DE202007017390U1 - Heat exchanger device for an electrochemical energy store - Google Patents

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Abstract

Wärmeaustauscher-Vorrichtung für einen elektrochemischen Energiespeicher in Form wenigstens eines Zellenpakets (1), das aus einer Mehrzahl von parallel zueinander und in wenigstens einer Reihe nebeneinander angeordneten Speicherzellen (2) gebildet ist, die an wenigstens einer Stirnseite des Zellenpakets (1) mit elektrischen Anschlusspolen (2a, 2b) versehen sind, enthaltend ein Gehäuse (3) mit wenigstens einer zur Aufnahme des Zellenpakets (1) bestimmten Kammer (4) und wenigstens einen Wärmeaustauschkörper (7), der der Stirnseite des Zellenpakets (1) wärmeleitend, jedoch elektrisch isoliert gegenüber steht und zur Durchströmung eines Fluids eingerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeaustauschkörper (7) wenigstens eine mit Nuten (9) versehene Wärmeaustauscherplatte (8a, 8b) und in den Nuten (9) angeordnete, in diesen festgelegte Rohrabschnitte (11) enthält, die Teile einer einen Eingang (14) und einen Ausgang aufweisenden, durchgehenden Rohrschlange sind, und dass der Wärmeaustausch mit den Speicherzellen (2) über zwischen dem Wärmeaustauschkörper (7) und den Anschlusspolen (2a, 2b) und/oder diese verbindenden Polverbindern angeordnete Kontaktfedern (10) erfolgt.Heat exchanger device for an electrochemical energy store in the form of at least a cell stack (1) consisting of a plurality of parallel to one another and in at least one row of memory cells arranged side by side (2) formed on at least one end face of the cell stack (1) are provided with electrical connection poles (2a, 2b) containing a housing (3) with at least one for receiving the cell stack (1) certain chamber (4) and at least one heat exchange body (7), the heat-conducting the front side of the cell stack (1), However, electrically isolated faces and to flow through a fluid is set up, characterized in that the Heat exchange body (7) at least one with grooves (9) provided heat exchanger plate (8 a, 8 b) and in the Contains grooves (9) arranged in these pipe sections (11), the parts of an input (14) and an output having continuous coil are, and that the heat exchange with the memory cells (2) between between the heat exchange body (7) and the connecting poles (2a, 2b) and / or connecting them Pole connectors arranged contact springs (10) takes place.

Figure 00000001
Figure 00000001

Description

Die Erfindung betrifft eine Wärmeaustauscher-Vorrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.The The invention relates to a heat exchanger device of in the preamble of claim 1 specified genus.

Wärmeaustauscher-Vorrichtungen dieser Art dienen insbesondere zur Temperierung von elektrischen Energiespeichern in Form von Hochleistungs-Batterien wie z. B. Nickel/Metallhydrid- oder Lithium-Ionen-Batterien, die zunehmend in Kraftfahrzeugen mit Hybrid- oder Elektroantrieben angewendet werden. Da derartige Energiespeicher bevorzugt bei Temperaturen von ca. 20°C bis 25°C betrieben werden, um eine hohe Leistung zu gewährleisten und Beschädigungen der Speicherzellen durch zu große Wärmeentwicklung zu vermeiden, erfordern sie eine effiziente Temperierung. Zu diesem Zweck ist es bekannt, Wärmeaustauscher-Vorrichtungen vorzusehen, die eine Anzahl von Umströmungskanälen aufweisen, die die Umfangsflächen der meistens zylindrischen Speicherzellen zumindest teilweise umgeben, von einem Temperierungsmedium durchströmt werden und an Verteilerkästen enden (z. B. DE 10 2004 005 394 A1 , DE 10 2006 008 885 B3 , DE 10 2006 015 568 B3 ). Die Umströmungskanäle sind z. B. in durch Spritzgießen oder Tiefziehen hergestellten, wellenförmig gebogenen Kunststoffplatten ausgebildet.Heat exchanger devices of this type are used in particular for the temperature control of electrical energy storage in the form of high-performance batteries such. As nickel / metal hydride or lithium-ion batteries, which are increasingly being used in motor vehicles with hybrid or electric drives. Since such energy storage are preferably operated at temperatures of about 20 ° C to 25 ° C to ensure high performance and to avoid damage to the memory cells due to excessive heat, they require efficient temperature control. For this purpose, it is known to provide heat exchanger devices which have a number of flow passages which at least partially surround the peripheral surfaces of the mostly cylindrical storage cells, are flowed through by a temperature control medium and terminate at distribution boxes (eg. DE 10 2004 005 394 A1 . DE 10 2006 008 885 B3 . DE 10 2006 015 568 B3 ). The flow passages are z. B. formed in by injection molding or deep drawing, wavy curved plastic plates.

Zur Kühlung der Zellenpakete von Hochtemperatur-Speicherbatterien, die aus zylin drischen, mit Betriebstemperaturen von ca. 350°C arbeitenden Speicherzellen auf der Basis von Natrium und Schwefel zusammengesetzt sind, sind ferner bereits Wärmeaustauscher-Vorrichtungen der eingangs bezeichneten Gattung bekannt ( DE 32 42 901 C2 ), die den Wärmeaustausch nicht über die Umfangsflächen, sondern über die Stirnflächen der Speicherzellen bewirken. Zu diesem Zweck stehen diesen Stirnflächen jeweils Wärmeaustauschkörper gegenüber, die wärmeleitend, jedoch elektrisch isoliert mit den stirnseitigen Anschlusspolen (Elektroden) verbunden sind. Die Wärmeaustauschkörper bestehen aus Platten, in denen nicht näher dargestellte Kühlschleifen für die Durchleitung eines Kühlmediums angeordnet sind.For cooling the cell packets of high-temperature storage batteries, which are composed of cylin drical, operating at operating temperatures of about 350 ° C memory cells based on sodium and sulfur, heat exchange devices of the type described are also known ( DE 32 42 901 C2 ), which cause the heat exchange not over the peripheral surfaces, but over the end faces of the memory cells. For this purpose, these faces each heat exchanger body opposite, the heat-conducting, but electrically insulated with the frontal terminal poles (electrodes) are connected. The heat exchange body consist of plates in which cooling loops, not shown, are arranged for the passage of a cooling medium.

