DE102018112519A1

DE102018112519A1 - Verfahren zum Herstellen einer gekrümmten Kühlrohreinheit, Kühlrohreinheit und Fahrzeug

Info

Publication number: DE102018112519A1
Application number: DE102018112519.4A
Authority: DE
Inventors: Jan-Christoph Albrecht; Bastian Schaar; Carsten Wachsmuth
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2018-05-24
Filing date: 2018-05-24
Publication date: 2019-11-28
Also published as: CN110523818A; CN110523818B

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer gekrümmten Kühlrohreinheit (20a; 20b; 20c) zum Kühlen einer Traktionsbatterie (40) eines Fahrzeugs (100), Die Erfindung betrifft ferner Kühlrohreinheiten (10a; 10b; 10c; 20a; 20b; 20c) sowie ein Fahrzeug (100) mit einer erfindungsgemäß gekrümmten Kühlrohreinheit (20a; 20b; 20c).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer gekrümmten Kühlrohreinheit, eine Kühlrohreinheit sowie ein Fahrzeug mit einer gekrümmten Kühlrohreinheit zum Kühlen einer Traktionsbatterie des Fahrzeugs.
Kühlsysteme mit Kältemittel-Verdampfungskühlung zum Kühlen einer Traktionsbatterie eines Fahrzeugs verfügen im Stand der Technik häufig über Flachrohre, welche gerade ober- und/oder unterhalb der Traktionsbatterie verlaufen. Derartige Kühlsysteme verfügen über Sammler an beiden Seiten der Traktionsbatterie, welche Kühlmittel im Flachrohr umlenken und auf verschiedene Pfade verteilen.
Flachrohre verfügen üblicherweise über eine Vielzahl von parallel zueinander verlaufenden Kanälen, in welchen das Kühl- oder Kältemittel strömt und welche häufig am Rand des Kühlers gekrümmt werden müssen. Die Krümmung eines in der Regel stranggepressten Flachrohrs kann jedoch die Durchgangsquerschnitte einzelner Kanäle dahingehend verändern, dass sich im Flachrohr beziehungsweise innerhalb der Kanäle unterschiedliche Volumenströme und/oder Druckverluste ergeben. Durch das Krümmen verändert sich zunächst die Länge aller außerhalb einer neutralen Faser verlaufenden Kanäle des Flachrohrs. Im Bereich des Innenradius wird das Material hingegen gestaucht, sodass sich dort die Kanallänge verringert, während sie sich im außenliegenden Bereich der Krümmung infolge der Streckung des Materials vergrößert. Diese Längen- und Querschnittsänderungen führen zu einem abweichenden Druckverlust und/oder Strömungswiderstand in den einzelnen Strömungskanälen des Flachrohrs. Entsprechend verändert sich durch das Krümmen der Querschnitt der Kanäle in dem Flachrohr. Der Querschnitt in der neutralen Faser bleibt dabei unverändert, der Querschnitt in den Kanälen im Außen- sowie im Innenradius wird durch die Stauchungs- und Streckungsvorgänge reduziert.
Des Weiteren ergibt sich durch die Verformung der jeweiligen Kanäle ein ungleichmäßiges Temperierverhalten beim Kühlen der Traktionsbatterie mit einem wie vorstehend gekrümmten Flachrohr. Vereinfacht kann die auf dem Flachrohr aufliegende Traktionsbatterie als Fläche homogener Temperatur angesehen werden. Bei konstantem Wärmeübergang zwischen Flachrohr und Batterie skaliert der Wärmeeintrag im Allgemeinen das Flachrohr annähernd linear mit der Kontaktfläche zwischen Traktionsbatterie und Flachrohr. Im Außenradius hat ein Kanal durch die längere Strecke eine größere Oberfläche, im Innenradius eine kleinere Fläche. Dies führt zu einem unterschiedlichen Wärmeeintrag in die einzelnen Kanäle.
Die Veränderung des Wärmeeintrags sowie des Druckverlustes des Flachrohrs können zu einer unterschiedlich starken Verdampfung eines Kältemittels beziehungsweise einer unterschiedlichen Erwärmung des Kühlmittels in den einzelnen Strömungskanälen führen.
Beides bewirkt, dass das Flachrohr nach einer Krümmung keine homogene Temperatur mehr aufweist, sondern Bereiche mit höherer und niedrigerer Temperatur entstehen. Dies ist bezüglich dem Wunsch nach einer homogenen Kühlung der Traktionsbatterie sowie bezüglich der Einstellbarkeit einer bestimmten Temperatur des Kühl- beziehungsweise Kältemittels nachteilig.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, der voranstehend beschriebenen Problematik zumindest teilweise Rechnung zu tragen. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren zum Herstellen einer gekrümmten Kühlrohreinheit, eine entsprechende Kühlrohreinheit sowie ein Fahrzeug mit einer solchen Kühlrohreinheit zur Verfügung zu stellen.
