EP3956932A1 - Temperierungsvorrichtung - Google Patents

Temperierungsvorrichtung

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Publication number
EP3956932A1
EP3956932A1 EP20721475.0A EP20721475A EP3956932A1 EP 3956932 A1 EP3956932 A1 EP 3956932A1 EP 20721475 A EP20721475 A EP 20721475A EP 3956932 A1 EP3956932 A1 EP 3956932A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
temperature control
channel
tempering
plate
distributor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP20721475.0A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Hans Bammann
Fernandez Jose Manuel COLOMA
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Webasto SE
Original Assignee
Webasto SE
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Webasto SE filed Critical Webasto SE
Publication of EP3956932A1 publication Critical patent/EP3956932A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/655—Solid structures for heat exchange or heat conduction
    • H01M10/6554—Rods or plates
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/202—Casings or frames around the primary casing of a single cell or a single battery
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61—Types of temperature control
    • H01M10/613—Cooling or keeping cold
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61—Types of temperature control
    • H01M10/615—Heating or keeping warm
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a temperature control device for temperature control of a
  • the invention relates to a temperature control device for temperature control of an interior of a battery housing and / or for temperature control of at least one battery component accommodated in an interior of a battery housing.
  • the invention relates to a temperature control device for temperature control of an interior of a battery housing
  • a temperature control plate For temperature control of the interior of battery housings and / or for temperature control of battery components which are accommodated in an interior of a battery housing, it is known to provide a temperature control plate through which a temperature control medium flows.
  • a temperature control medium flows.
  • Tempering medium flow through the tempering plate and in this way a
  • Power electronics for controlling or regulating the power output by the battery, to regulate the temperature accordingly.
  • Battery modules are important in order to be able to operate the battery cells in an optimized temperature range. This is all the more important in motor vehicles since motor vehicles in the
  • Battery cells used in traction batteries can no longer be operated optimally and it can even happen that the battery cells are destroyed by temperatures that are too high or that the temperatures are too low to output or absorb power.
  • thermocontrol medium which flows through at least one temperature control medium channel in the temperature control plate, a corresponding heat transfer and thus temperature control can be provided.
  • EP 3 291 358 A1 discloses a battery module arrangement in a battery module, in which a cooling plate is provided which has a plurality of temperature control media channels through which a temperature control medium can flow.
  • a temperature control device for temperature control of an interior of a battery housing and / or a battery component accommodated in a battery housing, comprising a temperature control plate having at least one temperature control media channel for temperature control of the interior of the battery housing and / or the battery component accommodated in the battery housing, as well as a temperature control media distributor for supplying a Tempering medium to the tempering medium channel.
  • the temperature control media distributor has an inlet channel and one Return channel, which are arranged adjacent to one another.
  • the inlet channel and the return channel are arranged adjacent to one another in the temperature control media distributor, a particularly compact design of the temperature control media distributor and thus the entire temperature control device can be achieved.
  • the inlet channel and the return channel are preferably formed in one piece by an extruded profile.
  • the extruded profile preferably extends along the inlet channel and the return channel, so that a correspondingly simple adaptation of the profile to different dimensions can be achieved.
  • the temperature control plate also includes an extruded profile, so that the temperature control plate can also be designed efficiently and by a
  • Tempering plate can be customized. To form the temperature control plate, several extruded profiles can be connected to one another to create a required
  • a particularly efficient design can be achieved in that the inlet channel and the return channel are separated by a common partition, the partition preferably forming a first wall of the inlet channel and a second wall of the return channel.
  • the partition is on one side part of the inlet channel and on its other side part of the return channel.
  • the common partition is particularly preferably designed to be thermally insulating and preferably has an insulation volume. Thermal insulation of the two channels from one another can thus be achieved, which reduces a heat transfer between the inflowing and the backflowing temperature control medium and thus the efficiency of the
  • the isolation volume is preferably also formed in one piece with the temperature control media distributor.
  • the temperature control media distributor can have an essentially rectangular cross section, the cross section having a narrow side and a long side, and the temperature control media distributor with its narrow side adjoining the
  • Tempering plate is connected.
  • the temperature control media distributor By connecting the temperature control media distributor to the narrow side of the rectangular cross section on the temperature control plate, installation space can be saved in that the temperature control media distributor has an inlet channel and a return channel which are arranged adjacent to one another. Furthermore, the temperature control media distributor has a rectangular cross section in the west, which only extends with its narrow side in the direction of the temperature control plate, in the direction of its long sides, however, it extends perpendicular to the temperature control plate. This means that the space requirement is at the level of the
  • the temperature control media distributor can have a substantially rectangular and closed outer contour in cross section and both the inlet channel and the
  • the inlet channel and the return channel can each have an essentially identical cross-sectional area.
  • Temperature control media distributor is screwed to the temperature control plate and a seal is preferably arranged between the temperature control media distributor and the temperature control plate.
  • Tempering media distributor an adaptation to the respective individual design of the tempering plate can be provided.
  • a cost-effective structure can also be achieved, since an extruded part that can be produced inexpensively is flexible for a large number of different ones Tempering plate configurations can be used.
  • the inlet channel of the temperature control media distributor is preferably connected to the
  • the temperature control media channel of the temperature control plate is in communication via a common through hole and / or the return channel of the temperature control media distributor is in communication with the temperature control media channel via a common through hole. In this way a geometrically simple connection can be achieved.
  • a fluid connection between the temperature control media distributor and the temperature control media channel in the temperature control plate can be established by providing corresponding through bores both through the material of the temperature control plate and through the temperature control media distributor.
  • a feed in particular a connector, is provided for feeding the temperature control medium into the inlet channel perpendicular to the extension of the inlet channel and / or a return, in particular a connector, for returning the
  • Tempering medium in the return channel is provided perpendicular to the extension of the return channel. This allows a connection of the supply and return of the
  • Tempering medium can be achieved in which the connection to one side of the
  • Tempering media distributor can be achieved - for example in the direction of an end face of a battery housing.
  • supply or return is preferably provided on a recessed section of the temperature control medium distributor. In this way, supply and return can be present side by side, so to speak on different levels.
  • the inlet channel and the return channel can be of different lengths in order in this way, for example, to form recessed areas.
  • the temperature control media distributor is preferably designed in one piece and in particular designed as an extruded profile which forms the chamber forming the inlet channel and the chamber forming the return channel adjacent to one another in the extrusion direction.
  • Temperature control devices for temperature control of the interior and / or a battery component accommodated in the interior.
  • the temperature control plate preferably protrudes beyond an end wall delimiting the interior space and the temperature control medium distributor is arranged outside the interior space on the temperature control plate.
  • the temperature control media distributor is preferably arranged on the temperature control plate in an area which is arranged outside a closed interior of a battery housing. This ensures that the temperature control medium distributor is arranged outside an essentially hermetically sealed interior of the battery housing, which can prevent the temperature control medium from entering or coming into contact with the current-carrying or current-storing battery components in the event of leaks on the temperature control medium distributor and the temperature control plate
  • FIG. 1 shows a schematic, perspective illustration of a temperature control device with a temperature control media distributor in a partially sectioned illustration
  • FIG. 2 shows a schematic perspective illustration of a section of FIG
  • FIG. 3 shows a perspective side view of the temperature control device from FIGS. 1 and 2;
  • FIG. 4 shows a schematic representation of connecting sections of a
  • Tempering media distributor in combination with sealing devices, different structures of seals being shown in FIGS. 4a and 4b;
  • Figure 5 is a schematic perspective view of a battery housing with a
  • Temperature control device with a temperature control media distributor in one Embodiment
  • FIG. 6 shows an exploded view of the battery housing with the temperature control device from FIG. 5;
  • FIG. 7 shows a schematic perspective illustration of a section of the battery housing and the temperature control device from FIGS. 5 and 6;
  • FIG. 8 is a schematic perspective illustration of two stacked one on top of the other
  • Battery housings each provided with a temperature control device.
  • FIG. 1 shows schematically a temperature control device 1 for temperature control of an interior of a schematically indicated battery housing 100 or for temperature control of a battery component, not shown here, accommodated in the battery housing 100.
  • the battery component that is accommodated in the interior of the battery housing 100 can, for example, be a battery module for accommodating and / or organizing a plurality of battery cells or, for example, control or power electronics, each of which has one
  • the temperature control device 1 comprises a temperature control plate 2 shown schematically, which has a temperature control medium channel 20 through which a temperature control medium can flow.
  • the temperature control medium is tempered in a temperature control device, not shown here and known in principle, such as a heating system or a cooling system, and can correspondingly be heated or cooled in the
  • Battery components can preferably be in direct thermal contact with the
  • Tempering plate 2 stand in order to achieve efficient heat transfer.
