DE102018109421A1

DE102018109421A1 - Temperiervorrichtung und Verfahren zum Temperieren eines Elektromoduls

Info

Publication number: DE102018109421A1
Application number: DE102018109421.3A
Authority: DE
Inventors: David Ehrenberger
Original assignee: Witzenmann GmbH
Current assignee: Witzenmann GmbH
Priority date: 2018-04-19
Filing date: 2018-04-19
Publication date: 2019-10-24

Abstract

Vorgeschlagen wird ein Temperiermodul für ein Elektromodul (20), insbesondere für ein Batteriemodul oder für einen Elektromotor, aufweisend: eine zum im Wesentlichen vollständigen Aufnehmen des Elektromoduls (20), mit Ausnahme von elektrischen Anschlusskontakten (20a, 20b) und/oder einer Abtriebswelle (20c) desselben, ausgebildete Ummantelung (11), welche Ummantelung einen rohrförmigen Wandabschnitt umfasst; in dem rohrförmigen Wandabschnitt wenigstens einen gewellten Bereich (10a), in dem die Ummantelung (11) eine Mehrzahl von parallel zueinander verlaufenden Wellen aufweist, welche Wellen sich im Wesentlichen quer zu einer Längsachse des rohrförmigen Wandabschnitts erstrecken und gemeinsam an wenigstens einem ihren jeweiligen ersten und zweiten Endabschnitte (10d, 10e) in einen zugeordneten Verteiler- und Sammelkanal (12.1, 12.2) der Ummantelung (11) übergehen; wenigstens eine Zuleitung (13) für ein Temperierfluid, welche Zuleitung (13) in den Verteiler- und Sammelkanal (12.1, 12.2) mündet; und eine Ableitung (14) für das Temperierfluid, welche Ableitung (14) aus dem Verteiler- und Sammelkanal (12.1, 12.2) ausgeleitet oder abgezweigt ist; wobei die Ableitung (14) dazu ausgebildet und vorgesehen ist, mit der Zuleitung (13) eines weiteren, im Wesentlichen identischen Temperiermoduls fluidleitend verbunden zu werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Temperiermodul für ein Elektromodul, insbesondere für ein Batteriemodul oder für einen Elektromotor, gemäß Anspruch 1 bzw. eine Anordnung von Temperiermodulen gemäß Anspruch 15.
Außerdem betrifft die Erfindung eine Temperiervorrichtung aus mehreren Temperiermodulen gemäß Anspruch 17 sowie ein Elektromodul, insbesondere Batteriemodul oder Elektromotor, mit einem erfindungsgemäßen Temperiermodul gemäß Anspruch 18.
Weiterhin betrifft die Erfindung Anordnungen aus wenigstens zwei oder drei Elektromodulen mit einem erfindungsgemäßen Temperiermodul oder einer erfindungsgemäßen Temperiervorrichtung gemäß Anspruch 19, Anspruch 20 oder Anspruch 21.
Schließlich betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Temperieren eines Elektromoduls, insbesondere eines Batteriemoduls oder eines Elektromotors, unter Verwendung eines erfindungsgemäßen Temperiermoduls oder einer erfindungsgemäßen Temperiervorrichtung.
Aus der EP 3 056 847 A1 ist es bekannt, einen Körper mittels einer Einrichtung zum Umströmen des Körpers mit einem Temperiermedium zu temperieren. Die vorbekannte Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass die Temperiereinrichtung wenigstens einen aus einem metallischen Band gewickelten Wickelschlauch umfasst, welcher Wickelschlauch an einer Mantelfläche des Körpers angeordnet ist und diese zumindest bereichsweise umgibt. Der Wickelschlauch bildet im Inneren seines Profils einen lichten, schraubenförmigen Strömungsraum für das Temperiermedium aus. Da ein Wickelschlauch bauartbedingt nicht vollständig fluiddicht ist, ist ein zusätzliches Außenrohr zur Abdichtung vorgesehen.
Bei dem vorstehend beschriebenen Stand der Technik hat sich als nachteilig erwiesen, dass - im Falle einer Kühlanwendung - abzuführende Wärme teilweise durch Wandungen des Wickelschlauchs treten muss, welche Wandung abschnittsweise sogar doppellagig ausgebildet ist. Aufgrund der erforderlichen mehrteiligen Lösung mit Außenrohr ergibt sich ein relativ hoher Material- und Kostenaufwand. Außerdem kommt es aufgrund der Tatsache, dass die Strömungsführung über einen einzigen, langen Strömungskanal erfolgt, zu relativ hohen Druckverlusten.
In 1 ist die vorstehend beschriebene Lösung nach dem Stand der Technik zeichnerisch dargestellt. Bezugszeichen 1 bezeichnet einen zu temperierenden Körper mit Oberfläche 1a; Bezugszeichen L bezeichnet die Längsachse des Körpers. Bei Bezugszeichen 2 ist der genannte Wickelschlauch dargestellt, der aus einem metallischen Band 2a gewickelt ist. Bezugszeichen 3 bezeichnet das genannte Außenrohr zur Abdichtung. Bei Bezugszeichen 4 ist der schraubenförmige Strömungsraum für das Temperiermedium dargestellt.
Um den angesprochenen Nachteilen zu begegnen, kann die Temperiervorrichtung gemäß 1 abgewandelt werden, wie in 2 dargestellt. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen hier - wie in allen Figuren - gleiche oder gleich wirkende Elemente. Zur Strömungsführung für das Temperiermedium wird gemäß 2 ein zu dem Körper 1 offenes U-Wickelprofil 5 eingesetzt, wobei benachbarte Wicklungen mit Abstand zueinander in Richtung der Längsachse L angeordnet sind. Wiederum wird ein Außenrohr 3 zur Abdichtung benötigt, und die Fluidführung erfolgt schraubenförmig. Der Werkstoffeinsatz ist gegenüber der Lösung in 1 reduziert, was eine Kosten- und Gewichtsersparnis bedeutet. Außerdem existieren keine Bereiche mit doppelter Wandung des Wickelschlauchs, was den Wärmeübergang erleichtert. Nachteilig ist jedoch auch hier die aufgrund des Vorhandenseins eines Außenrohrs mehrteilige Lösung und der relativ hohe Druckverlust. Außerdem kommt es im Bereich zwischen Oberfläche (Mantelfläche) 1a des zu temperierenden Körpers 1 und den freien Schenkeln des U-Wickelprofils zu einem Massenstromschlupf des Temperiermediums, was die Temperierwirkung negativ beeinflussen kann.
3 zeigt die Ausgestaltung gemäß 2 in einer perspektivischen Darstellung mit teilweise weggelassenem Außenrohr 3 und einer Zuleitung 6 für das Temperiermedium zu dem Strömungsraum 4 (vergleiche 2).
Um bestimmte Nachteile der Ausgestaltung gemäß 2 zu vermeiden, kann deren Gegenstand gemäß 4a weitergebildet werden. 4a zeigt anstelle eines Wickelschlauchs oder Wickelprofils mit Außenrohr eine zumindest in Längsabschnitten wendelgewellte Kühlhülse 7, die entsprechend einen schraubengangförmigen Strömungsraum 4 für ein Temperiermedium bereitstellt. Dieser findet sich im Inneren von (an der Spitze jeweils abgeflachten) Wellenbergen 7a, während die jeweils dazwischenliegenden Wellentäler 7b relativ schmal ausgebildet sind. Besonders vorteilhaft bei der Ausgestaltung gemäß 4a ist, dass es sich hierbei um eine einteilige Lösung handelt, weil ein dichtendes Außenrohr 3 (vergleiche 1 bis 3) nicht mehr erforderlich ist. Aufgrund der abgeflachten Wellenberge 7a ergibt sich eine zylindrische Einbindegeometrie, was einen weiteren Vorteil darstellt. Ein spezifischer Nachteil kann darin bestehen, dass die maschinelle Herstellung der Kühlhülse 7 gemäß 4a relativ aufwändig ist. Außerdem leidet die Ausgestaltung gemäß 4a unter einem ähnlichen Massenstromschlupf, wie die Ausgestaltung gemäß 3. Zudem ist der Druckverlust auch bei der Ausgestaltung gemäß 4a relativ groß, da es sich bei dem Strömungsraum 4 wiederum um einen einzelnen, durchgängigen Strömungsraum erheblicher Länge handelt (vergleiche auch 1 und 2).
4b zeigt eine Weiterentwicklung der Ausgestaltung gemäß 4a mit optionaler stirnseitiger Kühlspirale 7' nebst Zu- oder Ableitung 13, 14 für ei Temperiermedium.
Aus der deutschen Patentanmeldung DE 10 2017 117 263 ist eine Temperiervorrichtung für ein Elektromodul, insbesondere für ein Batteriemodul oder für einen Elektromotor, mit folgenden Merkmalen bekannt: Sie umfasst eine zum im Wesentlichen vollständigen Aufnehmen des Elektromoduls, mit Ausnahme von elektrischen Anschlusskontakten und/oder einer Abtriebswelle desselben, ausgebildete Ummantelung, welche Ummantelung einen rohrförmigen Wandabschnitt umfasst. In dem rohrförmigen Wandabschnitt weist sie wenigstens einen gewellten Bereich auf, in dem die Ummantelung eine Mehrzahl von parallel zueinander verlaufenden Wellen aufweist, welche Wellen sich im Wesentlichen quer zu einer Längsachse des rohrförmigen Wandabschnitts erstrecken und gemeinsam an wenigstens einem ihrer jeweiligen ersten und zweiten Endabschnitte in einen zugeordneten Verteiler- und Sammelkanal der Ummantelung übergehen. Sie umfasst wenigstens eine Zuleitung für ein Temperierfluid, welche Zuleitung in den Verteiler- und Sammelkanal mündet. Und sie umfasst eine Ableitung für das Temperierfluid, welche Ableitung aus dem Verteiler- und Sammelkanal ausgeleitet oder abgezweigt ist.
Die Offenbarung der DE 10 2017 117 263 wird hiermit durch Bezugnahme vollumfänglich in die vorliegende Anmeldung mit aufgenommen.
Hiervon ausgehend besteht Bedarf an einer Temperiervorrichtung allgemein für zu temperierende (d.h. zu wärmende oder zu kühlende) Körper, mit denen eine gleichmäßige Temperierung bei möglichst geringem Druckverlust erfolgen kann, während der Material- und Kostenaufwand bei flexibler Anpassbarkeit an unterschiedliche Temperieranforderungen möglichst gering sein soll.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Temperiermodul mit den Merkmalen des Anspruchs 1, durch eine Anordnung von Temperiermodulen mit den Merkmalen des Anspruchs 15, durch eine Temperiervorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 17, durch ein Elektromodul mit den Merkmalen des Anspruchs 18, durch eine Anordnung von Elektromodulen mit den Merkmalen des Anspruchs 19, 20 oder 21 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 22.
Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Idee sind Gegenstand von Unteransprüchen.
