Einzelzellen jeweils in Oberflächenkontakt steht. Insbesondere kann es hierbei sein, dass die mehreren Batteriezellen bzw. die mehreren Einzelzellen jeweils eine zylindrische Formgebung besitzen, wobei der Wärmeaustauschkörper der mindestens einen Temperiereinrichtung an den Außenmantelflächen der mehreren Batteriezellen bzw. der mehreren Einzelzellen jeweils derart anliegt, dass der Wärmeaustauschkörper dem jeweiligen Umfangsverlauf der mehreren Batteriezellen bzw. der mehreren Einzelzellen zu jeweils mindestens 10%, vorzugsweise zu jeweils mindestens 20%, folgt. Der Wärmeaustauschkörper kann sich hierbei in einer wellenförmigen Anordnung befinden bzw. wellenförmig verlaufen, so dass der Wärmeaustauschkörper hierdurch dem Umfangsverlauf der mehreren Batteriezellen bzw. der mehreren Einzelzellen mit ihrer zylindrischen Formgebung folgt.
Weiter betrifft die Erfindung eine Verwendung einer Temperiereinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorhergehenden Beschreibung für eine elektrochemische Spannungsquelle, bei der es sich um eine Fahrzeugbatterie handelt.
Zudem betrifft die Erfindung eine Temperier-Einrichtung für eine elektrochemische Spannungsquelle mit einem Wärme- Transport-Fluid, welches flüssig, gasförmig oder rieselfähig ist, einem Wärme-Austausch-Körper, der dem Austausch von Wärme zwischen dem Wärme-Transport-Fluid und seiner Umgebung dient und der im Betrieb von dem Wärme-Transport-Fluid durchströmt wird.
Im Folgenden sollen Ausführungsbeispiele die Erfindung und ihre Vorteile anhand der beigefügten Figuren näher erläutern. Die Größenverhältnisse der einzelnen Elemente zueinander in den Figuren entsprechen nicht immer den realen Größenverhältnissen, da einige Formen vereinfacht und andere Formen zur besseren Veranschaulichung vergrößert im Verhältnis zu anderen Elementen dargestellt sind.
Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Temperiereinrichtung; Figur 2 zeigt eine Ausführungsform von Stützschichten, wie sie in diversen Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Temperiereinrichtung vorgesehen sein können;
Figur 3 zeigt eine schematische Darstellung von vorne auf eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Temperiereinrichtung, welche mehrere Stützschichten umfasst;
Figur 4 zeigt eine Batterieanordnung bzw. die Verwendung einer Temperiereinrichtung zum Temperieren mehrerer Einzelzellen;
Figur 5 zeigt Details der Ausführungsform einer Batterieanordnung nach Figur 4;
Figur 6 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Batterieanordnung mit einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Temperiereinrichtung;
Figur 7 zeigt die Verwendung von zwei Ausführungsformen einer jeweiligen Temperiereinrichtung zum Temperieren eines Fahrzeugsitzes.
Für gleiche oder gleich wirkende Elemente der Erfindung werden identische Bezugszeichen verwendet. Ferner werden der Übersicht halber nur Bezugszeichen in den einzelnen Figuren dargestellt, die für die Beschreibung der jeweiligen Figur erforderlich sind. Die dargestellten Ausführungsformen stellen lediglich Beispiele dar, wie die Erfindung ausgestaltet sein kann und stellen keine abschließende Begrenzung dar.
Die Ausführungsformen, Beispiele und Varianten der vorhergehenden Absätze, die Ansprüche oder die folgende Beschreibung und die Figuren, einschließlich ihrer verschiedenen Ansichten oder jeweiligen individuellen Merkmale, können unabhängig voneinander oder in beliebiger Kombination verwendet werden. Merkmale, die in Verbindung mit einer Ausführungsform beschrieben werden, sind für alle Ausführungsformen anwendbar, sofern die Merkmale nicht unvereinbar sind.
Figur 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Temperiereinrichtung 1. Diese umfasst im Ausführungsbeispiel nach Figur 1 ein Reservoir 12 und einen mit einem Temperiermedium TM durchströmbaren Wärmeaustauschkörper 2 mit einer Zuleitung 3 und einer Ableitung 4. Die Zuleitung 3 und die Ableitung 4 sind mit dem Reservoir 12 verbunden, so dass Temperiermedium TM aus dem Reservoir 12 in den Wärmeaustauschkörper 2 über die Zuleitung 3 einströmen kann und über die Ableitung 4 aus dem Wärmeaustauschkörper 2 zurück in das Reservoir 12 gelangt. Strömungsquerschnitte der Zuleitung 3 und der Ableitung 4 sind im Ausführungsbeispiel nach Figur 1 im Wesentlichen identisch ausgebildet. In weiteren Ausführungsbeispielen kann es jedoch sein, dass die Zuleitung 3 und die Ableitung 4 unterschiedliche Strömungsquerschnitte aufweisen.
Das Reservoir 12 ist in Figur 1 lediglich schematisch dargestellt. In der Praxis kann es sich beispielsweise um einen Kühlkreislauf eines Kraftfahrzeuges handeln, in den der Wärmeaustauschkörper fluidisch eingebunden ist. Es ist jedoch auch vorstellbar, dass das Reservoir 12 als Speicher für Temperiermedium TM ausgebildet ist, der ausschließlich mit dem Wärmeaustauschkörper 2 einen Kreislauf für Temperiermedium TM ausbildet.
Bei dem Wärmeauschtauschkörper 2 handelt es sich vorliegend um einen Beutel 9, der eine ausreichende Flexibilität besitzt, um zur Anlage an zylindrischen Einzelzellen in eine wellenförmige Anordnung gebracht zu werden, wie dies in den Figuren 4 und 5 gezeigt ist und nachfolgend noch beschrieben wird.
