WO2014082701A1 - Batterie mit einer temperiereinrichtung - Google Patents

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WO2014082701A1
WO2014082701A1 PCT/EP2013/003255 EP2013003255W WO2014082701A1 WO 2014082701 A1 WO2014082701 A1 WO 2014082701A1 EP 2013003255 W EP2013003255 W EP 2013003255W WO 2014082701 A1 WO2014082701 A1 WO 2014082701A1
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WO
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tempering
fluid
energy storage
projections
fluid channel
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PCT/EP2013/003255
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English (en)
French (fr)
Inventor
Torsten Klemm
Christian Zahn
Original Assignee
Li-Tec Battery Gmbh
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Publication date
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Priority claimed from DE201310004722 external-priority patent/DE102013004722A1/de
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F3/00—Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
    • F28F3/12—Elements constructed in the shape of a hollow panel, e.g. with channels
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/655—Solid structures for heat exchange or heat conduction
    • H01M10/6556—Solid parts with flow channel passages or pipes for heat exchange
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D21/00—Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
    • F28D2021/0019—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for
    • F28D2021/0028—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for for cooling heat generating elements, e.g. for cooling electronic components or electric devices
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H01M10/486—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte for measuring temperature
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/655—Solid structures for heat exchange or heat conduction
    • H01M10/6556—Solid parts with flow channel passages or pipes for heat exchange
    • H01M10/6557—Solid parts with flow channel passages or pipes for heat exchange arranged between the cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a battery with a tempering device.
  • the invention is related to lithium-ion batteries for
  • Rechargeable batteries with multiple, interconnected, electrochemical energy storage devices are used today in large numbers.
  • a widespread problem with these batteries is the lack of cycle stability, i. that with increasing operating time, the energy that can be removed from the battery decreases. This is due to the fact that areas of the battery that are no longer available for the conversion of energy due to irreversible chemical reactions increase.
  • passivated areas of the battery It is known that higher temperatures passivate the increase during operation of a battery
  • the invention is therefore based on the object to improve the service life of a battery with at least two electrochemical energy storage devices.
  • the object is achieved by a battery according to claim 1.
  • the object is further achieved by a method according to claim 1 1.
  • Preferred developments of the invention are the subject of the dependent claims.
  • the battery according to the invention has a plurality of electrochemical energy storage devices and at least one tempering device.
  • the at least one tempering device is designed for heat exchange with at least one, two or more, in particular adjacent, of these electrochemical energy storage devices.
  • the at least one tempering device has a, in particular substantially cuboid, base body, which is designed for heat-conducting connection with at least one of these energy storage devices.
  • the tempering device has at least one fluid channel, which
  • the fluid channel is designed to guide a flowing tempering fluid, in particular along a main flow direction ⁇ , and has at least one first lateral surface.
  • the tempering device has a plurality of recesses and / or projections, which are arranged on the first lateral surface.
  • the depressions and / or projections are designed to increase the turbulence of the tempering fluid, in particular at least adjacent to the depressions and / or projections.
  • the tempering device is designed for the removal of
  • Energy storage device with which the tempering is thermally conductively connected, in particular when a temperature of the main body or the energy storage device exceeds a minimum temperature.
  • the electrolyte show above a limit temperature undesirable or hazardous behavior, especially evaporation or ignition, whereupon the environment through the electrochemical
  • Energy storage devices can be removed by means of the tempering heat energy, the temperature of the energy storage device can be limited or decreased. As a result, the risk to the environment is reduced by the electrochemical energy storage device.
  • Under a battery according to the invention is a device to understand, which is used in particular the electrical supply of a consumer.
  • the battery is designed, at least temporarily, electrical energy
  • the battery is configured to at least temporarily absorb and store electrical energy.
  • the battery has a plurality, but at least two, electrochemical energy storage devices.
  • the battery has two battery terminals of different electrical polarity. At least temporarily, the electrical voltage of the, in particular interconnected, energy storage devices is applied to these battery terminals.
  • Energy storage device configured to convert stored chemical energy into electrical energy, and then provide this electrical energy to a consumer.
  • the energy storage device is configured to convert supplied electrical energy into chemical energy and to store it as chemical energy.
  • the energy storage device has two current conductors of different polarity, at which an electrical voltage of the energy storage device can be tapped off.
  • the current conductors are used for electrical connection, in particular interconnection, with at least one further, in particular adjacent, this
  • Energy storage device formed substantially cuboid.
  • a tempering device is to be understood as meaning a device which, in particular for exchanging heat with at least one, two or more, in particular adjacent, thereof
  • Energy storage devices is designed, which in particular for the line a heat flow between at least one, two or more of these energy storage devices and the tempering fluid is configured.
  • a basic body is to be understood as a device which is configured in particular for the heat-conducting connection with one, two or more of these energy storage devices.
  • the main body is designed in particular for conducting a heat flow between at least one of these energy storage devices and the tempering fluid.
  • the base body is configured to receive the fluid channel at least in sections, preferably substantially completely.
  • the main body has at least one or more first lateral surfaces, which are each designed to limit the fluid channel.
  • the at least one first lateral surface faces the fluid channel.
  • the at least one first lateral surface is configured to guide the tempering fluid.
  • the base body has one or more second lateral surfaces, which each for heat-conducting contact or connection with one of these
  • a fluid channel in the sense of the invention is to be understood as meaning a device which serves in particular for guiding a temperature-controlling fluid flowing at least temporarily.
  • the fluid channel has a volume which is permeable to the tempering fluid, the volume of which is one of these first
  • the flowing tempering fluid can flow through said volume and along the first lateral surface, the first lateral surface holding the tempering fluid in the fluid channel.
  • this main flow direction or the direction of the time-averaged flow velocity of the tempering fluid is
  • the fluid channel extends in particular along a channel longitudinal axis.
  • the main flow direction or the direction of the time-averaged flow velocity of the tempering fluid substantially corresponds to Channel longitudinal axis.
  • the fluid channel is at least partially from
  • a tempering fluid in the sense of the invention is to be understood as meaning a fluid which, in particular, exchanges, in particular the supply or removal, of heat energy or heat output with one of these
  • the tempering fluid has a different temperature from the energy storage device.
  • the tempering fluid has a lower temperature than the energy storage device when entering the fluid channel.
  • Energy storage device has the tempering fluid entering the
  • the tempering fluid is provided to be conveyed at least temporarily by an independent fluid conveying device through the fluid channel. At least in sections, the largest velocity component of the tempering fluid is arranged substantially perpendicular to the channel longitudinal axis.
