DE102020116051A1 - Housing system for accommodating a liquid-cooled component, energy storage system with such a housing system and motor vehicle with such an energy storage system - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Gehäusesystem (2) zum Aufnehmen einer flüssigkeitsgekühlten Komponente (6), mit zumindest einer Außenwanne (3), welche einen Außenwannenboden (16) aufweist, welcher durchgehend geschlossen ist; zumindest einer Innenwanne (4), die in der Außenwanne (3) angeordnet ist und die einen Innenwannenboden (12) aufweist, der mit einem Einwegeventil (5) versehen ist, welches einen Durchfluss von der Innenwanne (4) zur Außenwanne (3) zulässt und einen Durchfluss von der Außenwanne (3) zur Innenwanne (4) sperrt, wobei die flüssigkeitsgekühlte Komponente (6) in der Innenwanne (4) angeordnet ist. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Energiespeichersystem (1) mit solch einem Gehäusesystem (2). Ferner betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit solch einem Energiespeichersystem (1).The invention relates to a housing system (2) for accommodating a liquid-cooled component (6), with at least one outer pan (3) which has an outer pan base (16) which is continuously closed; at least one inner pan (4) which is arranged in the outer pan (3) and which has an inner pan base (12) which is provided with a one-way valve (5) which allows a flow from the inner pan (4) to the outer pan (3). and blocks a flow from the outer pan (3) to the inner pan (4), the liquid-cooled component (6) being arranged in the inner pan (4). The invention also relates to an energy storage system (1) with such a housing system (2). The invention also relates to a motor vehicle with such an energy storage system (1).
Description
Die Erfindung betrifft ein Gehäusesystem zum Aufnehmen einer flüssigkeitsgekühlten Komponente, insbesondere einem elektrischen Energiespeicher. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Energiespeichersystem aufweisend einen elektrischen Energiespeicher, der in dem Gehäusesystem aufgenommen ist sowie ein Kraftfahrzeug mit solch einem Energiespeichersystem.The invention relates to a housing system for accommodating a liquid-cooled component, in particular an electrical energy store. In addition, the invention relates to an energy storage system having an electrical energy storage device, which is received in the housing system, and a motor vehicle with such an energy storage system.
Elektrifizierte Kraftfahrzeuge weisen elektrische Energiespeicher, sog. Traktionsspeicher oder Hochvoltspeicher auf, die oftmals im Bodenbereich der Kraftfahrzeuge angeordnet sind. Diese Energiespeicher sind zum Zwecke der Temperierung, d.h. zur Beheizung und/oder Kühlung, mit Wärmeüberträgern in Kontakt, die von einem Kühlmittel durchströmt werden. Für den Fall einer Leckage im Kühlmittelkreislauf besteht die Gefahr, dass das austretende Kühlmittel den Energiespeicher schädigt. Beispielsweise könnten im Falle einer Leckage bis zu 10 Liter elektrisch leitendes Kühlmittel (z.B. Wasser-Glykol-Mischung) aus der Bruchstelle austreten und sich im Gehäuse des Energiespeichers sammeln. Ferner ist zu beachten, dass die Zellpole, d.h. die Anschlusspole der Speicherzellen des Energiespeichers, zueinander verschiedene elektrische Spannungslagen aufweisen, wodurch es im Falle einer gleichzeitigen Benetzung mehrerer Zellpole mit leitender Flüssigkeit zu Ausgleichsströmen kommen kann. Dadurch kann Elektrokorrosion entstehen, was die Speicherzellen bzw. den Energiespeicher schädigen kann. Da das Zellkontaktierungssystem üblicherweise bei der Montage aufgeschweißt wird und dadurch bei heutigen Energiespeichern ein komplexes geometrisches System entsteht, wäre es sehr aufwendig und teuer die Zellpole abzudichten. Somit sind heute Zellpole üblich, die der Umgebung exponiert sind.Electrified motor vehicles have electrical energy stores, so-called traction stores or high-voltage stores, which are often arranged in the floor area of the motor vehicle. For the purpose of temperature control, i.e. for heating and / or cooling, these energy stores are in contact with heat exchangers through which a coolant flows. In the event of a leak in the coolant circuit, there is a risk that the escaping coolant will damage the energy store. For example, in the event of a leak, up to 10 liters of electrically conductive coolant (e.g. a water-glycol mixture) could escape from the break and collect in the housing of the energy storage device. It should also be noted that the cell poles, i.e. the connection poles of the storage cells of the energy storage device, have different electrical voltage levels to one another, which can lead to equalizing currents if several cell poles are wetted with conductive liquid at the same time. This can result in electrical corrosion, which can damage the storage cells or the energy storage device. Since the cell contacting system is usually welded on during assembly and this results in a complex geometric system in today's energy stores, it would be very time-consuming and expensive to seal the cell poles. Cell poles that are exposed to the environment are therefore common today.