Die voranstehende Aufgabe wird durch die Patentansprüche gelöst. Insbesondere wird die voranstehende Aufgabe durch das Verfahren gemäß Anspruch 1, durch die Kühlrohreinheit gemäß Anspruch 6, durch die gekrümmte Kühlrohreinheit gemäß Anspruch 9 sowie durch das Fahrzeug gemäß Anspruch 10 gelöst. Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Figuren. Dabei gelten Merkmale, die im Zusammenhang mit dem Verfahren beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit den erfindungsgemäßen Kühlrohreinheiten, dem erfindungsgemäßen Fahrzeug und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird beziehungsweise werden kann.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen einer gekrümmten Kühlrohreinheit zum Kühlen einer Traktionsbatterie eines Fahrzeugs zur Verfügung gestellt. Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf:

- Bereitstellen einer zumindest teilweise geraden Kühlrohreinheit mit mehreren zumindest abschnittsweise parallel zueinander und in diesem Abschnitt gerade verlaufenden Kühlrohrleitungen, wobei die gerade Kühlrohreinheit einen inneren Außenseitenbereich und einen äußeren Außenseitenbereich aufweist, wobei wenigstens eine innere Kühlrohrleitung näher am inneren Außenseitenbereich als am äußeren Außenseitenbereich angeordnet ist, wenigstens eine äußere Kühlrohrleitung näher am äußeren Außenseitenbereich als am inneren Außenseitenbereich angeordnet ist, und die wenigstens eine innere Kühlrohrleitung zumindest abschnittsweise einen anderen Durchgangsquerschnitt als die wenigstens eine äußere Kühlrohrleitung aufweist, und
- Krümmen der geraden Kühlrohreinheit in einem Abschnitt, in welchem die wenigstens eine innere Kühlrohrleitung der geraden Kühlrohreinheit einen anderen Durchgangsquerschnitt als die wenigstens eine äußere Kühlrohrleitung der geraden Kühlrohreinheit aufweist, in Richtung vom inneren Außenseitenbereich zum äußeren Außenseitenbereich zum Herstellen von wenigstens einem ersten Krümmungsabschnitt und/oder vom äußeren Außenseitenbereich zum inneren Außenseitenbereich zum Herstellen von wenigstens einem zweiten Krümmungsabschnitt.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wurde erkannt, dass durch eine gezielte Anpassung und/oder Bereitstellung der Durchgangsquerschnitte der Kühlrohrleitungen der geraden Kühlrohreinheit beziehungsweise durch Verwendung einer entsprechenden Kühlrohreinheit, beim Krümmen dieser Kühlrohreinheit auf einfache und kostengünstige Weise die gewünschten, gleichartigen oder zumindest im Wesentlichen gleichartigen Durchgangsquerschnitte der gekrümmten Kühlrohrleitungen hergestellt werden können. D.h., Kern der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung einer vordefinierten und für den jeweiligen Einzelfall unterschiedlichen, geraden oder im Wesentlichen geraden Kühlrohreinheit mit Kühlrohrleitungen, die unterschiedliche Durchgangsquerschnitte aufweisen, sowie das gezielte Krümmen dieser geraden Kühlrohreinheit zum Angleichen der unterschiedlichen Durchgangsquerschnitte an möglichst gleichartige oder gleichförmige Durchgangsquerschnitte, insbesondere bezogen auf die gesamte Länge der jeweiligen Kühlrohrleitungen.
Ein Durchgangsquerschnitt einer ersten Kühlrohrleitung kann dann als gleichartig oder gleichförmig zu einem Durchgangsquerschnitt einer zweiten Kühlrohrleitung betrachtet werden, wenn Kühl- bzw. Kältemittel durch beide Kühlrohrleitungen mit gleicher Strömungsgeschwindigkeit bei gleichem Volumenstrom und/oder bei gleichem Strömungswiderstand strömen kann. D.h., Durchgangsquerschnitte können im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch dann als gleichartig und/oder gleichförmig verstanden werden, wenn sie sich an verschiedenen Stellen voneinander unterscheiden, insgesamt betrachtet jedoch ähnlich sind und/oder bezüglich Volumenstrom, Strömungsgeschwindigkeit, Strömungswiderstand und/oder Druckverlust zumindest den gleichen oder im Wesentlichen gleichen Kühlmittel- bzw. Kältemitteldurchgang erlauben. Bei gleichartigen oder gleichförmigen Durchgangsquerschnitt kann auch ein entsprechend gleichartiger oder gleichförmiger Druckverlustbeiwert erzielt werden. Unter dem Kühlmittel kann vorliegend auch ein Kältemittel verstanden werden.
Das Krümmen der geraden Kühlrohreinheit in Richtung vom inneren Außenseitenbereich zum äußeren Außenseitenbereich zum Herstellen des wenigstens einen ersten Krümmungsabschnitts und/oder vom äußeren Außenseitenbereich zum inneren Außenseitenbereich zum Herstellen des wenigstens einen zweiten Krümmungsabschnitts kann entsprechend zum Angleichen der unterschiedlichen Durchgangsquerschnitte der wenigstens einen innere Kühlrohrleitung und der wenigstens einen äußere Kühlrohrleitung durchgeführt werden. Durch ein Krümmen der geraden Kühlrohreinheit in Richtung vom inneren Außenseitenbereich zum äußeren Außenseitenbereich zum Herstellen des wenigstens einen ersten Krümmungsabschnitts und ein Krümmen vom äußeren Außenseitenbereich zum inneren Außenseitenbereich zum Herstellen des wenigstens einen zweiten Krümmungsabschnitts können mehrere, unterschiedliche Krümmungsabschnitte erstellt werden, die voneinander beabstandet sind, beispielsweise von einem gerade verlaufenden Abschnitt der an anderen Stellen gekrümmten Kühlrohreinheit.
Die wenigstens eine innere Kühlrohrleitung und die wenigstens eine äußere Kühlrohrleitung befinden sich neben einer neutralen Faser der geraden und/oder gekrümmten Kühlrohreinheit, laufen insbesondere parallel oder im Wesentlichen parallel neben der neutralen Faser, welche mittig durch die jeweilige Kühlrohreinheit verläuft beziehungsweise sich an dieser Stelle vorgestellt werden kann.
Die Kühlrohrleitungen verlaufen zumindest abschnittsweise parallel oder im Wesentlichen parallel zueinander. Unter dem Außenseitenbereich ist ein Bereich des Außenumfangs beziehungsweise einer Außenumfangsfläche der jeweiligen Kühlrohreinheit zu verstehen. Der innere Außenseitenbereich und der äußere Außenseitenbereich können jeweils mit Bezug auf eine als Flachrohr ausgestaltete Kühlrohreinheit verstanden werden. In diesem Fall sind der innere Außenseitenbereich und der äußere Außenseitenbereich als Seitenabschnitte der Kühlrohreinheit zu verstehen, welche eine Oberseite und eine Unterseite der Kühlrohreinheit einfassen und/oder begrenzen.