Eine erfindungsgemäßes Temperiermodul für ein Elektromodul, insbesondere für ein Batteriemodul oder für einen Elektromotor, aufweisend: eine zum im Wesentlichen vollständigen Aufnehmen des Elektromoduls, mit Ausnahme von elektrischen Anschlusskontakten und/oder einer Abtriebswelle desselben, ausgebildete Ummantelung, welche Ummantelung einen rohrförmigen Wandabschnitt umfasst; in dem rohrförmigen Wandabschnitt wenigstens einen gewellten Bereich, in dem die Ummantelung eine Mehrzahl von parallel zueinander verlaufenden Wellen aufweist, welche Wellen sich im Wesentlichen quer zu einer Längsachse des rohrförmigen Wandabschnitts erstrecken und gemeinsam an wenigstens einem ihren jeweiligen ersten und zweiten Endabschnitte in einen zugeordneten Verteiler- und Sammelkanal der Ummantelung übergehen; wenigstens eine Zuleitung für ein Temperierfluid, welche Zuleitung in den Verteiler- und Sammelkanal mündet; und eine Ableitung für das Temperierfluid, welche Ableitung aus dem Verteiler- und Sammelkanal ausgeleitet oder abgezweigt ist; wobei die Ableitung dazu ausgebildet und vorgesehen ist, mit der Zuleitung eines weiteren, im Wesentlichen identischen Temperiermoduls fluidleitend verbunden zu werden, vorzugsweise durch direktes Verbinden der Ableitung mit der Zuleitung, z.B. durch Ineingriffbringen (Einstecken) oder durch vorzugsweise stoffschlüssiges Verbinden (z.B. Verkleben) über die Randbereiche der Zuleitung eines Temperiermoduls mit der Ableitung eines anderen, benachbarten Temperiermoduls.
Vorliegend bezeichnet der Begriff „Elektromodul“ allgemein einen zu temperierenden Körper, der mit elektrischer Energie versorgt wird oder solche zur Verfügung stellt und der entsprechend über elektrische Anschlusskontakte (Klemmen) verfügt. Im Falle eines Elektromotors kann zudem noch eine Abtriebswelle vorhanden sein.
Die Verteiler- und Sammelkanäle können bevorzugt als Glattrohrbereiche ausgebildet sein, in denen die Ummantelung folglich gar keine Wellung aufweist. Dies ist aus Gründen der Strömungsführung vorteilhaft; allerdings ist die Erfindung nicht auf eine solche Ausgestaltung beschränkt.
Die Verteiler- und Sammelkanäle können einstückig mit dem restlichen Temperiermodul bzw. der Ummantelung ausgebildet sein, oder sie können als separate Bauteile ausgebildet und vorzugsweise stoffschlüssig mit dem restlichen Temperiermodul (der Ummantelung) verbunden sein. Vorzugsweise sind dann auch die Zuleitung und die Ableitung als Elemente dieser separaten Bauteile ausgebildet.
Eine erfindungsgemäßes Temperiermodul oder eine erfindungsgemäße Temperiervorrichtung, die eine Anzahl erfindungsgemäßer Temperiermodule umfasst, dient zum im Wesentlichen vollständigen Aufnehmen eines solchen Elektromoduls. In diesem Zusammenhang bedeutet „im Wesentlichen vollständig“, dass zumindest die genannten elektrischen Anschlusskontakte und/oder die Abtriebswelle des Elektromoduls aus der Ummantelung herausragen können, um insbesondere elektrische Anschlussleitungen anzubringen bzw. die erzeugte Antriebskraft des Elektromotors nutzbar zu machen. Die genannte Ummantelung umfasst einen rohrförmigen Wandabschnitt, was bedeutet, dass dieser Wandabschnitt umfänglich geschlossen ausgebildet ist. In dem rohrförmigen Wandabschnitt befindet sich wenigstens ein gewellter Bereich, in dem die Ummantelung eine Mehrzahl von parallel zueinander verlaufenden Wellen aufweist. Derartige Ausgestaltungen sind beispielsweise von Bälgen oder Wellrohren bzw. Wellschläuchen bekannt. Die genannten Wellen erstrecken sich, mit Ausnahme ihrer Endabschnitte, quer zu einer Längsachse des rohrförmigen Wandabschnitts. An den genannten Endabschnitten gehen die Wellen - vorzugsweise unter stetiger Änderung ihres jeweiligen Verlaufs - in einen zugeordneten Verteiler- und Sammelkanal (ohne Wellen) der Ummantelung über. In diesem Zusammenhang bedeutet der Begriff „unter stetiger Änderung“, dass nur eine allmähliche Änderung des Wellenverlaufs von der genannten Erstreckung quer zur Längsachse des rohrförmigen Wandabschnitts in den Verteiler- und Sammelkanal hinein erfolgt. Hierdurch soll bei entsprechender (optionaler) Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Temperiermoduls eine Wirbelbildung vermieden werden, was Druckverluste begrenzt und die Temperierwirkung verbessert. Weiter umfasst das erfindungsgemäße Temperiermodul noch eine Zuleitung für ein Temperierfluid, welche Zuleitung in den Verteiler- und Sammelkanal mündet. Schließlich ist noch eine Ableitung für das Temperierfluid vorhanden, welche Abzweigung aus dem Verteiler- und Sammelkanal ausgeleitet oder abgezweigt ist. Das Temperierfluid gelangt somit über die Zuleitung in den ersten Verteiler- und Sammelkanal und wird von dort auf die parallel zueinander verlaufenden Wellen verteilt. Zusätzlich zur Durchströmung dieser Wellen gelangt das Temperierfluid aus dem Verteiler- und Sammelkanal in die genannte Ableitung. Auf diese Weise ergibt sich eine Massenstromaufteilung für das Temperierfluid, welches teilweise durch die parallel geschalteten Wellen und teilweise zur Ableitung geleitet wird. Da die Ableitung dazu ausgebildet und vorgesehen ist, mit der Zuleitung eines weiteren, im Wesentlichen identischen Temperiermoduls fluidleitend verbunden zu werden, können auf diese Weise mehrere erfindungsgemäße Temperiermodule zur einer größeren Anordnung von Temperiermodulen (einer Temperiervorrichtung) zusammengeschaltet (zusammengesteckt) oder kombiniert werden. Das Ergebnis ist, bei einem geringeren Druckverlust und gleichmäßiger Temperierwirkung, eine flexible Einsetzbarkeit des erfindungsgemäßen Temperiermoduls.
Aufgrund der Ähnlichkeit des erfindungsgemäßen Temperiermoduls mit einem als solchem bekannten (Metall-)Balg lässt sich die erfindungsgemäße Lösung auch als „Kühlbalg“ oder allgemein „Temperierbalg“ bezeichnen. Da die zu seiner Herstellung erforderlichen Maschinen und Prozesse bekannt sind, ergibt sich zudem eine einfache und folglich kostengünstige Herstellbarkeit. Eine zusätzliche äußere Abdichtung ist nicht erforderlich.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Temperieren wenigstens eines Elektromoduls, insbesondere eines Batteriemoduls oder eines Elektromotors, mit einem erfindungsgemäßen Temperiermodul, einer Anordnung von erfindungsgemäßen Temperiermodulen oder einer erfindungsgemäßen Temperiervorrichtung beinhaltet, dass ein Temperierfluid, vorzugsweise Wasser, optional mit Zusatzstoffen, ein Öl oder ein Dielektrikum, beispielsweise 3M™ Novec™ High-Tech Flüssigkeiten, über eine Zuleitung durch die Wellen in dem gewellten Bereich des rohrförmigen Wandabschnitts zu der Ableitung geleitet wird. Dabei erfolgt im Bereich der Wellen eine parallele Strömungsführung des Temperierfluids, wie bereits erwähnt.
Gemäß einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Temperiermoduls ist vorgesehen, dass eine Hauptströmungsrichtung des Temperierfluids in dem Verteiler- und Sammelkanal im Bereich der Zuleitung und/oder im Bereich der Ableitung im Wesentlichen parallel zu der Längsachse des rohrförmigen Wandabschnitts ist. Auf diese Weise kann das Temperierfluid achsparallel unter entsprechender Bauraumreduzierung in den Verteiler- und Sammelkanal eingeleitet bzw. aus dem Verteiler- und Sammelkanal ausgeleitet werden.
Entsprechend kann bei einer anderen Weiterbildung des erfindungsgemäßen Temperiermoduls vorgesehen sein, dass die Zuleitung und/oder die Ableitung im Wesentlichen quer zu der Längsachse des rohrförmigen Wandabschnitts orientiert ist bzw. sind. Auf diese Weise ergibt sich eine verbesserte Kombinierbarkeit der Temperiermodule.
Insbesondere gemäß einer anderen Weiterbildung des erfindungsgemäßen Temperiermoduls, bei dem die Zuleitung und die Ableitung zueinander fluchtend ausgebildet sind, lassen sich die Temperiermodule mit parallel ausgerichteten Längsachse nebeneinander anordnen und fluidleitend miteinander verbinden, vorzugsweise durch Einstecken der Anleitung eines Temperiermoduls in die Zuleitung einer anderen Temperiermoduls.
Gemäß einer noch anderen Weiterbildung des erfindungsgemäßen Temperiermoduls kann vorgesehen sein, dass der rohrförmige Wandabschnitt zwei vorzugsweise einander diametral gegenüberliegende gewellte Bereiche und zwei vorzugsweise einander diametral gegenüberliegende Verteiler- und Sammelkanäle aufweist. Hierdurch lässt sich eine gegenüber dem Umfang des Elektromoduls möglichst gleichmäßige Kühlwirkung erreichen. Die Erfindung ist jedoch keinesfalls auf derartige Ausgestaltungen beschränkt: beispielsweise kann es vorteilhaft sein, die Verteiler- und Sammelkanäle nicht einander diametral gegenüberliegend, sondern gemeinsam auf einer Seite des Elektromoduls anzuordnen. Die Wellen auf der einen Seite des Elektromoduls sind dann deutlich länger als die Wellen auf der anderen Seite des Elektromoduls. Somit kann die Temperierwirkung gezielt beeinflusst werden. Beispielsweise kann die Leistungselektronik eines Elektromotors im Bereich der kürzeren Wellen angeordnet sein, um gezielt die dortige Temperierwirkung zu optimieren.
Eine andere Weiterbildung des erfindungsgemäßen Temperiermoduls sieht vor, dass jeder der beiden Verteiler- und Sammelkanäle eine Zuleitung und eine Ableitung aufweist. Hierdurch wird das Durchströmungsverhalten verbessert. Auch ist es möglich, bei einer Anordnung mehrerer erfindungsgemäßer Temperiermodule eine Hin- und eine Rückströmung des Temperierfluids vorzusehen.
Eine noch andere Weiterbildung des erfindungsgemäßen Temperiermoduls sieht vor, dass die Zuleitungen und die Ableitungen zueinander parallel und vorzugsweise im Wesentlichen in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sind, um die (direkte) Kombinierbarkeit der Temperiermodule weiter zu verbessern.