  • the temperature control plate 2 can be provided, for example, in the form of an extruded profile or also in the form of several extruded profiles, for example arranged next to one another.
  • the temperature control plate 2 can, however, also be constructed from individual components.
  • In the temperature control plate 2 is at least one
  • Tempering media channel 20 introduced.
  • a temperature control medium flows through the temperature control medium channel 20 in the
  • the tempering medium can accordingly transport thermal energy or cold energy, for example to heat the battery components accommodated in the battery housing 100 or to cool these battery components.
  • the tempering medium channel 20 can accordingly transport thermal energy or cold energy, for example to heat the battery components accommodated in the battery housing 100 or to cool these battery components.
  • Has tempering medium relative to the temperature in the battery housing 100 or relative to the temperature of the respective battery component an increase or a decrease in the temperature of the interior of the battery housing 100 or the battery components accommodated in the interior of the battery housing 100 can be achieved.
  • the battery components can, for example, be arranged directly in thermally conductive contact with the temperature control plate 2 in order to achieve a corresponding temperature control of the battery components through direct heat conduction.
  • temperature control can also be achieved by convection of a heat-conducting gas, for example air, present in the interior.
  • the temperature control plate 2 preferably has a particularly good heat-conducting material and can for example be formed from a metal or comprise such a metal. This applies in particular to the areas of the temperature control plate 2 which are in direct contact with the interior of the battery housing 100 or with the interior of the
  • Tempering media distributor 3 which has an inlet channel 30 and a
  • the temperature control medium is fed to the temperature control medium channel 20 of the temperature control plate 2 through the inlet channel 30.
  • This is achieved by providing a through hole 300 in the temperature control media distributor 3 and a corresponding through hole 200 in the temperature control plate 2 in order to introduce a temperature control medium from the inlet channel 30 into the temperature control medium channel 20 of the temperature control plate 2.
  • the return channel 32 is in turn in communication with the temperature control medium channel 20 of the temperature control plate 2 via through bores, not shown in FIG. 1 but formed in the same way, in order to prevent the return of the
  • this connection of the temperature control media channel 20 of the temperature control plate 2 with the return channel 32 is provided at an end of the respective temperature control media channel 2 opposite the connection with the inlet channel 30.
  • Tempering medium enter the tempering medium duct 20 of the tempering plate 2 from the inlet channel 30 via the corresponding through bores 300, 200, the
  • the temperature control medium channel 20 within the temperature control plate 2 essentially completely flows through, and then, after the release or absorption of thermal energy, through the corresponding through bores again into the return channel 32 of the
  • Tempering medium distributor 3 flow back.
  • the temperature control medium channel 20 can be designed in the temperature control plate 2, for example, meander-shaped, loop-shaped or in another useful shape, so that the inlet and return of the temperature control medium on the same side of the
  • Tempering plate 2 can take place, as shown in FIG. In other words, the inlet and return can be achieved with a temperature control medium distributor 3, which is only arranged on one side of the temperature control plate 2.
  • Tempering plate 2 can, however, also be linearly continuous and on the opposite side of the tempering plate 2, not shown in FIG. 1, a further tempering medium distributor 3 can be arranged, through which the
  • Tempering medium can be resumed after flowing through the linear tempering medium channel.
  • the flow it is preferred for the flow to lie next to one another to design temperature control media channels 20 with the supplied temperature control medium in opposite directions in order to achieve the most homogeneous temperature possible.
  • the temperature control medium flows from a first temperature control medium distributor in one direction and in an adjacent, second temperature control medium channel, the temperature control medium flows in the opposite direction, starting from a second temperature control medium distributor.
  • Temperature control medium can thus be avoided.
  • the temperature control plate 2 can be on two sides
  • Tempering media distributor 3 can be arranged, one of the tempering media distributors 3 serving to supply the tempering medium from and to a cooling system or a heating system and the other tempering media distributor 3 serving to supply and return the tempering medium from one tempering media channel in another tempering media channel.
  • an alternating formation of the inflow to the adjacent temperature control media channels 20 in the temperature control plate 2 can preferably be provided in order to achieve a correspondingly homogeneous temperature control.
  • the temperature control media distributor 3 is designed as an extruded part, the inlet channel 30 and the return channel 32 being in
  • Extend extrusion direction X and are designed as two adjacent channels.
  • the inlet channel 30 and the return channel 32 are formed adjacent to one another.
  • the cross section of the temperature control media distributor 3, which is designed as an extruded part, is rectangular, as can be seen, for example, from FIG. Narrow sides 34 of the rectangular cross section and long sides 36 of the rectangular cross section are provided.
  • the extrusion direction X is correspondingly perpendicular to a plane formed by the narrow sides 34 and long sides 36.
  • the temperature control media distributor 3 is in contact with the narrow side 34
  • Tempering plate 2 This is the expansion and space requirement of the
  • Tempering media distributor 3 as low as possible in the plane of the tempering plate 2 held. At the same time, however, the volume that is defined by these inlet and return channels 30, 32 can be set by the dimensioning of the long side 36.
  • the plane formed by the long side 36 is thus also perpendicular to that by the
  • Tempering plate 2 trained level.
  • Narrow side 34 on the temperature control plate 2 the space occupied by the temperature control media distributor 3 can be reduced and in this way a particularly compact one
  • Temperature control plate 2 can be achieved.
  • the inlet channel 30 and the return channel 32 are preferably formed by rectangular channels. Their common outer contour is defined by the narrow sides 34 and long sides 36 of the
  • Tempering media distributor 3 formed. A closed outer contour is thus formed.
  • the inlet channel 30 and the return channel 32 are separated from one another in the extruded part by a common partition 38.
  • the partition wall 38 accordingly has a first surface which points in the direction of the inlet channel 30, and a second surface which points in the direction of the return channel 32. In this way, a particularly compact structure can be achieved, since the inlet channel 30 and the return channel 32 share a common partition 38.
  • the partition wall 38 is designed to be insulating and has, for example, an insulating volume 380 which can be provided, for example, in the form of one or more insulating chambers.
  • the partition 38 with the insulating volume 380 can be formed together with the inlet channel 30 and the return channel 32 during extrusion.
  • the temperature control medium is thermally insulated or decoupled to a certain extent from the temperature control medium returning via the return channel 32.
  • a transfer of heat or cold between the temperature control medium flowing in via the inlet channel 30 and flowing back through the return channel 32 within the Tempering media distributor 3 are reduced.
  • FIG 2 a cross-section through a section of the temperature control device 1 is shown schematically, with a connection of the temperature control media distributor 3 to the temperature control plate 2 via a blind hole 320 made in the temperature control media distributor 3 with an internal thread, into which a fastening screw 222 engages, which extends through a through hole 220 extends through in the temperature control plate 2 is achieved.
  • the fastening screw 222 accordingly enables the temperature control medium distributor 3 to be screwed firmly to the temperature control plate 2 by means of a hard screw connection.
  • the screw connection results in a particularly simple but at the same time reliable connection of the temperature control medium distributor 3 to the temperature control plate 2.
  • FIG. 3 shows a schematic perspective illustration of the temperature control device 1, with a schematic battery housing 100 also being shown, in whose interior 110 battery components (not shown here) can be accommodated.
  • the temperature control plate 2 in principle forms a bottom area of the battery housing 100 such that the temperature control plate 2 is open and directly accessible in the interior 110 of the battery housing 100.
  • both an interior 110 of the battery housing 100 can be temperature-controlled and the battery components which are in direct thermal contact with the temperature-control plate 2 and are arranged within the battery housing 100 can be temperature-controlled.
  • the temperature control medium distributor 3 is connected to the temperature control plate 2 in the manner already described in FIGS. 1 and 2.
  • a particularly simple supply and discharge of the temperature control medium from and to the heating system and / or cooling system can be achieved by providing a connector 304 that is in communication with the inlet channel 30 and a connector 324 that is in communication with the return channel.
  • the connection pieces 304, 324 are on the temperature control medium distributor 3 in an orientation essentially perpendicular to the extension seal of the
  • Tempering medium distributor 3 and thus also perpendicular to the extension of the inlet channel 30 and the return channel 32.
  • a connection of a heating system and / or a cooling system to the temperature control media distributor 3 can accordingly be achieved via the two connecting pieces 304, 324, so that a Tempering medium channel 20 of the tempering plate 2 with an externally tempered
  • Tempering medium can be supplied.
  • Tempering medium can be reached from the tempering plate 2.