Unter der Traktionsbatterie ist eine Batterie beziehungsweise ein Batteriestapel mit mehreren Batteriezellen des Fahrzeugs zu verstehen, die beziehungsweise der einen Elektromotor zum Antreiben des Fahrzeugs mit elektrischer Energie beziehungsweise Strom und Spannung versorgt. Die zumindest teilweise gerade, insbesondere vollständig oder im Wesentlichen vollständig gerade Kühlrohreinheit ist dahingehend zu verstehen, dass die Kühlrohrleitungen keinen Knick und keine Krümmung aufweisen, d.h., über ihre gesamte oder im Wesentlichen gesamte Länge gerade oder im Wesentlichen gerade verlaufen.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltungsvariante kann die Kühlrohreinheit mit Blick auf einen ersten Querschnitt durch die gerade und parallel zueinander verlaufenden Kühlrohrleitungen hinsichtlich einer Mittelachse innerhalb einer ersten Ebene des ersten Querschnitts mittig zwischen der inneren Außenseite und der äußeren Außenseite asymmetrisch oder im Wesentlichen asymmetrisch ausgestaltet sein. Dies bietet sich insbesondere dann an, wenn die gerade Kühlrohreinheit nur an einer Stelle und/oder in eine Richtung vom äußeren Außenseitenbereich zum inneren Außenseitenbereich oder vom inneren Außenseitenbereich zum äußeren Außenseitenbereich gekrümmt wird oder werden soll. Mit einer solchen Kühlrohreinheit kann ein Krümmungsabschnitt hergestellt werden, der mit Blick auf einen zweiten Querschnitt durch gekrümmt und parallel zueinander verlaufende Kühlrohrleitungen im Krümmungsabschnitt hinsichtlich einer Mittelachse innerhalb einer zweiten Ebene des zweiten Querschnitts mittig zwischen dem inneren Außenseitenbereich und dem äußeren Außenseitenbereich symmetrisch oder im Wesentlichen symmetrisch ausgestaltet ist.
Die Durchgangsquerschnitte der wenigstens einen inneren Kühlrohrleitung und der wenigstens einen äußeren Kühlrohrleitung können sich sowohl über die gesamte Länge der Kühlrohrleitungen oder nur an ausgewählten Stellen beziehungsweise Querschnittsbereichen voneinander unterscheiden. Wenn sich die Durchgangsquerschnitte der wenigstens einen inneren Kühlrohrleitung und der wenigstens einen äußeren Kühlrohrleitung nur in einem vordefinierten Abschnitt der geraden Kühlrohreinheit unterscheiden beziehungsweise entsprechend bereitgestellt oder ausgestaltet werden, welcher anschließend zur Herstellung des Krümmungsabschnitts gekrümmt werden soll, kann ein besonders gleichmäßiger Durchgangsquerschnitt über die gesamte Länge der jeweiligen Kühlrohrleitungen realisiert werden.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltungsvariante der vorliegenden Erfindung ist es möglich, dass die wenigstens eine äußere Kühlrohrleitung zumindest abschnittsweise eine größere Querschnittsfläche als die wenigstens eine innere Kühlrohrleitung aufweist und die gerade Kühlrohreinheit zum Herstellen des wenigstens einen Krümmungsabschnitts in einem Abschnitt, in welchem die wenigstens eine äußere Kühlrohrleitung der geraden Kühlrohreinheit eine größere Querschnittsfläche als die wenigstens eine innere Kühlrohrleitung der geraden Kühlrohreinheit aufweist, in Richtung vom inneren Außenseitenbereich zum äußeren Außenseitenbereich gekrümmt wird. Durch das Krümmen in diese Richtung wird die wenigstens eine innere Kühlrohrleitung mit der kleineren Querschnittsfläche gestreckt und die wenigstens eine äußere Kühlrohrleitung mit der größeren Querschnittsfläche gestaucht, wodurch zumindest im Krümmungsabschnitt ähnliche, gleiche oder zumindest im Wesentlichen gleiche Durchgangsquerschnitte und/oder ähnliche, gleiche oder zumindest im Wesentlichen gleiche Querschnittsflächen erhalten werden können. Selbstverständlich ist es in analoger Weise möglich, dass die wenigstens eine äußere Kühlrohrleitung zumindest abschnittsweise eine kleinere Querschnittsfläche als die wenigstens eine innere Kühlrohrleitung aufweist und die gerade Kühlrohreinheit zum Herstellen des wenigstens einen Krümmungsabschnitts in einem Abschnitt, in welchem die wenigstens eine äußere Kühlrohrleitung der geraden Kühlrohreinheit eine kleinere Querschnittsfläche als die wenigstens eine innere Kühlrohrleitung der geraden Kühlrohreinheit aufweist, in Richtung vom äußeren Außenseitenbereich zum inneren Außenseitenbereich gekrümmt wird. Die Querschnittsflächen können sich jeweils um ca. 5% bis 50%, insbesondere um ca. 10% bis ca. 30% voneinander unterscheiden.
Weiterhin ist es möglich, dass bei einem erfindungsgemäßen Verfahren eine durchschnittliche Wandstärke der geraden Kühlrohreinheit um die wenigstens eine äußere Kühlrohrleitung zumindest abschnittsweise geringer als eine durchschnittliche Wandstärke der geraden Kühlrohreinheit um die wenigstens eine innere Kühlrohrleitung ist und die gerade Kühlrohreinheit zum Herstellen des wenigstens einen Krümmungsabschnitts in einem Abschnitt, in welchem die wenigstens eine äußere Kühlrohrleitung der geraden Kühlrohreinheit eine geringere durchschnittliche Wandstärke als die wenigstens eine innere Kühlrohrleitung der geraden Kühlrohreinheit aufweist, in Richtung vom inneren Außenseitenbereich zum äußeren Außenseitenbereich gekrümmt wird. Dies dient dazu, den stärker gedehnten Bereich im Außenradius des Krümmungsabschnitts beziehungsweise am inneren Außenseitenbereich zu stärken. Durch das erfindungsgemäße Krümmen werden die geringeren Wandstärken gestaucht und die dickeren Wandstärken gestreckt, wodurch zumindest im Krümmungsabschnitt ähnliche, gleiche oder zumindest im Wesentlichen gleiche Durchgangsquerschnitte und/oder ähnliche, gleiche oder zumindest im Wesentlichen gleiche Wandstärken erhalten werden können. Die Wandstärken können sich jeweils um ca. 5% bis 50%, insbesondere um ca. 10% bis ca. 30% voneinander unterscheiden. Insbesondere kann die Wandstärke entgegen der Krümmungsrichtung schrittweise oder kontinuierlich bzw. stetig abnehmen.