Figur 1 zeigt weiter, dass die Zuleitung 3 und die Ableitung 4 der Temperiereinrichtung 1 mit einer Umwälzpumpe 11 verbunden sind, um eine Zirkulation von Temperiermedium TM durch den Wärmeaustauschkörper 2 zu ermöglichen.
Der Pumpendruck kann in der Praxis weniger als 2 bar betragen. Die Strömungsgeschwindigkeit des Temperiermediums TM bzw. die bewegte Masse liegt vorzugsweise unter 100 kg/h, vorzugsweise bei unter 10 kg/h, insbesondere unter 2 kg/h. Diese Angaben dienen lediglich zur Verdeutlichung diverser Strömungsverhältnisse für die Praxis, sind allerdings nicht als einschränkend zu verstehen.
Bei Verwendung einer solchen Temperiereinrichtung 1 in einem Fahrzeug kann der Wärmeaustauschkörper 2 beispielsweise an eine Klimaanlage des jeweiligen Fahrzeuges angeschlossen sein bzw. in die Klimaanlage des Fahrzeuges fluidisch eingebunden sein. Somit kann das Kältemittel der Klimaanlage als Temperiermedium TM genutzt werden und das schematische dargestellte Reservoir 12 bildet somit den Vorrat an Kältemittel der Klimaanlage des jeweiligen Fahrzeuges aus.
Weiter ist der Umwälzpumpe 11 eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung 50 zugeordnet, die einen Betrieb der Umwälzpumpe 11 vorgibt. In einfachen Ausführungsformen kann die Steuer- und/oder Regeleinrichtung 50 die Umwälzpumpe 11 lediglich in Betrieb nehmen bzw. ansteuern, um Temperiermedium TM zirkulierend durch den Wärmeaustauschkörper 2 zu bewegen. Insbesondere für den Fall, dass sich im Wärmeaustauschkörper 2 jedoch Sensoren zum Erfassen der Strömungsgeschwindigkeit und/oder der Temperatur des Temperiermedium TM befinden, kann es sein, dass die Steuer- und/oder Regeleinrichtung zusätzlich zur Regelung der Umwälzpumpe 11 ausgebildet ist, wobei sie jeweilige mittels der Sensoren festgestellte Messwerte zur Temperatur und/oder zur Strömungsgeschwindigkeit des Temperiermediums TM hierbei berücksichtigt.
Eine Wandung des Wärmeaustauschkörpers 2 ist vorliegend durch eine Kunststofffolie 19 gebildet. Die Kunststofffolie 19 bildet eine Außenmantelfläche des Wärmeaustauschkörpers 2 aus. Die Kunststofffolie 19 nimmt ein elektrisches Temperierelement 5 vollständig auf. Das elektrische Temperierelement 5 umfasst vorliegend einen elektrischen Heizwiderstand 18, der thermische Energie abgibt, wenn Spannung an dem elektrischen Heizwiderstand 18 angelegt wird. Eine Abgabe von thermischer Energie über das elektrische Temperierelement 5 bzw. über den elektrischen Heizwiderstand 18 erfolgt auf Veranlassung der Steuereinrichtung 50. Bewährt haben sich Ausführungsformen, bei denen der elektrische Heizwiderstand 18 eine Schichtdicke von unter 1mm, insbesondere weniger als 100pm, aufweist. Insbesondere kann der elektrische Heizwiderstand 18 eine Schichtdicke von 20pm besitzen.
Wenn das Temperiermedium TM durch den Wärmeaustauschkörper 2 bewegt wird, steht das elektrische Temperierelement 5 direkt mit dem innerhalb des Wärmeaustauschkörpers 2 bewegten Temperiermedium TM in Oberflächenkontakt. Vorteilhafterweise wird hierdurch eine jeweilige Heizleistung des elektrischen Temperierelementes 5 unmittelbar in das Temperiermedium TM abgegeben, wodurch eine lokale Überhitzung des elektrischen Temperierelementes 5 vermieden werden kann. Zudem wird eine durch das elektrische Temperierelement 5 eingebrachte thermische Energie schnell über das Temperiermedium TM verteilt, wodurch eine verhältnismäßig homogene Temperierung des Temperiermediums TM erreicht wird. Auch kann das Temperiermedium TM innerhalb kurzer Zeit auf eine gewünschte Soll-Temperatur erwärmt werden, so dass sich ein direkter Kontakt zwischen Temperiermedium TM und elektrischem Temperierelement 5 durch eine geringe Trägheit auszeichnet.
In der Praxis können elektrische Temperierelemente 5 mit einer Heizleistungsdichte von 20.000 W/m2 oder mehr, insbesondere auch mehr als 30.000 W/m2 eingesetzt werden, wenn das elektrische Temperierelement 5 bzw. der Heizwiderstand 18 unmittelbar mit dem Temperiermedium TM in Kontakt steht. Alternativ hierzu kann auch vorgesehen sein, dass das elektrische Temperierelement 5 durch eine Schutzschicht oder eine hitzebeständige Schutzfolie o.ä. umgeben ist, um einen direkten Kontakt zwischen dem Temperierelement 5 und dem Temperiermedium TM zu vermeiden.
Die Temperiereinrichtung 1 ist wahlweise zum Heizen oder Kühlen ausgebildet, wobei in einem über die Steuer- und/oder Regeleinrichtung 50 vorgebbarem Heizmodus kein Durchlauf von Temperiermedium TM durch den Wärmeaustauschkörper 2 erfolgt und die Umwälzpumpe 11 nicht betrieben wird. Entsprechende Anweisungen hierzu sind auf der Steuer- und/oder Regeleinrichtung 50 hinterlegt.
Das elektrische Temperierelement 5 wird hierbei über die Steuer- und/oder Regeleinrichtung 50 zur Abgabe von thermischer Energie an das Temperiermedium TM angesteuert. Hierdurch wird das Temperiermedium TM erwärmt und Wärme bzw. thermische Energie über den Wärmeaustauschkörper 2 an ein Bauteil abgegeben, bei dem es sich insbesondere um eine Fahrzeugbatterie bzw. mehrere Einzelzellen handeln kann.