Eine wieder andere Weiterbildung des erfindungsgemäßen Temperiermoduls sieht vor, dass der rohrförmige Wandabschnitt einen runden, speziell kreisrunden, Querschnitt, einen ovalen Querschnitt oder einem im Wesentlichen (z.B. bis auf abgerundete Eckbereiche) rechteckigen Querschnitt aufweist und vorzugsweise entweder einstückig ausgebildet oder aus wenigstens zwei Halbschalen zusammengesetzt ist. Dabei können die beiden Halbschalen durch stoffschlüssiges Verbinden in den Verteiler- und Sammelkanälen zusammengesetzt sein. Der angesprochene runde, speziell kreisrunde, ovale oder rechteckige Querschnitt der Temperiervorrichtung eignet sich gut zur Aufnahme von rotationssymmetrischen Körpern oder von sogenannten Prismazellen (prismatischen Zellen), was eine gängige Geometrie derzeit verwendeter Batteriezellen oder Batteriemodule im Bereich der Elektromobilität beschreibt. Wenn der rohrförmige Wandabschnitt aus Halbschalen zusammengesetzt ist, können diese als einfache Tiefziehteile besonders kostengünstig hergestellt werden.
Eine bestimmte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Temperiermoduls sieht vor, dass die Zuleitung einen lichten Innendurchmesser aufweist, der im Wesentlichen einem Außendurchmesser der Ableitung entspricht, oder umgekehrt. Dies kann insbesondere eine besonders einfache Anschließbarkeit der Temperiervorrichtung bewirken (durch Einstecken der Ableitung eines Moduls in die Zuleitung eines anderen Moduls, oder umgekehrt). Die Ableitung kann zusätzlich endständig (konisch) aufgeweitet sein. Entsprechend kann die Zuleitung konisch verjüngt ausgebildet sein. Auch eine umgekehrte Ausgestaltung ist jeweils möglich.
Bei einer anderen Weiterbildung des erfindungsgemäßen Temperiermoduls ist vorgesehen, dass an der Zuleitung und/oder an der Ableitung wenigstens ein Dichtelement zum Abdichten einer Verbindung mit einem weiteren Temperiermodul angeordnet ist, um eine Anordnung mehrerer erfindungsgemäßer Temperiermodule fluidtechnisch abzudichten.
Bei einer wieder anderen Weiterbildung des erfindungsgemäßen Temperiermoduls kann dagegen vorgesehen sein, dass die Zuleitung und/oder die Ableitung in einem mittleren Bereich des rohrförmigen Wandabschnitts bezogen auf eine Längserstreckung desselben angeordnet ist bzw. sind. Auch hierdurch lässt sich die Temperierwirkung gezielt beeinflussen.
Um die Temperierwirkung noch weiter zu verbessern, kann bei einer wieder anderen Weiterbildung des erfindungsgemäßen Temperiermoduls vorgesehen sein, dass die Ummantelung einen den rohrförmigen Wandabschnitt zumindest auf einer Stirnseite, vorzugsweise mit Ausnahme einer Durchführung von elektrischen Anschlusskontakten oder einer Abtriebswelle, verschließenden Stirnwandabschnitt aufweist. Dieser Stirnwandabschnitt kann wenigstens einen weiteren gewellten Bereich umfassen, in dem die Ummantelung eine Mehrzahl von parallel zueinander verlaufenden stirnseitigen Wellen aufweist. Diese stirnseitigen Wellen können sich quer zu einer Längsachse des rohrförmigen Wandabschnitts erstrecken und in den Verteiler- und Sammelkanal anal übergehen. Auf diese Weise wird das erfindungsgemäße Temperiermodul um stirnseitige Temperiereinrichtungen ergänzt, die im Wesentlichen analog zu der Temperiereinrichtung in dem rohrförmigen Wandabschnitt ausgebildet sind, um die Temperierwirkung weiter zu verbessern.
Um eine möglichst platzsparende Anordnung des erfindungsgemäßen Temperiermoduls zu ermöglichen, sieht eine andere Weiterbildung derselben vor, dass der gewellte Bereich derart ausgebildet ist, dass Wellenberge des gewellten Bereichs in Wellentälern eines gleich ausgebildeten gewellten Bereichs aufnehmbar sind, wobei sich die jeweiligen Wellenberge und Wellentäler vorzugsweise vollflächig berühren, um eine enge Anordnung zu ermöglichen. Auf diese Weise können zwei entsprechend ausgestaltete erfindungsgemäße Temperiermodule eng benachbart (quasi verzahnt) angeordnet werden, indem sie im Bereich ihrer Wellenberge und Wellentäler quasi ineinander gesteckt werden.
Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, des erfindungsgemäße Temperiermodul derart weiterzubilden, dass davon zwei verschieden ausgebildete Varianten existieren, die sich im Wesentlichen nur hinsichtlich einer axialen Position des gewellten Bereichs oder der gewellten Bereiche voneinander unterscheiden. Vorzugsweise ist dabei der gewellte Bereich gemäß der einen Variante gerade um eine halbe Wellenlänge gegenüber dem gewellten Bereich gemäß der anderen Variante verschoben. Wenn ein Temperiermodul gemäß der ersten Variante und ein Temperiermodul gemäß der zweiten Variante mit ihren Wellenbergen und ihren Wellentälern (und ihren jeweiligen Zu- bzw. Ableitungen) zusammengesteckt werden, wie vorstehend beschrieben, kann hierdurch der genannte Versatz hinsichtlich der axialen Position der gewellten Bereiche gerade ausgeglichen werden, sodass - bei gleicher Gesamtlänge - keine der beiden Temperiermodule in axialer Richtung gegenüber der anderen hervorsteht. Dies trägt wiederum zu einer äußerst kompakten Bauraumausnutzung bei, die insbesondere im Automobilbereich eine große Rolle spielt. Wird der Kühlbalg bei einer anderen speziellen Weiterbildung derart gestaltet, dass die Wellen unsymmetrisch sind, kann eine und dasselbe Teil wechselseitig verbaut werden. Der wechselseitige Verbau benötigt nur zwei gleiche Teile im Vergleich zu sonst zwei unterschiedlichen, was die Produktion vereinfacht.
Eine wieder andere Weiterbildung des erfindungsgemäßen Temperiermoduls schafft eine Anordnung von Temperiermodulen, bei der wenigstens jeweils ein Exemplar der beiden verschieden ausgebildeten Varianten vorgesehen ist, die derart benachbart angeordnet sind, dass Wellenberge des gewellten Bereichs der einen Variante mit Wellentälern des gewellten Bereichs der anderen Variante im Eingriff befindlich sind. Auf die hierdurch erreichbaren Vorteile wurde vorstehend bereits hingewiesen.
Bei nochmaliger Weiterbildung des erfindungsgemäßen Temperiermoduls, dessen rohrförmiger Wandabschnitt zwei vorzugsweise einander diametral gegenüberliegende gewellte Bereiche und zwei vorzugsweise einander diametral gegenüberliegende Verteiler- und Sammelkanäle aufweist, kann noch vorgesehen sein, dass wenigstens zwei rohrförmige Wandabschnitte parallel und mit seitlichem Abstand zueinander angeordnet und in den Verteiler- und Sammelkanälen jeweils fluiddicht miteinander verbunden sind. Dies kann beispielsweise dadurch entstehen, dass ein entsprechendes Verbindungsteil (beispielsweise ein Blech) stoffschlüssig von außen in den genannten Verteiler- und Sammelkanälen angebunden wird. Auf diese Weise entsteht zwischen den beiden rohrförmigen Wandabschnitten ein weiterer rohrförmiger Leitungsabschnitt zum Aufnehmen eines Elektromoduls, wiederum mit Ausnahme von elektrischen Anschlusskontakten oder einer Antriebswelle desselben. Durch geschicktes Verbinden zweier voneinander beabstandeter Temperiermodule wird also in einem Bereich zwischen diesen Temperiermodulen ein weiteres Temperiermodul bereitgestellt, sodass sich eine äußerst kompakte Anordnung zur Aufnahme einer Vielzahl von Elektromodulen ergibt.
Gemäß einem anderen Aspekt betrifft die Erfindung auch eine Temperiervorrichtung aus mehreren erfindungsgemäßen oder entsprechend weitergebildeten Temperiermodulen, bei der wenigstens eine Ableitung eines Temperiermoduls mit einer Zuleitung eines anderen Temperiermoduls fluidleitend (direkt) verbunden ist, wobei vorzugsweise ein endständiges Temperiermodul keine Ableitung zum Anschließen eines weiteren Temperiermoduls aufweist, um die Temperiervorrichtung fluidtechnisch abzuschließen.
Gemäß einem wieder anderen Aspekt betrifft die Erfindung auch ein Elektromodul, insbesondere ein Batteriemodul oder einen Elektromotor, mit einem erfindungsgemäßen Temperiermodul. Das Elektromodul ist in dem rohrförmigen Wandabschnitt oder einem der rohrförmigen Wandabschnitte oder dem weiteren rohrförmigen Leitungsabschnitt aufgenommen und kann dabei zumindest in dem gewellten Bereich und/oder in dem weiteren gewellten Bereich (wie weiter oben definiert) an dem betreffenden rohrförmigen Wandabschnitt anliegen. Um insbesondere einen Massenstromschlupf des Temperiermediums zu verhindern und um außerdem eine Versteifung des aufgenommenen Elektromoduls zu bewirken, kann zusätzlich noch vorgesehen sein, dass das Elektromodul und das Temperiermodul fest miteinander verbunden sind, insbesondere durch stoffschlüssiges Verbindung im Bereich von Wellentälern in dem gewellten Bereich und/oder in dem weiteren gewellten Bereich. Hierdurch kann bei Batteriezellen einer Verformung durch chemische und thermische Einflüsse entgegengewirkt werden.
Als äußerst vorteilhaft hat sich eine Anordnung aus wenigstens zwei Elektromodulen mit einer Anordnung von Temperiermodulen erwiesen, welche Temperiermodule wenigstens jeweils ein Exemplar der beiden verschieden ausgebildeten Varianten umfassen, die wie oben definiert benachbart und in Eingriff befindlich angeordnet sind, bei der in jedem Exemplar der beiden verschieden ausgebildeten Varianten jeweils ein Elektromodul angeordnet ist.
Ebenfalls äußerst bevorzugt ist eine Anordnung aus wenigstens drei Elektromodulen mit einem speziellen Temperiermodul, wie oben beschrieben, bei der zwischen den beiden rohrförmigen Wandabschnitten ein weiterer rohrförmiger Leitungsabschnitt ausgebildet ist, bei der in den beiden rohrförmigen Wandabschnitten und in dem weiteren rohrförmigen Leitungsabschnitt jeweils ein Elektromodul aufgenommen ist.
Besonders bevorzugt ist auch eine Anordnung aus mehreren Elektromodulen mit einer erfindungsgemäßen Temperiervorrichtung, bei der vorzugsweise in jedem Temperiermodul jeweils ein Elektromodul aufgenommen ist.
Weitere Eigenschaften und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung.