  • water, a thermal oil, a synthetic heat transfer oil, gases such as in particular helium or air can be used as tempering.
  • a refrigerant can be used, wherein particularly preferably the temperature control device can act in accordance with an evaporator.
  • the recess is arranged on the first lateral surface, in particular introduced into the first lateral surface.
  • the depression extends from the base body into the fluid channel.
  • the depression extends essentially perpendicular to the first lateral surface
  • Channel longitudinal axis or main flow direction in the body in particular along a depression axis.
  • the body in particular along a depression axis.
  • the projection is arranged on the first lateral surface, in particular introduced into the first lateral surface.
  • the projection extends from the main body into the fluid channel.
  • the projection extends substantially perpendicular to the first lateral surface, channel longitudinal axis or main flow direction into the tempering fluid, in particular along a projection axis.
  • the extent of such a projection along the projection axis is small compared to, in particular hydraulic, diameter of the fluid channel. It has been observed that even a small projection, in particular locally, can increase or trigger the turbulence of the tempering fluid in the fluid channel, in particular in that the tempering fluid flows along the projection and projects the projection at least at an angle to the longitudinal axis of the channel.
  • the at least one first lateral surface forms a boundary of the fluid channel which is impermeable to the tempering fluid.
  • Tempering fluid along the fluid channel or its first lateral surface flows turbulent. This preferred development has the advantage that the transferable heat output between the tempering fluid and the
  • the battery has a battery housing for receiving the energy storage devices and one or more of these tempering.
  • the battery housing may preferably exert a force on the recorded energy storage devices and the temperature control devices such that the heat-conducting connection between at least one or more of these energy storage devices and at least one or more of these temperature control devices is improved.
  • This preferred development offers the advantage that the cohesion of the energy storage devices during operation of the battery is improved.
  • the battery has a multiplicity of these energy storage devices and a plurality of these temperature control devices, which are accommodated in particular by the battery housing. This preferred development offers the advantage that the charge capacity of the battery and / or the electrical voltage that can be supplied by the battery can be greater.
  • the battery has a
  • Control device which can control and in particular monitor the operation of the energy storage devices, in particular charging and / or discharging operations.
  • the control device is configured, at least one measured value or display value of at least one
  • the battery has a conveying device for the tempering fluid, wherein the conveying device can be controlled by the control device, in particular as a function of the aforementioned measured value or display value.
  • the control device in particular as a function of the aforementioned measured value or display value.
  • the base body is formed with aluminum, copper or an alloy with at least one or both of these metals, in particular for the highest possible heat conduction or transferable heat output between the tempering fluid and the
  • the at least one fluid channel in particular along a linear channel axis, extends between opposite lateral surfaces of the main body, wherein these
  • opposite lateral surfaces are different from the second lateral surfaces. If the fluid channel is linear between opposite lateral surfaces
  • the lateral surfaces of the main body extends and in particular the tempering fluid is not repeatedly performed along the first lateral surface, a minimum temperature difference .DELTA. ⁇ between Temperierfluid and first
  • Mantle surface to be maintained at the end of the fluid channel. This preferred development has the advantage that the heat exchange between the base body and the tempering fluid is improved.
  • the base body with at least one, preferably two, of these energy storage devices is thermally conductive connectable.
  • the at least one tempering device can be arranged between two of these energy storage devices.
  • the battery has a plurality of first arrangements.
  • This first arrangement has two of these
  • the tempering arranged between the two energy storage devices and thermally conductively connected to these energy storage devices.
  • two, four or more of these are first
  • the energy storage devices are interconnected. This preferred development has the advantage that at the same time two of these with the same temperature control
  • Energy storage devices can be tempered.
  • the battery has a plurality of second arrangements.
  • the second arrangement has one of these
  • the tempering arranged adjacent to the energy storage device and connected to the energy storage device thermally conductive.
  • two, four or more of these second arrangements are related to each other especially in the battery case, arranged.
  • the first tempering arranged adjacent to the energy storage device and connected to the energy storage device thermally conductive.
  • two, four or more of these second arrangements are related to each other especially in the battery case, arranged.
  • the second arrangements are related to each other especially in the battery case, arranged.
  • At least some of these recesses and / or projections each correspond at least substantially to a body of the following group, which includes: a spherical section, a section of an ellipsoid, cone, truncated cone, conical section, pyramid, truncated pyramid, pyramid section, cylinder.
  • at least some of these recesses and / or projections each correspond at least substantially to a spherical section, a cone or a pyramid.
  • at least some of these projections are at least in
  • some or more of these depressions and / or projections are in each case spherical, in particular corresponding to a spherical segment.
  • some or more of these depressions and / or projections on the surface of the first lateral surface have an extension or a diameter d v and perpendicular to the first lateral surface a greatest depth or height s v .
  • s v / d v ⁇ 0.5 is more preferably less than 0.4, more preferably less than 0.2, more preferably less than 0.1, even more preferably less than 0.05, more preferably greater than 0.01 , more preferably about 0.2.
  • the depressions and / or projections have a diameter of about 5 mm a depth of about 1 mm.
  • a plurality of these depressions and / or projections are arranged in a row, preferably in a plurality of rows, in particular parallel to one another.
  • a plurality of these recesses and / or projections are arranged according to a matrix.
  • the diameter of a plurality of these recesses and / or projections depends on the width of the fluid channel.
  • the diameter of a plurality of these recesses and / or projections is up to 5% of the width of the fluid channel.
  • the distance between the recesses and / or projections along the width of the fluid channel is at least twice the diameter of these recesses and / or projections.
  • the distance between the recesses and / or projections in the flow direction is at least twice the diameter of these recesses and / or projections.
  • Vorzugswerse corresponds to the distance of the recesses and / or projections along the width of the fluid channel the distance of the recesses and / or projections in
  • This preferred development offers the advantage that it is possible to influence the increase in turbulence in the tempering fluid in a targeted manner.
  • a plurality of these depressions and / or projections are arranged irregularly on the first lateral surface.
  • loose and geometrical indefinite bodies in particular granules of sand, can be used to produce the Wells and / or protrusions are used. This preferred development offers the advantage of lower manufacturing costs.
  • depressions and / or projections geometrically indeterminate.
  • This preferred development offers the advantage that the production of the recesses and / or projections can be simplified with geometrically indefinite bodies, in particular granules preferably made of sand, which are pressed at least partially into the first lateral surface, and in particular subsequently removed again.