  • the connection can be made from one side - for example from an end face of the battery housing 100.
  • the return channel 32 is removed in the region of an inlet section 306 up to the partition 38.
  • the result is a stepped structure of the temperature control medium distributor 3 in such a way that the connector 324 for the return 32 is introduced in a protruding area which includes the return channel 32.
  • the connector 304 for the inlet channel 30 is arranged in the inlet section 306 which is set back in this regard.
  • Tempering media distributor 3 shorter than the other of the two channels.
  • the stepped structure of the temperature control media distributor 3 can be produced, for example, by removing part of the temperature control media distributor 3 prepared as an extruded part - for example by milling or sawing.
  • Temperature control media circuit enables.
  • the through-bores 300 can be seen, via which direct communication with the through-bores, not shown here, which directly correspond to the through-bores 300, is formed in the temperature control plate 2 and which are designed in such a way that an inflow or a return flow of the temperature-control medium into the temperature-control medium channel 20 the temperature control plate 2 in or out again this can be reached out through the through bores 300.
  • blind holes 320 with internal threads can be seen, by means of which a connection of the temperature control medium distributor 3 to the temperature control plate 2 by means of a hard
  • Screw case can be achieved.
  • a seal 350 is also shown, by means of which sealing of the through bores 300 or blind holes 320 provided in the temperature control media distributor 3 can be achieved with respect to the environment when the temperature control media distributor 3 is screwed to the temperature control plate 2.
  • the seal 350 is present in a sealing manner between the temperature control medium distributor 3 and the temperature control plate 2.
  • a lateral closure 360 by means of which the inlet channel 30 and the return channel 32 are tightly closed at the respective end faces.
  • FIG. 4 two further possibilities for forming the seal 350 are presented, namely on the one hand the form of a seal formed in FIG. 4,
  • Tempering plate 2 facing narrow side 34 of the tempering media distributor 3 covers.
  • FIG 4b a further embodiment of the seal 350 is shown in a form in which it follows the course of the individual through bores 300 and the blind holes 320, in order to provide a slim or narrow seal 350 in this way, which does not extend over the whole Width of the narrow side 34 of the temperature control medium distributor 3 extends.
  • Figure 5 shows schematically in a perspective view the attachment of a
  • Tempering media distributor 3 is attached below a tempering plate 2, which at the same time also makes up a base of the battery housing 100.
  • the temperature control media distributor 3 is arranged below the temperature control plate 2 or on a side of the temperature control plate 2 opposite the inside of the battery housing 100.
  • FIG. 6 shows a perspective, schematic exploded view of the battery housing 100 from FIG. 5, which in turn has a temperature control plate 2 as the base plate. On the temperature control plate 2 there is a temperature control medium distributor 3 and one in between arranged seal 350 shown. Fastening screws 222 are also provided, by means of which the temperature control medium distributor 3 can be screwed to the temperature control plate 2.
  • This embodiment is shown again in a further schematic, perspective close-up in FIG.
  • FIG. 8 shows a stack of two battery housings 100 stacked on top of one another, which have an essentially identical structure and, in particular, each have a temperature control plate 2 in their bottom area.
  • the lower of the two battery housings 100 has a temperature control medium distributor 3, which is arranged on the top of the temperature control plate 2.
  • the upper of the two battery housings 100 has a temperature control medium distributor 3, which is arranged below the temperature control plate 2.
  • both the temperature control media distributor 3 of the upper battery housing 100 and the temperature control media distributor 3 of the lower battery housing 100 are arranged in an installation space defined by the lower battery housing 100.
  • the installation space provided for receiving the temperature control medium distributor 3 is preferably designed to be protected by the battery housing 100. Particularly preferably, however, the installation space is arranged outside the interior 110 of the battery housing 100.
  • this is achieved by arranging an end wall 1 12 of the battery housing 100 offset inwardly with respect to the temperature control plate 2 that at least the temperature control plate 2 protrudes outward beyond the end wall 1 12.
  • the side walls 114 of the battery housing 100 are also shaped in such a way that they protrude beyond the end wall 112 in such a way that between the protruding side walls 114 and the protruding part of the temperature control plate 2 Protected installation space is provided in which the temperature control media distributor 3 can be received in a protected manner.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Temperierungsvorrichtung (1) zum Temperieren eines Innenraums (110) eines Batteriegehäuses (100) und/oder einer in einem Batteriegehäuse (100) aufgenommenen Batteriekomponenten, umfassend eine mindestens einen Temperierungsmedienkanal (20) aufweisende Temperierungsplatte (2) zum Temperieren des Innenraums (110) des Batteriegehäuses (100) und/oder der in dem Batteriegehäuse (100) aufgenommenen Batteriekomponente und einen Temperierungsmedienverteiler (3) zum Zuführen eines Temperierungsmediums zu dem Temperierungsmedienkanal (20), wobei der Temperierungsmedienverteiler (3) einen Zulaufkanal (30) und einen Rücklaufkanal (32) aufweist, die aneinander angrenzend angeordnet sind.

Description

Temperierungsvorrichtung
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Temperierungsvorrichtung zum Temperieren eines
Innenraumes eines Batteriegehäuses und/oder zum Temperieren mindestens einer in einem Innenraum eines Batteriegehäuses aufgenommenen Batteriekomponente. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Temperierungsvorrichtung zum Temperieren eines Innenraums eines
Batteriegehäuses oder von in dem Batteriegehäuse aufgenommenen Batteriekomponenten zum Antrieb von Fahrzeugen, insbesondere Personenkraftfahrzeugen oder Nutzfahrzeugen.
Stand der Technik
Zur Temperieren von Innenräumen von Batteriegehäusen und/oder zum Temperieren von Batteriekomponenten, welche in einem Innenraum eines Batteriegehäuses aufgenommen sind, ist es bekannt, eine Temperierungsplatte bereitzustellen, welche von einem Temperierungsmedium durchflossen wird. Hierbei kann beispielsweise ein gekühltes oder ein beheiztes
Temperierungsmedium die Temperierungsplatte durchfließen und auf diese Weise eine
Temperaturerhöhung oder eine Temperaturreduktion in dem Innenraum des Batteriegehäuses und/oder direkt an den jeweils mit der Temperierungsplatte thermisch verbundenen Komponenten bewirkt werden.
Auf diese Weise ist es möglich, den Innenraum eines Batteriegehäuses und insbesondere die in einem Batteriegehäuse aufgenommenen Batteriekomponenten wie beispielsweise Batteriemodule, in welchen die eigentlichen Batteriezellen aufgenommen sind, oder Steuer- oder
Leistungselektronik zur Steuerung oder Regelung der von der Batterie abgegebenen Leistung, entsprechend zu temperieren.
Besonders bei der Verwendung von Batterien in Personenkraftfahrzeugen oder Nutzfahrzeugen ist eine Temperierung der Batteriezellen und/oder der die Batteriezellen aufnehmenden
Batteriemodule von Bedeutung, um die Batteriezellen in einem optimierten Temperaturbereich betreiben zu können. Dies ist in Kraftfahrzeugen umso mehr von Bedeutung, da Kraftfahrzeuge bei den
unterschiedlichsten Umgebungstemperaturbedingungen betrieben werden, beispielsweise im Sommer bei hoher Sonneneinstrahlung mit entsprechend hohen Temperaturen oder im Winter in Schnee und Eis, bei besonders tiefen Temperaturen. Sowohl bei besonders hohen Temperaturen als auch bei besonders tiefen Temperaturen können in Fahrzeugen zum Aufbau von
Traktionsbatterien verwendete Batteriezellen nicht mehr optimal betrieben werden und es kann sogar dazu kommen, dass die Batteriezellen durch zu hohe Temperaturen zerstört werden oder durch zu niedrige Temperaturen keine Leistung mehr abgeben oder aufnehmen können.
Entsprechend kann über das Bereitstellen eines temperierten Temperierungsmediums, welches mindestens einen Temperierungsmedienkanal in der Temperierungsplatte durchfließt, ein entsprechender Wärmetransport und damit eine Temperierung bereitgestellt werden.
Der Aufbau einer Temperierungsplatte ist prinzipiell bekannt. Beispielsweise aus der EP 3 291 358 A1 ist eine Batteriemodulanordnung in einem Batteriemodul bekannt, bei welchem eine Kühlplatte bereitgestellt wird, welche eine Mehrzahl von mittels eines Temperierungsmediums durchfließbare Temperierungsmedienkanäle aufweist.
Darstellung der Erfindung
Ausgehend von dem bekannten Stand der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine kompakte und zuverlässige Temperierungsvorrichtung zum Temperieren eines Innenraumes eines Batteriegehäuses und/oder zum Temperieren einer in einem Batteriegehäuse
aufgenommenen Batteriekomponente anzugeben.