Schließlich ist es zur Kühlung von Stapeln aus flächigen statt zylindrisch ausgebildeten Brennstoffzellen bekannt ( DE 34 15 191 C2 ), zwischen deren die Elektroden bildenden Breitseiten einzelne Wärmeaustauscher-Vorrichtungen in Form von Rohrschlangen vorzusehen, die mit je einem als Sammelleitung wirkenden Eintritts- bzw. Austrittsrohr für ein Fluid verbunden sind.Finally, it is known for cooling stacks of flat rather than cylindrically shaped fuel cells ( DE 34 15 191 C2 ), between which the electrodes forming broadsides to provide individual heat exchanger devices in the form of coils, which are each connected to one acting as a manifold inlet or outlet pipe for a fluid.

Die beschriebenen Wärmeaustauscher-Vorrichtungen sind insbesondere für den Anwendungsbereich in Kraftfahrzeugen noch nicht vollends befriedigend. Ihre Herstellung ist kompliziert und erfordert zumindest teilweise aufwändige Arbeitsschritte. Außerdem tragen sie nicht ausreichend den Forderungen Rechnung, die sich speziell im Automobilbereich ergeben.The described heat exchanger devices are in particular for the application in motor vehicles not yet completely satisfactory. Their production is complicated and requires at least sometimes complex work steps. Furthermore do not adequately take account of the claims that have arisen especially in the automotive sector.

Ausgehend davon liegt der vorliegenden Erfindung das technische Problem zugrunde, die Wärmeaustauscher-Vorrichtung der eingangs bezeichneten Gattung so auszubilden, dass sie einfach herstellbar ist und den durch die Kraftfahrzeugtechnik gestellten Anforderungen besser als bisher gerecht wird.outgoing of which the present invention is based on the technical problem the heat exchanger device of the initially designated Form genus so that it is easy to produce and the Requirements made by automotive technology better than so far is fair.

Gelöst wird dieses Problem mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1.Solved This problem is solved by the characterizing features of the claim 1.

Die Erfindung bringt den Vorteil mit sich, dass sie eine einfache, vergleichsweise preisgünstig herstellbare und über die Stirnseiten der Zellenpakete wirksame Vor richtung vorschlägt. Da die verschiedenen Rohrabschnitte eine durchgehende Rohrschlange bilden, ergeben sich keine Leckageprobleme, die nahezu unvermeidlich sind, wenn wie beim Stand der Technik zahlreiche Kanal- oder Rohrabschnitte durch einzelne Verbindungselemente miteinander oder mit zusätzlich vorhandenen Sammelleitungen od. dgl. verbunden werden müssen. Schließlich bringt die Anwendung von Kontaktfedern als Wärmeübertragungselemente den Vorteil mit sich, dass auf einfache Weise die bei Speicherzellen der hier interessierenden Art bestehenden Toleranzunterschiede ausgeglichen werden können.The Invention has the advantage that it is a simple, comparatively reasonably priced and over the front sides the cell packets suggests effective ago direction. Because the different pipe sections form a continuous pipe coil, there are no leakage problems that are almost inevitable, if, as in the prior art numerous channel or pipe sections by individual fasteners with each other or with additional existing manifolds od. Like. Must be connected. Finally, the application of contact springs brings as heat transfer elements the advantage with it, that in a simple way with memory cells balanced tolerance differences existing here of interest can be.

Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.Further advantageous features of the invention will become apparent from the dependent claims.

Die Erfindung wird nachfolgend in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:The The invention will be described below in conjunction with the accompanying drawings explained in more detail in exemplary embodiments. Show it:

1 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Wärmeaustauscher-Vorrichtung; 1 a plan view of a heat exchanger device according to the invention;

2 einen Schnitt längs der Linie II-II der 1 durch ein Zellenpaket; 2 a section along the line II-II of 1 through a cell packet;

3 einen Schnitt längs der Linie III-III der 1 mit einem schematisch dargestellten Zellenpaket vor dessen Anordnung in der Wärmeaustauscher-Vorrichtung; 3 a section along the line III-III of 1 with a schematically illustrated cell stack prior to its placement in the heat exchanger device;

4 einen Schnitt längs der Linie IV-IV der 3; 4 a section along the line IV-IV of 3 ;

5 eine der 3 entsprechende Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Wärmeaustauscher-Vorrichtung, wobei außerdem einige Kontaktfedern derselben in vergrößerten Einzelheiten dargestellt sind; 5 one of the 3 corresponding view of a second embodiment of a heat exchanger device according to the invention, wherein also some contact springs thereof are shown in greater detail;

6 die Vorderansicht einer erfindungsgemäßen Wärmeaustauscherplatte; und 6 the front view of a heat exchanger plate according to the invention; and

7 einen Schnitt längs der Linie VII-VII der 6. 7 a section along the line VII-VII of 6 ,