Außerdem ist es bei einem erfindungsgemäßen Verfahren möglich, dass die gerade Kühlrohreinheit eine erste äußere Kühlrohrleitung und eine zweite äußere Kühlrohrleitung aufweist, wobei die erste äußere Kühlrohrleitung näher am äußeren Außenseitenbereich als die zweite äußere Kühlrohrleitung angeordnet ist, und wobei eine durchschnittliche Wandstärke der geraden Kühlrohreinheit um die wenigstens eine erste äußere Kühlrohrleitung geringer als eine durchschnittliche Wandstärke der geraden Kühlrohreinheit um die zweite äußere Kühlrohrleitung ist und die gerade Kühlrohreinheit zum Herstellen des wenigstens einen Krümmungsabschnitts in Richtung vom inneren Außenseitenbereich zum äußeren Außenseitenbereich gekrümmt wird, und/oder die gerade Kühlrohreinheit eine erste innere Kühlrohrleitung und eine zweite innere Kühlrohrleitung aufweist, wobei die erste innere Kühlrohrleitung näher am inneren Außenseitenbereich als die zweite innere Kühlrohrleitung angeordnet ist, und wobei eine durchschnittliche Wandstärke der geraden Kühlrohreinheit um die wenigstens eine erste innere Kühlrohrleitung geringer als eine durchschnittliche Wandstärke der geraden Kühlrohreinheit um die zweite innere Kühlrohrleitung ist und die gerade Kühlrohreinheit zum Herstellen des wenigstens einen Krümmungsabschnitts in Richtung vom äußeren Außenseitenbereich zum inneren Außenseitenbereich gekrümmt wird. D.h., die Durchgangsquerschnitte der Kühlrohrleitungen können sich dahingehend voneinander unterscheiden, dass die Durchgangsquerschnitte der Kühlrohrleitungen von der inneren Außenseite in Richtung der äußeren Außenseite und/oder anders herum schrittweise größer oder kleiner werden. Dadurch können die Durchgangsquerschnitte besonders gleichmäßig aneinander angeglichen werden.
Darüber hinaus ist es möglich, dass bei einem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung die gerade Kühlrohreinheit eine Oberseite und eine Unterseite aufweist und in der Oberseite und/oder der Unterseite der geraden Kühlrohreinheit eine partielle Vertiefung ausgestaltet ist. Die partielle Vertiefung beziehungsweise eine entsprechende Verprägung oder Eindrückung der geraden Kühlrohreinheit kann genutzt werden, um einen Druckverlust durch die Krümmung der geraden Kühlrohreinheit zu kompensieren. Hierbei kann durch die Tiefe und Länge der Vertiefung der Druckverlust beziehungsweise der gewünschte Kühlmitteldruck nach der Krümmung eingestellt werden. Dieses Verfahren ist deshalb besonders vorteilhaft, da für unterschiedliche Kühlrohreinheiten mit einer unterschiedlichen Anzahl von Krümmungsabschnitten die gleiche gerade Kühlrohreinheit Verwendung finden kann. Über eine zunehmende Vertiefung, beginnend von nicht vorhanden an den Rändern der geraden Kühlrohreinheit, zu einer maximalen Vertiefung in der Mitte der Oberseite und/oder der Unterseite der geraden Kühlrohreinheit kann durch eine erfindungsgemäße Krümmung ein besonders gleichmäßiger Druckverlust beziehungsweise Strömungswiderstand in den einzelnen Kühlrohrleitungen eingestellt werden. Die Oberseite weist vorzugsweise eine größere Fläche als der innere Außenseitenbereich und/oder der äußere Außenseitenbereich auf. Ebenso weist die Unterseite vorzugsweise eine größere Fläche als der innere Außenseitenbereich und/oder der äußere Außenseitenbereich auf.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Kühlrohreinheit, zum Herstellen einer gekrümmten Kühlrohreinheit zum Kühlen einer Traktionsbatterie eines Fahrzeugs gemäß einem wie vorstehend beschriebenen Verfahren, bereitgestellt. Die zumindest teilweise gerade oder im Wesentlichen gerade verlaufende Kühlrohreinheit weist mehrere zumindest abschnittsweise parallel zueinander und in diesem Abschnitt gerade verlaufende Kühlrohrleitungen, einen inneren Außenseitenbereich und einen äußeren Außenseitenbereich auf, wobei wenigstens eine innere Kühlrohrleitung näher am inneren Außenseitenbereich als am äußeren Außenseitenbereich angeordnet ist und wenigstens eine äußere Kühlrohrleitung näher am äußeren Außenseitenbereich als am inneren Außenseitenbereich angeordnet ist, und wobei die wenigstens eine innere Kühlrohrleitung zumindest abschnittsweise einen anderen Durchgangsquerschnitt als die wenigstens eine äußere Kühlrohrleitung aufweist.