  • a plurality of these depressions and / or projections cover at least 10% of the first lateral surface, in particular of the heat exchange section described below, more preferably more than 20%, more preferably more than 30%, more preferably more than 40%, more preferably more than 50%, more preferably more than 60%, more preferably less than 90% of the first lateral surface, in particular of the later
  • This preferred development has the advantage that the heat exchange between the tempering fluid and the base body is improved. This preferred development offers the advantage that the pressure loss which the tempering fluid experiences along the fluid channel is limited.
  • the fluid channel in particular transversely to the main flow direction, a substantially cylindrical
  • the fluid channel has a substantially hollow cylindrical shape.
  • the fluid channel is formed as a single hollow cylinder whose inner circumferential surface forms the first lateral surface of the fluid channel. This preferred development has the advantage that the fluid channel can be adapted to the shape of the base body. This preferred development offers the advantage that the fluid channel to the
  • Manufacturing process for the tempering can be adjusted.
  • These preferred development offers the advantage that the manufacturing costs for the fluid channel or the tempering are reduced.
  • This preferred development offers the advantage that the fluid channel can be produced by a machining process, in particular by drilling or broaching.
  • This preferred development has the advantage that a plurality of these fluid channels can be arranged side by side in a cuboid base body.
  • the fluid channel in particular transversely to the main flow direction, a substantially rectangular
  • Fluid channel bounded by a plurality of these first lateral surfaces.
  • the fluid channel has a substantially cuboid shape.
  • the fluid channel is formed as a single cavity of substantially parallelepiped shape.
  • one or more corners or edges of the substantially cuboidal fluid channel are rounded, in particular for lower production costs, in particular for lower pressure loss of the tempering fluid along the fluid channel.
  • This preferred development has the advantage that the fluid channel can be adapted to the shape of the base body.
  • This preferred development has the advantage that the fluid channel to the manufacturing process for the
  • Tempering device can be adjusted. This preferred development has the advantage that the manufacturing costs for the fluid channel or the
  • Tempering device are reduced. This preferred development offers the advantage that the fluid channel can be produced by a machining process, in particular by milling or broaching.
  • the tempering device is provided with a substantially cuboid basic body for heat-conducting connection with at least one of these, in particular cuboid,
  • Energy storage devices configured, and a plurality of independent of these cylindrical fluid channels, which in the body substantially parallel are arranged to each other and extend along the base body.
  • This preferred development offers the advantage of lower manufacturing costs.
  • This preferred development offers the advantage that the fluid channel can be produced by a machining process, in particular by drilling or broaching.
  • This preferred development has the advantage that several of these fluid channels next to each other in one
  • cuboid base body can be arranged.
  • the tempering device is provided with a substantially cuboid basic body for heat-conducting connection with at least one of these, in particular cuboid,
  • Base plates formed.
  • the at least one fluid channel is arranged between these two base plates.
  • At least one of these base plates, in particular one of its second lateral surfaces, is for heat-conducting
  • Recesses and / or projections and in particular the first lateral surface As a result, the first lateral surface of the fluid channel becomes more accessible during production, in particular before connecting the base plates.
  • This preferred development offers greater freedom in the production of the fluid channel, in particular the recesses and / or projections.
  • This preferred development offers the advantage of lower manufacturing costs.
  • This preferred development has the advantage that the base plates
  • This preferred development has the advantage that the thermal resistance of the base plate, which limits a heat exchange between the energy storage device and the tempering fluid, is reduced. This preferred development offers the advantage that the heat flow between the energy storage device and the tempering fluid is increased.
  • the base plates are formed substantially rectangular.
  • these base plates are formed thin-walled, ie with a small wall thickness W G in the direction of, in particular idealized one-dimensional, heat flow between the
  • the length L G substantially in the main flow direction
  • the width B G substantially perpendicular to the main flow direction and to the wall thickness, of these base plates are dimensioned to be significantly greater than their wall thickness W G.
  • This preferred development has the advantage that the heat exchange between the base body and the tempering fluid is improved.
  • This preferred development offers the advantage that the thermal resistance, which provides the base plate with a heat flow between the tempering fluid and the energy storage device, is reduced. This preferred
  • the base plates can be inexpensively made of standard metal plates or standards can be made.
  • This preferred development has the advantage that the thermal resistance of the base plate, which heat exchange between the
  • the essentially cuboid-shaped fluid channel extends along the base plate with a width B F B F / B G , more preferably greater than 0.5, more preferably greater than 0.6, more preferably greater than 0.7, more preferably greater than 0.8, further preferably greater than 0.9.
  • the fluid flow from a supply line along in the
  • Substantially rectangular base plates are spread for the largest possible area for heat exchange with the base plate or the
  • This preferred development has the advantage that the area for the heat exchange between the main body and the tempering fluid is increased. This preferred development has the advantage that the heat exchange between the base body and the tempering fluid is improved.
  • one, two, three, four, five, six or more, essentially hollow-cylindrical, fluid channels each with a width B F extend along the base plate with B F / B G) ⁇ 0.5, more preferably smaller than 0.4, more preferably less than 0.2, more preferably less than 0, 1, more preferably less than 0.05, more preferably less than 0.02, even more preferably less than 0.01, more preferably greater than 0.001.
  • B F / B G B F / B G
  • Temperingfluid and first lateral surface at the end of the fluid channel are provided.
  • This preferred development has the advantage that the heat exchange between the base body and the tempering fluid is improved.
  • Base plates each formed with a, in particular deep-drawn, thin-walled metal sheet.
  • At least one of these base plates is formed with at least one raised edge for connection to the other of these base plates.
  • at least one of these base plates is made of a continuous casting profile with at least one raised edge.
  • the at least one raised edge allows a particularly simple design of the fluid channel.
  • At least one or two of these raised edges allow a particularly simple spacing of the other of these two base plates. This preferred embodiment offers the advantage of lower manufacturing costs.
  • the raised edge allows the control of the tempering within the body, in particular to avoid flowed through at reduced flow rates areas in
  • Main body or areas of stationary tempering This preferred embodiment has the advantage that the heat exchange between the tempering fluid and the first lateral surface is improved.
  • the fluid channel has a
  • Heat exchange section has a plurality of these recesses and / or projections.
  • the feed section is configured to increase the flow velocity of the tempering fluid in the direction of the heat exchange section, in particular for improved heat exchange with the heat exchanger
  • the feed section has a, in particular substantially rectangular, inlet surface for the tempering fluid and an outlet surface.