Wie insbesondere 1 bis 3 zeigen, dient eine erfindungsgemäße Wärmeaustauscher-Vorrichtung zur Temperierung, insbesondere Kühlung von elektrochemischen Energiespeichern, die wenigstens ein Zellenpaket 1 aufweisen, das aus einer Mehrzahl von parallel zueinander und in wenigstens einer Reihe nebeneinander angeordneten Speicherzellen 2 gebildet ist. Die Speicherzellen 2 können z. B. aus üblichen, zylindrischen Nickel/Metallhydrid- oder Lithium-Ionen-Batterien bestehen. Im Ausführungsbeispiel ist davon ausgegangen, dass die Speicherzellen 2 an ihren beiden entgegengesetzten Stirnseiten mit elektrischen Anschlusspolen 2a, 2b versehen sind. Diese Anschlusspole 2a, 2b sind in bekannter und daher nicht dargestellter Weise mit flachen Polverbindern, die nicht über die Stirnflächen der Anschlusspole 2a, 2b nach außen ragen, elektrisch leitend verbunden.In particular 1 to 3 show, a heat exchanger device according to the invention for temperature control, in particular cooling of electrochemical energy storage, which serves at least one cell stack 1 comprising, a plurality of parallel to each other and in at least one row of juxtaposed memory cells 2 is formed. The memory cells 2 can z. B. consist of conventional, cylindrical nickel / metal hydride or lithium-ion batteries. In the exemplary embodiment, it has been assumed that the memory cells 2 at its two opposite ends with electrical connection poles 2a . 2 B are provided. These connection poles 2a . 2 B are in a known and therefore not shown manner with flat pole connectors that do not have the end faces of the terminal poles 2a . 2 B protrude outward, electrically connected.

Nach 1 und 3 enthält die Wärmeaustauscher-Vorrichtung ein allgemein mit dem Bezugszeichen 3 versehenes Gehäuse, das wenigstens eine, vorzugsweise eine Mehrzahl von Kammern 4 aufweist, die zur Aufnahme je eines Zellenpakets 1 dienen. Das in 1 und 3 dargestellte Gehäuse 3 ist im Wesentlichen quaderförmig, parallel zu einer Längsachse 5 vergleichsweise lang ausgebildet und in Richtung der Längsachse 5 mit insgesamt vier, neben- bzw. hintereinander angeordneten Kammern 4 versehen. Jede Kammer 4 ist so ausgebildet, dass die Achsen der zylindrischen Speicherzellen 2 nach dem richtigen Einlegen der Zellenpakete 1 in die Kammern 4 parallel zur Längsachse 5 angeordnet sind.To 1 and 3 The heat exchanger device generally includes the reference numeral 3 provided housing, the at least one, preferably a plurality of chambers 4 comprising, each for receiving a cell packet 1 serve. This in 1 and 3 illustrated housing 3 is substantially cuboid, parallel to a longitudinal axis 5 formed comparatively long and in the direction of the longitudinal axis 5 with a total of four, next to or behind each other arranged chambers 4 Mistake. Every chamber 4 is designed so that the axes of the cylindrical memory cells 2 after the correct insertion of the cell packets 1 in the chambers 4 parallel to the longitudinal axis 5 are arranged.

Wie insbesondere 1 und 3 zeigen, weist das Gehäuse 3 zwei über seine ganze Länge erstreckte, zur Längsachse 5 parallele Seitenwände 6a und 6b auf, die sich quer zur Längsachse 5 mit einem der Breite der Zellenpakete 1 entsprechenden Abstand gegenüberstehen. Senkrecht zu den Seitenwänden 6 und zwischen ihnen sind plattenförmige Wärmeaustauschkörper 7 angeordnet, die sich in Richtung der Längsachse 5 mit Abständen gegenüberstehen, die im Wesentlichen der Länge eines Zellenpakets 1 entsprechen, und mit ihren Enden vorzugsweise durch Kleben mit den Seitenwänden 6a und 6b verbunden sind. Dadurch bilden die beiden Seitenwände 6a und 6b mit je zwei Wärmeaustauschkörpern 7 eine der Kammern 4.In particular 1 and 3 show, the housing points 3 two extended over its entire length, to the longitudinal axis 5 parallel side walls 6a and 6b on, extending across the longitudinal axis 5 with one of the width of the cell packets 1 face corresponding distance. Perpendicular to the side walls 6 and between them are plate-shaped heat exchange bodies 7 arranged in the direction of the longitudinal axis 5 at intervals that are substantially the length of a cell packet 1 and preferably with their ends by gluing with the side walls 6a and 6b are connected. As a result, the two side walls form 6a and 6b with two heat exchange bodies 7 one of the chambers 4 ,

Die Wärmeaustauschkörper 7 sind im Ausführungsbeispiel aus je zwei, mit ihren Breitseiten aneinander liegenden Wärmeaustauscherplatten 8a, 8b gebildet, die auf ihren einander zugewandten Breitseiten mit Nuten 9 und auf den entgegengesetzten Breitseiten mit Kontaktfedern 10 versehen sind. Die Nuten 9 sind vorzugsweise halbkreisförmig und so ausgebildet und angeordnet, dass die Nuten 9 von einander anliegenden Wärmeaustauscherplatten 8a, 8b je einen geschlossenen Kanal bilden, der je einen Rohrabschnitt 11 aufnimmt. Diese Rohrabschnitte 11 sind in den Nuten 9 vorzugsweise durch Kleben festgelegt und erstrecken sich im Ausführungsbeispiel quer zur Längsachse 5 und parallel zu einem die beiden Seitenwände 6a und 6b des Gehäuses 3 verbindenden Bodenteil 12. Die Wärmeaustauscherplatten 8a, 8b und die Rohrabschnitte 11 bestehen aus einem Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit, z. B. Aluminium, und sind durch zwischen ihnen liegende weitere Rohrabschnitte zu einer durchgehenden, einstückig hergestellten Rohrschlange verbunden, die an einem ausgewählten Ende des Gehäuses 3 je einen Eingang und Ausgang hat, wie in 1 durch ein Bezugszeichen 14 angedeutet ist, der zum Anschluss der Rohrschlange an je eine Zuführ- und Abführleitung für ein die Rohrabschnitte 11 durchströmendes Fluid, z. B. Kühlwasser oder ein Kältemittel dient.The heat exchange body 7 are in the embodiment of two, with their broad sides adjacent heat exchanger plates 8a . 8b formed on their facing broad sides with grooves 9 and on the opposite broad sides with contact springs 10 are provided. The grooves 9 are preferably semicircular and formed and arranged such that the grooves 9 of adjacent heat exchanger plates 8a . 8b each form a closed channel, each a pipe section 11 receives. These pipe sections 11 are in the grooves 9 preferably fixed by gluing and extending in the embodiment transversely to the longitudinal axis 5 and parallel to one the two side walls 6a and 6b of the housing 3 connecting floor part 12 , The heat exchanger plates 8a . 8b and the pipe sections 11 consist of a material with high thermal conductivity, z. As aluminum, and are connected by lying between them further pipe sections to a continuous, integrally manufactured pipe coil, which at a selected end of the housing 3 each has an input and output, as in 1 by a reference numeral 14 is indicated, for connecting the coil to a respective supply and discharge line for a pipe sections 11 flowing fluid, for. As cooling water or a refrigerant is used.