Diese Aufgabe wird durch eine Temperierungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der vorliegenden Beschreibung sowie den beigefügten Zeichnungen.
Entsprechend wird eine Temperierungsvorrichtung zum Temperieren eines Innenraums eines Batteriegehäuses und/oder einer in einem Batteriegehäuse aufgenommenen Batteriekomponenten vorgeschlagen, umfassend eine mindestens einen Temperierungsmedienkanal aufweisende Temperierungsplatte zum Temperieren des Innenraums des Batteriegehäuses und/oder der in dem Batteriegehäuse aufgenommenen Batteriekomponente, sowie einen Temperierungsmedienverteiler zum Zuführen eines Temperierungsmediums zu dem Temperierungsmedienkanal.
Erfindungsgemäß weist der Temperierungsmedienverteiler einen Zulaufkanal und einen Rücklaufkanal auf, welche aneinander angrenzend angeordnet sind.
Dadurch, dass der Zulaufkanal und der Rücklaufkanal aneinander angrenzend angeordnet in dem Temperierungsmedienverteiler angeordnet sind, kann eine besonders kompakte Ausbildung des Temperierungsmedienverteilers und damit der gesamten Temperierungsvorrichtung erreicht werden.
Bevorzugt sind der Zulaufkanal und der Rücklaufkanal einstückig durch ein Strangpressprofil ausgebildet.
Damit kann eine besonders effiziente Ausbildung des Temperierungsmedienverteilers erreicht werden, wobei ein auf diese Weise ausgebildeter Temperierungsmedienverteiler durch eine entsprechende Ablängung eines entsprechend dimensionierten Strangpressprofils für
unterschiedlich dimensionierte Temperierungsplatten verwendet werden kann.
Bevorzugt erstreckt sich das Strangpressprofil entlang des Zulaufkanals und des Rücklaufkanals, so dass eine entsprechend einfache Anpassung des Profils an unterschiedliche Dimensionen erreicht werden kann.
In einer bevorzugten Weiterbildung umfasst auch die Temperierungsplatte ein Strang pressprofil, so dass auch die Temperierungsplatte effizient ausgebildet werden kann und durch eine
entsprechende Ablängung eines Strangpressprofils an die Dimensionen der gewünschten
Temperierungsplatte angepasst werden kann. Es können zur Ausbildung der Temperierungsplatte auch mehrere Strangpressprofile miteinander verbunden werden, um eine geforderte
Dimensionierung der Temperierungsplatte zu erreichen.
Eine besonders effiziente Ausbildung kann dadurch erreicht werden, dass der Zulaufkanal und der Rücklaufkanal durch eine gemeinsame Trennwand getrennt sind, wobei die Trennwand bevorzugt eine erste Wand des Zulaufkanals und eine zweite Wand des Rücklaufkanals ausbildet. Mit anderen Worten ist die Trennwand auf ihrer einen Seite Teil des Zulaufkanals und auf ihrer anderen Seite Teil des Rücklaufkanals.
Besonders bevorzugt ist die gemeinsame Trennwand thermisch isolierend ausgebildet und weist bevorzugt ein Isolationsvolumen auf. Damit kann eine thermische Isolierung der beiden Kanäle voneinander erreicht werden, die einen Wärmeübertrag zwischen dem zufließenden und dem rückfließenden Temperierungsmedium verringert und so die Effizienz der
Temperierungsvorrichtung erhöhen kann. Damit wird auch eine thermische Entkopplung des Zulaufkanals vom Rücklaufkanal erreicht. Das Isolationsvolumen ist dabei bevorzugt ebenfalls einstückig mit dem Temperierungsmedienverteiler ausgebildet.
In einer bevorzugten Weiterbildung kann der Temperierungsmedienverteiler einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt aufweisen, wobei der Querschnitt eine Schmalseite und eine Langseite aufweist und wobei der Temperierungsmedienverteiler mit seiner Schmalseite an die
Temperierungsplatte angebunden ist.
Durch die Anbindung des Temperierungsmedienverteilers mit der Schmalseite des rechteckigen Querschnitts an der Temperierungsplatte kann Bauraum dadurch eingespart werden, dass der Temperierungsmedienverteiler einen Zulaufkanal und einen Rücklaufkanal aufweist, welche aneinander angrenzend angeordnet sind. Weiterhin weist der Temperierungsmedienverteiler einen im westlichen rechteckigen Querschnitt auf, welcher sich nur mit seiner Schmalseite in Richtung der Temperierungsplatte erstreckt, in Richtung seiner Langseiten hingegen erstreckt er sieh senkrecht zu der Temperierungsplatte. Damit wird die Bauraumforderung in der Ebene der
Temperierungsplatte reduziert.
Dabei kann der Temperierungsmedienverteiler im Querschnitt eine im Wesentlichen rechteckige und geschlossene Außenkontur aufweisen und sich sowohl der Zulaufkanal als auch der
Rücklaufkanal innerhalb der rechteckigen und geschlossenen Außenkontur befinden.
Damit wird ein besonders kompakter Aufbau des Temperierungsmedienverteilers erreicht, der innerhalb der geschlossenen Außenkontur den Zulaufkanal und den Rücklaufkanal ausbildet.
Der Zulaufkanal und der Rücklaufkanal können dabei jeweils eine im Wesentlichen identische Querschnittsfläche aufweisen.
Einen besonders effizienter und betriebssicherer Aufbau lässt sich erreichen, wenn der
Temperierungsmedienverteiler mit der Temperierungsplatte verschraubt ist und bevorzugt zwischen dem Temperierungsmedienverteiler und der Temperierungsplatte eine Dichtung angeordnet ist.
Auf diese Weise kann durch die Verwendung der Dichtung - auch zum Toleranzausgleich - einfach und flexibel auch unter Verwendung eines als Strangpressteil ausgebildeten
Temperierungsmedienverteilers eine Anpassung an die jeweilige individuelle Ausgestaltung der Temperierungsplatte bereitgestellt werden. Dadurch ist neben dem kompakten Aufbau der Temperierungsvorrichtung auch ein kostengünstiger Aufbau erreichbar, da ein kostengünstig herstellbares Strangpressteil flexibel für eine Vielzahl unterschiedlicher Temperierungsplattenkonfigurationen verwendet werden kann.
Bevorzugt steht der Zulaufkanal des Temperierungsmedienverteilers mit dem
Temperierungsmedienkanal der Temperierungsplatte über eine gemeinsame Durchgangsbohrung in Kommunikation und/oder der Rücklaufkanal des Temperierungsmedienverteilers steht mit dem Temperierungsmedienkanal über eine gemeinsame Durchgangsbohrung in Kommunikation. So lässt sich eine geometrisch einfache Anbindung erreichen.
Eine Herstellung einer Fluidverbindung zwischen dem Temperierungsmedienverteiler und dem Temperierungsmedienkanal in der Temperierungsplatte kann durch die Bereitstellung von entsprechenden Durchgangsbohrungen sowohl durch das Material der Temperierungsplatte hindurch als auch durch den Temperierungsmedienverteiler hindurch erreicht werden.
In einer bevorzugten Ausbildung ist eine Zufuhr, insbesondere ein Stutzen, zum Zuführen des Temperierungsmediums in den Zulaufkanal senkrecht zu der Erstreckung des Zulaufkanals vorgesehen und/oder ein Rücklauf, insbesondere ein Stutzen, zum Rückführen des
Temperierungsmediums in den Rücklaufkanal ist senkrecht zu der Erstreckung des Rücklaufkanals vorgesehen. Damit kann eine Anbindung der Zufuhr und des Rücklaufs des
Temperierungsmediums erreicht werden, bei welcher die Anbindung an einer Seite des
Temperierungsmedienverteilers erreicht werden kann - beispielsweise in Richtung einer Stirnfläche eines Batteriegehäuses.
Dies wird noch effizienter dadurch gestaltet, wenn bevorzugt die Zufuhr oder der Rücklauf auf einem zurückspringenden Abschnitt des Temperierungsmedienverteilers vorgesehen ist. So können Zufuhr und Rücklauf nebeneinanderliegend quasi auf unterschiedlichen Ebenen vorliegen.
Der Zulaufkanal und der Rücklaufkanal können unterschiedlich lang sein, um auf diese Weise beispielsweise die Ausbildung zurückspringender Bereiche auszubilden.