Hingegen ist in einem Kühlmodus, der wiederum über die Steuer- und/oder Regeleinrichtung 50 vorgegeben werden kann, ein Durchlauf von Temperiermedium TM durch den Wärmeaustauschkörper 2 vorgesehen ist, bei welchem Durchlauf Temperiermedium TM über die Zuleitung 3 in den Wärmeaustauschkörper 2 eingeleitet und über die Ableitung 4 aus dem Wärmeaustauschkörper 2 abgeleitet wird. Auf Veranlassung der Steuer- und/oder Regeleinrichtung 50 wird hierzu die Umwälzpumpe 11 betrieben, wobei keine Spannungsbeaufschlagung des elektrischen Temperierelementes 5 erfolgt. Wie es vorhergehend bereits erwähnt wurde, kann es sein, dass die Temperiereinrichtung 1 über entsprechende Sensoren verfügt, über welche die Steuer- und/oder Regeleinrichtung 50 auf die Geschwindigkeit eines Volumenstroms an Temperiermedium TM schließen kann und die Umwälzpumpe 11 entsprechend regelt, um eine vorgegebene Masse an Temperiermedium TM je Zeiteinheit durch den Wärmeaustauschkörper 2 zu bewegen. Hierdurch kann gewährleistet werden, dass eine vorgegebene Kühlung bzw. eine vorgegebene Erwärmung über die Temperiereinrichtung 1 erreicht wird.
Der Zuleitung 3 und/oder der Ableitung 4 können Ventile zugeordnet sein. Die Ventile sind im Heizmodus der Temperiereinrichtung 1 geschlossen, so dass das erwärmte Temperiermedium TM innerhalb des Wärmetauschkörpers 2 verbleibt. Die Ventile können ebenfalls über die der Umwälzpumpe 11 zugeordnete Steuer- und/oder Regeleinrichtung 50 geöffnet und geschlossen werden.
Zudem kann das Verschließen der Ventile mit einem Inaktivieren der Umwälzpumpe 11 gekoppelt sein. Dagegen sind die Ventile im Kühlmodus der Temperiereinrichtung 1 geöffnet und die Umwälzpumpe 11 ist in Betrieb, so dass kontinuerlich Temperiermedium TM aus dem Reservoir 12 über die Zuleitung 3 in den Wärmeaustauschkörper 2 eingeführt und über die Ableitung 4 aus dem Wärmeaustauschkörper 2 abgeführt wird.
Wie es vorhergehend bereits erwähnt wurde, bildet die Kunststofffolie 19 eine Wandung des Wärmeaustauschkörpers 2 aus, so dass der Wärmeaustauschkörper 2 aufgrund der flexiblen Eigenschaften der Kunststofffolie 19 aus einer geradlinigen Orientierung gemäß Figur 1 in eine wellenförmige Anordnung entsprechend Figuren 4 und
5 gebracht werden kann. Auch das elektrische Temperierelement 5 besitzt eine solche Flexibilität, um dem Verlauf des Wärmeaustauschkörpers 2 folgen zu können. Die Flexibilität des elektrischen Temperierelementes 5 ist somit auch derart ausgebildet, dass es aus einer geradlinigen Orientierung gemäß Figur 1 in eine wellenförmige Anordnung gemäß Figur 5 gebracht werden kann.
Die Stärke der Kunststofffolie 19 beträgt zwischen 50pm und 1,5 mm. Weiter kann vorgesehen sein, dass die Kunststofffolie 19 zumindest an ihrer inneren und dem elektrischen Temperierelement 5 zugewandten Seite eine Beschichtung aufweist, welche Beschichtung die Beständigkeit der Kunststofffolie 19 gegenüber dem Temperiermedium TM verbessert. Das Temperiermedium TM kann flüssig, gasförmig oder rieselfähig sein, insbesondere kann das Temperiermedium TM durch Wasser oder durch ein Wasser/Glykol-Gemisch gebildet werden.
Wie es Figur 1 zeigt, ist innerhalb des Wärmeaustauschkörpers 2 ein Kanal 13 ausgebildet, welcher das über die Zuleitung in den Wärmeaustauschkörper 2 eingebrachte Temperiermedium TM zur Ableitung 4 führt. Der Kanal 13 umfasst vorliegend einen ersten Abschnitt 6 und einen zweiten Abschnitt 7. Im ersten Abschnittes
6 wird das Temperiermedium TM entlang einer ersten Bewegungsrichtung transportiert, wohingegen das Temperiermedium TM über den zweiten Abschnitt 7 in einer zweiten Bewegungsrichtung transportiert wird, die entgegengesetzt zur ersten Bewegungsrichtung orientiert ist. Der erste Abschnitt 6, der zweite Abschnitt 7 und das elektrische Temperierelement 5 verlaufen im Wesentlichen parallel zueinander. Wird die Temperiereinrichtung 1 in die Orientierung nach Figur 1 gebracht, ist der zweite Abschnitt 7 oberhalb des ersten Abschnittes 6 angeordnet, wobei sich das Temperierelement 5 zwischen dem ersten Abschnitt 6 und dem zweiten Abschnitt 7 befindet. Die Zuleitung 3 ist fluidisch an den ersten Abschnitt 6 des Kanals 13 angebunden, wobei die Ableitung 4 fluidisch an den zweiten Abschnitt 7 des Kanals 13 angebunden ist. Bei dem Wärmeaustauschkörper 2 handelt es sich demnach um ein einziges Schichtelement, über welches Temperiermedium TM zirkulierend bewegt werden kann und welches Schichtelement eine effektive Kühlung von Bauteilen erlaubt, ohne dass in der Praxis mehrere Kanäle verlegt werden müssen. Es handelt sich somit bei dem Wärmeaustauschkörper 2 um einen Verbund aus einander überstreichend angeordneten Schichten.