1 zeigt eine Temperiervorrichtung nach dem Stand der Technik, insbesondere gemäß EP 3 056 847 A1 , im Längsschnitt;
2 zeigt eine erste Weiterbildung des Standes der Technik gemäß 1, die jedoch nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist;
3 zeigt eine perspektivische Ansicht der Ausgestaltung gemäß 2;
4a zeigt eine andere Weiterbildung des Standes der Technik gemäß 1, die ebenfalls nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist;
4b zeigt eine Variante des Gegenstands aus 4a;
5 zeigt im Längsschnitt ein Detail einer Temperiervorrichtung gemäß DE 10 2017 117 263 ;
6 zeigt eine weitere Ausgestaltung der Temperiervorrichtung gemäß DE 10 2017 117 263 ;
7 zeigt noch eine weitere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Temperiervorrichtung gemäß DE 10 2017 117 263 ;
8 zeigt eine andere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Temperiervorrichtung gemäß DE 10 2017 117 263 ;
9 zeigt die Temperiervorrichtung aus 8 in der Draufsicht;
10 zeigt eine perspektivische Ansicht der Temperiervorrichtung gemäß 8;
11 zeigt ein Detail der Temperiervorrichtung aus 10;
12 zeigt eine Seitenansicht der Temperiervorrichtung aus 10;
13 zeigt eine andere Ausgestaltung der Temperiervorrichtung gemäß DE 10 2017 117 263 , speziell bei einer Anwendung zur Kühlung eines Elektromotors;
14 zeigt eine Darstellung des Strömungsraums bei der Ausgestaltung gemäß 13;
15a zeigt eine wieder andere Weiterbildung der Temperiervorrichtung gemäß DE 10 2017 117 263 ;
15b zeigt eine Variante der Temperiervorrichtung aus 15a;
16 zeigt noch eine andere Weiterbildung der Temperiervorrichtung gemäß DE 10 2017 117 263 ;
17 zeigt eine andere, spezielle Ausgestaltung der Temperiervorrichtung gemäß DE 10 2017 117 263 ;
18 zeigt noch eine andere spezielle Weiterbildung der Temperiervorrichtung gemäß DE 10 2017 117 263 ;
19 zeigt eine Abwandlung der Ausgestaltungen gemäß 17 und 18;
20 zeigt im Längsschnitt eine wieder andere Weiterbildung der Temperiervorrichtung gemäß DE 10 2017 117 263 mit zusätzlicher stirnseitiger Temperierung;
21 zeigt einen Querschnitt durch die Ausgestaltung gemäß 20;
22 zeigt eine andere Ausgestaltung der Temperiervorrichtung gemäß DE 10 2017 117 263 mit stirnseitiger Temperierung im Längsschnitt;
23 zeigt einen Querschnitt durch die Anordnung gemäß 22;
24 zeigt eine Variante der Temperiervorrichtung mit Gegenstromkühlung gemäß DE 10 2017 117 263 ;
25a bis 25c zeigen Ansichten einer Variante der Ausgestaltung gemäß 10;
26 zeigt eine erfindungsgemäßes Temperiermodul in einer perspektivischen Ansicht;
27 zeigt das Temperiermodul aus 26 in einer Draufsicht;
28 zeigt das Temperiermodul aus 27 in einem Längsschnitt;
29 zeigt das Temperiermodul aus 26 in einer Seitenansicht;
30 zeigt das Temperiermodul aus 26 in einer Frontalansicht;
31 zeigt hintereinander geschaltete Temperiermodule gemäß 26 mit jeweils einem eingesetzten Elektromodul;
32 zeigt die Anordnung aus 33 in einem Querschnitt;
33 zeigt die Anordnung gemäß 33 in einem anderen Querschnitt;
34 zeigt hintereinander geschaltete Temperiermodule anderer Bauart mit jeweils einem eingesetzten Elektromodul;
35 zeigt ein einzelnes Temperiermodul gemäß 34;
36 zeigt hintereinander geschaltete Temperiermodule wieder anderer Bauart mit jeweils einem eingesetzten Elektromodul; und
37 zeigt ein einzelnes Temperiermodul gemäß 36.

1 zeigt eine Temperiervorrichtung nach dem Stand der Technik gemäß EP 3 056 847 A1 , die im einleitenden Teil der Beschreibung bereits genauer erörtert wurde. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine derartige Ausgestaltung vorteilhaft weiterzubilden.
Eine erste Möglichkeit einer derartigen vorteilhaften Weiterbildung ist in 2 dargestellt, auf die ebenfalls weiter oben bereits eingegangen wurde. Der Gegenstand von 2 ist nicht Teil der vorliegenden Erfindung, kann jedoch eine bei Bedarf separat beanspruchbare weitere Erfindung darstellen.
In 3 ist eine perspektivische Ansicht der Ausgestaltung gemäß 2 dargestellt. Auch hierauf wurde weiter oben bereits hingewiesen.
Auch die Ausgestaltung gemäß 4 ist nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung, bei Bedarf jedoch als separate, weitere Erfindung beanspruchbar. Auch die Lösung gemäß 4 erreicht - wie die Lösung gemäß 2 - eine vorteilhafte Weiterbildung des Gegenstands aus 1. Hierauf wurde im einleitenden Teil der Beschreibung detailliert hingewiesen.
Die folgenden 5 bis 25 gemäß DE 10 2017 117 263 zeigen Merkmale der vorliegenden Erfindung, die auch bei deren Umsetzung realisierbar sind. In den 26 ff sind zusätzliche Merkmale enthalten, die den Gegenstand der vorliegenden Erfindung von der Offenbarung der DE 10 2017 117 263 abgrenzen.
5 zeigt im Längsschnitt ein Detail einer Temperiervorrichtung gemäß DE 10 2017 117 263 , die gemäß den Ausführungen im einleitenden Teil der Beschreibung auch als „Kühlbalg“ bzw. allgemein als „Temperierbalg“ bezeichnet werden kann. Ein Balg besitzt regelmäßig - neben glattzylindrischen Anschlussenden - einen rohrförmigen, gewellten Wandabschnitt, der in 5 bei Bezugszeichen 10a dargestellt ist. Die gesamte Temperiervorrichtung ist mit Bezugszeichen 10 bezeichnet. Sie weist in dem gewellten Bereich 10a eine Mehrzahl von Wellen auf, von denen in 5 aus Gründen der Übersichtlichkeit nur einige jeweilige Wellenberge mit dem Bezugszeichen 10b versehen sind. Der Temperierbalg 10 umgibt einen zu temperierenden Körper 1 (vorliegend ein sogenanntes Elektromodul), im Bereich von dessen Oberfläche (Mantelfläche) 1a. Dabei liegt der Temperierbalg 10 im Bereich seiner Wellentäler 10c an der genannten Oberfläche 1a an und kann dort insbesondere stoffschlüssig fixiert sein. Hierdurch lässt sich der erwähnte Massenstromschlupf unterbinden; außerdem kann die stoffschlüssige Anbindung des Temperierbalgs 10 an den zu temperierenden Körper 1 zu einer Versteifung des letzteren führen, was insbesondere im Falle einer Ausgestaltung des Körpers 1 in Form eines Batteriemoduls oder einer Batteriezelle (speziell in Form von prismatischen, tiefgezogenen oder fließgepressten Batteriebechern) vorteilhaft und erwünscht sein kann.
Im Rahmen der Offenbarung gemäß DE 10 2017 117 263 wird ein Temperiermedium oder Temperierfluid durch den zwischen Körper-Oberfläche 1a und einer Innenseite des Temperierbalgs 10 definierten Strömungsraum 4 geleitet. Anders als beim Stand der Technik handelt es sich bei dem Strömungsraum 4 jedoch nicht um einen einzelnen, durchgängigen, schraubenförmigen Strömungsraum, sondern um eine Vielzahl parallel geschalteter Strömungsräume, worauf weiter unten noch genauer eingegangen wird. Hierdurch lässt sich die Temperierwirkung verbessern, und Druckverluste werden reduziert.
6 zeigt, in Form eines Längsschnitts, eine Temperiervorrichtung (Temperierbalg) 10 gemäß DE 10 2017 117 263 mit aufgenommenem Elektromodul in Form eines Batteriemoduls (Prismazelle) 20. Bei Bezugszeichen 20a und 20b sind elektrische Anschlusskontakte des Elektromoduls 20 symbolisch dargestellt. Bezugszeichen 11 bezeichnet eine Ummantelung der Temperiervorrichtung 10, welche Ummantelung dazu ausgebildet ist, das Elektromodul 20 - mit Ausnahme der Anschlusskontakte 20a, 20b - vollständig aufzunehmen. Der Temperierbalg 10 bzw. die Ummantelung 11 umfasst den bereits anhand von 5 dargestellten rohrförmigen Wandabschnitt 10a bzw. den gewellten Bereich, in dem die Ummantelung 11 bzw. der Temperierbalg 10 eine Mehrzahl von parallel zueinander verlaufenden Wellen aufweist, von denen in 6 nur die (Scheitellinien der) Wellenberge 10b symbolisch dargestellt sind. Diese Wellen erstrecken sich (mit Ausnahme der rechts und links in 6 dargestellten Endabschnitte, die in 6 mit Bezugszeichen 10d bzw. 10e bezeichnet sind) quer zu der Längsachse L der Anordnung bzw. des rohrförmigen Wandabschnitts 10a. An den genannten Endabschnitten 10d, 10e, von denen die erstgenannten auch als erste Endabschnitte 10d und die zweitgenannten auch als zweite Endabschnitte 10e bezeichnet werden, ändert sich der jeweilige Verlauf der Wellen bzw. Wellenberge 10b beim Übergang in einen zugehörigen Verteiler- und Sammelkanal (ohne Wellen). Entsprechend ist in 6 ein erster Verteiler- und Sammelkanal mit dem Bezugszeichen 12.1 bezeichnet und ein zweiter Verteiler- und Sammelkanal mit dem Bezugszeichen 12.2. Die angesprochene stetige Änderung des jeweiligen Verlaufs erfolgt derart, dass die Wellen bzw. Wellenberge in den jeweiligen Verteiler- und Sammelkanal 12.1, 12.2 hineingekrümmt sind, sodass sich ihr Verlauf an einen Verlauf bzw. eine Längserstreckung des jeweiligen Verteiler- und Sammelkanals 12.1, 12.2 annähert. Außerdem kann die Wellenhöhe graduell bis auf Null abnehmen. Bezugszeichen 13 bezeichnet eine Zuleitung für ein Temperierfluid, wobei ein zugeordneter Pfeil einen Massenstrom des Temperierfluids bezeichnet. Bezugszeichen 14 steht entsprechend für eine Ableitung für das Temperierfluid. Die Zuleitung 13 mündet in den ersten Verteiler- und Sammelkanal 12.1, während die Ableitung 14 aus dem zweiten Verteiler- und Sammelkanal 12.2 ausgeleitet bzw. abgezweigt ist. Somit ließe sich der erste Verteiler- und Sammelkanal 12.1 auch als reiner Verteilerkanal bezeichnen, und der zweite Verteiler- und Sammelkanal 12.2 als reiner Sammelkanal, welche Unterscheidung hier und im Folgenden jedoch nicht gemacht wird.