Der Abstand der Wärmeaustauschkörper 7 voneinander ist etwas größer gewählt, als der in Richtung der Längsachse 5 gemessenen Länge der Speicherzellen 2 bzw. den Abständen der Stirnflächen von deren Anschlusspolen 2a, 2b entspricht. Der Wärmeaustausch bzw. die Temperierung der Speicherzellen 2 erfolgt mit Hilfe der Kontaktfedern 10, die so an den Wärmeaustauscherplatten 8a, 8b angebracht sind, dass nach dem Einlegen eines Zellenpakets 1 in eine Kammer 4 jedem Anschlusspol 2a, 2b des Zellenpakets 1 je eine zugeordnete Kontaktfeder 10 gegenübersteht. Je nach Zellenkonstruktion können die Kontaktfedern 10 auch so ausgebildet und angeordnet werden, dass sie ausgewählten Polverbindern gegenüber stehen. Außerdem sind die Kontaktfedern so bemessen, dass sie im eingelegten Zustand der Zellenpakete 1 mit leichtem Federdruck an den Stirnflächen der zugeordneten Anschlusspole 2a, 2b und/oder Polverbinder anliegen. Dadurch wird einerseits ein guter Wärmeaustausch sichergestellt und andererseits erreicht, dass durch die Kontaktfedern 10 etwaige Längentoleranzen der Speicherzellen 2 und Abstandstoleranzen der Wärmeaustauscherplatten 8a, 8b ausgeglichen werden. Zwischen die Anschlußpole 2a, 2b und die Kontaktfedern 10 wird außerdem eine dünne, aus Kunststoff od. dgl. bestehende Folie gelegt, um die Kontaktfedern 10 elektrisch von den Anschlußpolen 2a, 2b zu entkoppeln, ohne dadurch den gewünschten Wärmeübergang von den Anschlußpolen 2a, 2b über die Kontaktfedern 10 zu den Wärmeaustauscherplatten 8a, 8b wesentlich zu beeinträchtigen.The distance of the heat exchange body 7 from each other is chosen slightly larger than that in the direction of the longitudinal axis 5 measured length of the memory cells 2 or the distances between the faces of their connection poles 2a . 2 B equivalent. The heat exchange or the temperature control of the memory cells 2 done with the help of the contact springs 10 which are so on the heat exchanger plates 8a . 8b attached are that after inserting a cell packet 1 in a chamber 4 each connection pole 2a . 2 B of the cell package 1 one associated contact spring each 10 faces. Depending on the cell construction, the contact springs 10 also be designed and arranged so that they face selected Polverbindern. In addition, the contact springs are sized so that they are in the inserted state of the cell packs 1 with slight spring pressure on the end faces of the associated connection poles 2a . 2 B and / or pole connector. As a result, on the one hand a good heat exchange ensured and on the other hand achieved by the contact springs 10 Any length tolerances of the memory cells 2 and distance tolerances of the heat exchanger plates 8a . 8b be compensated. Between the connection poles 2a . 2 B and the contact springs 10 In addition, a thin, od of plastic. Like. Existing foil is placed to the contact springs 10 electrically from the connection poles 2a . 2 B to decouple, without thereby the desired heat transfer from the terminal poles 2a . 2 B over the contact springs 10 to the heat exchanger plates 8a . 8b significantly affect.

Die Zahl der pro Wärmeaustauscherplatte 8a, 8b vorhandenen Rohrabschnitte 11, deren Durchmesser und deren räumliche Lage zwischen den Wärmeaustauscherplatten 8a, 8b sind im Prinzip beliebig und werden in Abhängigkeit von der im Einzelfall erforderlichen Temperierung gewählt.The number of per heat exchanger plate 8a . 8b existing pipe sections 11 whose Diameter and their spatial position between the heat exchanger plates 8a . 8b are in principle arbitrary and are selected depending on the temperature required in the individual case.

Ein derzeit für am besten gehaltenes Ausführungsbeispiel der Erfindung sieht vor, die aus 3 ersichtlichen Rohrabschnitte 11 nicht irgendwie, sondern durch in den Seitenwänden 6a und 6b angeordnete Rohrabschnitte 15 (1) zu verbinden, die wie die Rohrabschnitte 11 Teile der durch das Gehäuse 3 erstreckten, einstückigen Rohrschlange sind. Zu diesem Zweck sind die Innenseiten der Seitenwände 6a und 6b mit den Nuten 9 entsprechenden, zu den Kammern 4 hin offenen Nuten versehen, in denen die weiteren Rohrabschnitte 15 ebenfalls durch Kleben festgelegt sind.An example of the best kept embodiment of the invention provides that from 3 apparent pipe sections 11 not somehow, but through in the side walls 6a and 6b arranged pipe sections 15 ( 1 ) that connect like the pipe sections 11 Parts of the housing 3 extended, one-piece coil are. For this purpose, the insides of the side walls 6a and 6b with the grooves 9 corresponding, to the chambers 4 provided open grooves in which the other pipe sections 15 are also fixed by gluing.