  • the entrance surface is formed larger than the exit surface, wherein the exit surface faces the heat exchange section.
  • the feed section has an in
  • Heat exchange section is improved due to the increased flow rate.
  • the length of the feed section L z is greater than the length of the heat exchange section L w , further preferred
  • L z / L w ⁇ 0.5 more preferably less than 0.2, more preferably less than 0.1, more preferably less than 0.05, more preferably less than 0.02, even more preferably greater than 0.01.
  • the heat exchange section or the depressions and / or projections can make up as much of the fluid channel or the first lateral surface as possible. This preferred development has the advantage that the heat exchange between the tempering fluid and the base body is improved.
  • the fluid channel has a
  • the discharge section has a, in particular substantially rectangular,
  • Entry surface for the tempering fluid and an exit surface Preferably, the entrance surface is formed smaller than the exit surface, wherein the
  • the tempering device has a duct connection device, which is provided with an independent, in the
  • Substantially cylindrical, fluid supply line is connectable.
  • the duct connection device has a
  • Substantially cylindrical, entrance surface and a substantially rectangular exit surface faces the fluid channel, in particular the feed section, and allows the passage of the
  • Temperingfluids in the fluid channel Preferably, the
  • Heat exchange section is improved due to the increased flow rate.
  • the duct connection device is designed with an elongate body.
  • the duct connection device is formed with a substantially cylindrical inlet element for connection to a substantially cylindrical fluid supply line.
  • Inlet member is followed by a partially hollow distribution element, which extends along the base body, which is open to the fluid channel and the inlet member.
  • a spreading of the tempering fluid takes place in the fluid channel.
  • the distribution element is thinner than the base body plus adjacent energy storage device, particularly preferably thinner than the main body.
  • the distribution element is thin-walled, in particular with a metal sheet formed. This preferred development has the advantage that space can be saved.
  • the tempering device also has one of these duct connection devices at the outlet of the fluid duct. This further channel connection device serves to deflect the tempering fluid into an independent fluid return line.
  • This preferred development has the advantage that commercially available tubes can be used for removing the tempering fluid into or out of the fluid channel.
  • the tempering device has at least one temperature sensor, in particular designed as
  • Thermocouple which is configured, a temperature of the base body or a thermally conductively connected to the base body
  • To capture energy storage device which is configured, a
  • the temperature sensor is arranged on or adjacent to a second lateral surface of the base body, which is configured for heat-conducting connection with the energy storage device. So can one
  • independent fluid conveying device for the tempering fluid are switched on, in particular by an independent control device, in particular if the display value exceeds a predetermined first limit value or if the display value falls below a predetermined second limit value.
  • Temperingfluids are set when entering the fluid channel, in particular by an independent control device. This preferred development has the advantage that the heat output to be transmitted can be adapted to the temperature of the energy storage device.
  • the base body is formed with two substantially rectangular base plates, in particular made of aluminum, copper or an alloy with at least one or both of these metals. One or both of these base plates have the second one
  • One or both of these base plates have raised edges for connecting the base plates to one another and in particular for guiding the tempering fluid.
  • One or both of these base plates have the first lateral surface.
  • the fluid channel extends between these base plates. The fluid channel has this
  • Heat exchange section preferably this feed section, preferably this discharge section.
  • One or both of these base plates or their first lateral surface have numerous of these depressions and / or projections, preferably depressions.
  • Projections are distributed over the second lateral surface or the heat exchange section and in particular to a matrix on the second lateral surface
  • the recesses and / or protrusions are in several staggered rows over the entire width of the fluid channel distributed on at least one of the base plates.
  • Two of these duct connection devices are connected to the main body for deflecting the tempering fluid from the independent fluid supply line and into the independent fluid return line.
  • Base plates is spread.
  • This preferred embodiment offers the advantage of lower manufacturing costs.
  • This preferred embodiment offers the advantage that the first lateral surface can be provided with the depressions and / or projections with little effort before the base plates are connected.
  • This preferred embodiment has the advantage that regions with a significantly lower flow velocity of the tempering fluid can be avoided.
  • This preferred embodiment has the advantage that at the same time two of these energy storage devices with the
  • Tempering device can be tempered. This preferred
  • Embodiment offers the advantage that conventional cylindrical lines can be used as a fluid supply line and fluid return line.
  • Feed section of the heat exchange in the heat exchange section is improved.
  • At least a plurality of these depressions and / or projections of the preferred embodiment are formed as spherical sections or spherical. This preferred development offers the advantage of a particularly low pressure loss in the tempering fluid.
  • the at least one of these base plates of the preferred embodiment has one of these temperature sensors.
  • the temperature sensor is adjacent to, especially preferably arranged in, the first or second lateral surface.
  • Control device influence on the temperature and / or
  • Temperierfluids can take, in particular for increased heat exchange with one of these energy storage devices.
  • the diameter of a plurality of these recesses and / or projections depends on the width of the fluid channel.
  • the diameter of a plurality of these recesses and / or projections is up to 5% of the width of the fluid channel.
  • the distance between the recesses and / or projections along the width of the fluid channel is at least twice the diameter of these recesses and / or projections.
  • the distance between the recesses and / or projections in the flow direction is at least twice the diameter of these recesses and / or projections.
  • the distance of the recesses and / or projections along the width of the fluid channel corresponds to the distance of the recesses and / or projections in the flow direction.
  • s v / d v is about 0.2. Particularly preferred are the
  • Wells and / or protrusions can be used.
  • the depressions and / or projections may be stamped or stamped on the first Shell surface can be made with this shaping tool (step S1).
  • This preferred method offers the advantage of lower production costs.
  • This preferred method has the advantage that the production can be automated with little effort.
  • This preferred method has the advantage that the recesses and / or protrusions can be produced with increased accuracy.
  • the forming tool is designed as a roller with the arrangement of "negatives", the roller being able to roll on this first lateral surface of a cut-to-size base body (step S2), this step having the advantage of lower production costs preferred development has the advantage that the production can be automated with little effort.
  • step S4 Metal plate isolated (step S4).
  • This preferred development offers the advantage of lower Herste II cost.
  • This preferred development has the advantage that the production can be automated with little effort.
  • a punch or a roll without “negatives" is used instead of said shaping tool.
  • step S5 Metal plate out. Then it is stamped or
  • step S6 Preferably, the geometrically indefinite bodies are removed again after step S6 (step S7), so that the depressions remain. Otherwise, the geometrically indeterminate bodies remain in the first lateral surface, whereby these projections are formed.