Die vertikalen punktierten Linien in 6 deuten eine entsprechende seitliche Begrenzung des Elektromoduls 20 an. Dieses wird also seitlich von den genannten Verteiler- und Sammelkanälen 12.1, 12.2 eingegrenzt. Der Umfangsbereich zwischen den genannten Verteiler- und Sammelkanälen 12.1, 12.2 wird von den rohrförmigen Wandabschnitten mit gewellten Bereichen eingenommen, wie in 5 dargestellt. Mit anderen Worten: Die Ausgestaltung gemäß 5 stellt eine Ansicht des Gegenstands in 6 in einer Schnittebene dar, die um 90° gegenüber der Schnittebene in 6 verdreht angeordnet ist. Entsprechend kann das Bezugszeichen 1 in 5 dasselbe Element bezeichnen wie das Bezugszeichen 20 in 6.
Ein bei Bezugszeichen 13 zuströmendes Temperiermedium wird entsprechend aus dem ersten Verteiler- und Sammelkanal 12.1, der als eine Art Verteiler fungiert, durch die Strömungsräume 4 innerhalb der Wellen (vergleiche 5) um das Elektromodul 20 herumgeleitet und anschließend in dem Verteiler- und Sammelkanal 12.2 wieder gesammelt. Anschließend erfolgt die Ableitung bei Bezugszeichen 14. Die Umströmung des Elektromoduls 20 gemäß 6 erfolgt also in einer Mehrzahl paralleler Strömungskanäle 4 (vergleiche 5). Die Krümmung der Wellen in den ersten und zweiten Endabschnitten 10d, 10e sorgt dafür, dass Wirbel- und Turbulenzbildungen vermieden werden, was dazu beiträgt, Druckverluste zu minimieren und die Temperierwirkung zu verbessern.
6 zeigt eine besonders bevorzugte Ausgestaltung der Temperiervorrichtung gemäß DE 10 2017 117 263 , bei der die Zuleitung und die Ableitung des Temperierfluids an unterschiedlichen (Stirn-)Seiten der Anordnung erfolgt. Dagegen zeigt 7 eine Abwandlung dieser Ausgestaltung, bei der die Zuleitung 13 und die Ableitung 14 jeweils etwa mittig auf einander gegenüberliegenden Seiten der Ummantelung 11 angeordnet sind, wie dargestellt. Entsprechend sind die Wellen bzw. Wellenberge 10b des Temperierbalgs in den Endabschnitten 10d, 10e anders ausgebildet als bei der Ausgestaltung in 6. Speziell sind sie symmetrisch bezüglich einer Verbindungslinie von Zuleitung 13 und Ableitung 14 auf diese (gedachte) Verbindungslinie hin gekrümmt, wie gezeigt.
8 zeigt eine andere Ausgestaltung, bei der Zuleitung 13 und Ableitung 14 auf einer gleichen Stirnseite der Anordnung angeordnet sind. Entsprechend sind hier die Wellen bzw. Wellenberge 10b an ihren Endabschnitten 10d, 10e in der gleichen Richtung (jeweils nach oben in 8) gekrümmt.
9 zeigt die Ausgestaltung gemäß 8 im Querschnitt. Hier ist erkennbar, wie das Elektromodul 20 beidseitig in den gewellten Bereichen 10a des rohrförmigen Wandabschnitts mit dem Temperiermedium beaufschlagt wird, welches im Verteiler- und Sammelkanal 12.1 zugeführt und im Verteiler- und Sammelkanal 12.2 wieder abgeführt wird.
10 zeigt eine perspektivische Gesamtansicht der Anordnung gemäß 8 oder 9. Die gewellten Bereiche 10a bzw. Wellenberge 10b sind hier besonders gut zu erkennen. Außerdem ist in 10 zu erkennen, dass die Ummantelung aus einer Mehrzahl von Teilschalen oder Halbschalen zusammengesetzt sein kann, wie durch entsprechende Fügelinien VL symbolisiert ist. Auf diese Weise lassen sich die einzelnen Bestandteile der Ummantelung in einfaeher und kostengünstiger Weise als Tiefziehteile fertigen, die anschließend (stoffschlüssig) zu der Ummantelung 11 verbunden werden können.
11 zeigt in der Draufsicht einen Detailausschnitt des Gegenstands aus 10. Hier ist besonders gut zu erkennen, wie die Wellen bzw. Wellenberge 10b in den Verteiler- und Sammelkanal 12.2 münden bzw. auslaufen, sodass sich zumindest im Scheitel S tatsächlich ein völlig glatter Wandverlauf ergibt.
12 zeigt eine Seitenansicht der Ausgestaltung gemäß insbesondere 10.
In 13 ist eine gegenüber 8 ff. abgewandelte Anordnung gezeigt, bei der das Elektromodul 20 als Elektromotor ausgebildet ist, der stirnseitig, insbesondere mit seiner Abtriebswelle 21 oder dergleichen, aus der Ummantelung 11 hervorragt. Diese ist ansonsten ähnlich ausgebildet wie in 8 ff., weist jedoch insgesamt einen eher kreisrunden Querschnitt auf, während die Ausgestaltung gemäß 8 ff. eher oval ausgebildet ist. Die Zuleitung 13 und die Ableitung 14 sind als radial nach außen gebogene Anschlussstutzen ausgeführt.
14 zeigt isoliert nur den resultierenden Strömungsraum, d.h. die Zuleitung 13, den ersten Verteiler- und Sammelkanal 12.1, den gewellten Bereich 10a, den zweiten Verteiler- und Sammelkanal 12.2 sowie die Ableitung 14 nebst den Endabschnitten 10d, 10e. Die zwischen den einzelnen Wellenbergen 10b dargestellten Zwischenräume sind diejenigen Bereiche, in denen der rohrförmige Wandabschnitt an der Oberfläche bzw. Außenseite des Elektromoduls (in 14 nicht dargestellt) anliegt und vorzugsweise mit diesem stoffschlüssig verbunden ist, sodass in diesen Bereichen keine Strömung des Temperiermediums (Temperierfluid) erfolgt.
15a zeigt eine äußerst bevorzugte Weiterbildung der Temperiervorrichtung gemäß DE 10 2017 117 263 im Rahmen einer Anordnung mit vier Elektromodulen 20. Das zweite Elektromodul 20 von oben und das vierte Elektromodul 20 von oben sind jeweils wieder in einer Ummantelung 11 gemäß beispielsweise 8 oder 10 aufgenommen, welche Ummantelung 11 einen rohrförmigen Wandabschnitt 10a umfasst. Der rohrförmige Wandabschnitt 10a umfasst wiederum wenigstens einen gewellten Bereich, der in 15a aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht gesondert bezeichnet ist. Die gepunkteten Linien in 15a symbolisieren den Verlauf der Wellenberge 10b in dem jeweiligen gewellten Bereich. Bezugszeichen 12.2 bezeichnet - wie zuvor - den zweiten Glattrohrbereich, der in die (nicht gezeigte) Ableitung übergeht.
Die genannten zweiten und vierten Elektromodule 20 sind derart innerhalb der jeweiligen Ummantelung 11 angeordnet, dass ein jeweils direkt benachbartes Elektromodul 20 die Ummantelung 11 im Bereich der Wellenberge 10b berührt, wie dargestellt. So ist beispielsweise das dritte Elektromodul 20 von oben zwischen den Wellen des Temperierbalgs für das zweite Elektromodul 20 von oben und das vierte Elektromodul 20 von oben eingeschlossen, sodass de facto die Wellentäler des zweiten bzw. vierten Elektromoduls 20 als Wellenberge für dieses dritte Elektromodul 20 fungieren. Um den so geschaffenen Strömungsraum für das dritte Elektromodul 20 von oben (und entsprechend für das erste Elektromodul 20 von oben) nach außen abzuschließen, sind Verbindungsteile 15 vorgesehen (z. B. aus Blech), die vorzugsweise stoffschlüssig mit den Ummantelungen 11 im Bereich des Scheitels S (vergleiche 11) im Verteiler- und Sammelkanal 12.2 (und entsprechend auch im Verteiler- und Sammelkanal 12.1, nicht gezeigt) verbunden sind. Selbstverständlich können die einzelnen Verbindungsteile 15 auch in Form eines einzelnen, durchgängigen Verbindungsteils ausgebildet sein. So ergibt sich jeweils ein abgeschlossener Strömungsraum 16, der zum Temperieren des ersten, dritten, ... Elektromoduls 20 verwendet werden kann. Auf diese Weise ist nur für jedes zweite Elektromodul 20 die Verwendung eines vollständigen Kühlbalgs bzw. Temperierbalgs erforderlich, was eine entsprechende Material- und Kostenersparnis bedeutet.
Gemäß der Variante in 15b sind bei Bezugszeichen 16' ein (oder mehrere) Loch (Löcher) im Verteiler- und Sammelkanal 12.2 vorgesehen. Hierdurch kann im Bereich 10b eine interne Reihenschaltung der Zellkühlung realisiert werden. Eine äußere Überführung des Temperiermedium-Stroms ist nicht erforderlich, wodurch die Realisierung einfach, klein, leicht und kostengünstig ausfällt.
16 zeigt eine Ausgestaltung, bei der zwei Temperiervorrichtungen gemäß DE 10 2017 117 263 versetzt angeordnet und hinsichtlich der gewellten Bereiche 10a derart ausgestaltet sind, dass die Wellenberge der einen Anordnung gerade in die Wellentäler der anderen Anordnung eingreifen. Auf diese Weise lassen sich zwei erfindungsgemäße Temperiervorrichtung auf engstem Raum anordnen. Besonders vorteilhaft ist es in diesem Zusammenhang, wenn die erfindungsgemäße Temperiervorrichtung in zwei Varianten vorliegt, die sich hinsichtlich der axialen Position des gewellten Bereichs im Hinblick auf die Längserstreckung der Ummantelung unterscheiden - vorzugsweise so, dass die Wellung bei der einen Variante gerade um eine halbe Wellenlänge gegenüber der anderen Variante verschoben ist. Dann lassen sich die beiden Wellungen gemäß 16 in Eingriff bringen, ohne dass die eine Anordnung aus Temperiervorrichtung und Elektromodul in axialer Richtung gegenüber der anderen Anordnung hervorstehen würde, was eine äußerst kompakte Bauform ermöglicht.
In 17 ist nochmals eine Ausgestaltung im Wesentlichen gemäß 13 ohne das entsprechende Elektromodul 20 (vergleiche 13) in einer Draufsicht dargestellt. Der Buchstabe Q bezeichnet eine abgeführte Wärmemenge.
18 zeigt eine Variante der Ausgestaltung gemäß 17, bei der - anders als in 13, 14 oder 17 - nur noch eine einzige radiale Auswölbung vorgesehen ist, welche sowohl die Zuleitung 13 als auch die Ableitung 14 und die entsprechenden Verteiler- und Sammelkanäle 12.1, 12.2 aufnimmt. Dazwischen ist bei Bezugszeichen 17 eine Art Trennwand vorgesehen, welche dem Bereich der Zuleitung 13 vom Bereich der Ableitung 14 strömungstechnisch und vorzugsweise auch wärmetechnisch trennt.