Aus 4, die einen zum Bodenteil 12 parallelen Horizontalabschnitt durch das Gehäuse 3 zeigt, ist ein oberer Teil einer kompletten, aus den Rohrabschnitten 11 und 15 gebildeten Rohrschlange ersichtlich. Die Rohrschlange erstreckt sich vom Eingang 14, der am einen Ende des Gehäuses 3 aus der zugehörigen Seitenwand 6a herausgeführt ist, zunächst längs eines ersten Rohrabschnitts 11a. Dieser ist beim Erreichen der gegenüber liegenden Seitenwand 6b um ca. 90° umgebogen und dort in eine in der Seitenwand 6b ausgebildete, nach innen offenen Nut eingelegt. Von dort aus erstreckt sich ein Rohrabschnitt 15a bis zum nächsten Wärmeaustauschkörper 7, wo die Rohrschlange an einer Stelle 17 erneut um ca. 90° umgebogen ist, um einen im Wärmeaustauschkörper 7 angeordneten Rohrabschnitt 11b überzugehen. An der gegenüber liegenden Seitenwand 6a erfolgt an einer Stelle 18 erneut eine Umbiegung um ca. 90° und ein Übergang in einen in der Seitenwand 6a angeordneten Rohrabschnitt 15b usw., bis der letzte Wärmeaustauschkörper 7 der Wärmeaustauscher-Vorrichtung erreicht ist, der an dem dem Eingang 14 gegenüber liegenden Ende des Gehäuses 3 angeordnet ist. Auf diese Weise ergibt sich im Ausführungsbeispiel ein im Wesentlichen mäanderförmiger Verlauf eines oberen Teils der Rohrschlange, deren Rohrabschnitte 11a, 11b, 15a, 15b im Wesentlichen in einer Ebene liegen, die in einem oberen Bereich des Gehäuses 3 angeordnet ist.Out 4 , one to the bottom part 12 parallel horizontal section through the housing 3 shows is an upper part of a complete, out of the pipe sections 11 and 15 formed coil can be seen. The pipe coil extends from the entrance 14 at one end of the case 3 from the associated side wall 6a is led out, first along a first pipe section 11a , This is when reaching the opposite side wall 6b bent by about 90 ° and there in one in the side wall 6b trained, inwardly open groove inserted. From there extends a pipe section 15a until the next heat exchange body 7 where the coil is in one place 17 is bent again by about 90 ° to one in the heat exchange body 7 arranged pipe section 11b proceed. On the opposite side wall 6a takes place at one point 18 another bend around 90 ° and a transition to one in the side wall 6a arranged pipe section 15b etc., until the last heat exchange body 7 the heat exchanger device is reached, which at the entrance 14 opposite end of the housing 3 is arranged. In this way, in the exemplary embodiment, a substantially meander-shaped course of an upper part of the pipe coil, the pipe sections 11a . 11b . 15a . 15b essentially lying in a plane that is in an upper area of the housing 3 is arranged.

An einer Stelle 19, die dem Ende eines letzten Rohrabschnitts 11c entspricht, weist ein dort befindlicher Wärmeaustauschkörper 7 oder ein Paar der diesen bildenden Wärmeaustauschplatten 8a, 8b einen durch Nuten gebildeten Kanal auf, der senkrecht zu der aus den Rohrabschnitten 11a, 11b, 15a, 15b gebildeten Ebene liegt und in Richtung des Bodenteils 12 verläuft. In diesem Kanal ist ein Rohrabschnitt 20 durch Kleben befestigt, der insbesondere aus 3 ersichtlich ist. Der Rohrabschnitt 20 dient dazu, die aus 4 ersichtliche Ebene von Rohrabschnitten 11, 15 mit einer zweiten, dazu parallelen, jedoch in einem unteren Bereich des Gehäuses 3 ausgebildeten Ebene von Rohrabschnitten 11, 15 zu verbinden, die zweckmäßig in derselben Weise mäanderförmig abwechselnd in den Seitenwänden 6a, 6b und in den Wärmeaustauschkörpern 7 erstreckt sind, wie dies aus 4 ersichtlich ist. Allerdings sind die Rohrabschnitte 15 der unteren Ebene zweckmäßig jeweils an derjenigen Seitenwand 6a, 6b angeordnet, die der mit den Rohrabschnitten 15a, 15b versehenen Seitenwand jeweils gegenüber liegt, so dass das Fluid die beiden, in einem der Wärmeaustauschkörper 7 angeordneten Rohrabschnitte 11 jeweils in entgegengesetzte Richtungen durchströmt.At one point 19 that the end of a last pipe section 11c corresponds, has a heat exchange body located there 7 or a pair of the heat exchange plates forming them 8a . 8b a channel formed by grooves perpendicular to that of the pipe sections 11a . 11b . 15a . 15b level formed and in the direction of the bottom part 12 runs. In this channel is a pipe section 20 attached by gluing, in particular from 3 is apparent. The pipe section 20 serves to take off 4 apparent level of pipe sections 11 . 15 with a second, but parallel, but in a lower portion of the housing 3 trained level of pipe sections 11 . 15 to connect appropriately in the same way meandering alternately in the side walls 6a . 6b and in the heat exchange bodies 7 stretches are like this 4 is apparent. However, the pipe sections 15 the lower level expediently on each side wall 6a . 6b arranged with the pipe sections 15a . 15b each side wall is opposite, so that the fluid, the two, in one of the heat exchange body 7 arranged pipe sections 11 flows through in opposite directions.

Aus 4 ist im übrigen ersichtlich, dass vorzugsweise eine einzige, durch das gesamte Gehäuse 3 erstreckte Rohrschlange vorgesehen ist, die durch Verbiegung eines ursprünglich geraden Rohrs an den Stellen 16 bis 19 entsteht und an ihren Enden (z. B. Eingang 14) mit Anschlußelementen versehen wird. Das schließt aber nicht aus, dass auch andere Arten von Rohrschlangen und auch mehrere Rohrschlangen vorhan den sein können, die z. B. U-förmig durchströmt werden.Out 4 Moreover, it is apparent that preferably a single, through the entire housing 3 extended pipe coil is provided by bending an originally straight pipe at the points 16 to 19 arises and at its ends (eg entrance 14 ) is provided with connecting elements. But this does not exclude that other types of coils and also several coils can be IN ANY, z. B. flows through U-shaped.