  • one or both of these base plates are formed with a thin-walled metal sheet.
  • the depressions and / or projections are produced by means of a forming process, in particular by means of pressing or deep drawing of the thin-walled metal sheet (step S13).
  • This preferred method has the advantage that the manufacture of the base plates is simplified. This preferred method offers the advantage that the heat flow is increased.
  • the recesses can be produced by an erosion method, in particular in one of the base plates (step S14).
  • the electrode is formed substantially corresponding to a negative of one of these recesses.
  • step S4 is subsequently performed. This preferred alternative has the advantage that the production can be automated with little effort. This preferred alternative has the advantage that the wells can be made with increased accuracy.
  • the recesses in particular in one of the base plates, can be produced with at least partially substantially spherical bodies, which in particular are acted upon by a punch with a force in the direction of one of these first lateral surfaces (step 15).
  • step S4 is subsequently performed.
  • This preferred alternative has the advantage that the production can be automated with little effort.
  • This preferred alternative has the advantage that the wells can be made with increased accuracy.
  • the object is also achieved by a method for operating a
  • Tempering device which has at least one of these temperature sensors.
  • An independent control device in particular the
  • the independent control device processes this indication value (step S8), In particular, the independent control device combines the display value with one of these first and / or second limit values, in particular by forming a difference from the display value and one of these limit values.
  • the independent control device activates this fluid delivery device for conveying the tempering fluids through the fluid channel (step S9), wherein the temperature control fluid has a lower temperature than the energy storage device.
  • the independent control device lowers the inlet temperature of the tempering fluid (step S10). So can the
  • Energy storage device heat energy to be withdrawn. This
  • preferred method has the advantage that a harmful overheating of the energy storage device can be countered.
  • the electrolyte show above a limit temperature undesirable or hazardous behavior, especially evaporation or ignition, whereupon the environment through the electrochemical
  • Energy storage devices can be removed by means of the tempering heat energy, the temperature of the energy storage device can be limited or decreased. As a result, the risk to the environment is reduced by the electrochemical energy storage device.
  • step S1 1 If the result indicates an undershooting of the second limit, in particular to a too low temperature of the energy storage device, then the independent control device turns off this fluid conveyor (step S1 1), whereupon the energy generated in the energy storage device
  • Heat output by supplying or removing an electric current in the energy storage device may at least partially remain.
  • the independent control device raises the inlet temperature of the tempering fluid (step S12), so that the
  • Energy storage device heat energy can be supplied. This preferred method has the advantage that a damaging hypothermia of the energy storage device can be counteracted.
  • Fig. 1 partially schematically a preferred embodiment of
  • Tempering device with a cuboid base body and two
  • FIG. 2 partially schematically another preferred embodiment of
  • Tempering device with a cuboid base body and two alternative Kanalan gleich Steinen, Fig. 3 partially schematically the open base of the
  • Tempering device one of these first lateral surfaces of the fluid channel with a matrix of wells and two
  • Fig. 4 partially schematically a partial section of another preferred
  • Fig. 5 partially schematically a section through the main body of
  • Fig. 6 partially schematically shows two projections of a preferred recess or projection 7 partially schematically a battery according to the invention
  • FIG. 8 partially schematically different preferred embodiments of
  • Tempering device with a cuboid base body 1 and two laterally attached to the base body Kanalan gleich issueden 4.5.
  • Base body 1 is substantially cuboid, in particular with two mutually connectable base plates formed.
  • the main body 1 has one or two second lateral surfaces for thermally conductive connection to one of these energy storage devices.
  • the main body 1 is formed with aluminum, copper or an alloy with at least one or both of these metals. The increased thermal conductivity of this body contributes to the increased exchange of heat energy or heat output with the energy storage device, not shown.
  • the channel connection device 4 serves to deflect the tempering fluid from the not shown
  • the duct connection device 5 serves to deflect the tempering fluid into a fluid return line (not shown).
  • the channel connection devices 4, 5 are arranged with respect to the main body 1 such that they do not extend beyond the longer parallel edges of the main body 1. This saves space.
  • Fig. 2 shows in part schematically a further preferred embodiment of the tempering device with a cuboid base body 1 and two laterally attached to the base body alternatively Kanalan gleich issueden 2.3.
  • the main body 1 is substantially parallelepiped-shaped, in particular with two mutually connectable base plates formed.
  • the main body 1 has one or two of these second lateral surfaces for thermally conductive connection, each with an energy storage device.
  • the main body 1 is formed with aluminum, copper or an alloy with at least one or both of these metals.
  • the thermal conductivity of the body contributes to the increased Exchange of heat energy or heat output with the energy storage device, not shown.
  • the duct connection device 4 serves to deflect the tempering fluid out of the fluid supply line, not shown, into the base body.
  • the duct connection device 5 serves to deflect the tempering fluid into a fluid return line (not shown).
  • Kanalan gleich spur 4.5 are arranged with respect to the base body 1 so that they extend over the longer parallel edges of
  • Base body 1 also extend. With less deflection of the
  • Temperingfluids is compared to the embodiment of Figure 1 lower pressure loss in the tempering possible. This saves energy for operating the tempering device.
  • Fig. 3 shows partially schematically the open base body 1 of
  • Tempering device one of these first lateral surfaces of the fluid channel 6 with a matrix of recesses 7 and two cut
  • the main body 1 and the channel connection devices 4, 5 essentially correspond to those of FIG. 1.
  • the main body 1 is formed with two base plates, wherein only one of these base plates 3 is shown.
  • the fluid channel 6 with a substantially rectangular cross-section extends along the base plate 3. In the first lateral surface of the fluid channel 6 and the
  • the depressions 7 are formed as spherical sections and embossed with "negatives” on this shaping tool into the first lateral surface of the fluid channel 6 or the base plate 3.
  • the depressions 7 are formed as spherical sections and with “negatives” on this shaping tool into the first lateral surface of the Fluid channel 6 and the base plate 3 embossed.
  • the depressions 7 serve to increase the Turbulence in the tempering fluid, whereby the heat exchange between the tempering fluid and the base plate 3 is improved.
  • the recesses 7 are arranged as a matrix and distributed over the entire width of the fluid channel on the base plate 3. Alternatively, not shown, the recesses 7 may be distributed in a plurality of mutually offset rows over the entire width of the fluid channel on the base plate 3.
  • the recesses 7 serve to increase the turbulence in the tempering, whereby the heat exchange between the tempering fluid and the
  • Base plate 3 is improved.