Bevorzugt ist der Temperierungsmedienverteiler einstückig ausgebildet und insbesondere als ein Strangpressprofil ausgebildet, welches die den Zulaufkanal ausbildenden Kammer und die den Rücklaufkanal ausbildende Kammer angrenzende aneinander in Strangpressrichtung ausbildet.
Die oben genannte Aufgabe wird auch durch ein Batteriegehäuse mit den Merkmalen des
Anspruchs 14 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus der Beschreibung, den beigefügten Zeichnungen und den Unteransprüchen. Entsprechend wird ein Batteriegehäuse mit einem Innenraum zur Aufnahme mindestens einer Batteriekomponente vorgeschlagen, umfassend eine der oben beschriebenen
Temperierungsvorrichtungen zur Temperierung des Innenraums und/oder einer in dem Innenraum aufgenommenen Batteriekomponente.
Bevorzugt steht die Temperierungsplatte über eine den Innenraum begrenzende Stirnwand hinaus und der Temperierungsmedienverteiler ist außerhalb des Innenraums an der Temperierungsplatte angeordnet.
Bevorzugt ist der Temperierungsmedienverteiler auf der Temperierungsplatte in einem Bereich angeordnet, welcher außerhalb eines abgeschlossenen Innenraums eines Batteriegehäuses angeordnet ist. Dadurch wird erreicht, dass der Temperierungsmedienverteiler außerhalb eines im Wesentlichen hermetisch abgeschlossenen Innenraums des Batteriegehäuses angeordnet ist, wodurch vermieden werden kann, dass bei Leckagen an dem Temperierungsmedienverteiler und der Temperierungsplatte ein Eintritt beziehungsweise einen Kontakt des Temperierungsmediums mit den stromführenden beziehungsweise stromspeichernden Batteriekomponenten im
Wesentlichen vermieden werden kann.
Kurze Beschreibung der Figuren
Bevorzugte weitere Ausführungsformen der Erfindung werden durch die nachfolgende
Beschreibung der Figuren näher erläutert. Dabei zeigen:
Figur 1 eine schematische, perspektivische Darstellung einer Temperierungsvorrichtung mit einem Temperierungsmedienverteiler in einer teilgeschnittenen Darstellung;
Figur 2 eine schematische perspektivische Darstellung eines Ausschnitts der
Temperierungsvorrichtung der Figur 1 ;
Figur 3 eine perspektivische Seitenansicht der Temperierungsvorrichtung aus den Figuren 1 und 2;
Figur 4 eine schematische Darstellung von Anbindungsabschnitten eines
Temperierungsmedienverteilers in Kombination mit Dichtvorrichtungen, wobei in Figuren 4a und 4b unterschiedliche Strukturen von Dichtungen gezeigt werden;
Figur 5 eine schematische perspektivische Darstellung eines Batteriegehäuses mit einer
Temperierungsvorrichtung mit einem Temperierungsmedienverteiler in einem Ausführungsbeispiel;
Figur 6 eine Explosionsdarstellung des Batteriegehäuses mit der Temperierungsvorrichtung aus Figur 5;
Figur 7 eine schematische perspektivische Darstellung eines Abschnitts des Batteriegehäuses und der Temperierungsvorrichtung aus den Figuren 5 und 6; und
Figur 8 eine schematische perspektivische Darstellung zweier übereinander gestapelter
Batteriegehäuse, die jeweils mit einer Temperierungsvorrichtung versehen sind.
Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführunqsbeispiele
Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele anhand der Figuren beschrieben. Dabei werden gleiche, ähnliche oder gleichwirkende Elemente in den unterschiedlichen Figuren mit identischen Bezugszeichen versehen, und auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente wird teilweise verzichtet, um Redundanzen zu vermeiden.
Figur 1 zeigt schematisch eine Temperierungsvorrichtung 1 zur Temperieren eines Innenraums eines schematisch angedeuteten Batteriegehäuses 100 beziehungsweise zur Temperieren einer in dem Batteriegehäuse 100 aufgenommenen, hier nicht weiter gezeigten, Batteriekomponente.
Die Batteriekomponente, die in dem Innenraum des Batteriegehäuses 100 aufgenommen ist, kann beispielsweise ein Batteriemodul zur Aufnahme und/oder Organisation mehrerer Batteriezellen oder beispielsweise eine Steuer- oder Leistungselektronik sein, welche jeweils einen
Temperierungsbedarf aufweisen.
Die Temperierungsvorrichtung 1 umfasst eine schematisch gezeigte Temperierungsplatte 2, welche einen Temperierungsmedienkanal 20 aufweist, welcher von einem Temperierungsmedium durchflossen werden kann. Das Temperierungsmedium wird in einer hier nicht gezeigten und an sich prinzipiell bekannten Temperierungsvorrichtung wie beispielsweise einer Heizanlage oder einer Kühlanlage temperiert und kann entsprechend eine Erwärmung oder eine Kühlung in die
Temperierungsplatte 2 eintragen und damit eine Temperierung des Innenraums des
Batteriegehäuses 100 und/oder der in dem Batteriegehäuse 100 aufgenommenen
Batteriekomponenten erreichen. Die in dem Batteriegehäuse 100 aufgenommenen
Batteriekomponenten können bevorzugt in direktem thermischen Kontakt mit der
Temperierungsplatte 2 stehen, um eine effiziente Wärmeübertragung zu erreichen. Die Temperierungsplatte 2 kann beispielsweise in Form eines Strang pressprofils oder auch in Form mehrerer, beispielsweise nebeneinander angeordneter, Strangpressprofile bereitgestellt sein. In weiteren Ausführungsbeispielen kann die Temperierungsplatte 2 jedoch auch aus einzelnen Komponenten aufgebaut sein. In der Temperierungsplatte 2 ist mindestens ein
Temperierungsmedienkanal 20 eingebracht.
Durchfließt ein Temperierungsmedium den Temperierungsmedienkanal 20 in der
Temperierungsplatte 2, so kann das Temperierungsmedium entsprechend Wärmeenergie oder Kälteenergie transportieren, beispielsweise zur Erwärmung der in dem Batteriegehäuse 100 aufgenommenen Batteriekomponenten beziehungsweise zur Kühlung dieser Batteriekomponenten. Je nachdem, welche Temperatur das den Temperierungsmedienkanal 20 durchfließende
Temperierungsmedium relativ zu der Temperatur im Batteriegehäuse 100 beziehungsweise relativ zu der Temperatur der jeweiligen Batteriekomponente aufweist, kann einer Erhöhung oder eine Senkung der Temperatur des Innenraums des Batteriegehäuses 100 beziehungsweise der in dem Innenraum des Batteriegehäuses 100 aufgenommenen Batteriekomponenten erreicht werden.
Die Batteriekomponenten können dabei beispielsweise direkt in wärmeleitendem Kontakt mit der Temperierungsplatte 2 angeordnet sein, um durch direkte Wärmeleitung eine entsprechende Temperierung der Batteriekomponenten zu erreichen. Weiterhin kann ein Temperieren aber auch über Konvektion eines im Innenraum vorliegenden, wärmeleitenden Gases, beispielsweise Luft, erreicht werden.
Die Temperierungsplatte 2 weist bevorzugt ein besonders gut wärmeleitendes Material auf und kann beispielsweise aus einem Metall ausgebildet sein beziehungsweise ein solches umfassen. Dies betrifft insbesondere die Bereiche der Temperierungsplatte 2, welche in direktem Kontakt mit dem Innenraum des Batteriegehäuses 100 beziehungsweise mit den im Innenraum des
Batteriegehäuses 100 aufgenommenen Batteriekomponenten stehen.
Um nun das beispielsweise von einer Heizanlage oder Kühlanlage stammende
Temperierungsmedium in den Temperierungsmedienkanal 20 der Temperierungsplatte 2 einbringen zu können und aus diesem wieder ableiten zu können, ist ein
Temperierungsmedienverteiler 3 vorgesehen, welcher einen Zulaufkanal 30 und einen
Rücklaufkanal 32 aufweist.
Durch den Zulaufkanal 30 wird das Temperierungsmedium dem Temperierungsmedienkanal 20 der Temperierungsplatte 2 zugeführt. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel und in der in Figur 1 gezeigten Schnittdarstellung wird dies darüber erreicht, dass eine Durchgangsbohrung 300 in dem Temperierungsmedienverteiler 3 sowie eine dazu korrespondierende Durchgangsbohrung 200 in der Temperierungsplatte 2 vorgesehen sind, um ein Temperierungsmedium aus dem Zulaufkanal 30 in den Temperierungsmedienkanal 20 der Temperierungsplatte 2 einzuleiten.