Es ist r ausreichend, wenn einzige der Wärmeaustauschkörper 2 mit den zu temperierenden Bauteilen in Oberflächenkontakt gebracht wird oder zumindest in einem Nahbereich des jeweiligen zu kühlenden oder zur erwärmenden Bauteils angeordnet wird. Über einen solchen Wärmeaustauschkörper 2, der als Beutel 9 ausgebildet ist, können somit auf einfache Art und Weise Bauteile temperiert werden, ohne dass, wie es vorhergehend bereits erwähnt wurde, entsprechende Leitungen umständlich verlegt werden müssen.
Wie es Figur 1 erkennen lässt, wird das Temperiermedium TM im Bereich eines freien Endes des Temperierelementes 5 bzw. in einem Umlenkabschnitt 10 um zumindest näherungsweise 180° umgelenkt und gelangt hierdurch vom ersten Abschnitt 6 des Kanals 13 in den zweiten Abschnitt 7 des Kanals 13. Das elektrische Temperierelement 5 bildet hierbei sowohl eine Wandung des ersten Abschnittes 6 als auch eine Wandung des zweiten Abschnittes 7 aus. Somit trennt das elektrischeTemperierelement 5 den ersten Abschnitt 6 vom zweiten Abschnitt 7. Ein solcher Wärmeaustauschkörper 2 zeichnet sich durch einen einfachen Aufbau und durch eine sehr effiziente Erwärmung oder Kühlung eines Bauteils, wie beispielsweise einer Einzelzelle bzw. einer Traktionsbatterie eines Kraftfahrzeuges, aus.
Soll ein Bauteil bzw. eine Einzelzelle gekühlt werden, so wird hierzu das Temperiermedium TM aus dem Reservoir 12 über die Zuleitung 3 in den Abschnitt 6 des Kanals 13 des Wärmeaustauschkörpers 2 eingeleitet und durchströmt diesen in Figur 1 von rechts nach links. Im Umlenkabschnitt 10 wird die Strömungsrichtung des Temperiermediums TM um 180 Grad umgelenkt, so dass das Temperiermedium TM hierdurch in den Abschnitt 7 des Kanals 13 des Wärmeaustauschkörpers 2 gelangt und den Wärmeaustauschkörper 2 von links nach rechts durchströmt. Über die Ableitung 4 wird das Temperiermedium TM aus dem Wärmeaustauschkörper 2 geführt und gelangt sodann zurück in das Reservoir 12.
Die nachfolgend zu Figuren 2 und 3 beschriebenen Stützschichten 15 und 15‘ können ebenso Bestandteil der Temperiereinrichtung 1 des Ausführungsbeispiels nach Figur 1 sein und befinden sich sodann in den Abschnitten 6 und 7 des Kanals 13.
Figur 2 zeigt hierbei Stützschichten 15 und 15‘ in Draufsicht. Figur 3 ist eine schematische Darstellung von vorne auf eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Temperiereinrichtung 1 , welche mehrere Stützschichten 15 und 15‘ umfasst. Das Reservoir 12, die Zuleitung 3, die Ableitung 4 und die Steuer- und/oder Regeleinrichtung 50 sind aus Gründen der Übersichtlichkeit in Figur 3 nicht dargestellt.
Die Stützschichten 15 und 15‘ dienen insbesondere dazu, den Strömungsquerschnitt des durch den Wärmeaustauschkörper 2 ausgebildeten Kanals 13 (vgl. Figur 1) offen zu halten. Wie es vorhergehend bereits erwähnt wurde, ist der Wärmeaustauschkörper 2 durch einen Beutel 9 gebildet, der in eine wellenförmige Anordnung gemäß Figuren 4 und 5 überführt werden kann. Damit die Kunststofffolie 19 hierbei nicht zusammengedrückt wird und der Kanal 13 ungewollt geschlossen wird, sind die Stützschichten 15 und 15‘ in den Kanal 13 eingebracht, so dass die Stützschichten 15 und 15‘ den Strömungsquerschnitt des Kanals 13 sowohl im ersten Abschnitt 6 als auch im zweiten Abschnitt 7 offenhalten und Temperiermedium TM durch den gesamten Kanal 13 bewegt werden kann.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel nach Figur 2 besitzen die Stützschichten 15 und 15‘ eine wabenförmige Geometrie. Solche Ausführungsformen haben den Vorteil, dass die Stützschichten 15 und 15‘ sehr leicht ausgebildet sind und die Stützschichten 15 und 15‘ die Strömung des Temperiermediums TM durch den Kanal 13 nur unwesentlich beeinflussen. Aus Figuren 2 und 3 wird auch deutlich, dass die Stützschicht 15 auf der Stützschicht 15‘ aufliegt. Beide Stützschichten 15 und 15‘ besitzen eine identische Geometrie, sind jedoch versetzt zueinander angeordnet, so dass sich die beiden Stützschichten 15 und 15‘ nicht vollständig decken bzw. nicht vollständig miteinander fluchten.