  • the heat exchange between the tempering fluid and the energy storage device, not shown, is improved.
  • the pressure loss in the tempering fluid is limited by the depressions or projections.
  • Entry surface of the tempering enters the substantially rectangular fluid channel 6 a.
  • the spread of the tempering takes place in the
  • Heat exchange between the tempering fluid and the base plate 3 is improved. After passing through the heat exchange section 10, which at least partially coincides with the matrix of recesses 7, the tempering fluid enters the second duct connection device 5.
  • Tempering fluid is deflected in the second channel connecting device 5 in the fluid return line, not shown, and collected in the substantially cylindrical outlet surface of the second channel connecting device 5.
  • the base plate 3 has raised edges, symbolized by black lines, which the connection with the other, not shown Base plate and the leadership of the tempering serve.
  • the raised edges are arranged in particular circumferential, but are interrupted in particular where the tempering fluid between the
  • Length L G and width BQ of the base plate 3 are at least 10 times or 5 times the wall thickness W G.
  • the fluid channel 6 is almost as wide as the base plate 3, so that B F / B G is greater than 0.6.
  • FIG. 4 partially shows, schematically, a partial section of another preferred tempering device similar to the tempering device according to FIG. 3.
  • the base plate 3 delimits the fluid channel, its feed section 8 and its heat exchange section 10, which at least partially coincides with the matrix of recesses 7.
  • the second base plate is not shown.
  • Ingress surface enters the tempering fluid in the substantially rectangular fluid channel. The spread of the tempering takes place in the
  • the recesses 7 are formed as spherical sections and embossed with "negatives” on this shaping tool into the first lateral surface of the fluid channel 6 or the base plate 3.
  • the recesses 7 are used to increase the
  • the recesses 7 are arranged as a matrix and distributed over the entire width of the fluid channel on the base plate 3. Alternatively, not shown, the recesses 7 may be distributed in a plurality of mutually offset rows over the entire width of the fluid channel on the base plate 3. The recesses 7 serve to increase the turbulence in the tempering, whereby the heat exchange between the tempering fluid and the
  • Base plate 3 is improved.
  • the heat exchange between the tempering fluid and the energy storage device, not shown, is improved.
  • the pressure loss in the tempering fluid is limited by the depressions or projections.
  • the base plate 3 has raised edges, symbolized by black lines, which serve the connection with the other, not shown base plate and the leadership of the tempering.
  • the raised edges are arranged in particular circumferential, but are interrupted in particular where the tempering fluid between the
  • FIG. 5 shows a partially schematic section through the main body of the preferred tempering device according to FIG. 1.
  • the main body has two base plates 2, 3 in particular made of aluminum, copper or an alloy with at least one or both of these metals. Between the base plates 2, 3 the fluid channel with feed section 8, heat exchange section 10 and discharge section 9 is formed.
  • the heat exchange section 10 has the matrix of recesses 7, shaped as spherical sections in the base plate 3, to increase the turbulence in the tempering fluid and improve the heat exchange between the
  • the tempering fluid is accelerated for higher flow rate and improved heat exchange in the
  • Heat exchange section 10 For this purpose, the wall thickness of the base plate 2 of the duct connection device 4 in the direction of the heat exchange section 10 increases. In the heat exchange section 10, the cross section of the fluid channel is uniform, neglecting the recesses and / or projections.
  • the discharge gate 9 corresponds in
  • the supply section 8 is flowed through in the opposite direction.
  • the tempering fluid is decelerated.
  • the wall thickness of the base plate 2 decreases from
  • Heat exchange section 10 in the direction of the Kanalan gleich adopted 5 from. Subsequently, the tempering occurs in the channel connection device 5 and is deflected there in the direction of the fluid return line, not shown.
  • the arrow v T shows the main flow direction or the direction of the time-averaged flow velocity of the tempering fluid.
  • the ratio of the length of the feed section 8 and the length of the heat exchange section 10 is about 0.22. This will be the
  • Fig. 6 shows in part schematically two projections of a preferred
  • Recess 7 or projection which is formed as a ball portion, which are seen in particular from above circular.
  • Fig. 7a shows partially schematically two of this energy storage device
  • tempering 1 1 is thermally conductive with the
  • Fluid channel and the wells and / or projections of the body 1 are not shown.
  • Fig. 7b shows partially schematically two of these first arrangements, each with two of these energy storage devices 12,12a, between which one of these tempering 1 1 is arranged.
  • the tempering device 1 1 is thermally conductively connected to the energy storage devices 12,12a.
  • the at least one fluid channel and the recesses and / or projections of the main body 1 are not shown.
  • One of these first arrangements is framed by dashed lines.
  • Fig. 7c shows partially schematically four of these second arrangements, each with one of these energy storage devices 12 and adjacent thereto arranged one of these tempering 1 1.
  • the tempering device 11 is thermally conductively connected to the adjacent energy storage device 12.
  • the at least one fluid channel and the recesses and / or projections of the main body 1 are not shown.
  • One of these second arrangements is framed by dashed lines.
  • Fig. 7d shows partially schematically two of these first arrangements, each with two of these energy storage devices 12,12a, between which one of these tempering 1 1 is arranged.
  • the tempering 1 1 is heat-conducting connected to the energy storage devices 12,12a.
  • the at least one fluid channel and the recesses and / or projections of the main body 1 are not shown. Both of these first arrangements are accommodated in a battery housing 13.
  • the battery case 13 urges the energy storage devices and the tempering devices to each other.
  • the battery housing 13 has two battery terminals 14, 14a of different electrical polarity. Not shown is
  • thermocouples for detecting a temperature of the main body or energy storage devices, the control device, the conveyor for the tempering.
  • FIG. 8 a shows, partially schematically, a preferred tempering device 1 1 with a main body 1.
  • the main body 1 has a second lateral surface 16 for thermally conductive connection to the energy storage device 12.
  • a plurality of independent, substantially hollow-cylindrical, fluid channels 6 extend, which are arranged substantially parallel to one another.
  • Each of these fluid channels 6 has a first lateral surface 15, which for limiting the fluid channel 6 and for guiding the
  • Temperingfluids serves.
  • the main body 1 is formed with an aluminum alloy. Not shown are the recesses and / or projections in the first lateral surfaces 15, which serve to increase the turbulence of the flowing in the fluid channel 6 tempering.