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung die vorstehend genannten Nachteile zumindest teilweise zu beseitigen. Diese Aufgabe wird durch ein Gehäusesystem gemäß Anspruch 1, ein Energiespeichersystem gemäß Anspruch 8 sowie ein Kraftfahrzeug gemäß Anspruch 12 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.It is therefore an object of the present invention to at least partially eliminate the above-mentioned disadvantages. This object is achieved by a housing system according to
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird ein Gehäusesystem zum Aufnehmen einer flüssigkeitsgekühlten Komponente, mit zumindest einer Außenwanne, welche einen Außenwannenboden aufweist, welcher durchgehend geschlossen ist; zumindest einer Innenwanne, die in der Außenwanne angeordnet ist und die einen Innenwannenboden aufweist, der mit einem Einwegeventil versehen ist, welches einen Durchfluss von der Innenwanne zur Außenwanne zulässt und einen Durchfluss von der Außenwanne zur Innenwanne sperrt, insbesondere dauerhaft sperrt, wobei die flüssigkeitsgekühlte Komponente in der Innenwanne angeordnet ist. Der Vorteil dieses Gehäusesystems besteht darin, dass bei einer Leckage das Kühl- oder Kältemittel aus der Innenwanne, in der sich die Komponente befindet abgeführt werden kann und somit eine Beschädigung der Komponente selbst verhindert wird. Das abgeführte Kühl- oder Kältemittel wird aus der Innenwanne in die Außenwanne abgeführt, wobei ein Zurückströmen in die Innenwanne verhindert wird. In der Außenwanne wird das Kühl- oder Kältemittel gesammelt. In Anbetracht eines geschätzten Gesamtvolumens von 10 Litern Kühl- oder Kältemittel ist es möglich, selbst bei einer vollständigen Leckage dieses Kühl- oder Kältemittel in der Außenwanne zu sammeln, ohne dass es von dort irgendwohin entweicht. Der Vorteil des Sammelns des Kühl- oder Kältemittel in der Außenwanne, ohne es direkt an die Umgebung abzugeben besteht darin, dass dadurch eine komplett nach unten hin abgedichtete und nach unten hin sowohl öffnungs- als auch ventilfreie Außenwanne bereitgestellt werden kann, so dass sicher verhindert werden kann, dass Wasser von außen eintritt und somit die Komponente durch von außen eintretendes Wasser, beispielsweise bei einer Flussdurchquerung, beschädigt wird. Kurz gesagt hat dieses Ausführungsbeispiel den Vorteil, dass einerseits das Kühl- oder Kältemittel bei einer Leckage von der Komponente abgeführt wird und gleichzeitig ein Wassereintritt von außen sicher verhindert und somit eine Watfähigkeit des Fahrzeugs sichergestellt werden kann.According to an exemplary embodiment of the invention, a housing system for receiving a liquid-cooled component, with at least one outer trough, which has an outer trough bottom, which is continuously closed; at least one inner tub, which is arranged in the outer tub and which has an inner tub bottom which is provided with a one-way valve, which allows a flow from the inner tub to the outer tub and blocks a flow from the outer tub to the inner tub, in particular permanently blocks, the liquid-cooled component is arranged in the inner tub. The advantage of this housing system is that, in the event of a leak, the coolant or refrigerant can be removed from the inner tub in which the component is located, thus preventing damage to the component itself. The discharged coolant or refrigerant is discharged from the inner tub into the outer tub, preventing it from flowing back into the inner tub. The coolant or refrigerant is collected in the outer tub. In view of an estimated total volume of 10 liters of coolant or refrigerant, it is possible, even in the event of a complete leak, to collect this coolant or refrigerant in the outer pan without it escaping anywhere. The advantage of collecting the coolant or refrigerant in the outer tub without releasing it directly to the environment is that an outer tub that is completely sealed at the bottom and free from both openings and valves can be provided, so that this is reliably prevented it can be that water enters from the outside and thus the component is damaged by water entering from the outside, for example when crossing a river. In short, this exemplary embodiment has the advantage that, on the one hand, the coolant or refrigerant is discharged from the component in the event of a leak and, at the same time, water can be reliably prevented from entering from the outside, thus ensuring that the vehicle can be wading.