Vorliegend ist die jeweilige Stützschicht 15 an der jeweiligen Stützschicht 15‘ festgeklebt. An der jeweiligen Stützschicht 15, welche gemäß Figur 3 die außenliegende Stützschicht bildet, ist zudem die Kunststofffolie 19 fixiert. An der jeweiligen innenliegenden Stützschicht 15‘ ist zudem das Temperierelement 5 fixiert. Hierdurch wird eine sehr stabile Gesamtkonstruktion zur Verfügung gestellt, die selbst großen Kräften, welche auf den Wärmeaustauschkörper 2 einwirken, standhalten kann. Zudem kann durch eine solche Konstruktion verhindert werden, dass ein Strömungsquerschnitt des Kanals 13 bei einer äußeren Krafteinwirkung auf den Wärmeaustauschkörper 2 ungewollt geschlossen wird. Auch hat eine solche Konstruktion den Vorteil, dass das Temperiermedium TM mit sehr hohem Druck durch den Wärmeaustauschkörper 2 bewegt werden kann, da durch die Verbindung der Stützschichten 15 und 15‘ untereinander sowie die weitere Verbindung der Stützschichten 15 und 15‘ mit der Kunststofffolie 19 und dem elektrischen Temperierelement 5 ein reduziertes Risiko besteht, dass der Wärmeaustauschkörper 2 ungewollt einreißt. Die vorliegende Ausbildung mit jeweils zwei Stützschichten 15 und 15‘ für die Abschnitte 6 und 7 des Kanals 13 (vgl. Figur 1) ist lediglich beispielhaft zu verstehen, so dass in der Praxis auch für die Abschnitte 6 und 7 lediglich eine Stützschicht 15 und 15‘ vorgesehen sein kann, welche über Öffnungen verfügt, um einen Durchfluss des Temperiermediums TM durch den Kanal 13 zu ermöglichen. Auch die jeweilige lediglich eine Stützschicht 15 bzw. 15‘ kann wiederum sowohl mit dem elektrischen Temperierelement 5 als auch mit der Kunststofffolie 19 verbunden sein, um die vorhergehend genannten Vorteile zu ermöglichen.
Eine Ausführungsform sieht vor, dass innerhalb des Wärmeaustauschkörpers 2 ein Innendruck ausgebildet ist, bei welchem Innendurch das Temperiermedium TM eine Siedetemperatur von unter 100 Grad Celsius aufweist. Dadurch kann das Kühlen weiter verbessert werden. Durch den Phasenwechsel beim Sieden des Temperiermediums TM kann Wärme besonders effizient und schnell absorbiert und abtransportiert werden.
Die Zuleitung 3 und die Ableitung 4 können beispielsweise durch Schlauchverbindungen gebildet werden, die zumindest teilweise in den Wärmeaustauschkörper 2 hineinragen. Wichtig ist, dass die Schlauchverbindungen fluiddicht mit dem Wärmeaustauschkörper 2 verbunden sind, beispielsweise über eine passende Versiegelung, wie sie in der Praxis bereits bei elektrischen Anschlusskabeln im Außenbereich oder Unterwasserbereich Verwendung findet.
Eine weitere Ausführungsform kann vorsehen, dass an einer Innenseite des Wärmeaustauschkörpers 2 bzw. im Kanal 13 des Wärmeaustauschkörpers 2 mindestens ein Temperatursensor 30 angeordnet ist. Solche Temperatursensoren 30 erlauben eine genauere Erfassung einer jeweiligen Ist-Temperatur des Temperiermediums TM, wenn sie unmittelbar mit dem Temperiermedium TM in Kontakt stehen. Der Temperatursensor 30 kann mit der Steuer- und/oder Regeleinrichtung 50 in Verbindung stehen, welche eine Erwärmung des Temperiermediums TM in Abhängigkeit der jeweiligen über den Temperatursensor 30 erfassten Ist-Temperatur regelt.
Auch besteht die Möglichkeit, mehrere Temperatursensoren 30 im Kanal 13 zu positionieren. Die Steuereinrichtung S kann bei solchen Ausführungsformen vorteilhafterweise einen arithmetischen Mittelwert aus den gemessenen Ist-Temperaturen ermitteln und das elektrische Temperierelement 5 bedarfsweise unter Berücksichtigung des arithmetischen Mittelwertes regeln. Somit könnten durch die Ermittlung des arithmetischen Mittelwertes und durch die entsprechende Regelung des elektrischen Temperierelementes 5 bis zu 100-mal höhere Leistungsdichten und damit 100-mal schnellere Aufheizzeiten ermöglicht werden, als es bei herkömmlichen Systemen möglich ist.
Figur 4 zeigt die Verwendung einer Temperiereinrichtung 1 zum Temperieren einer Zusammenstellung von Batteriezellen bzw. Einzelzellen 21. Die Temperiereinrichtung 1 (vgl. Figur 1) bzw. der in Figur 4 dargestellte Wärmeaustauschkörper 2 der Temperiereinrichtung 1 können zum Kühlen aber auch zum Erwärmen von Einzelzellen 21 verwendet werden. Figur 5 zeigt darüber hinaus einen Ausschnitt aus Figur 4. Eine Zusammenstellung aus Einzelzellen 21 und eine Temperiereinrichtung 1 werden vorliegend als Batterieanordnung 20 bezeichnet.
Die Zusammenstellung von Einzelzellen 21 umfasst mehrere in mindestens einer ersten Reihe und in einer zweiten Reihe angeordnete Einzelzellen 21. Die Anzahl und räumliche Zusammenstellen der Einzelzellen 21 kann je nach Anwendungsfall unterschiedlich gewählt sein. Eine solche Zusammenstellung ist geeignet, um große Energiemengen auf kleinstem Raum zu speichern, wodurch hohe Energiedichten entstehen. Eine zu starke Erwärmung der Einzelzellen 21 und insbesondere der gesamten Zusammenstellung von Einzelzellen 21 muss vermieden werden, da es ansonsten zu einem Batteriebrand kommen kann.
Die Temperiereinrichtung 1 kann zum Kühlen einer Zusammenstellung an Einzelzellen 21 verwendet werden. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind Einzelzellen21 mit einer zylindrischen Form dargestellt. Die Einzelzellen 21 können jedoch auch eine andere Form aufweisen, beispielsweise eine Quaderform o.ä. Die Temperiereinrichtung 1 kann zum Temperieren von unterschiedlichen Formen von Einzelzellen 21 eingesetzt werden, da der Wärmeaustauschkörper 2 eine ausreichende Flexibilität besitzt, um an den jeweiligen Einzelzellen 21 flächig angelegt zu werden.