  • Fig. 8b shows a partially schematically another preferred
  • Temperature control device 1 1 with a base body. 1
  • This tempering device 1 1 essentially corresponds to the tempering device of FIG. 8a, wherein deviating the fluid channels 6 are each formed substantially cuboid.
  • Fig. 8c partially shows schematically a further preferred
  • Tempering device 1 wherein the two-part body is through the Base plate 2 and the second base plate 3 is formed.
  • the base plates 2, 3 are formed with an aluminum alloy.
  • the first base plate 2 has the second lateral surface 16 for heat-conducting contact or connection to the energy storage device 12 and one of these first lateral surfaces 15a for delimiting the fluid channel 6 and for guiding the tempering fluid.
  • the second base plate 3 has raised edges for connection to the first base plate 2, for limiting the fluid channel 6 and for guiding the
  • the second base plate 3 has a further of these first lateral surfaces 15. Not shown are the depressions and / or projections in the first lateral surfaces 15, 15a, which serve to increase the turbulence of the fluid flowing in the fluid channel 6 tempering. to
  • Vr. rj Main flow direction or direction of the time-averaged

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Abstract

Batterie mit einer Vielzahl von elektrochemischen Energiespeichereinrichtungen und wenigstens einer Temperiereinrichtung, wobei die wenigstens eine Temperiereinrichtung zum Wärmeaustausch zwischen (mit?) wenigstens einer oder zwei, insbesondere benachbarten, dieser Energiespeichereinrichtungen ausgestaltet ist, wobei die wenigstens eine Temperiereinrichtung aufweist: - einen, insbesondere im wesentlichen quaderförmigen, Grundkörper (1), welcher zur wärmeleitenden Verbindung mit wenigstens einer dieser Energiespeichereinrichtungen ausgestaltet ist, - wenigstens einen Fluidkanal (6), welcher wenigstens abschnittsweise durch den Grundkörper (1) geführt ist, welcher zur Führung eines strömenden Temperierfluids, insbesondere entlang einer Hauptströmungsrichtung, ausgestaltet ist, welcher wenigstens eine erste Mantelfläche aufweist, - mehrere Vertiefungen (7) und/oder Vorsprünge, welche an der ersten Mantelfläche angeordnet sind, welche insbesondere ausgestaltet sind, die Turbulenz des Temperierfluids, insbesondere zumindest benachbart zu den Vertiefungen (7) und/oder Vorsprüngen, zu erhöhen.

Description

Batterie mit einer Temperiereinrichtung
B e s c h r e i b u n g
Hiermit wird der gesamte Inhalt der Prioritätsanmeldungen DE 10 2012 023 316 und DE 10 2013 004 722 durch Bezugnahme Bestandteil der vorliegenden Anmeldung. Die vorliegende Erfindung betrifft eine Batterie mit einer Temperiereinrichtung. Die Erfindung wird im Zusammenhang mit Lithium-Ionen-Batterien zur
Energieversorgung von Fahrzeug-Antrieben beschrieben. Es wird aber darauf hingewiesen, dass die Erfindung auch unabhängig von der Bauart der Batterie und unabhängig von der Art des versorgten Verbrauchers angewendet werden kann.
Wiederaufladbare Batterien mit mehreren, miteinander verschalteten, elektrochemischen Energiespeichereinrichtungen, im Folgenden auch Zellen genannt, werden heute in großer Zahl eingesetzt. Ein weitverbreitetes Problem dieser Batterien ist die fehlende Zyklenfestigkeit, d.h. dass mit zunehmender Betriebsdauer die Energie, welche der Batterie entnommen werden kann, abnimmt. Das ist darin begründet, dass Bereiche der Batterie, welche infolge unumkehrbarer chemischer Reaktionen für die Wandlung von Energie nicht mehr zu Verfügung stehen, zunehmen. Man spricht in diesem Zusammenhang auch von passivierten Bereichen der Batterie. Es ist bekannt, dass höhere Temperaturen während des Betriebs einer Batterie die Zunahme passivierter
Bereiche, insbesondere in den Zellen, begünstigen. Es kann vorkommen, dass einzelne der verschalteten Zellen stärker altern als die Übrigen, wodurch die Ladekapazität der Batterie zu schnell abnimmt.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, die Betriebsdauer einer Batterie mit wenigsten zwei elektrochemischen Energiespeichereinrichtungen zu verbessern.
Die Aufgabe wird durch eine Batterie gemäß Anspruch 1 gelöst. Die Aufgabe wird ferner durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 1 gelöst. Zu bevorzugende Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die erfindungsgemäße Batterie weist eine Vielzahl von elektrochemischen Energiespeichereinrichtungen und wenigstens eine Temperiereinrichtung auf. Die wenigstens eine Temperiereinrichtung ist zum Wärmeaustausch mit wenigstens einer, zwei oder mehreren, insbesondere benachbarten, dieser elektrochemischen Energiespeichereinrichtungen ausgestaltet. Die wenigstens eine Temperiereinrichtung weist einen, insbesondere im Wesentlichen quaderförmigen, Grundkörper auf, welcher zur wärmeleitenden Verbindung mit wenigstens einer dieser Energiespeichereinrichtungen ausgestaltet ist. Die Temperiereinrichtung weist wenigstens einen Fluidkanal auf, welcher
wenigstens abschnittsweise durch den Grundkörper geführt ist. Der Fluidkanal ist zur Führung eines strömenden Temperierfluids, insbesondere entlang einer Hauptströmungsrichtung τζ, ausgestaltet und weist wenigstens eine erste Mantelfläche auf. Die Temperiereinrichtung weist mehrere Vertiefungen und/oder Vorsprünge auf, welche an der ersten Mantelfläche angeordnet sind. Insbesondere sind die Vertiefungen und/oder Vorsprünge ausgestaltet, die Turbulenz des Temperierfluids, insbesondere zumindest benachbart zu den Vertiefungen und/oder Vorsprüngen, zu erhöhen.
Es ist beobachtet worden, dass mit höherer Turbulenz der Wärmeaustausch zwischen dem Temperierfluid und der ersten Mantelfläche verbessert wird. Dadurch kann eine größere Wärmeleistung zwischen dem Temperierfluid und der ersten Mantelfläche übertragen werden.
Insbesondere ist die Temperiereinrichtung ausgestaltet zur Abfuhr von
Wärmeenergie bzw. Wärmeleistung aus einer benachbarten
Energiespeichereinrichtung, mit welcher die Temperiereinrichtung wärmeleitend verbunden ist, insbesondere wenn eine Temperatur des Grundkörpers oder der Energiespeichereinrichtung eine Mindesttemperatur überschreitet.