Durch die in den Seitenwänden 6a, 6b verlegten Rohrabschnitte 15 wird der wesentliche Vorteil erzielt, dass die Speicherzellen 2 dadurch auch gegenüber außerhalb des Gehäuses 3 herrschende Umgebungstemperaturen geschützt werden. Insbesondere bei der Anordnung der beschriebenen Wärmeaustauscher-Vorrichtung im Bereich von Abgasanlagen od. dgl. von Kraftfahrzeugen können die Umgebungstemperaturen in der Nähe des Gehäuses 3 vergleichsweise hohe Werte annehmen. Ein die beschriebene Rohrschlange durchströmendes Kühlmedium führt dagegen nicht nur die in den Speicherzellen 2 erzeugte Wärme ab, sondern schirmt auch die Speicherzellen 2 vor Erwärmung von außen her ab.Through the in the side walls 6a . 6b laid pipe sections 15 the essential advantage is achieved that the memory cells 2 thereby also outside of the housing 3 ruling ambient temperatures are protected. In particular, in the arrangement of the described heat exchanger device in the field of exhaust systems od. Like. Of motor vehicles, the ambient temperatures in the vicinity of the housing 3 assume comparatively high values. On the other hand, a cooling medium flowing through the described pipe coil not only leads to the storage cells 2 generated heat, but also shields the memory cells 2 before heating from the outside.

Eine stabile Verbindung der Seitenplatten 6a und 6b, der Wärmeaustauscherplatten 8a und 8b des Bodenteils 12 und bei Bedarf zusätzlich vorhandener, stirnseitiger Endplatten (3) wird vorzugsweise dadurch erhalten, dass diese Teile an ihren Stoßflächen nach Art von Nut/Feder-Verbindungen ineinander gesteckt und durch Kleben miteinander verbunden werden.A stable connection of the side plates 6a and 6b , the heat exchanger plates 8a and 8b of the bottom part 12 and, if necessary, additionally existing, end-face end plates ( 3 ) is preferably obtained in that these parts are inserted at their abutting surfaces in the manner of tongue and groove connections and connected together by gluing.

Beim Ausführungsbeispiel nach 1 bis 4 ist vorgesehen, die Wärmeaustauschkörper 7 bzw. Wärmeaustauscherplatten 8a, 8b jeweils beidseitig mit Kontaktfedern 10 zu versehen. Dadurch werden die Speicherzellen 2 jeweils an den Stirnseiten beider Anschlusspole 2a, 2b temperiert. Dagegen zeigt 5 ein Ausführungsbeispiel, das dem nach 1 bis 4 bis auf den Unterschied entspricht, dass die Wärmeaustauschkörper 7 nur je auf einer Seite mit Kontaktfedern 10 versehen sind und die Speicherzellen 2 an den einen Stirnflächen direkt an den Wärmeaustauscherplatten 8b anliegen. Auch in diesem Fall werden die Speicherzellen 2 jedoch von beiden Stirnflächen her temperiert. Eine solche Variante ist kostengünstiger und dann zweckmäßig, wenn zum Ausgleich von Längentoleranzen jeweils eine Kontaktfeder 10 ausreichend ist.According to the embodiment 1 to 4 is provided, the heat exchange body 7 or heat exchanger plates 8a . 8b both sides with contact springs 10 to provide. This will make the memory cells 2 each on the front sides of both connection poles 2a . 2 B tempered. On the other hand shows 5 an embodiment, according to the 1 to 4 except for the difference that corresponds to the heat exchange body 7 only ever on one side with contact springs 10 are provided and the memory cells 2 directly to one end face at the heat exchanger plates 8b issue. Also in this case, the memory cells 2 but tempered from both faces. Such a variant is less expensive and then expedient, if to compensate for length tolerances in each case a contact spring 10 is sufficient.

Die Kontaktfedern 10 können unterschiedlich ausgebildet sein, wie oben rechts in 5 dargestellt ist. Im Beispiel nach 1 bis 5 sind einstückige Kontaktfedern 10a verwendet, die durch Kleben mit den Wärmeaustauschplatten 8a, 8b verbunden werden. Die Auswahl des Materials erfolgt hier insbesondere unter Berücksichtigung der erforderlichen Wärmeleitfähigkeit. Ergeben sich in einem solchen Fall ungünstige Federeigenschaften, dann werden zweckmäßig zweiteilige Kontaktfedern 10b verwendet (vgl. 5 oben rechts). Diese weisen z. B. zwei ineinander angeordnete Teile 22a, 22b auf. Das innen liegende Teil 22a ist beispielsweise aus einem Material mit einer guten, vorgewählten Federeigenschaft hergestellt, während das außen liegende Teil 22b aus einem Material mit einer guten, vorgewählten Wärmeleitfähigkeit besteht. Beide Teile 22a, 22b werden gemäß 5 ineinander gesteckt und durch Kleben, Aufwalzen oder ein anderes Verbindungsverfahren miteinander und mit den zugehörigen Wärmeaustauscherplatten 8a, 8b verbunden.The contact springs 10 can be designed differently, as in the top right in 5 is shown. In the example below 1 to 5 are integral contact springs 10a used by gluing with the heat exchange plates 8a . 8b get connected. The selection of the material takes place here in particular taking into account the required thermal conductivity. If, in such a case, unfavorable spring properties arise, it is expedient to use two-part contact springs 10b used (cf. 5 top right). These have z. B. two nested parts 22a . 22b on. The inside part 22a For example, is made of a material with a good, preselected spring property, while the outer part 22b consists of a material with a good, preselected thermal conductivity. Both parts 22a . 22b be according to 5 into each other and by gluing, rolling or another connection method with each other and with the associated heat exchanger plates 8a . 8b connected.