19 zeigt eine andere Weiterentwicklung der Ausgestaltung gemäß 17. Während in 17 Zuleitung 13 und Ableitung 14 bzw. die entsprechenden Verteiler- und Sammelkanäle 12.1, 12.2 diametral gegenüberliegend angeordnet sind, ist dies beim Gegenstand der 19 nicht der Fall: Zuleitung 13 und Ableitung 14 sind aufeinander zu verschoben, d.h. asymmetrisch angeordnet. Auf diese Weise ergeben sich zwei Strömungen des Temperierfluids (Temperiermediums), die in 19 mit ① bzw. ② bezeichnet sind. Dazu gehören Strömungsgeschwindigkeiten v₁ bzw. v₂ , die voneinander verschieden sein können. Während ein Elektromodul 20 im Inneren der Ummantelung eine Wärmemenge Q₁ abgibt, ist außen auf der Ummantelung 11 bei Bezugszeichen 18 eine weitere Wärmequelle, beispielsweise in Form einer Leistungselektronik oder Steuerelektronik vorgesehen, die eine Wärmemenge Q₂ erzeugt, die zusätzlich von außen auf die Anordnung einwirkt (vergleiche die Pfeile in 19). Aufgrund des kürzeren Strömungswegs im Bereich ① ergibt sich dort eine erhöhte Strömungsgeschwindigkeit v₁ des Temperaturfluids, was eine verbesserte Wärmeableitung bedeutet. Es ist deshalb vorteilhaft, wenn - wie in 19 gezeigt - die zusätzliche Wärmequelle 18 im Bereich dieses kürzeren Strömungswegs angeordnet ist, d.h. in dem Bereich, in dem Zuleitung 13 und Ableitung 14 umfänglich näher beieinanderliegen, wie gezeigt. Im Bereich ② resultiert aufgrund der größeren Strömungsweglänge eine geringere Geschwindigkeit v₂ , sodass die Wärmeabfuhr geringer ausfällt. Dies ist jedoch ausreichend, da im Bereich ② keine zusätzliche Wärmequelle 18 vorhanden ist.
20 zeigt einen Längsschnitt durch ein Elektromodul 20, das mit einer Ummantelung 11 einer Temperiervorrichtung umgeben ist, wie weiter oben anhand einer Vielzahl von Ausgestaltungen exemplarisch beschrieben. Wesentlich bei der Ausgestaltung gemäß 20 ist nun, dass auch stirnseitig eine Ummantelung vorgesehen ist - insbesondere, indem die Ummantelung 11 durch eine Art Deckel 11' stirnseitig verschlossen ist. Dieser Deckel bzw. Stirnwandabschnitt 11' umfasst ebenfalls wenigstens einen gewellten Bereich, der in 20 mit Bezugszeichen 11a' bezeichnet ist. Die gestrichelten Linien 11b' geben unterschiedliche Verläufe von Wellenbergen in diesem Bereich an. Die entsprechenden Wellen verlaufen parallel zueinander quer zur Längsachse L der Ummantelung 11 bzw. des Elektromoduls 20 und des zugehörigen rohrförmigen Wandabschnitts (nicht bezeichnet). An ihren jeweiligen ersten und zweiten Endabschnitten 11d', 11e' gehen die Wellen in den jeweils zugeordneten ersten Verteiler- und Sammelkanal 12.1 oder zweiten Verteiler- und Sammelkanal 12.2 der Ummantelung 11 über, wie dargestellt. Im Bereich der Wellentäler (nicht bezeichnet) des Stirnabschnitts 11' liegt dieser stirnseitig an dem Elektromodul 20 an, wie in 20 gezeigt.
In 21 ist eine Draufsicht auf den Stirnwandabschnitt 11' gemäß 20 gezeigt. Wie man erkennt, können die durch die Wellenberge 11b' symbolisierten Strömungskanäle entweder von dem ersten Verteiler- und Sammelkanal 12.1 zu dem zweiten Verteiler- und Sammelkanal 12.2 durchgängig ausgebildet sein, oder sie können sich auf dem Weg weiter verzweigen.
Der Stirnwandabschnitt 11' gemäß 20, 21 kann mit der restlichen Ummantelung 11 (Temperier- oder Kühlbalg) verlötet oder verschweißt sein. Vorzugsweise ist er als einfaches Blech-Tiefziehteil oder -Prägeteil ausgebildet.
22 zeigt eine Variante der Ausgestaltung gemäß 20. Dargestellt ist ein Elektromodul 20 nach Art eines Elektromotors mit vorspringender Abtriebswelle 20c. Gemäß 22 weist der Stirnwandabschnitt 11' einen gewellten Bereich 11a' mit parallel angeordneten Wellen bzw. Wellenbergen 11b' auf (Blickrichtung in Richtung der Wellenlängserstreckung). Die Wellenhöhe und damit der Querschnitt des Strömungskanals kann in radialer Richtung von innen nach außen zunehmen, um eine gleichmäßigere Temperierwirkung zu erreichen. Gleiches ist auch bei der Wellenanordnung gemäß 21 möglich. Gegenüber der Darstellung in 20 ist die Darstellung in 22 um 90° gedreht: Während in 20 die Blickrichtung quer zum Verlauf der Wellen bzw. Wellenberge 11b' ist, blickt man in 22 in Richtung dieser Wellenberge 11b'.
23 zeigt eine stirnseitige Draufsicht auf die Anordnung gemäß 22.
24 zeigt eine Ausführung der Kühlbälge als Vollbalg (Wellen mit konstantem Querschnitt über den kompletten Umfang) bei einer Anordnung aus fünf zu temperierenden Elektromodulen 20.1-20.5 (z.B. Batteriezellen). Dadurch kann eine gleichmäßigere Temperatur eingestellt werden. Die kann erreicht werden, indem eine in den Kühlbälgen strömende Kühlflüssigkeit (allgemein ein Temperierfluid) über externe Verbindungsrohre 30 und eine außerhalb der Kühlbälge (in dem Strömungsraum 16) strömende Kühlflüssigkeit durch die Wellen überführt wird. Werden jetzt die unterschiedlichen Kühlströme gegenläufig bespeist so kann der Temperaturgradient aufgrund der Erwärmung der Kühlflüssigkeit kleiner ausfallen, was eine gleichmäßigere Kühlung zur Folge hat. Somit lässt sich eine Gegenstromkühlung erreichen.
25a bis 25c zeigen Ansichten einer Variante der Ausgestaltung gemäß 10. Hier sind die Zuleitung 13 und die Ableitung 14 als seitliche Aushalsungen der Ummantelung 11 ausgebildet, wie insbesondere der 25c gut zu entnehmen ist.
In 26 ist in einer perspektivischen Gesamtdarstellung ein erfindungsgemäßes Temperiermodul dargestellt, das analog zum Vorstehenden insgesamt mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet ist. Das Temperiermodul 10 entspricht insofern funktional der Temperiervorrichtung bzw. dem Temperierbalg gemäß DE 10 2017 117 263 , vgl. oben Figuren 5ff.
Das Temperiermodul 10 umfasst einen rohrförmigen, gewellten Wandabschnitt, der wiederum mit dem Bezugszeichen 10a bezeichnet ist. Es weist in dem gewellten Bereich 10a eine Mehrzahl von Wellen auf, wobei wiederum aus Gründen der Übersichtlichkeit nur einige wenige Wellenberge mit dem Bezugszeichen 10b versehen sind. Der Temperierbalg 10 bildet -analog zum Vorstehenden - eine Ummantelung 11, in die erfindungsgemäß ein Temperierfluid (nicht gezeigt) eingeleitet wird.
Analog zur obigen Beschreibung der 6 ist in 26 ein erster Verteiler- und Sammelkanal mit dem Bezugszeichen 12.1 bezeichnet und ein zweiter Verteiler- und Sammelkanal mit dem Bezugszeichen 12.2. Aufgrund der gewählten perspektivischen Darstellung ist nur der zweite Verteiler- und Sammelkanal 12.2 (teilweise) erkennbar. Der erste Verteiler- und Sammelkanal 12.1 ist in 26 dadurch erkennbar, dass der Temperierbalg 10 nach außen hin eine Ausbauchung aufweist, die den genannten Verteiler- und Sammelkanal (im Inneren) beherbergt.
Wie in 6 bezeichnet auch in 26 Bezugszeichen 13 eine Zuleitung für ein Temperierfluid, während Bezugszeichen 14 entsprechend für eine Ableitung für das Temperierfluid steht. Die Zuleitung 13 mündet in den ersten Verteiler- und Sammelkanal 12.1, während die Ableitung 14 hieraus ausgeleitet bzw. abgezweigt ist. Gemäß 26 befindet sich eine identische Zuleitung 13 und eine identische Ableitung14 auch im Bereich des zweiten Verteiler- und Sammelkanal 12.2, wovon aus Gründen der gewählten Darstellung nur die Zuleitung 13 erkennbar ist.
Ein durch die Zuleitungen 13 in den ersten bzw. zweiten Verteiler-Sammelkanal 12.1, 12.2 eingeleitetes Temperierfluid verteilt sich in diesem Verteiler- und Sammelkanälen 12.1, 12.2 und gelangt von dort in den Bereich der Balgwellen bzw. Wellenberge 10b, die - mit Ausnahme der genannten Verteiler- und Sammelkanäle 12.1, 12.2 - vollumfänglich um das Temperiermodul bzw. den Temperierbalg 10 herum angeordnet und ausgebildet sind. Auf diese Weise kann ein im Inneren des Temperierbalgs 10 aufgenommenes Elektromodul (nicht gezeigt) vollumfänglich mit dem Temperierfluid in Kontakt treten. Dies wurde weiter oben mit Blick auf die Figuren 5ff bereits eingehend erläutert.
Abweichend hiervon ist beim Gegenstand gemäß 26 nicht oder nur unwesentlich vorgesehen, dass die Wellenberge 10b im Bereich der Verteiler- und Sammelkanäle 12.1, 12,2 eine Verlaufsänderung erfahren, wie dies beispielsweise in 6, 8 oder 10 explizit dargestellt ist. Obwohl eine solche Verlaufsänderung natürlich auch beim Gegenstand der 26 (und den nachfolgenden Figuren) möglich ist, kann auch einfach eine Ausleitung aus dem betreffenden Verteiler- und Sammelkanal 12.1, 12.2 in Umfangsrichtung erfolgen.
Wie 26 noch zu entnehmen ist, weisen die Zuleitungen 13 einen lichten Innendurchmesser DI auf, der im Wesentlichen einem Außendurchmesser DA im Bereich der Ableitungen 14 entspricht. Darüber hinaus besitzen die Ableitungen 14 bei Bezugszeichen 14a eine umlaufende Vertiefung oder Nut, die zur Aufnahme eines (nicht gezeigten) Dichtelements, beispielsweise eines O-Rings, ausgebildet und vorgesehen ist. Die Zuleitungen 13 sind zu ihrem freien Ende 13a hin konisch erweitert, während die Ableitungen 14 zu ihrem freien Ende 14b hin konisch verjüngt sind. Auf diese Weise kann das Temperiermodul 10 gemäß 26 mit seinen Ableitungen 14 in die Zuleitungen 13 eines benachbarten, identischen Temperiermoduls 10 eingesteckt werden, um die genannten Temperiermodule fluidleitend zu verbinden.
Zu diesem Zweck sind die Zuleitungen 13 und die Ableitungen 14 entlang einer gemeinsamen Achse FA fluchtend angeordnet.