Damit bringt die erfindungsgemäße Kühlrohreinheit die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren beschrieben worden sind. Bei einer erfindungsgemäßen Kühlrohreinheit kann die wenigstens eine äußere Kühlrohrleitung zumindest abschnittsweise eine größere Querschnittsfläche als die wenigstens eine innere Kühlrohrleitung aufweisen. Ferner kann eine durchschnittliche Wandstärke der geraden Kühlrohreinheit um die wenigstens eine äußere Kühlrohrleitung zumindest abschnittsweise geringer als eine durchschnittliche Wandstärke der geraden Kühlrohreinheit um die wenigstens eine innere Kühlrohrleitung sein. Darüber hinaus ist es möglich, dass die gerade Kühlrohreinheit eine erste äußere Kühlrohrleitung und eine zweite äußere Kühlrohrleitung aufweist, wobei die erste äußere Kühlrohrleitung näher am äußeren Außenseitenbereich als die zweite äußere Kühlrohrleitung angeordnet ist, und wobei eine durchschnittliche Wandstärke der geraden Kühlrohreinheit um die wenigstens eine erste äußere Kühlrohrleitung geringer als eine durchschnittliche Wandstärke der geraden Kühlrohreinheit um die zweite äußere Kühlrohrleitung ist und/oder die gerade Kühlrohreinheit eine erste innere Kühlrohrleitung und eine zweite innere Kühlrohrleitung aufweist, wobei die erste innere Kühlrohrleitung näher am inneren Außenseitenbereich als die zweite innere Kühlrohrleitung angeordnet ist, und wobei eine durchschnittliche Wandstärke der geraden Kühlrohreinheit um die wenigstens eine erste innere Kühlrohrleitung geringer als eine durchschnittliche Wandstärke der geraden Kühlrohreinheit um die zweite innere Kühlrohrleitung ist. Zudem ist es möglich, dass die gerade Kühlrohreinheit eine Oberseite und eine Unterseite aufweist und in der Oberseite und/oder der Unterseite der geraden Kühlrohreinheit eine partielle Vertiefung ausgestaltet ist. Durch diese Merkmale ergeben sich die bereits zum Verfahren erläuterten Vorteile.
Weiterhin ist es möglich, dass bei einer erfindungsgemäßen Kühlrohreinheit ein gerader Abschnitt der Kühlrohreinheit in Form eines Flachrohrs, das die Kühlrohrleitungen aufweist, mit einem rechteckigen oder im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt ausgestaltet ist. Die Kühlrohrleitungen können bei einer erfindungsgemäßen Kühlrohreinheit ebenso jeweils einen rechteckigen Querschnitt beziehungsweise Durchgangsquerschnitt aufweisen. Kühlrohreinheiten beziehungsweise Kühlrohrleitungen mit einer solchen Geometrie können im Unterboden eines Fahrzeugs besonders effizient sowie effektiv zum Kühlen der Traktionsbatterie positioniert werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ferner eine aus einer wie vorstehend beschriebenen, zumindest abschnittsweise geraden Kühlrohreinheit hergestellte gekrümmte Kühlrohreinheit mit wenigstens einem Krümmungsabschnitt bereitgestellt. Auch mit dieser Krümmungseinheit können die vorstehend beschriebenen Vorteile erzielt werden.
Darüber hinaus wird gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Fahrzeug mit einem Elektromotor zum Antreiben des Fahrzeugs und einer Traktionsbatterie zur Stromversorgung des Elektromotors bereitgestellt, wobei das Fahrzeug eine wie vorstehend beschriebene gekrümmte Kühlrohreinheit zum Kühlen der Traktionsbatterie aufweist. Damit können auch mit und/oder in dem Fahrzeug die gleichen Vorteile erzielt werden, wie sie vorstehend ausführlich beschrieben worden sind.
Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung zu verschiedenen Ausführungsbeispielen der Erfindung, welche in den Figuren schematisch dargestellt sind. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung oder den Figuren hervorgehende Merkmale und/oder Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten und räumlicher Anordnungen können sowohl für sich als auch in den verschiedenen Kombinationen erfindungswesentlich sein.
Es zeigen jeweils schematisch:

1 einen Querschnitt durch eine gerade Kühlrohreinheit gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
2 eine Draufsicht auf eine gerade Kühlrohreinheit gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
3 einen Querschnitt durch einen ersten Krümmungsabschnitt einer gekrümmten Kühlrohreinheit gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
4 einen Querschnitt durch einen zweiten Krümmungsabschnitt einer gekrümmten Kühlrohreinheit gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
5 eine Draufsicht auf eine gekrümmte Kühlrohreinheit gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
6 einen Querschnitt durch einen geraden Abschnitt einer gekrümmten Kühlrohreinheit gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
7 einen Querschnitt durch einen Krümmungsabschnitt einer gekrümmten Kühlrohreinheit gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
8 eine Draufsicht auf eine gekrümmte Kühlrohreinheit gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
9 einen Querschnitt durch eine gerade Kühlrohreinheit gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
10 einen Querschnitt durch einen Krümmungsabschnitt einer gekrümmten Kühlrohreinheit gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
11 eine Draufsicht auf eine gerade Kühlrohreinheit gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und
12 ein Fahrzeug mit einer erfindungsgemäß gekrümmten Kühlrohreinheit.

Elemente mit gleicher Funktion und Wirkungsweise sind in den 1 bis 12 jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
Mit Bezug auf die 1 bis 5 wird anschließend ein Verfahren zum Herstellen einer gekrümmten Kühlrohreinheit 20a zum Kühlen einer Traktionsbatterie 40 eines Fahrzeugs 100 beschrieben. Hierzu wird zunächst eine gemäß 1 gezeigte gerade Kühlrohreinheit 10a in Form eines Flachrohres bereitgestellt. Die Kühlrohreinheit 10a weist fünf parallel zueinander und in diesem Abschnitt gerade verlaufende Kühlrohrleitungen 11a -15a mit jeweils rechteckigen oder im Wesentlichen rechteckigen Querschnitten auf. Ferner weist die als Flachrohr ausgestaltete Kühlrohreinheit 10a einen inneren Außenseitenbereich 17a, einen äußeren Außenseitenbereich 16a, eine Oberseite 18a und eine Unterseite 19a auf. Gemäß 1 weist die Kühlrohreinheit 10a außerdem eine erste äußere Kühlrohrleitung 15a und eine zweite äußere Kühlrohrleitung 14a auf, wobei die erste äußere Kühlrohrleitung 15a näher am äußeren Außenseitenbereich 16a als die zweite äußere Kühlrohrleitung 14a angeordnet ist. Die Kühlrohreinheit 10a weist zudem eine erste innere Kühlrohrleitung 11a und eine zweite innere Kühlrohrleitung 12a auf, wobei die erste innere Kühlrohrleitung 11a näher am inneren Außenseitenbereich 17a als die zweite innere Kühlrohrleitung 12a angeordnet ist. Weiterhin weist die Kühlrohreinheit 10a eine mittlere Kühlrohrleitung 13a auf, die auf einer neutralen Phase P mittig in der Kühlrohreinheit 10a verläuft. Wie in 1 zu erkennen, weisen die Kühlrohrleitungen 11a - 15a vom äußeren Außenseitenbereich 16a und vom inneren Außenseitenbereich 17a jeweils zur Mitte hin unterschiedliche, genauer gesagt höher und schmäler werdende, Durchgangsquerschnitte auf. Die Durchgangsquerschnitte sind derart ausgelegt, dass sich diese beim Krümmen der geraden Kühlrohreinheit 10a in eine gekrümmte Kühlrohreinheit 20a gemäß 5 hinsichtlich eines Strömungswiderstands möglichst über die gesamte Länge der Kühlrohrleitungen 11a - 15a bezüglich der jeweiligen Durchgangsquerschnitte aneinander angleichen.