Eine derzeit für am besten gehaltene Ausbildung von Kontaktfedern 10c ist in 6 und 7 dargestellt. Ein entsprechend 5 ausgebildeter, nur einseitig mit Kontaktfedern versehener Wärmeaustauschkörper 7 enthält eine Wärmeaustauscherplatte 8b mit einem an ihr anliegenden, separaten Blech 23, aus dem die Kontaktfedern 10c durch einen Präge- und/oder Stanzvorgang herausgedrückt, aber an einer Längskante noch mit dem Blech 23 verbunden sind. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass der Klebevorgang wegfällt und alle Kontaktfedern 10c für eine Wärmeaustauscherplatte in einem Arbeitsgang gefertigt werden können.Currently considered to be the best training of contact springs 10c is in 6 and 7 shown. A corresponding 5 trained, provided only on one side with contact springs heat exchange body 7 contains a heat exchanger plate 8b with a separate sheet attached to it 23 from which the contact springs 10c pushed out by a stamping and / or stamping process, but still at a longitudinal edge with the sheet 23 are connected. This results in the advantage that the bonding process is eliminated and all contact springs 10c can be manufactured for a heat exchanger plate in one operation.

Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, die auf vielfache Weise abgewandelt werden können. Das gilt insbesondere für die Zahl der pro Wärmeaustauscher-Vorrichtung vorgesehenen Kammern 4 und die Zahl der pro Zellenpaket 1 vorhandenen, hier zwanzig Speicherzellen 2. Weiter ist klar, dass die dargestellte Zellenform nur ein Beispiel darstellt und die beschriebene, stirnseitige Temperierung auch bei anderen Zellenformen möglich ist, insbesondere auch bei solchen, deren Anschlusspole 2a, 2b an einer und derselben Stirnseite angeordnet sind. Weiter können die Rohrabschnitte 11, 15 in anderen Muster in den Wärmeaustauschkörpern 7 und Seitenwänden 6a, 6b verlegt werden. Insbesondere könnten auch mehrere, voneinander unabhängige Rohrschlangen vorgesehen und diese von unter schiedlichen Medien durchströmt werden. Anstelle der beschriebenen Verbindungen durch Kleben können auch andere zweckmäßige Verbindungen vorgesehen werden. Ferner wäre es möglich, jeweils nur eine einzige Wärmeaustauscherplatte 6a oder 6b pro Wärmeaustauschkörper 7 vorzusehen und/oder die Nuten und Rohrabschnitte 11 auf derselben Breitseite dieser Wärmeaustauscherplatte wie die Kontaktfedern 10 anzuordnen, sofern die die Anschlusspole 2a, 2b verbindenden Polverbinder genügend Platz hierfür lassen. Weiterhin können nicht nur in Richtung der Längsachse 5, sondern auch quer dazu mehrere Kammern 4 für Zellenpakete 1 vorgesehen werden, wobei das erfindungsgemäße Prinzip auch an einer Wärmeaustauscher-Vorrichtung realisiert werden kann, die nur eine einzige Kammer 4 aufweist. Schließlich versteht sich, dass die verschiedenen Merkmale auch in anderen als den beschriebenen und dargestellten Kombinationen angewendet werden können.The invention is not limited to the described embodiments, which can be modified in many ways. This applies in particular to the number of chambers provided per heat exchanger device 4 and the number of per cell packet 1 existing, here twenty memory cells 2 , Furthermore, it is clear that the illustrated cell shape represents only one example and that the described, end-face temperature control is also possible with other cell shapes, in particular also with those whose terminal poles 2a . 2 B are arranged on one and the same front side. Next, the pipe sections 11 . 15 in other patterns in the heat exchange bodies 7 and sidewalls 6a . 6b be moved. In particular, several independent coils could be provided and these are flowed through by different media. Instead of the compounds described by gluing other appropriate compounds may be provided. Furthermore, it would be possible, in each case only a single heat exchanger plate 6a or 6b per heat exchange body 7 provide and / or the grooves and pipe sections 11 on the same broad side of this heat exchanger plate as the contact springs 10 to arrange, if the the connecting poles 2a . 2 B connecting pole connector leave enough space for this. Furthermore, not only in the direction of the longitudinal axis 5 , but also across it several chambers 4 for cell packets 1 be provided, wherein the principle of the invention can also be realized on a heat exchanger device, the only a single chamber 4 having. Finally, it is understood that the various features may be applied in combinations other than those described and illustrated.

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Claims (11)