Gemäß der Ausgestaltung in 26 befinden sich die Zuleitungen 13 und die Ableitungen 14 in etwa auf mittlerer Höhe des gesamten Temperiermoduls 10 bezogen auf dessen Längsachse LA. Die Fluchtachse FA der Ableitungen 13 und Zuleitungen 14 ist hierbei unter einem rechten Winkel bezüglich der Längsachse LA angeordnet wie dargestellt, wobei sie sich auch senkrecht zu einer Außenfläche des Temperiermoduls 10 im Bereich zwischen den Verteiler- und Sammelkanälen 12.1, 12.2 erstreckt.
Bezugszeichen FL bezeichnet - wie beispielsweise in 10 - wiederum Fügelinien, entlang derer die Ummantelung 11 aus einer Mehrzahl von Teilschalen oder Halbschalen zusammengesetzt ist.
In 27 ist das Temperiermodul 10 gemäß 26 in einer Draufsicht dargestellt, wobei insbesondere die Ausgestaltung im Bereich der Zuleitungen 13 und Ableitungen 14 gut zu erkennen ist. Auf weitere Einzelheiten ist nicht einzugehen.
28 ist das Temperiermodul 10 gemäß 26 in einem Längsschnitt, das heißt in einer Schnittebene quer zur Längsachse LA gemäß 26 dargestellt. Man erkennt, wie die Zuleitungen 13 in die Verteiler- und Sammelkanäle 12.1, 12.2 münden und wie die Ableitungen 14 aus den genannten Verteiler- und Sammelkanälen 12.1, 12.2 ausgeleitet sind. Im Bereich der Verteiler- und Sammelkanäle 12.1, 12.2 befinden sich keinerlei Strömungsleitelemente, die den Fluss des Temperierfluids (nicht gezeigt) beeinflussen könnten. Vielmehr gelangt ein Teilstrom des Temperierfluids unmittelbar von der Zuleitung 13 zur Ableitung 14, um von dort in ein benachbartes Temperiermodul 10 einströmen zu können. Aufgrund eines sich einstellenden Staudrucks wird jedoch ein Teilstrom des Temperierfluids in den Verteiler- und Sammelkanal 12.1 bzw. 12.2 und von dort in den Innenraum der Wellenberge (nicht gezeigt; vgl. 26) des Temperiermoduls einströmen, um für eine umfängliche Temperierung eines in das Temperiermodul 10 eingesetzten Elektromoduls (nicht gezeigt) zu sorgen.
29 zeigt das Temperiermodul gemäß 10 in einer Seitenansicht. Hierin sind die Wellenberge 10b des Temperierbalgs besonders gut zu erkennen. Es fällt auf, dass die Wellenberge 10b auf der einen Seite des Temperiermoduls 10 gerade mit Wellentälern 10c auf der anderen Seite des Temperiermoduls 10 korrespondieren. Auf die besonderen Vorteile einer solchen Ausgestaltung wurde weiter oben bereits hingewiesen; es ist nämlich dann möglich, zwei Temperiermodule 10 eng benachbart anzuordnen, wobei die Wellenberge 10b auf der einen Seite des einen Temperiermoduls gerade in die Wellentäler 10c auf der zugewandten Seite des benachbarten Temperiermoduls eingreifen. Dies wird weiter unten anhand von 32 noch besonders deutlich werden.
Wie in 29 noch angedeutet, kann bei Bezugszeichen 100 zwischen zwei benachbarten Temperiermodulen 10 eine elektrisch isolierend wirkende Folie (Isolierfolie) oder dergleichen angebracht sein, um sicherzustellen, dass benachbarte Elektromodule bzw. Temperiermodule 10 elektrisch (galvanisch) voneinander getrennt sind.
30 zeigt das Temperiermodul 10 gemäß 26 in einer Frontalansicht mit Blick auf die freien Enden 14b der Zuleitungen 14. Besonders der nach außen ausgebauchte Wandverlauf im Bereich der Verteiler- und Sammelkanäle 12.1, 12.2 fällt hierbei ins Auge.
In 31 ist nun eine Elektromodul-Anordnung aus insgesamt sieben Elektromodulen 20 gezeigt, wobei jedes Elektromodul 20 von einem Temperiermodul 10 gemäß Figur 26ff umgeben ist. Gemäß 31 sind die Elektromodule 20 als Batteriemodule (sogenannte Prismazellen) ausgebildet. Bezugszeichen 20a bezeichnet einen ersten elektrischen Ableiter und Bezugszeichen 20b bezeichneten einen zweiten elektrischen Ableiter eines jeweiligen Elektromoduls 20. Die Ableiter 20a, 20b weisen zueinander entgegengesetzte elektrische Polarität (+/-) auf. Bei benachbarten Elektromodulen (Batteriezellen) 20 können die Ableiter 20a, 20b jeweils vertauscht angeordnet sein, wie dargestellt, um in einfacher Weise insbesondere eine Reihenschaltung der Batteriezellen bewerkstelligen zu können. Bei Bezugszeichen 20c ist für jede Batteriezelle (jedes Elektromodul) 20 eine (verschlossene) Befüllöffnung gezeigt, die in der Regel zum Befüllen der jeweiligen Zelle mit einem Elektrolyten oder dergleichen bestimmt ist. Dies ist dem Fachmann an sich geläufig.
Erfindungswesentlich in der Darstellung gemäß 31 ist nun, dass die einzelnen Temperiermodule 10 fluidleitend miteinander verbunden sind, in dem jeweils die Ableitungen 14 eines Temperiermoduls 10 direkt in die Zuleitungen 13 eines benachbarten Temperiermoduls 10 eingesteckt sind, wie weiter oben bereits beschrieben. Gemäß der Pfeile FL in das erste Temperiermodul 10 eingeleitetes Temperierfluid gelangt somit nach und nach in alle Temperiermodule 10, bis es aus den Ableitungen 14 des in Strömungsrichtung hintersten Temperiermoduls wieder austritt. Es liegt jedoch im Rahmen der Erfindung, dass in Strömungsrichtung letzte Temperiermodul 10 abweichend auszubilden, so dass dieses Temperiermodul entweder gar keine Ableitungen oder geeignet verschlossene Ableitungen aufweist. Auf diese Weise verbleibt das eingeleitete Temperierfluid in der aus den hintereinander geschalteten Temperiermodulen 10 gebildeten Temperiervorrichtung. Es ist jedoch in Abwandlung der Ausgestaltung gemäß 31 auch möglich, das Temperierfluid nur bei einer der Zuleitungen 13 des ersten Temperiermoduls 10 gemäß 31 einzuleiten. Wenn nun das in Strömungsrichtung letzte Temperiermodul 10 keine Ableitungen aufweist, wie beschrieben, wird das Temperierfluid nach Durchströmen der genannten Temperiervorrichtung bei der anderen Zuleitung 13 des ersten Temperiermoduls 10 wieder austreten, nachdem es alle Temperiermodule 10 durchströmt und somit für eine effektive Kühlung der Elektrohülle 20 gesorgt hat. Dies ist in 31 durch den mit Bezugszeichen FL' bezeichneten Pfeil symbolisiert.
32 zeigt die Anordnung aus Temperiermodul 10 gemäß 31 im Längsschnitt. Gut erkennbar ist, wie benachbarte Temperiermodule 10 mit ihren Wellenbergen 10b und Wellentälern 10c ineinandergreifen, wie weiter oben beschrieben. Außerdem ist gut erkennbar, wie die Elektromodule 20 mit ihren äußeren Modulwänden 20a von innen an den Wellenbergen 10c der Temperiermodule 10 anliegen. Dies sorgt im Inneren der Wellenberge 10b der Temperiermodule 10 für definierte Strömungsräume für das Temperierfluid, außerdem ergibt sich so eine Versteifung der Temperiermodule 10.
Abschließend zeigt 33 die Anordnung gemäß 31 in einem anderen Längsschnitt im Bereich der Zuleitungen 13 und Ableitungen 14 bzw. im Bereich der Verteiler- und Sammelkanäle 12.1, 12.2. Hierdurch ist der erfindungsgemäß geschaffene, durchgängige und zusammenhängende Strömungsraum für das Temperierfluid nochmals besonders gut erkennbar.
Wie der Fachmann leicht erkennt, ist die Erfindung keinesfalls darauf beschränkt, dass die Zuleitungen 13 und Ableitungen 14 der einzelnen Temperiermodule mittig, fluchtend oder beidseitig angeordnet sein müssen. Insbesondere können Zuleitung 13 und Ableitung 14 auf unterschiedlichen Höhen angeordnet sein, was jedoch dazu führen würde, dass unterschiedliche Varianten des Temperiermoduls hergestellt werden müssten. Außerdem ist es nicht zwingend erforderlich, dass auf beiden Seiten der Temperiermodule Zuleitung 13 und Ableitung 14 ausgebildet sind, obwohl durch diese Ausgestaltung eine verbesserte Durchströmung der Temperiermodule mit einem Temperierfluid und insbesondere auch die Ausbildung eines geschlossenen Fluidkreislaufs ermöglicht ist.
In 34 ist eine Ausgestaltung gezeigt, bei der die Verteiler- und Sammelkanäle (nur Verteiler- und Sammelkanal 12.1 ist markiert) als separate Bauteile realisiert sind, in der Figur mit Bezugszeichen 110 bezeichnet, Sie besitzen - ohne Beschränkung - die Form von Rohrabschnitten mit speziell ovalem Querschnitt und bilden an ihren Enden die Zuleitungen 13 und die Ableitungen 14 aus. An ihrer Innenseite weisen sie ein ebenfalls - ohne Beschränkung - ovales Loch auf (nicht erkennbar), das mit einem ebensolchen Durchbruch 111 in der Ummantelung korrespondiert, vgl. 35. Diese Variante, bei der die einzelnen Zellen (Elektromodule, Batteriezellen) 20 mittels eines seitlich gelochten Verteilerkanals angeschlossen werden, beinhaltet demnach, dass die horizontale und vertikalen Verteiler-/Sammelkanäle in Form eines seitlich angeschlossenen ovalen, horizontalen Verteilerkanals, der als separates Bauteil ausgeführt ist, ausgeführt sind. Ein ebensolcher Verteilerkanal kann vorzugsweise auf an der Rückseite der Anordnung vorgesehen sein.
Die Werkstoffwahl ist bei dieser Ausführungsform sehr frei und kann - sowohl für die Bauteile 110 als auch für die restliche Ummantelung 11 - in Richtung Kunststoff gehen. Als dichtendes, isolierendes und fixierendes Element zwischen Ummantelung 11 und Verteilerkanal-Bauteil 110 einerseits sowie zwischen den Verteilerkanal-Bauteilen 110 untereinander andererseits kommt eine stoffschlüssige Verbindung (Klebeverbindung) in Betracht.