Im Rahmen des Verfahrens wird demnach die gerade Kühlrohreinheit 10a in Richtung vom inneren Außenseitenbereich 17a zum äußeren Außenseitenbereich 16a gekrümmt, um den ersten Krümmungsabschnitt 26a herzustellen und vom äußeren Außenseitenbereich 16a zum inneren Außenseitenbereich 17a gekrümmt, um den zweiten Krümmungsabschnitt 27a herzustellen.
3 zeigt einen Querschnitt durch den ersten Krümmungsabschnitt 26a, in welchem die inneren Kühlrohrleitungen 21a, 22a gestreckt und dadurch die Durchgangsquerschnitte an die mittlere Kühlrohrleitung 23a angeglichen sind. Der Durchgangsquerschnitt der äußeren Kühlrohrleitungen 24a und 25a ist durch eine Stauchung noch stärker komprimiert als zuvor und unterscheidet sich entsprechend von den anderen Durchgangsquerschnitten. 4 zeigt einen Querschnitt durch den zweiten Krümmungsabschnitt 27a, in welchem die äußeren Kühlrohrleitungen 24a, 25a gestreckt und dadurch die Durchgangsquerschnitte an die mittlere Kühlrohrleitung 23a angeglichen sind. Der Durchgangsquerschnitt der inneren Kühlrohrleitungen 21a und 22a ist durch eine Stauchung noch stärker komprimiert als zuvor und unterscheidet sich entsprechend von den anderen Durchgangsquerschnitten. Mit Bezug auf die gesamte Länge der Kühlrohrleitungen 21a - 25a sind die Durchgangsquerschnitte aneinander angeglichen.
Mit Bezug auf die 6 bis 8 wird anschließend ein Verfahren zum Herstellen einer gekrümmten Kühlrohreinheit 20b gemäß einer zweiten Ausführungsform beschrieben. Hierbei wird zunächst eine wie in 6 dargestellte gerade Kühlrohreinheit 10b mit einem äußeren Außenseitenbereich 16b, einem inneren Außenseitenbereich 17b, einer Oberseite 18b und einer Unterseite 19b bereitgestellt, bei welcher die äußeren Kühlrohrleitungen 14b, 15b eine größere Querschnittsfläche als die inneren Kühlrohrleitungen 11b, 12b aufweisen. Ferner ist eine durchschnittliche Wandstärke der geraden Kühlrohreinheit 10b um die äußeren Kühlrohrleitungen 14b, 15b geringer als eine durchschnittliche Wandstärke der geraden Kühlrohreinheit 10b um die inneren Kühlrohrleitungen 11b, 12b. Genauer gesagt nehmen die Wandstärken in einer Richtung vom inneren Außenseitenbereich zum äußeren Außenseitenbereich bei jeder Kühlrohrleitung ab und die Querschnittsfläche in dieser Richtung bei jeder Kühlrohrleitung zu. Der Bereich um die mittlere Kühlrohrleitung 13b verhält sich relativ neutral. Unter Verwendung einer solchen Kühlrohreinheit 10b wird nun, wie in 8 dargestellt, in Richtung vom inneren Außenseitenbereich 17b zum äußeren Außenseitenbereich 16b ein ausgewählter Abschnitt der Kühlrohreinheit 10b gekrümmt. Im Krümmungsabschnitt 26b ergeben sich dadurch, wie in 7 dargestellt, relativ gleichmäßige beziehungsweise aneinander angeglichene Durchgangsquerschnitte in den Kühlrohrleitungen 21b - 25b.
Mit Bezug auf die 9 bis 11 wird anschließend ein Verfahren zum Herstellen einer gekrümmten Kühlrohreinheit 20c gemäß einer dritten Ausführungsform beschrieben. Hierbei wird zunächst eine wie in 9 dargestellte gerade Kühlrohreinheit 10c mit einem äußeren Außenseitenbereich 16c, einem inneren Außenseitenbereich 17c, einer Oberseite 18c und einer Unterseite 19c bereitgestellt, bei welcher die Querschnittsflächen der jeweiligen Kühlrohrleitungen 11c - 15c von innen bzw. von der Mitte nach außen zunehmen beziehungsweise größer werden. Darüber hinaus ist in beziehungsweise auf der Unterseite 19c beziehungsweise als Teil der Unterseite 19c der geraden Kühlrohreinheit 10c eine partielle Vertiefung 30 ausgestaltet. Diese ist auch in der Draufsicht gemäß 11 dargestellt. Die in 9 und 11 dargestellte Grundform beziehungsweise die entsprechende gerade Kühlrohreinheit 10c wird nun im Bereich der partiellen Vertiefung wie bereits vorstehend ausführlich dargelegt gekrümmt. In einem daraus resultierenden Krümmungsabschnitt ergibt sich ein wie in 10 dargestellter Querschnitt mit aneinander angeglichenen Durchgangsquerschnitten der jeweiligen Kühlrohrleitungen 21c - 25c. Die Unterseite 19c kann auch als Oberseite der Kühlrohreinheit 10c verstanden werden. Durch die Vertiefung 30 bzw. eine entsprechende Verprägung in nur einem Bereich der Kühlrohreinheit 10c kann der Druckverlust in den einzelnen Kühlrohrleitungen 11c - 15c über die gesamte Länge der Kühlrohreinheit 10c ausgeglichen werden. Der in 9 dargestellte Querschnitt kann mit Bezug auf die Kühlrohrleitungen 11c - 15c selbstverständlich auch ohne der Vertiefung 30 ausgestaltet sein. D.h., es kann ein verprägungsfreies Flachrohr mit Kühlrohrleitungen, die von der Mitte nach außen zunehmende bzw. größer werdende Querschnittsflächen aufweisen, zur Verfügung gestellt sein bzw. werden.