Der Rücklaufkanal 32 steht seinerseits ebenfalls mit dem Temperierungsmedienkanal 20 der Temperierungsplatte 2 über in der Figur 1 nicht gezeigte, aber in gleicher Weise ausgebildete Durchgangsbohrungen in Kommunikation, um auf diese Weise das Zurücklaufen des
Temperierungsmediums aus der Temperierungsplatte 2 heraus wieder in den
Temperierungsmedienverteiler 3 zu ermöglichen.
Beispielsweise ist diese Verbindung des Temperierungsmedienkanals 20 der Temperierungsplatte 2 mit dem Rücklaufkanal 32 an einem der Verbindung mit dem Zulaufkanal 30 gegenüber liegenden Ende des jeweiligen Temperierungsmedienkanals 2 vorgesehen. Damit kann ein
Temperierungsmedium aus dem Zulaufkanal 30 über die entsprechenden Durchgangsbohrungen 300, 200 in den Temperierungsmedienkanal 20 der Temperierungsplatte 2 eintreten, den
Temperierungsmedienkanal 20 innerhalb der Temperierungsplatte 2 im Wesentlichen vollständig durchfließen, und dann nach Abgabe beziehungsweise Aufnahme von Wärmeenergie, durch die entsprechenden Durchgangsbohrungen hindurch wieder in den Rücklaufkanal 32 des
Temperierungsmedienverteilers 3 zurückfließen.
Der Temperierungsmedienkanal 20 kann dabei in der Temperierungsplatte 2 beispielsweise mäanderförmig, schleifenförmig oder in einer anderen sinnvollen Form ausgebildet sein, so dass der Zulauf und der Rücklauf des Temperierungsmediums an der selben Seite der
Temperierungsplatte 2 stattfinden kann, so wie in Figur 1 gezeigt. Mit anderen Worten können Zulauf und Rücklauf mit einem Temperierungsmedienverteiler 3 erreicht werden, der nur an einer Seite der Temperierungsplatte 2 angeordnet ist.
In einem alternativen Ausführungsbeispiel kann der Temperierungsmedienkanal 20 in
Temperierungsplatte 2 jedoch auch linear durchgehend ausgebildet sein und auf der in der Figur 1 nicht gezeigten gegenüberliegenden Seite der Temperierungsplatte 2 kann entsprechend ein weiterer Temperierungsmedienverteiler 3 angeordnet sein, durch welchen dann das
Temperierungsmedium nach dem Durchfließen des linearen Temperierungsmedienkanals wieder aufgenommen werden kann.
In einer solchen Ausführungsform ist es bevorzugt, die Durchströmung nebeneinander liegender Temperierungsmedienkanäle 20 mit dem zugeführten Temperierungsmedium gegenläufig zu gestalten, um eine möglichst homogene Temperierung zu erreichen. Mit anderen Worten fließt in einem ersten Temperierungsmedienkanal das Temperierungsmedium ausgehend von einem ersten Temperierungsmedienverteiler in die eine Richtung und in einem daneben liegenden, zweiten Temperierungsmedienkanal fließt das Temperierungsmedium entsprechend ausgehend von einem zweiten Temperierungsmedienverteiler entgegengesetzt. Auf diese Weise kann eine über die Fläche der Temperierungsplatte 2 hinweg gestaltete, gleichmäßige und homogenere Temperierung erreicht werden und die Ausbildung von starken Temperaturgradienten in der Temperierungsplatte 2 aufgrund der steigenden Aufnahme beziehungsweise Abgabe von Wärme aus dem
Temperierungsmedium kann so vermieden werden.
In einer weiteren Alternative können auf zwei Seiten der Temperierungsplatte 2 jeweils
Temperierungsmedienverteiler 3 angeordnet sein, wobei einer der Temperierungsmedienverteiler 3 zum Zulauf des Temperierungsmediums von und zu einer Kühlanlage oder einer Heizanlage dient und der andere Temperierungsmedienverteiler 3 Zulauf und Rücklauf des Temperierungsmediums aus einem Temperierungsmedienkanal in einem anderen Temperierungsmedienkanal dient.
Auch bei einer solchen Ausgestaltung kann bevorzugt eine alternierende Ausbildung des Zustroms zu den nebeneinander liegenden Temperierungsmedienkanälen 20 in der Temperierungsplatte 2 bereitgestellt werden, um entsprechend eine homogene Temperierung zu erreichen.
Der Temperierungsmedienverteiler 3 ist in dem in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiel als Strangpressteil ausgebildet, wobei sich der Zulaufkanal 30 und der Rücklaufkanal 32 in
Strangpressrichtung X erstrecken und als zwei aneinander angrenzende Kanäle ausgebildet sind. Mit anderen Worten sind der Zulaufkanal 30 und der Rücklaufkanal 32 benachbart zueinander ausgebildet.
Der Querschnitt des als Strang pressteil ausgebildeten Temperierungsmedienverteilers 3 ist, wie sich beispielsweise aus Figur 1 ergibt, rechteckig. Dabei sind Schmalseiten 34 des rechteckigen Querschnitts und Langseiten 36 des rechteckigen Querschnitts vorgesehen. Die
Strangpressrichtung X steht entsprechend senkrecht auch einer durch die Schmalseiten 34 und Langseiten 36 ausgebildeten Ebene.
Der Temperierungsmedienverteiler 3 steht mit seiner Schmalseite 34 in Kontakt mit der
Temperierungsplatte 2. Damit ist die Ausdehnung und Raumforderung des
Temperierungsmedienverteilers 3 in der Ebene der Temperierungsplatte 2 möglichst gering gehalten. Gleichzeitig kann aber das Volumen, das durch diese Zulauf- und Rücklaufkanäle 30, 32 definiert wird, durch die Dimensionierung der Langseite 36 eingestellt werden.
Die durch die Langseite 36 gebildete Ebene steht damit auch senkrecht zu der durch die
Temperierungsplatte 2 ausgebildeten Ebene.
Damit kann mit einem relativ kompakten Aufbau und einem relativ kompakten Fußabdruck
(„footprinf) des Temperierungsmedienverteilers 3 aufgrund der Anbindung über dessen
Schmalseite 34 an die Temperierungsplatte 2 der von dem Temperierungsmedienverteiler 3 eingenommene Bauraum reduziert werden und auf diese Weise eine besonders kompakte
Einkopplung des Temperierungsmediums in die Temperierungsmedienkanäle 20 der
Temperierungsplatte 2 erreicht werden.
Der Zulaufkanal 30 und der Rücklaufkanal 32 sind bevorzugt durch rechteckige Kanäle ausgebildet. Deren gemeinsame Außenkontur wird durch die Schmalseiten 34 und Langseiten 36 des
Temperierungsmedienverteilers 3 ausgebildet. Es wird damit eine geschlossene Außenkontur ausgebildet.
Der Zulaufkanal 30 und der Rücklaufkanal 32 sind dabei in dem Strang pressteil durch eine gemeinsame Trennwand 38 voneinander getrennt. Die Trennwand 38 weist entsprechend eine erste Fläche auf, welche in Richtung des Zulaufkanals 30 zeigt, und eine zweite Fläche, welche in Richtung des Rücklaufkanals 32 zeigt. Auf diese Weise kann ein besonders kompakter Aufbau erreicht werden, da sich der Zulaufkanal 30 und der Rücklaufkanal 32 eine gemeinsame
Trennwand 38 so teilen, dass sie direkt aneinander angrenzen.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Trennwand 38 isolierend ausgebildet und weist beispielsweise ein Isolierungsvolumen 380 auf, welches beispielsweise in Form einer oder mehrerer Isolierkammern vorgesehen sein kann.
Die Trennwand 38 mit dem Isoliervolumen 380 kann gemeinsam mit dem Zulaufkanal 30 und dem Rücklaufkanal 32 beim Strangpressen ausgebildet werden.
Auf diese Weise kann erreicht werden, dass das über den Zulaufanal 30 fließende
Temperierungsmedium thermisch bis zu einem gewissen Grad isoliert beziehungsweise entkoppelt ist von dem über den Rücklaufkanal 32 rücklaufenden Temperierungsmedium. Damit kann ein Übertrag von Wärme oder Kälte zwischen dem über den Zulaufkanal 30 zufließenden und den Rücklaufkanal 32 rückfließenden Temperierungsmedium innerhalb des Temperierungsmedienverteilers 3 reduziert werden.