Aufgrund der flexiblen Form des Wärmeaustauschkörpers 2, welcher als Beutel 9 ausgebildet ist, kann dieser optimal zwischen den Einzelzellen 21 angeordnet werden, wobei sich der Wärmeaustauschkörper 2 zumindest an Teilbereiche der Außenmantelflächen der Einzelzellen 21 anschmiegt und einen guten Kontakt mit einer großen Kontaktfläche herstellt. Vorliegend wurde der Wärmeaustauschkörper 2 aus einer geradlinigen Orientierung gemäß Figur 1 in eine wellenförmige Anordnung gemäß Figur 4 gebracht.
Hier nicht dargestellte Stützschichten 15 und 15‘, die in einem Kanal 13 (vgl. Figur 1) des Wärmeaustauschkörpers 1 angeordnet sein können, tragen dafür Sorge, dass der Strömungsquerschnitt des Kanals 13 offengehalten wird. Auch die Stützschichten 15 und 15‘ besitzen eine solche Flexibilität, dass sie in eine wellenförmige Anordnung gebracht werden können.
Die Detailansicht der Figur 5 zeigt insbesondere nochmals die Aufteilung innerhalb des Wärmeaustauschkörper 2 in einen ersten Abschnitt e des Kanals 13, einen Umlenkabschnitt 10 und einen zweiten Abschnitt 7. Wie es Figur 5 zeigt, ist auch das elektrische Temperierelement 5 flexibel ausgebildet und kann somit dem Verlauf der Kunststofffolie 19 folgen, wenn diese aus einer geradlinigen Orientierung in eine geschwungene oder wellenförmige Anordnung gebracht wird.
Da Batterien bzw. Einzelzellen 21 zudem auch kälteanfällig sind, kann es notwendig oder vorteilhaft sein, die Einzelzellen 21 in gewissen Situationen zu erwärmen. Auch dies ist mit der hier beschriebenen Temperiereinrichtung 1 in einfacher Weise möglich. Über das innerhalb des Wärmeaustauschkörpers 2 angeordnete elektrische Temperierelement 5 kann das innerhalb des Wärmeaustauschkörpers 2 befindliche Temperiermedium TM einfach und schnell erwärmt werden und die Wärme kann über die Außenmantelflächen des Wärmeaustauschkörpers 2 an die Einzelzellen 21 übertragen werden.
Wie bereits oben beschrieben, erfolgt im Heizmodus der Temperiereinrichtung 1 vorzugsweise kein Austausch von Temperiermedium TM zwischen dem Wärmeaustauschkörper 2 und dem Reservoir 12. D.h., dass das vorzugsweise durch eine Flüssigkeit gebildete Temperiermedium TM fließend zum Kühlen verwendet wird oder aber stehend zum Heizen. Damit die Temperiereinrichtung 1 gut zur Kühlung von Einzelzellen 21 oder anderen Bauteilen verwendet werden kann, ist darauf zu achten, dass der thermische Widerstand möglichst gering ist. Dies wird durch die Verwendung einer dünnen, insbesondere diffusionsdichten Kunststofffolie 19 für den Wärmeaustauschkörper 2 erreicht.
Wasser hat eine sehr hohe Wärmekapazität und kann auch bei langsamer Strömung gut kühlen. Die Strömungsquerschnitte im Wärmeaustauschkörper 2 sind in der Regel bedingt durch den vorhandenen Bauraum eher gering. Insbesondere muss der den Wärmeaustauschkörper 2 bildende Beutel 9 dünn bleiben, um zwischen die Einzelzellen 21 zu passen. Die Stärken der Stützschichten 15 und 15‘ (vergleiche Figuren 2 und 3) betragen daher vorzugsweise jeweils maximal 1mm.
Der Wärmeaustauschkörper 2 kann über eine Klebeschicht an den Einzelzellen 21 befestigt und mit einem Interphasematerial abgedeckt sein, um einen guten Kontakt zu den Batteriezellen 21 herzustellen
Mit dieser Temperiereinrichtung 1 können Hochvoltbatterien somit in einfacher Weise sowohl geheizt als auch gekühlt werden. Durch die Möglichkeit einer deutlich erhöhten Heizleistung und mit deutlich mehr Kühlleistung durch die größere Kontaktfläche ist die Temperiereinrichtung 1 gut zur Temperierung von Einzelzellen 21 mit einer zylindrischen oder auch einer anderen Form geeignet.
Figur 6 zeigt eine weitere Ausführungsform zur Verwendung einer Temperiereinrichtung 1 zum Temperieren einer Zusammenstellung von Einzelzellen 21.
Hierbei sind vier Einzelzellen 21 in einer Reihe angeordnet. Die Temperiereinrichtung 1 bzw. der als Bestandteil der Temperiereinrichtung ausgebildete Wärmeaustauschkörper 2 kann dabei derart zwischen den Einzelzellen 21 angeordnet werden, dass dieser die Außenmantelflächen der Einzelzellen 21 jeweils in einem Umfang von mindestens 50% kontaktiert. Bei den außenständigen Einzelzellen 21a ist es sogar möglich, deutlich größere Kontaktflächen zwischen den Einzelzellen 21a und dem Wärmeaustauschkörper 2 herzustellen.
Figur 7 zeigt die Verwendung von zwei Temperiereinrichtungen 1 (vgl. Figur 1) zum Temperieren eines Fahrzeugsitzes 25. Hierbei ist der Wärmeaustauschkörper 2 einer ersten Temperiereinrichtung 1 im Sitzpolster 26 und der Wärmeaustauschkörper 2 einer zweiten Temperiereinrichtung 1 in der Rückenlehne 27 angeordnet. Insbesondere sind die Wärmeaustauschkörper 2 jeweils direkt unter dem eine Kontaktoberfläche 28 bildenden Bezug des Sitzpolsters 26 und der Rückenlehne 27 angeordnet, welcher Bezug beispielsweise aus einem Stoffgewebe oder aus Leder o.ä. gebildet wird.