In 36 ist eine Ausgestaltung gezeigt, bei der die Verteiler- und Sammelkanäle 12.1, 12.2 als Ausbauchungen 112 der Ummantelung 11 realisiert sind und die ohne den genannten horizontalen Verteilerkanal als separates Bauteil auskommt, Die Ausbauchungen 112 besitzen - ohne Beschränkung - einen speziell etwa D-förmigen Querschnitt und bilden an ihren Enden die Zuleitungen 13 und die Ableitungen 14 mit flachen Randbereichen 113a (nur für die Ableitung 13 erkennbar; vgl. 37) aus. An ihrer (konkaven) Innenseite bilden die Ausbauchungen 112 die Verteiler- und Sammelkanäle 12.1, 12.2 aus und gehen unmittelbar in die gewellten Bereiche der Ummantelung 11 über. Diese Variante beinhaltet demnach, dass die einzelnen Temperiermodule 10 über die genannten Randbereiche direkt (stoffschlüssig) miteinander verbunden werden, vorzugsweise verklebt.
Auch hier ist die Werkstoffwahl sehr frei und kann in Richtung Kunststoff gehen. Als dichtendes, isolierendes und fixierendes Element zwischen den einzelnen Temperiermodulen untereinander kommt eine stoffschlüssige Verbindung (Klebeverbindung) in Betracht. Anders als beispielsweise bei der Variante gemäß 26 ff ist keine separate Dichtung mehr erforderlich.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 3056847 A1 [0005, 0044, 0045]
DE 102017117263 [0012, 0013, 0044, 0049, 0050, 0051, 0052, 0055, 0063, 0066, 0077]

Claims

Temperiermodul für ein Elektromodul (20), insbesondere für ein Batteriemodul oder für einen Elektromotor, aufweisend: eine zum im Wesentlichen vollständigen Aufnehmen des Elektromoduls (20), mit Ausnahme von elektrischen Anschlusskontakten (20a, 20b) und/oder einer Abtriebswelle (20c) desselben, ausgebildete Ummantelung (11), welche Ummantelung einen rohrförmigen Wandabschnitt umfasst; in dem rohrförmigen Wandabschnitt wenigstens einen gewellten Bereich (10a), in dem die Ummantelung (11) eine Mehrzahl von parallel zueinander verlaufenden Wellen aufweist, welche Wellen sich im Wesentlichen quer zu einer Längsachse des rohrförmigen Wandabschnitts erstrecken und gemeinsam an wenigstens einem ihren jeweiligen ersten und zweiten Endabschnitte (10d, 10e) in einen zugeordneten Verteiler- und Sammelkanal (12.1, 12.2) der Ummantelung (11) übergehen; wenigstens eine Zuleitung (13) für ein Temperierfluid, welche Zuleitung (13) in den Verteiler- und Sammelkanal (12.1, 12.2) mündet; und eine Ableitung (14) für das Temperierfluid, welche Ableitung (14) aus dem Verteiler- und Sammelkanal (12.1, 12.2) ausgeleitet oder abgezweigt ist; wobei die Ableitung (14) dazu ausgebildet und vorgesehen ist, mit der Zuleitung (13) eines weiteren, im Wesentlichen identischen Temperiermoduls fluidleitend verbunden zu werden.
Temperiermodul nach Anspruch 1, bei dem eine Hauptströmungsrichtung des Temperierfluids in dem Verteiler- und Sammelkanal (12.1 12.2) im Bereich der Zuleitung (13) und/oder im Bereich der Ableitung (14) im Wesentlichen parallel zu der Längsachse des rohrförmigen Wandabschnitts ist.
Temperiermodul nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Zuleitung (13) und/oder die Ableitung (14) im Wesentlichen quer zu der Längsachse des rohrförmigen Wandabschnitts orientiert ist.
Temperiermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Zuleitung (13) und die Ableitung (14) zueinander fluchtend ausgebildet sind.
Temperiermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem der rohrförmige Wandabschnitt zwei vorzugsweise einander diametral gegenüberliegende gewellte Bereiche (10a) und zwei vorzugsweise einander diametral gegenüberliegende Verteiler- und Sammelkanäle (12.1, 12.2) aufweist.
Temperiermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem jeder der beiden Verteiler- und Sammelkanäle (12.1, 12.2) eine Zuleitung (13) und eine Ableitung (14) aufweist.
Temperiermodul nach Anspruch 6 Temperiermodul, bei dem die Zuleitungen (13) und die Ableitungen (14) zueinander parallel und vorzugsweise im Wesentlichen in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sind.
Temperiermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem der rohrförmige Wandabschnitt einen runden, speziell kreisrunden, einen ovalen oder einem im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt aufweist und vorzugsweise entweder einstückig ausgebildet oder aus wenigstens zwei Halbschalen zusammengesetzt ist, höchst vorzugsweise durch stoffschlüssiges Verbinden der Halbschalen in den Verteiler- und Sammelkanälen (12.1, 12.2) gemäß Anspruch 5.
Temperiermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem die Zuleitung (13) einen lichten Innendurchmesser aufweist, der im Wesentlichen einem Außendurchmesser der Ableitung (14) entspricht, oder umgekehrt.
Temperiermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem an der Zuleitung (13) und/oder an der Ableitung (14) wenigstens ein Dichtelement zum Abdichten einer Verbindung mit einem weiteren Temperiermodul angeordnet ist.
Temperiermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei dem die Zuleitung (13) und/oder die Ableitung (14) in einem mittleren Bereich des rohrförmigen Wandabschnitts bezogen auf eine Längserstreckung desselben angeordnet ist.
Temperiermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 11, bei dem die Ummantelung (11) eine den rohrförmigen Wandabschnitt zumindest auf einer Stirnseite, vorzugsweise mit Ausnahme einer Durchführung von elektrischen Anschlusskontakten (20a, 20b) oder einer Abtriebswelle (20c), verschließenden Stirnwandabschnitt (11') aufweist, welcher Stirnwandabschnitt (11') wenigstens einen weiteren gewellten Bereich (11a') umfasst, in dem die Ummantelung eine Mehrzahl von parallel zueinander verlaufenden stirnseitigen Wellen (11b') aufweist, welche stirnseitigen Wellen (11b') sich quer zu einer Längsachse des rohrförmigen Wandabschnitt erstrecken und in den Verteiler- und Sammelkanal (12.1, 12.2) übergehen.
Temperiermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 12, bei dem der gewellte Bereich (10a) derart ausgebildet ist, dass Wellenberge (10b) des gewellten Bereichs (10a) in Wellentälern (10c) eines gleich ausgebildeten gewellten Bereichs (10a) aufnehmbar sind, vorzugsweise vollflächig berührend.
Temperiermodul nach Anspruch 13, von dem zwei verschieden ausgebildete Varianten existieren, die sich im Wesentlichen nur hinsichtlich einer axialen Position des gewellten Bereichs (10a) oder der gewellten Bereiche (10a) voneinander unterscheiden, wobei der gewellte Bereich (10a) gemäß der einen Variante gerade um eine halbe Wellenlänge gegenüber dem gewellten Bereich (10a) gemäß der anderen Variante verschoben ist, oder bei dem ein und dieselbe Variante hinsichtlich einer Position des gewellten Bereichs (10a) unsymmetrisch aufgebaut ist.
Anordnung von Temperiermodulen nach Anspruch 14, bei dem wenigstens jeweils ein Exemplar der beiden verschieden ausgebildeten Varianten vorgesehen ist, die derart benachbart angeordnet sind, dass Wellenberge (10b) des gewellten Bereichs (10a) der einen Variante mit Wellentälern (10c) des gewellten Bereichs (10a) der anderen Variante in Eingriff befindlich sind, oder bei der wenigstens zwei Exemplare der unsymmetrischen Variante abwechselnd wechselseitig benachbart angeordnet sind.
Temperiermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 14 bei Rückbezug auf Anspruch 5, bei dem wenigstens zwei rohrförmige Wandabschnitte parallel und mit seitlichem Abstand zueinander angeordnet und in den Verteiler- und Sammelkanälen (12.1, 12.2) jeweils fluiddicht miteinander verbunden sind, vorzugsweise durch stoffschlüssige Anbringung eines entsprechenden Verbindungsteils (15), so dass zwischen den beiden rohrförmigen Wandabschnitten ein weiterer rohrförmiger Leitungsabschnitt zum Aufnehmen eines Elektromoduls (20), mit Ausnahme von elektrischen Anschlusskontakten (20a, 20b) oder einer Abtriebswelle (20c) desselben, ausgebildet ist.
Temperiervorrichtung aus mehreren Temperiermodulen gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der wenigstens eine Ableitung (14) eines Temperiermoduls mit einer Zuleitung (13) eines anderen Temperiermoduls fluidleitend verbunden ist, insbesondere durch Einstecken der Ableitung (14) in die Zuleitung (13), oder umgekehrt, oder durch paarweise stoffschlüssiges Verbinden zweier Temperiermodule in einem Randbereich von Zuleitung (13) und Ableitung (14), wobei vorzugsweise ein endständiges Temperiermodul keine Ableitung zum Anschließen eines weiteren Temperiermoduls aufweist.
Elektromodul (20), insbesondere Batteriemodul oder Elektromotor, mit einem Temperiermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei das Elektromodul (20) in dem rohrförmigen Wandabschnitt oder einem der rohrförmigen Wandabschnitte oder dem weiteren rohrförmigen Leitungsabschnitt aufgenommen ist und dabei vorzugsweise zumindest in dem gewellten Bereich (10a) und/oder in dem weiteren gewellten Bereich (10a) nach Anspruch 12 an dem betreffenden rohrförmigen Wandschnitt anliegt, wobei höchst vorzugsweise das Elektromodul (20) und die Temperiervorrichtung fest miteinander verbunden sind, insbesondere durch stoffschlüssiges Verbinden im Bereich von Wellentälern (10c) in dem gewellten Bereich (10a) und/oder in dem weiteren gewellten Bereich (10a).
Anordnung aus wenigstens zwei Elektromodulen (20) mit einer Anordnung von Temperiermodulen gemäß Anspruch 15, bei der in jedem Exemplar der beiden verschieden ausgebildeten Varianten jeweils ein Elektromodul (20) angeordnet ist.
Anordnung aus wenigstens drei Elektromodulen (20) mit einem Temperiermodul gemäß Anspruch 16, bei der in den beiden rohrförmigen Wandabschnitten und in dem weiteren rohrförmigen Leitungsabschnitt jeweils ein Elektromodul (20) aufgenommen ist.
Anordnung aus mehreren Elektromodulen (20) mit einer Temperiervorrichtung gemäß Anspruch 17, bei der vorzugsweise in jedem Temperiermodul jeweils ein Elektromodul (20) aufgenommen ist.
Verfahren zum Temperieren wenigstens eines Elektromoduls (20), insbesondere eines Batteriemoduls oder eines Elektromotors, mit einem Temperiermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 16, mit einer Anordnung von Temperiermodulen gemäß Anspruch 15 oder mit einer Temperiervorrichtung gemäß Anspruch 17, bei dem ein Temperierfluid, vorzugsweise Wasser, optional mit Zusatzstoffen, ein Öl oder ein Dielektrikum, beispielsweise eine 3M™ Novec™ High-Tech Flüssigkeit, über die Zuleitung (13) durch die Wellen (10b) in dem gewellten Bereich (10a) des rohrförmigen Wandabschnitts zu der Ableitung (14) geleitet wird.