In 12 ist ein Fahrzeug 100 mit einem Elektromotor 50 zum Antreiben des Fahrzeugs 100 und einer Traktionsbatterie 40 zur Stromversorgung des Elektromotors 50 dargestellt, wobei das Fahrzeug 100 eine wie mit Bezug auf die 1 bis 5 beschriebene, gekrümmte Kühlrohreinheit 20a zum Kühlen der Traktionsbatterie 40 aufweist.
Die Erfindung lässt neben den dargestellten Ausführungsformen weitere Gestaltungsgrundsätze zu. D.h., die Erfindung soll nicht auf die mit Bezug auf die Figuren erläuterten Ausführungsbeispiele beschränkt betrachtet werden.
Bezugszeichenliste

10a, 10b, 10c: gerade Kühlrohreinheit
11a, 11b, 11c: Kühlrohrleitung
12a, 12b, 12c: Kühlrohrleitung
13a, 13b, 13c: Kühlrohrleitung
14a, 14b, 14c: Kühlrohrleitung
15a, 15b, 15c: Kühlrohrleitung
16a, 16b, 16c: äußerer Außenseitenbereich
17a, 17b, 17c: innerer Außenseitenbereich
18a, 18b, 18c: Oberseite
19a, 19b, 19c: Unterseite
20a, 20b, 20c: gekrümmte Kühlrohreinheit
21a, 21b, 21c: Kühlrohrleitung
22a, 22b, 22c: Kühlrohrleitung
23a, 23b, 23c: Kühlrohrleitung
24a, 24b, 24c: Kühlrohrleitung
25a, 25b, 25c: Kühlrohrleitung
26a, 26b: erster Krümmungsabschnitt
27a: zweiter Krümmungsabschnitt
30: Vertiefung
40: Traktionsbatterie
50: Elektromotor
100: Fahrzeug
P: neutrale Phase

Claims

Verfahren zum Herstellen einer gekrümmten Kühlrohreinheit (20a; 20b; 20c) zum Kühlen einer Traktionsbatterie (40) eines Fahrzeugs (100), aufweisend die Schritte: - Bereitstellen einer zumindest teilweise geraden Kühlrohreinheit (10a; 10b; 10c) mit mehreren zumindest abschnittsweise parallel zueinander und in diesem Abschnitt gerade verlaufenden Kühlrohrleitungen (11a - 15a; 11 b -15b; 11c-15c), wobei die gerade Kühlrohreinheit (10a; 10b; 10c) einen inneren Außenseitenbereich (17a; 17b; 17c) und einen äußeren Außenseitenbereich (16a; 16b; 16c) aufweist, wobei wenigstens eine innere Kühlrohrleitung (11a, 12a; 11b, 12b; 11c, 12c) näher am inneren Außenseitenbereich (17a; 17b; 17c) als am äußeren Außenseitenbereich (16a; 16b; 16c) angeordnet ist, wenigstens eine äußere Kühlrohrleitung (14a, 15a; 14b, 15b; 14c, 15c) näher am äußeren Außenseitenbereich (16a; 16b; 16c) als am inneren Außenseitenbereich (17a; 17b; 17c) angeordnet ist, und die wenigstens eine innere Kühlrohrleitung (11a, 12a; 11b, 12b; 11c, 12c) zumindest abschnittsweise einen anderen Durchgangsquerschnitt als die wenigstens eine äußere Kühlrohrleitung (14a, 15a; 14b, 15b; 14c, 15c) aufweist, und - Krümmen der geraden Kühlrohreinheit (10a; 10b; 10c) in einem Abschnitt, in welchem die wenigstens eine innere Kühlrohrleitung (11a, 12a; 11b, 12b; 11c, 12c) der geraden Kühlrohreinheit (10a; 10b; 10c) einen anderen Durchgangsquerschnitt als die wenigstens eine äußere Kühlrohrleitung (14a, 15a; 14b, 15b; 14c, 15c) der geraden Kühlrohreinheit (10a; 10b; 10c) aufweist, in Richtung vom inneren Außenseitenbereich (17a; 17b; 17c) zum äußeren Außenseitenbereich (16a; 16b; 16c) zum Herstellen von wenigstens einem ersten Krümmungsabschnitt (26a; 26b) und/oder vom äußeren Außenseitenbereich (16a; 16b; 16c) zum inneren Außenseitenbereich (17a; 17b; 17c) zum Herstellen von wenigstens einem zweiten Krümmungsabschnitt (27a).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine äußere Kühlrohrleitung (14b, 15b) zumindest abschnittsweise eine größere Querschnittsfläche als die wenigstens eine innere Kühlrohrleitung (11b, 12b) aufweist und die gerade Kühlrohreinheit (10b) zum Herstellen des wenigstens einen Krümmungsabschnitts (26b) in einem Abschnitt, in welchem die wenigstens eine äußere Kühlrohrleitung (14b, 15b) der geraden Kühlrohreinheit (10b) eine größere Querschnittsfläche als die wenigstens eine innere Kühlrohrleitung (11b, 12b) der geraden Kühlrohreinheit (10b) aufweist, in Richtung vom inneren Außenseitenbereich (17b) zum äußeren Außenseitenbereich (16b) gekrümmt wird.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine durchschnittliche Wandstärke der geraden Kühlrohreinheit (10b) um die wenigstens eine äußere Kühlrohrleitung (14b, 15b) zumindest abschnittsweise geringer als eine durchschnittliche Wandstärke der geraden Kühlrohreinheit (10b) um die wenigstens eine innere Kühlrohrleitung (11b, 12b) ist und die gerade Kühlrohreinheit (10b) zum Herstellen des wenigstens einen Krümmungsabschnitts (26b) in einem Abschnitt, in welchem die wenigstens eine äußere Kühlrohrleitung (14b, 15b) der geraden Kühlrohreinheit (10b) eine geringere durchschnittliche Wandstärke als die wenigstens eine innere Kühlrohrleitung (11b, 12b) der geraden Kühlrohreinheit (10b) aufweist, in Richtung vom inneren Außenseitenbereich (17b) zum äußeren Außenseitenbereich (16b) gekrümmt wird.