Figur 7 verdeutlicht, dass die Wärmeaustauschkörper 2 gut an die Form des Sitzpolsters 26 und der Rückenlehne 27 angepasst werden können. Zudem können die Wärmeaustauschkörper 2 jeweils flexibel die Form ändern und sich anpassen, wenn sich ein Benutzer auf den Fahrzeugsitz 25 setzt.
Die erste Temperiereinrichtung 1 und die zweite Temperiereinrichtung 1 teilen sich ein gemeinsames Reservoir 12. D.h., die Wärmeaustauschkörper 2 der ersten Temperiereinrichtung 1 und der zweiten Temperiereinrichtung 1 sind jeweils über Verbindungsleitungen 29 mit dem gemeinsamen Reservoir 12 verbunden. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass jede der Temperiereinrichtungen 1 ein eigenes Reservoir 12 umfasst. Auch ist es möglich, dass die Wärmeaustauschkörper 2 an die Klimaanlage des Fahrzeugs angeschlossen werden, um das Kältemittel- Reservoir der Klimaanlage als Reservoir 12 zu nutzen.
Nunmehr ist zusätzlich zur vorbekannten Heizung des Fahrzeugsitzes 25 auch eine Kühlung möglich, was insbesondere im Sommer einen großen Vorteil für den Komfort des Benutzers bietet.
Die hier beschriebene Temperiereinrichtung 1 kann weiterhin vorteilhaft an anderen Bauteilen oder Komponenten eines Fahrzeugs eingesetzt werden, insbesondere zur Temperierung von Kontaktoberflächen. Beispielsweise ist mittels einer vorbeschriebenen Temperiereinrichtung 1 eine Klimatisierung eines Lenkrads möglich, welches über die hier beschriebene Temperiereinrichtung 1 nicht nur beheizt, sondern auch gekühlt werden kann, was ebenfalls in den Sommermonaten einen großen Vorteil für den Benutzerkomfort bietet.
Ein abschließender Hinweis sei an dieser Stelle zu den Beschreibungen von Ausführungsvarianten der Erfindung gegeben, wobei diese Beschreibungspassagen jeweils auf die beigefügten Zeichnungen Bezug nehmen. Wenn im Zusammenhang der Figuren und deren Beschreibungen generell von „schematischen“ Darstellungen und Ansichten die Rede ist, so ist damit keineswegs gemeint, dass die Figurendarstellungen und deren Beschreibung hinsichtlich der Offenbarung der Erfindung von untergeordneter Bedeutung sein sollen. Der Fachmann ist durchaus in der Lage, aus den schematisch und abstrakt gezeichneten Darstellungen genug an Informationen zu entnehmen, die ihm das Verständnis der Erfindung erleichtern, ohne dass er etwa aus den gezeichneten und möglicherweise nicht exakt maßstabsgerechten Größenverhältnissen in irgendeiner Weise in seinem Verständnis beeinträchtigt wäre. Die Figuren ermöglichen es dem Fachmann als Leser somit, anhand der konkreter erläuterten Umsetzungen des erfindungsgemäßen Verfahrens und der konkreter erläuterten Funktionsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung ein besseres Verständnis für den in den Ansprüchen sowie im allgemeinen Teil der Beschreibung allgemeiner und/oder abstrakter formulierten Erfindungsgedanken abzuleiten.
Die Erfindung wurde unter Bezugnahme auf eine bevorzugte Ausführungsform beschrieben. Es ist jedoch für einen Fachmann vorstellbar, dass Abwandlungen oder Änderungen der Erfindung gemacht werden können, ohne dabei den Schutzbereich der nachstehenden Ansprüche zu verlassen.
Bezuqszeichenliste
1 Temperiereinrichtung
2 Wärmeaustauschkörper
3 Zuleitung
4 Ableitung
5 Elektrisches Temperierelement
6 Erster Abschnitt
7 Zweiter Abschnitt
9 Beutel
10 Umlenkabschnitt
11 Umwälzpumpe
12 Reservoir
13 Kanal
15 Stützschicht
15‘ Stützschicht
18 Heizwiderstand
19 Kunststofffolie
20 Batterieanordnung
21 Einzelzelle
21a außenständige Einzelzelle
25 Fahrzeugsitz
26 Sitzpolster
27 Rückenlehne
28 Kontaktoberfläche
29 Verbindungsleitung
30 Temperatursensor
50 Steuer- und/oder Regeleinrichtung
TM Temperiermedium

Claims

Ansprüche
1. Temperiereinrichtung (1) umfassend
- einen Wärmeaustauschkörper (2), welcher mindestens einen zum Führen eines Temperiermediums (TM) ausgebildeten Kanal (13) bereitstellt und
- mindestens ein elektrisches Temperierelement (5), welches derart angeordnet ist, dass das im mindestens einen Kanal (13) geführte Temperiermedium (TM) über das mindestens eine elektrische Temperierelement (5) erwärmbar ist.
2. Temperiereinrichtung (1) nach Anspruch 1 , bei welcher der Wärmeaustauschkörper (2) derart flexibel ausgebildet ist, dass er zumindest abschnittsweise entlang eines Umfangsverlaufs an eine zylindrisch ausgebildete elektrochemische Spannungsquelle flächig anlegbar ist.
3. Temperiereinrichtung (1) nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei welcher der Wärmeaustauschkörper (2) derart flexibel ausgebildet ist, dass er aus einer geradlinigen Orientierung in eine wellenförmige Anordnung überführbar ist.
4. Temperiereinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei welcher das mindestens eine elektrische Temperierelement (5) derart flexibel ausgebildet ist, dass es aus einer geradlinigen Orientierung in eine wellenförmige Anordnung überfühbar ist.
5. Temperiereinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei welcher
- das mindestens eine elektrische Temperierelement (5) vom Wärmeaustauschkörper (2) aufgenommen ist und wobei
- der mindestens eine Kanal (13) einen ersten Abschnitt (6) ausbildet, der sich auf einer ersten Seite des mindestens einen elektrischen Temperierelementes (5) befindet und einen zweiten Abschnitt (7) ausbildet, welcher sich auf einer zweiten Seite des mindestens einen elektrischen Temperierelementes (5) befindet, welche zweite Seite der ersten Seite abgewandt ist und wobei das mindestens eine elektrische Temperierelement (5) sowie der erste Abschnitt (6) des jeweiligen Kanals (13) und der zweite Abschnitt (7) des jeweiligen Kanals (13) im Wesentlichen parallel zueinander orientiert sind.
6. Temperiereinrichtung (1) nach Anspruch 5, bei welcher das mindestens eine elektrische Temperierelement (5) eine Grenzschicht zwischen dem ersten Abschnitt (6) des jeweiligen Kanals (13) und dem zweiten Abschnitt (7) des jeweiligen Kanals (13) ausbildet.
7. Temperiereinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei welcher das mindestens eine elektrische Temperierelement (5) eine Wandung des Wärmeaustauschkörpers (2) bildet oder darin integriert ist.
8. Temperiereinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei welcher der Wärmeaustauschkörper (2) mindestens eine Kunststofffolie (19) umfasst oder aus mindestens einer Kunststofffolie (19) besteht.
9. Temperiereinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei welcher der Wärmeaustauschkörper (2) mehrere Kunststofffolien (19) umfasst, die miteinander verschweißt sind oder aus mehreren Kunststofffolien (19) besteht, die miteinander verschweißt sind.
10. Temperiereinrichtung (1) nach Anspruch 8 oder Anspruch 9, bei welcher die mindestens eine Kunststofffolie (19) oder die mehreren Kunststofffolien (19) aus einem Material bestehen, welches ausgewählt ist aus einer Gruppe umfassend thermoplastische Polyurethane, thermoplastische Elastomere, Polyetherblockamide, Polytetrafluorethylene, Polyvinylidenfluoride, thermoplastische Vulkanisate und Mischungen aus den vorgenannten.
11. Temperiereinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei welcher das mindestens eine elektrische Temperierelement (5) eine maximale Stärke von 1 mm und insbesondere von maximal 100pm oder eine Stärke von im Wesentlichen 20pm aufweist.
12. Temperiereinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , bei welcher das mindestens eine elektrische Temperierelement (5) durch einen polymeren Träger und mindestens eine hierauf angeordnete elektrisch leitfähige Leiterbahn gebildet ist.
13. Temperiereinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, bei welcher das mindestens eine elektrische Temperierelement (5) derart von dem Wärmeaustauschkörper (2) aufgenommen ist, dass es mit dem im mindestens einen Kanal (13) geführten Temperiermedium (TM) in Oberflächenkontakt tritt.
14. Temperiereinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, mit wenigstens einem Temperatursensor (30), der in dem mindestens einen Kanal (13) des Wärmeaustauschkörpers (2) angeordnet ist.
15. Temperiereinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, bei welcher der mindestens eine Kanal (13) in einer ersten Raumrichtung eine erste Ausdehnung besitzt und in einer zweiten Raumrichtung, die orthogonal zur ersten Raumrichtung orientiert ist, eine zweite Ausdehnung besitzt, wobei die erste Ausdehnung mindestens 50% größer ausgebildet ist als die zweite Ausdehnung.
16. Temperiereinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, umfassend mindestens eine Stützschicht (15, 15‘), welche derart in dem mindestens einen Kanal (13) angeordnet ist, dass ein Strömungsquerschnitt des mindestens einen Kanals (13) über die mindestens eine Stützschicht (15, 15‘) offengehalten ist.
17. Temperiereinrichtung (1) nach Anspruch 16, die mindestens zwei parallel zueinander verlaufende Stützschichten (15, 15‘) umfasst, die aufeinanderliegen und aneinander festgesetzt sind und mit dem mindestens einen Kanal (13) derart in Verbindung stehen, dass ein Strömungsquerschnitt des mindestens einen Kanals (13) über die mindestens zwei parallel zueinander verlaufenden Stützschichten offengehalten ist.
18. Temperiereinrichtung (1) nach Anspruch 17, bei welcher die mindestens zwei parallel zueinander verlaufenden Stützschichten (15, 15‘) miteinander verklebt sind.
19. Temperiereinrichtung (1) nach Anspruch 16 oder Anspruch 17, bei welcher die mindestens zwei parallel zueinander verlaufenden Stützschichten (15, 15‘) jeweils als Netz oder wabenförmig ausgebildet sind.
20. Temperiereinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 16 bis 19, bei welcher die mindestens eine Stützschicht (15, 15‘) oder die mindestens zwei parallel zueinander verlaufenden Stützschichten (15, 15‘) derart flexibel ausgebildet sind, dass sie jeweils aus einer geradlinigen Orientierung in eine wellenförmige Anordnung überführbar sind.
21. Batterieanordnung (20), umfassend
Wenigstens eine Batteriezelle und - mindestens eine Temperiereinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 20, wobei die mindestens eine Temperiereinrichtung (1) derart angeordnet ist, dass ihr Wärmeaustauschkörper (2) mit der wenigstens einen Batteriezelle in thermischem Austausch steht. Batterieanordnung nach Anspruch 21 , bei welcher der Wärmeaustauschkörper (2) der mindestens einen Temperiereinrichtung (1) mit einer jeweiligen Außenmantelfläche der wenigstens einen Batteriezelle in Oberflächenkontakt steht. Verwendung einer Temperiereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 20 für eine elektrochemische Spannungsquelle, bei der es sich um eine Fahrzeugbatterie handelt.
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