In Figur 2 ist schematisch ein Querschnitt durch einen Ausschnitt der Temperierungsvorrichtung 1 gezeigt, wobei eine Anbindung des Temperierungsmedienverteilers 3 an der Temperierungsplatte 2 über ein in dem Temperierungsmedienverteiler 3 eingebrachtes Sackloch 320 mit Innengewinde, in welches eine Befestigungsschraube 222 eingreift, welche sich durch eine Durchgangsbohrung 220 in der Temperierungsplatte 2 hindurch erstreckt, erreicht wird. Die Befestigungsschraube 222 ermöglicht entsprechend ein festes Verschrauben des Temperierungsmedienverteilers 3 an der Temperierungsplatte 2 mittels hartem Schraubfall.
Entsprechend ergibt sich durch die Verschraubung eine besonders einfache aber gleichzeitig zuverlässige Anbindung des Temperierungsmedienverteilers 3 an die Temperierungsplatte 2.
In Figur 3 ist eine schematische perspektivische Darstellung der Temperierungsvorrichtung 1 gezeigt, wobei zusätzlich ein schematisches Batteriegehäuse 100 gezeigt ist, in dessen Innenraum 1 10 hier nicht gezeigte Batteriekomponenten aufgenommen werden können.
Aus der Figur 3 ergibt sich, dass die Temperierungsplatte 2 im Prinzip einen Bodenbereich des Batteriegehäuses 100 ausbildet derart, dass die Temperierungsplatte 2 in dem Innenraum 1 10 des Batteriegehäuses 100 offen und direkt zugänglich vorliegt. Damit kann sowohl ein Innenraum 1 10 des Batteriegehäuses 100 temperiert werden, als auch die in thermischem Direktkontakt mit der Temperierungsplatte 2 stehenden Batteriekomponenten, die innerhalb des Batteriegehäuses 100 angeordnet sind, temperiert werden.
Der Temperierungsmedienverteiler 3 ist auf die bereits in den Figuren 1 und 2 beschriebene Weise an der Temperierungsplatte 2 angebunden.
Eine besonders einfache Zuführung und Ableitung der Temperierungsmediums von und zu der Heizanlage und/oder Kühlanlage kann darüber erreicht werden, dass ein mit dem Zulaufkanal 30 in Kommunikation stehender Stutzen 304 und ein mit dem Rücklaufkanal in Kommunikation stehender Stutzen 324 vorgesehen sind. Die Stutzen 304, 324 sind an dem Temperierungsmedienverteiler 3 in einer Ausrichtung im Wesentlichen senkrecht zu der Erstreckungsdichtung des
Temperierungsmedienverteilers 3 und damit auch senkrecht zu der Erstreckung des Zulaufkanals 30 und des Rücklaufkanals 32 ausgebildet.
Über die beiden Stutzen 304, 324 kann entsprechend eine Anbindung einer Heizanlage und/oder einer Kühlanlage an den Temperierungsmedienverteiler 3 erreicht werden, so dass ein Temperierungsmedienkanal 20 der Temperierungsplatte 2 mit einem extern temperierten
Temperierungsmedium versorgt werden kann. Mittels der beiden Stutzen 304, 324 kann damit ein Zuführen von Temperierungsmedium in die Temperierungsplatte 2 und ein Abführen von
Temperierungsmedium aus der Temperierungsplatte 2 erreicht werden. Der Anschluss kann dabei von einer Seite aus erfolgen - beispielsweise von einer Stirnseite des Batteriegehäuses 100 aus.
Um in einem besonders kompakten Aufbau des Temperierungsmedienverteilers 3 die beiden Stutzen 304, 324 unterbringen zu können und einen Zugang von einer durch die Längsseite 36 ausgebildeten Eben aus - also beispielsweise in Richtung auf eine Stirnfläche des
Batteriegehäuses 100 zu - erreichen zu können, ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel der Rücklaufkanal 32 im Bereich eines Zulaufabschnitts 306 bis zu der Trennwand 38 hin entfernt. Es ergibt sich entsprechend eine gestufte Struktur des Temperierungsmedienverteilers 3 derart, dass in einem vorspringenden Bereich, weicher den Rücklaufkanal 32 umfasst, der Stutzen 324 für den Rücklauf 32 eingebracht ist. Weiterhin ist in dem diesbezüglich zurückspringenden, Zulaufabschnitt 306 der Stutzen 304 für den Zulaufkanal 30 angeordnet.
Damit ist auch entweder der Zulaufkanal 30 oder der Rücklaufkanal 32 des
Temperierungsmedienverteilers 3 kürzer, als der jeweils andere der beiden Kanäle. Die gestufte Struktur des Temperierungsmedienverteilers 3 kann beispielsweise durch Entfernen eines Teils des als Strangpressteils vorbereiteten Temperierungsmedienverteilers 3 hergestellt werden - beispielsweise durch Fräsen oder Sägen.
Auf diese Weise kann unter Verwendung des Temperierungsmedienverteilers 3, welcher wie bereits beschrieben als Strangpressteil ausgebildet sein kann, eine einfache Anbindung des Temperierungsmedienverteilers 3 über die beiden Stutzen 304, 324 an einen externen
Temperierungsmedienkreislauf ermöglicht.
In Figur 4 wird eine Unterseite des Temperierungsmedienverteilers 3 in unterschiedlichen
Ausprägungen gezeigt. Es wird also auf eine durch die Schmalseite 34 ausgebildete Ebene geschaut.
Zu erkennen sind hierbei die Durchgangsbohrungen 300, über welche eine direkte Kommunikation mit den hier nicht gezeigten, direkt mit den Durchgangsbohrungen 300 übereinstimmenden Durchgangsbohrungen in der Temperierungsplatte 2 ausgebildet wird und welche derart ausgebildet sind, dass ein Zufluss beziehungsweise ein Rückfluss des Temperierungsmediums in den Temperierungsmedienkanal 20 der Temperierungsplatte 2 hinein beziehungsweise wieder aus diesem heraus durch die Durchgangsbohrungen 300 hindurch erreicht werden kann.
Weiterhin zu erkennen sind Sacklöcher 320 mit Innengewinden, mittels welchen eine Anbindung des Temperierungsmedienverteilers 3 an der Temperierungsplatte 2 mittels eines harten
Schraubfalls erreicht werden kann.
In den in Figur 4 gezeigten Ausführungen ist weiterhin eine Dichtung 350 gezeigt, mittels welcher eine Abdichtung der in dem Temperierungsmedienverteiler 3 vorgesehenen Durchgangsbohrungen 300 beziehungsweise Sacklöcher 320 gegenüber der Umgebung dann erreicht werden kann, wenn der Temperierungsmedienverteiler 3 an die Temperierungsplatte 2 angeschraubt ist. Mit anderen Worten liegt die Dichtung 350 abdichtend zwischen dem Temperierungsmedienverteiler 3 und der Temperierungsplatte 2 vor.
Weiterhin gezeigt ist ein seitlicher Verschluss 360, mittels welchem der Zulaufkanal 30 und der Rücklaufkanal 32 an dem jeweilige Stirnseiten dicht verschlossen werden.
In der Figur 4 sind zwei weitere Möglichkeiten zur Ausbildung der Dichtung 350 vorgestellt, nämlich zum einen die in Figur 4a ausgebildete Form einer Dichtung, welche den Großteil der zur
Temperierungsplatte 2 hin zeigenden Schmalseite 34 des Temperierungsmedienverteilers 3 abdeckt.
In Figur 4b ist eine weitere Ausbildung der Dichtung 350 in einer Form, in welcher sie den dem Verlauf der einzelnen Durchgangsbohrungen 300 und den Sacklöchern 320 folgt, gezeigt, um auf diese Weise eine schlanke beziehungsweise schmale Dichtung 350 bereitzustellen, die sich nicht über die ganze Breite der Schmalseite 34 des Temperierungsmedienverteilers 3 erstreckt.
Figur 5 zeigt schematisch in einer perspektivischen Ansicht die Anbringung eines
Temperierungsmedienverteilers 3 an einem Batteriegehäuse 100, wobei der
Temperierungsmedienverteiler 3 unterhalb einer Temperierungsplatte 2, welche gleichzeitig auch einen Boden des Batteriegehäuses 100 ausmacht, angebracht ist. Mit anderen Worten ist der Temperierungsmedienverteiler 3 unterhalb der Temperierungsplatte 2 beziehungsweise auf einer der Innenseite des Batteriegehäuses 100 gegenüberliegenden Seite der Temperierungsplatte 2 angeordnet.
In Figur 6 ist eine perspektivische, schematische Explosionsdarstellung des Batteriegehäuses 100 der Figur 5 gezeigt, welches wiederum als Bodenplatte eine Temperierungsplatte 2 aufweist. An der Temperierungsplatte 2 sind ein Temperierungsmedienverteiler 3 sowie eine dazwischen angeordnete Dichtung 350 gezeigt. Weiterhin sind Befestigungsschrauben 222 vorgesehen, mittels welcher der Temperierungsmedienverteiler 3 an der Temperierungsplatte 2 angeschraubt werden kann.