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die gerade Kühlrohreinheit (10b) eine erste äußere Kühlrohrleitung (15b) und eine zweite äußere Kühlrohrleitung (14b) aufweist, wobei die erste äußere Kühlrohrleitung (15b) näher am äußeren Außenseitenbereich (16b) als die zweite äußere Kühlrohrleitung (14b) angeordnet ist, und wobei eine durchschnittliche Wandstärke der geraden Kühlrohreinheit (10b) um die wenigstens eine erste äußere Kühlrohrleitung (15b) geringer als eine durchschnittliche Wandstärke der geraden Kühlrohreinheit (10b) um die zweite äußere Kühlrohrleitung (14b) ist und die gerade Kühlrohreinheit (10b) zum Herstellen des wenigstens einen Krümmungsabschnitts (26b) in Richtung vom inneren Außenseitenbereich (17b) zum äußeren Außenseitenbereich (16b) gekrümmt wird, und/oder die gerade Kühlrohreinheit (10b) eine erste innere Kühlrohrleitung (11b) und eine zweite innere Kühlrohrleitung (12b) aufweist, wobei die erste innere Kühlrohrleitung (11b) näher am inneren Außenseitenbereich (17b) als die zweite innere Kühlrohrleitung (12b) angeordnet ist, und wobei eine durchschnittliche Wandstärke der geraden Kühlrohreinheit (10b) um die wenigstens eine erste innere Kühlrohrleitung (11b) geringer als eine durchschnittliche Wandstärke der geraden Kühlrohreinheit (10b) um die zweite innere Kühlrohrleitung (12b) ist und die gerade Kühlrohreinheit (10b) zum Herstellen des wenigstens einen Krümmungsabschnitts (26b) in Richtung vom äußeren Außenseitenbereich (16b) zum inneren Außenseitenbereich (17b) gekrümmt wird.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die gerade Kühlrohreinheit (10c) eine Oberseite (18c) und eine Unterseite (19c) aufweist und in der Oberseite (18c) und/oder der Unterseite (19c) der geraden Kühlrohreinheit (10c) eine partielle Vertiefung (30) ausgestaltet ist.
Kühlrohreinheit (10a; 10b; 10c), zum Herstellen einer gekrümmten Kühlrohreinheit (20a; 20b; 20c) zum Kühlen einer Traktionsbatterie (40) eines Fahrzeugs (100) gemäß einem Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, aufweisend mehrere zumindest abschnittsweise parallel zueinander und in diesem Abschnitt gerade verlaufende Kühlrohrleitungen (11 a - 15a; 11b -15b; 11c- 15c), einen inneren Außenseitenbereich (17a; 17b; 17c) und einen äußeren Außenseitenbereich (16a; 16b; 16c), wobei wenigstens eine innere Kühlrohrleitung (11a, 12a; 11b, 12b; 11c, 12c) näher am inneren Außenseitenbereich (17a; 17b; 17c) als am äußeren Außenseitenbereich (16a; 16b; 16c) angeordnet ist und wenigstens eine äußere Kühlrohrleitung (14a, 15a; 14b, 15b; 14c, 15c) näher am äußeren Außenseitenbereich (16a; 16b; 16c) als am inneren Außenseitenbereich (17a; 17b; 17c) angeordnet ist, und wobei die wenigstens eine innere Kühlrohrleitung (11a, 12a; 11b, 12b; 11c, 12c) zumindest abschnittsweise einen anderen Durchgangsquerschnitt als die wenigstens eine äußere Kühlrohrleitung (14a, 15a; 14b, 15b; 14c, 15c) aufweist.
Kühlrohreinheit (10a; 10b; 10c) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein gerader Abschnitt der Kühlrohreinheit (10a; 10b; 10c) in Form eines Flachrohrs, das die Kühlrohrleitungen (11a - 15a; 11b -15b; 11c - 15c) aufweist, mit einem rechteckigen oder im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt ausgestaltet ist.
Kühlrohreinheit (10a; 10b; 10c) nach einem der Ansprüche 6 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlrohrleitungen (11a - 15a; 11b -15b; 11c - 15c) jeweils einen rechteckigen Querschnitt aufweisen.
Gekrümmte Kühlrohreinheit (20a; 20b; 20c) mit wenigstens einem Krümmungsabschnitt (26a, 27a; 26b), die aus einer zumindest abschnittsweise geraden Kühlrohreinheit (10a; 10b; 10c) nach einem der Ansprüche 6 bis 8 hergestellt ist.
Fahrzeug (100) mit einem Elektromotor (50) zum Antreiben des Fahrzeugs (100) und einer Traktionsbatterie (40) zur Stromversorgung des Elektromotors (50), aufweisend eine gekrümmte Kühlrohreinheit (20a; 20b; 20c) nach Anspruch 9 zum Kühlen der Traktionsbatterie (40).