Wärmeaustauscher-Vorrichtung für einen elektrochemischen Energiespeicher in Form wenigstens eines Zellenpakets (1), das aus einer Mehrzahl von parallel zueinander und in wenigstens einer Reihe nebeneinander angeordneten Speicherzellen (2) gebildet ist, die an wenigstens einer Stirnseite des Zellenpakets (1) mit elektrischen Anschlusspolen (2a, 2b) versehen sind, enthaltend ein Gehäuse (3) mit wenigstens einer zur Aufnahme des Zellenpakets (1) bestimmten Kammer (4) und wenigstens einen Wärmeaustauschkörper (7), der der Stirnseite des Zellenpakets (1) wärmeleitend, jedoch elektrisch isoliert gegenüber steht und zur Durchströmung eines Fluids eingerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeaustauschkörper (7) wenigstens eine mit Nuten (9) versehene Wärmeaustauscherplatte (8a, 8b) und in den Nuten (9) angeordnete, in diesen festgelegte Rohrabschnitte (11) enthält, die Teile einer einen Eingang (14) und einen Ausgang aufweisenden, durchgehenden Rohrschlange sind, und dass der Wärmeaustausch mit den Speicherzellen (2) über zwischen dem Wärmeaustauschkörper (7) und den Anschlusspolen (2a, 2b) und/oder diese verbindenden Polverbindern angeordnete Kontaktfedern (10) erfolgt.Heat exchanger device for an electrochemical energy store in the form of at least one cell packet ( 1 ), which consists of a plurality of parallel to each other and in at least one row of adjacent memory cells ( 2 ) formed on at least one end face of the cell packet ( 1 ) with electrical connecting poles ( 2a . 2 B ), comprising a housing ( 3 ) with at least one for receiving the cell packet ( 1 ) certain chamber ( 4 ) and at least one heat exchange body ( 7 ), the front of the cell pack ( 1 ) is thermally conductive, but is electrically isolated from and is adapted for the passage of a fluid, characterized in that the heat exchange body ( 7 ) at least one with grooves ( 9 ) provided heat exchanger plate ( 8a . 8b ) and in the grooves ( 9 ), in these specified pipe sections ( 11 ) contains the parts of an input ( 14 ) and having an output, continuous tube, and that the heat exchange with the memory cells ( 2 ) between the heat exchange body ( 7 ) and the connecting poles ( 2a . 2 B ) and / or these connecting pole connectors arranged contact springs ( 10 ) he follows. Wärmeaustauscher-Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammer (4) durch den Wärmeaustauschkörper (7) und zwei quer dazu angeordnete, einander gegenüber liegende Seitenwände (6a, 6b) des Gehäuses (3) begrenzt ist.Heat exchanger device according to claim 1, characterized in that the chamber ( 4 ) through the heat exchange body ( 7 ) and two transversely arranged, opposite side walls ( 6a . 6b ) of the housing ( 3 ) is limited. Wärmeaustauscher-Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (3) durch den Wärmeaustauschkörper (7) in wenigstens zwei, zur Aufnahme je eines Zellenpakets (1) bestimmte Kammern (4) unterteilt ist.Heat exchanger device according to claim 2, characterized in that the housing ( 3 ) through the heat exchange body ( 7 ) in at least two, each for receiving a cell packet ( 1 ) certain chambers ( 4 ) is divided. Wärmeaustauscher-Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeaustauschkörper (7) zwei aneinander liegende, mit einander zugewandten Nuten (9) versehene Wärmeaustauscherplatten (8a, 8b) enthält und die Rohrabschnitte (11) in von den Nuten (9) beider Wärmeaustauscherplatten (8a, 8b) gebildeten Kanälen angeordnet sind.Heat exchanger device according to claim 3, characterized in that the heat exchange body ( 7 ) two adjoining, with mutually facing grooves ( 9 ) provided heat exchanger plates ( 8a . 8b ) and the pipe sections ( 11 ) in from the grooves ( 9 ) of both heat exchanger plates ( 8a . 8b ) formed channels are arranged. Wärmeaustauscher-Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass Zellenpakete (1), die an zwei Stirnseiten mit elektrischen Anschlusspolen (2a, 2b) versehen sind, an beiden Stirnseiten je ein Wärmeaustauschkörper (7) nach Anspruch 1 oder 4 gegenüber steht.Heat exchanger device according to claim 3 or 4, characterized in that cell packets ( 1 ), which are connected to two end faces with electrical connection poles ( 2a . 2 B ) are provided, at both end faces each a heat exchange body ( 7 ) according to claim 1 or 4 opposite. Wärmeaustauscher-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenwände (6a, 6b) mit nach innen offenen Nuten versehen sind, in denen weitere Rohrabschnitte (15) der Rohrschlange angeordnet und durch Kleben festgelegt sind.Heat exchanger device according to one of claims 2 to 5, characterized in that the side walls ( 6a . 6b ) are provided with inwardly open grooves, in which further pipe sections ( 15 ) of the coil are arranged and fixed by gluing. Wärmeaustauscher-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfedern (10b) aus zwei ineinander angeordneten Teilen (22a, 22b) zusammengesetzt sind, wobei innen liegende Teile (22a) aus Materialien mit ausgewählten Federeigenschaften und außen liegende Teile (22b) aus Materialien mit ausgewählten Wärmeleitfähigkeiten bestehen.Heat exchanger device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the contact springs ( 10b ) of two nested parts ( 22a . 22b ), wherein internal parts ( 22a ) made of materials with selected spring properties and external parts ( 22b ) consist of materials with selected thermal conductivities. Wärmeaustauscher-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfedern (10a) einteilig ausgebildet sind und aus Materialien mit ausgewählten Wärmeleitfähigkeiten bestehen.Heat exchanger device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the contact springs ( 10a ) are integrally formed and made of materials with selected Wärmeleitfähigkeiten. Wärmeaustauscher-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfedern (10c) einstückig mit den Wärmeaustauscherplatten (8b) anliegenden Blechen (23) verbunden und durch Stanzen oder Prägen aus diesen herausgedrückt sind.Heat exchanger device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the contact springs ( 10c ) in one piece with the heat exchanger plates ( 8b ) adjacent sheets ( 23 ) are connected and pushed out by punching or embossing. Wärmeaustauscher-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Seitenwände (6a, 6b) nach Anspruch 6, eine Mehrzahl quer dazu angeordneten, einseitig offene Kammern (4) bildenden Wärmeaustauschkörpern (7) nach Anspruch 1 oder 4, zwei Endplatten (21) und ein Bodenteil (12) zu einem im Wesentlichen quaderförmigen Gehäuse (3) zusammengesetzt sind.Heat exchanger device according to one of claims 1 to 9, characterized in that two side walls ( 6a . 6b ) according to claim 6, a plurality arranged transversely thereto, unilaterally open chambers ( 4 ) forming heat exchange bodies ( 7 ) according to claim 1 or 4, two end plates ( 21 ) and a bottom part ( 12 ) to a substantially cuboidal housing ( 3 ) are composed. Wärmeaustauscher-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrabschnitte (11) Teile von wenigstens zwei, von einander unabhängigen und bei Bedarf von unterschiedlichen Medien durchströmten Rohrschlangen sind.Heat exchanger device according to one of claims 1 to 10, characterized in that the pipe sections ( 11 ) Are parts of at least two, independent from each other and if necessary by different media flown through coils.
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