Diese Ausbildung ist noch einmal in einer weiteren schematischen, perspektivischen Nahaufnahme in Figur 7 gezeigt.
Figur 8 zeigt einen Stapel von zwei aufeinander gestapelten Batteriegehäusen 100, welche eine im Prinzip identische Struktur aufweisen und insbesondere jeweils in ihrem Bodenbereich eine Temperierungsplatte 2 aufweisen.
Das untere der beiden Batteriegehäuse 100 weist einen Temperierungsmedienverteiler 3 auf, welcher auf der Oberseite der Temperierungsplatte 2 angeordnet ist. Das obere der beiden Batteriegehäuse 100 weist einen Temperierungsmedienverteiler 3 auf, welcher unterhalb der Temperierungsplatte 2 angeordnet ist.
Mit anderen Worten sind sowohl der Temperierungsmedienverteiler 3 des oberen Batteriegehäuses 100 als auch der Temperierungsmedienverteiler 3 des unteren Batteriegehäuses 100 in einem durch das untere Batteriegehäuse 100 definierten Bauraum angeordnet.
Damit ergibt sich unter anderem, dass in einer bevorzugten Ausführungsform der
Temperierungsmedienverteiler 3 entlang seiner Langseite 36, welche senkrecht auf der durch die Temperierungsplatte 2 gebildeten Ebene steht, eine Ausdehnung aufweist, welche höchstens der Hälfte der durch das Batteriegehäuse 100 bereitgestellten Bauhöhe entspricht.
Der für die Aufnahme des Temperierungsmedienverteilers 3 vorgesehene Bauraum ist bevorzugt geschützt durch das Batteriegehäuse 100 ausgebildet. Besonders bevorzugt ist der Bauraum jedoch außerhalb des Innenraums 1 10 des Batteriegehäuses 100 angeordnet.
In dem konkret gezeigten Ausführungsbeispiel wird dies darüber erreicht, dass eine Stirnwand 1 12 des Batteriegehäuses 100 so versetzt nach innen bezüglich der Temperierungsplatte 2 angeordnet ist, dass zumindest die Temperierungsplatte 2 nach außen hin über die Stirnwand 1 12 hinweg hinaus steht.
In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind auch die Seitenwände 1 14 des Batteriegehäuses 100 so ausgeprägt, dass sie über die Stirnwand 1 12 hinaus überstehen derart, dass zwischen den überstehenden Seitenwänden 1 14 und dem überstehenden Teil der Temperierungsplatte 2 ein geschützter Bauraum bereitgestellt wird, in welchem der Temperierungsmedienverteiler 3 geschützt aufgenommen werden kann.
Soweit anwendbar, können alle einzelnen Merkmale, die in den Ausführungsbeispielen dargestellt sind, miteinander kombiniert und/oder ausgetauscht werden, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen.
Bezuqszeichenliste
1 Temperierungsvorrichtung
100 Batteriegehäuse
1 10 Innenraum des Batteriegehäuses
1 12 Stirnwand
1 14 Seitenwand des Batteriegehäuses
2 Temperierungsplatte
20 Temperierungsmedienkanal
200 Durchgangsbohrung für Temperierungsmedium 220 Durchgangsbohrung für Schraube
222 Befestigungsschraube
3 Temperierungsmedienverteiler
30 Zulaufkanal
32 Rücklaufkanal
34 Schmalseite
36 Langseiten
38 Trennwand
300 Durchgangsbohrung für Temperierungsmedium 304 Stutzen für Zulaufkanal
306 Zulaufabschnitt
320 Sackloch mit Innengewinde
324 Stutzen für Rücklauf
350 Dichtung
360 seitlicher Verschluss
380 Isolierungsvolumen

Claims

Ansprüche
1. Temperierungsvorrichtung (1) zum Temperieren eines Innenraums (110) eines
Batteriegehäuses (100) und/oder einer in einem Batteriegehäuse (100) aufgenommenen Batteriekomponenten, umfassend eine mindestens einen Temperierungsmedienkanal (20) aufweisende Temperierungsplatte (2) zum Temperieren des Innenraums (110) des
Batteriegehäuses (100) und/oder der in dem Batteriegehäuse (100) aufgenommenen Batteriekomponente und einen Temperierungsmedienverteiler (3) zum Zuführen eines Temperierungsmediums zu dem Temperierungsmedienkanal (20), dadurch gekennzeichnet, dass der Temperierungsmedienverteiler (3) einen Zulaufkanal (30) und einen Rücklaufkanal (32) aufweist, die aneinander angrenzend angeordnet sind.
2. Temperierungsvorrichtung (1) gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Zulaufkanal (30) und der Rücklaufkanal (32) einstückig in einem Strangpressprofil ausgebildet sind.
3. Temperierungsvorrichtung (1) gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Strangpressprofil entlang dem Zulaufkanal (30) und dem Rücklaufkanal (32) erstreckt.
4. Temperierungsvorrichtung (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass der Zulaufkanal (30) und der Rücklaufkanal (32) durch eine gemeinsame Trennwand (38) getrennt sind, wobei die Trennwand (38) bevorzugt eine erste Wand des Zulaufkanals (30) und eine zweite Wand des Rücklaufkanals (32) ausbildet.
5. Temperierungsvorrichtung (1) gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die gemeinsame Trennwand (38) thermisch isolierend ausgebildet ist und bevorzugt ein Isolationsvolumen (380) aufweist.
6. Temperierungsvorrichtung (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass der Temperierungsmedienverteiler (3) einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt aufweist, wobei der Querschnitt eine Schmalseite (34) und eine Langseite (36) aufweist und wobei der Temperierungsmedienverteiler (3) mit seiner Schmalseite (34) an die Temperierungsplatte (2) angebunden ist.
7. Temperierungsvorrichtung (1) gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt des Temperierungsmedienverteilers (3) eine geschlossene Außenkontur aufweist und sich sowohl der Zulaufkanal (30) als auch der Rücklaufkanal (32) innerhalb der rechteckigen und geschlossenen Außenkontur befinden.
8. Temperierungsvorrichtung (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass der Temperierungsmedienverteiler (3) mit der Temperierungsplatte (2) verschraubt ist und bevorzugt zwischen dem Temperierungsmedienverteiler (3) und der Temperierungsplatte eine Dichtung (350) angeordnet ist.
9. Temperierungsvorrichtung (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass der Zulaufkanal (30) des Temperierungsmedienverteilers (3) mit dem Temperierungsmedienkanal (20) der Temperierungsplatte (2) über eine gemeinsame Durchgangsbohrung (200, 300) in Kommunikation steht und/oder der Rücklaufkanal (32) des Temperierungsmedienverteilers (3) mit dem Temperierungsmedienkanal (20) über eine gemeinsame Durchgangsbohrung in Kommunikation steht.
10. Temperierungsvorrichtung (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass eine Zufuhr, insbesondere ein Stutzen (304), zum Zuführen des Temperierungsmediums in den Zulaufkanal (30) senkrecht zu der Erstreckung des Zulaufkanals (30) vorgesehen ist und/oder ein Rücklauf, insbesondere ein Stutzen (324), zum Rückführen des Temperierungsmediums in den Rücklaufkanal (32) senkrecht zu der Erstreckung des Rücklaufkanals (32) vorgesehen ist.
1 1 . Temperierungsvorrichtung (1) gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Zufuhr oder der Rücklauf auf einem zurückspringenden Abschnitt des
Temperierungsmedienverteilers (3) vorgesehen ist.
12. Temperierungsvorrichtung (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass der Zulaufkanal (30) und der Rücklaufkanal (32) unterschiedlich lang sind.
13. Temperierungsvorrichtung (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Temperierungsplatte (2) ein Strangpressprofil umfasst.
14. Batteriegehäuse (100) mit einem Innenraum (1 10) zur Aufnahme mindestens einer
Batteriekomponente, umfassend eine Temperierungsvorrichtung (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche zur Temperierung des Innenraums (1 10) und/oder einer in dem Innenraum (1 10) aufgenommenen Batteriekomponente.
15. Batteriegehäuse (100) gemäß Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das die
Temperierungsplatte (2) über eine den Innenraum (1 10) begrenzende Stirnwand (1 12) hinaussteht und der Temperierungsmedienverteiler (3) außerhalb des Innenraums (1 10) an der Temperierungsplatte (2) angeordnet ist.
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