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Komponente ein Energiespeicher oder ein Speichermodul eines elektrischen Energiespeichers ist. Gerade bei einem Energiespeicher oder einem Speichermodul sind die oben beschriebenen Vorteile wichtig, da diese Komponente üblicherweise am Fahrzeugboden angeordnet sind und somit für eine sichere Watfähigkeit des Fahrzeugs sichergestellt sein muss, dass kein Wasser von unten an den Energiespeicher gelangen kann und gleichzeitig der Energiespeicher vor Flüssigkeitsleckagen geschützt wird.According to a further exemplary embodiment of the invention, the component is an energy store or a storage module of an electrical energy store. The advantages described above are particularly important in the case of an energy storage device or a storage module, since these components are usually arranged on the vehicle floor and, in order to ensure that the vehicle is safe for wading, it must be ensured that no water can reach the energy storage device from below and, at the same time, that the energy storage device prevents liquid leaks is protected.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung fällt der Innenwannenboden zum Einwegeventil hin ab. Anders ausgedrückt fällt der Innenwannenboden, im eingebauten Zustand in der vorgesehenen Verwendung, bzgl. einer Richtung einer Gewichtskraft, hin zum Einwegeventil ab. Somit fließt im Falle einer Leckage das Kühl- oder Kältemittel gewichtskraftbedingt hin zum Einwegeventil. Das heißt, insbesondere befindet sich das Einwegeventil, bzgl. der Richtung der Gewichtskraft, an der tiefsten Stelle.According to a further exemplary embodiment of the invention, the inner tub bottom slopes down towards the one-way valve. In other words, in the installed state in the intended use, with regard to a direction of a weight force, the inner tub bottom falls down towards the one-way valve. Thus, in the event of a leak, the coolant or refrigerant flows due to its weight to the one-way valve. That is to say, in particular, the one-way valve is located at the lowest point with regard to the direction of the weight force.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung wird der Innenwannenboden aus mehreren, ebenen Flächen ausgebildet, die gegenüber Außenkanten des Innenwannenbodens zum Einwegeventil hin abschüssig angeordnet sind. Dies bezieht sich ebenfalls auf die Richtung der Gewichtskraft, im eingebauten Zustand in der vorgesehenen Verwendung. Somit fließt im Falle einer Leckage das Kühl- oder Kältemittel gewichtskraftbedingt hin zum Einwegeventil. Das heißt, insbesondere befindet sich das Einwegeventil, bzgl. der Gewichtskraft, an der tiefsten Stelle.According to a further exemplary embodiment of the invention, the inner tub base is formed from a plurality of flat surfaces which face the outer edges of the inner tub base One-way valve are arranged sloping down. This also relates to the direction of the weight force, in the installed state in the intended use. Thus, in the event of a leak, the coolant or refrigerant flows due to its weight to the one-way valve. That is to say, in particular, the one-way valve is located at the lowest point with regard to the weight force.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die Innenwanne mehrere Seitenwände auf, die ringartig geschlossen sind, insbesondere in Form eines rechteckförmigen Ringes.According to a further exemplary embodiment of the invention, the inner tub has a plurality of side walls which are closed in a ring-like manner, in particular in the form of a rectangular ring.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist das Einwegeventil eine Membrane auf.According to a further exemplary embodiment of the invention, the one-way valve has a membrane.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Innenwanne aus Kunststoff oder Gummi. Insbesondere ist die Innenwanne einstückig, beispielsweise monolithisch, ausgebildet. Der Vorteil einer Innenwanne aus Kunststoff oder Gummi ist, dass diese somit kostengünstig hergestellt werden kann. Ein weiterer Vorteil ist, dass Kunststoff oder Gummi eine gewisse dämpfende Wirkung gegenüber Vibrationen und Stößen hat und somit die Komponente schützt.According to a further exemplary embodiment of the invention, the inner tub is made of plastic or rubber. In particular, the inner tub is designed in one piece, for example monolithically. The advantage of an inner tub made of plastic or rubber is that it can be manufactured inexpensively. Another advantage is that plastic or rubber has a certain dampening effect on vibrations and shocks and thus protects the component.
Die Außenwanne ist insbesondere aus Metall, beispielsweise aus Aluminium oder Stahl. Die Außenwanne kann einstückig ausgebildet sein. Beispielsweise sind die einzelnen Seitenteile sowie der Boden nicht-zerstörungsfrei lösbar miteinander verbunden, z.B. geschweißt.The outer tub is in particular made of metal, for example aluminum or steel. The outer tub can be designed in one piece. For example, the individual side parts and the bottom are non-destructively detachable connected to one another, e.g. welded.
Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Energiespeichersystem mit einem solchen Gehäusesystem. Dieses Energiespeichersystem weist ferner einen elektrischen Energiespeicher auf, wobei die Komponente der Energiespeicher oder ein Speichermodul des elektrischen Energiespeichers ist.The invention also relates to an energy storage system with such a housing system. This energy storage system also has an electrical energy store, the component being the energy store or a storage module of the electrical energy store.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das Energiespeichersystem ferner mit einem Wärmeüberträger versehen, der wärmeleitend mit der Komponente verbunden oder in diese integriert ist und der von einem Kühl- oder Kältemittel durchströmbar ist.According to a further exemplary embodiment of the invention, the energy storage system is furthermore provided with a heat exchanger which is connected to the component in a thermally conductive manner or is integrated into it and through which a coolant or refrigerant can flow.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das Energiespeichersystem derart ausgebildet, dass die Außenwanne mehrere, durch Streben getrennte Bereiche, aufweist und in mehreren oder allen dieser Bereiche jeweils eine Innenwanne angeordnet ist.According to a further exemplary embodiment of the invention, the energy storage system is designed in such a way that the outer trough has several areas separated by struts and an inner trough is arranged in several or all of these areas.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das Energiespeichersystem derart ausgebildet, dass benachbarte Bereiche zumindest eine Flüssigkeitsdurchgangsöffnung aufweisen.According to a further exemplary embodiment of the invention, the energy storage system is designed in such a way that adjacent areas have at least one liquid passage opening.
Insbesondere ist die Außenwanne derart ausgebildet, dass sie bzgl. der Richtung der Gewichtskraft, auf einer Oberseite offen ist und die übrigen Seiten (einschließlich des Bodens) flüssigkeitsdicht oder fluiddicht geschlossen sind.In particular, the outer tub is designed in such a way that it is open on an upper side with regard to the direction of the weight force and the other sides (including the bottom) are closed in a liquid-tight or fluid-tight manner.
Insbesondere ist die Innenwanne derart ausgebildet, dass sie bzgl. der Richtung der Gewichtskraft, auf einer Oberseite offen ist und die übrigen Seiten (einschließlich des Bodens) flüssigkeitsdicht oder fluiddicht geschlossen sind.In particular, the inner trough is designed in such a way that it is open on an upper side with respect to the direction of the weight force and the other sides (including the bottom) are closed in a liquid-tight or fluid-tight manner.
Darüber hinaus stellt die vorliegende Erfindung ein Kraftfahrzeug mit solch einem Energiespeichersystem bereit.The present invention also provides a motor vehicle with such an energy storage system.
Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. In diesen Zeichnungen ist Folgendes dargestellt:
-
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Energiespeichersystems mit einem Gehäusesystem gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung; -
2 zeigt schematisch eine Schnittdarstellung durch eine Innenwanne des Gehäusesystems aus1 , und -
3 zeigt schematisch einen Innenwannenboden der Innenwanne aus2 .
-
1 shows a schematic representation of an energy storage system with a housing system according to an embodiment of the invention; -
2 shows schematically a sectional view through an inner tub of thehousing system 1 , and -
3 shows schematically an inner tub bottom of theinner tub 2 .
In
Die Komponente
Die Komponente
Die Komponente
Die Komponente
Die Innenwanne
Wie in den
Die Innenwanne
Die Außenwanne
Die Außenwanne
Während die Erfindung detailliert in den Zeichnungen und der vorangehenden Beschreibung veranschaulicht und beschrieben wurde, ist diese Veranschaulichung und Beschreibung als beispielhaft und nicht als beschränkend zu verstehen und es ist nicht beabsichtigt die Erfindung auf das offenbarte Ausführungsbeispiel zu beschränken. Die bloße Tatsache, dass bestimmte Merkmale in verschiedenen abhängigen Ansprüchen genannt sind, soll nicht andeuten, dass eine Kombination dieser Merkmale nicht auch vorteilhaft genutzt werden könnte.While the invention has been illustrated and described in detail in the drawings and the foregoing description, these illustration and description are to be regarded as exemplary and not restrictive, and it is not intended to limit the invention to the embodiment disclosed. The mere fact that certain features are mentioned in different dependent claims is not intended to imply that a combination of these features could not also be used to advantage.
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