Mit der Temperiereinrichtung kann Wärmeenergie bzw. Wärmeleistung aus einer dieser Energiespeichereinrichtungen, welche mit der Temperiereinrichtung wärmeleitend verbunden ist, abgeführt werden. Damit wird einer
Temperaturerhöhung der Energiespeichereinrichtung begegnet, insbesondere kann die Temperatur der Energiespeichereinrichtung verringert werden. Mit geringeren Temperaturen während des Betriebs der Energiespeichereinrichtung können unumkehrbare chemische Reaktionen, welche zur Passivierung von Bereichen der elektrochemischen Energiespeichereinrichtung führen können, verringert werden. Damit wird die Fähigkeit der Energiespeichereinrichtung bzw. der Batterie zur Bereitstellung elektrischer Energie über einen längeren Zeitraum erhalten. So wird die zugrunde liegende Aufgabe gelöst.
Teile einer dieser elektrochemischen Energiespeichereinrichtungen,
insbesondere der Elektrolyt, zeigen oberhalb einer Grenztemperatur ein unerwünschtes bzw. gefährdendes Verhalten, insbesondere Verdampfen oder Entzünden, worauf die Umgebung durch die elektrochemische
Energiespeichereinrichtung gefährdet werden kann. Wenn aber bei der erfindungsgemäßen Gestaltung der Batterie aus deren
Energiespeichereinrichtungen mittels der Temperiereinrichtung Wärmeenergie abgeführt werden kann, kann die Temperatur der Energiespeichereinrichtung begrenzt oder gesenkt werden. Dadurch wird die Gefährdung der Umgebung durch die elektrochemische Energiespeichereinrichtung verringert. Unter einer Batterie im Sinne der Erfindung ist eine Vorrichtung zu verstehen, welche insbesondere der elektrischen Versorgung eines Verbrauchers dient. Die Batterie ist ausgestaltet, wenigstens zeitweise elektrische Energie
bereitzustellen. Die Batterie ist ausgestaltet, wenigstens zeitweise elektrische Energie aufzunehmen und abzuspeichern. Die Batterie weist eine Vielzahl, wenigstens aber zwei, elektrochemische Energiespeichereinrichtungen auf. Zur elektrischen Verbindung mit einem zu versorgenden Verbraucher weist die Batterie zwei Batterieanschlüsse unterschiedlicher elektrischer Polarität auf. An diesen Batterieanschlüssen liegt wenigstens zeitweise die elektrische Spannung der, insbesondere miteinander verschalteten, Energiespeichereinrichtungen an.
Unter einer elektrochemischen Energiespeichereinrichtung im Sinne der
Erfindung ist eine Einrichtung zu verstehen, welche insbesondere der
Bereitstellung elektrischer Energie dient. Dazu ist die elektrochemische
Energiespeichereinrichtung ausgestaltet, gespeicherte chemische Energie in elektrische Energie zu wandeln, und diese elektrische Energie anschließend einem Verbraucher zur Verfügung zu stellen. Die Energiespeichereinrichtung ist ausgestaltet, zugeführte elektrische Energie in chemische Energie zu wandeln und als chemische Energie zu speichern. Die Energiespeichereinrichtung weist zwei Stromableiter unterschiedlicher Polarität auf, an welchen eine elektrische Spannung der Energiespeichereinrichtung abgreifbar ist. Die Stromableiter dienen zur elektrischen Verbindung, insbesondere Verschaltung, mit zumindest einer weiteren, insbesondere benachbarten, dieser
Energiespeichereinrichtungen und/oder zumindest mittelbar der elektrischen Verbindung mit dem Verbraucher. Vorzugsweise ist die
Energiespeichereinrichtung im Wesentlichen quaderförmig ausgebildet.
Unter einer Temperiereinrichtung im Sinne der Erfindung ist eine Einrichtung zu verstehen, welche insbesondere zum Wärmeaustausch mit wenigstens einer, zwei oder mehreren, insbesondere benachbarten, dieser
Energiespeichereinrichtungen ausgestaltet ist, welche insbesondere zur Leitung eines Wärmestroms zwischen wenigstens einer, zwei oder mehreren dieser Energiespeichereinrichtungen und dem Temperierfluid ausgestaltet ist.
Unter einem Grundkörper im Sinne der Erfindung ist eine Einrichtung zu verstehen, welche insbesondere zur wärmeleitenden Verbindung mit einer, zwei oder mehreren dieser Energiespeichereinrichtungen ausgestaltet ist. Der Grundkörper ist insbesondere zur Leitung eines Wärmestroms zwischen wenigstens einer dieser Energiespeichereinrichtungen und dem Temperierfluid ausgestaltet. Der Grundkörper ist ausgestaltet, den Fluidkanal wenigstens abschnittweise, vorzugsweise im Wesentlichen vollständig, aufzunehmen. Der Grundkörper weist wenigstens eine oder mehrere erste Mantelflächen auf, welche jeweils ausgestaltet sind, den Fluidkanal zu begrenzen. Die wenigstens eine erste Mantelfläche ist dem Fluidkanal zugewandt. Die wenigstens eine erste Mantelfläche ist ausgestaltet, das Temperierfluid zu führen. Vorzugsweise weist der Grundkörper eine oder mehrere zweite Mantelflächen auf, welche je zur wärmeleitenden Berührung bzw. Verbindung mit einer dieser
Energiespeichereinrichtungen ausgestaltet sind.
Unter einem Fluidkanal im Sinne der Erfindung ist eine Einrichtung zu verstehen, welche insbesondere zur Führung eines wenigstens zeitweise strömenden Temperierfluids dient. Der Fluidkanal weist dazu ein für das Temperierfluid durchlässiges Volumen auf, wobei das Volumen von einer dieser ersten
Mantelflächen begrenzt ist. Das strömende Temperierfluid kann durch das genannte Volumen und entlang der ersten Mantelfläche strömen, wobei die erste Mantelfläche das Temperierfluid im Fluidkanal hält. Wenigstens
abschnittweise ist diese Hauptströmungsrichtung bzw. die Richtung der zeitlich gemittelten Strömungsgeschwindigkeit des Temperierfluids im
Wesentlichen senkrecht zu der ersten Mantelfläche angeordnet. Der Fluidkanal erstreckt sich insbesondere entlang einer Kanallängsachse. Vorzugsweise entspricht die Hauptströmungsrichtung bzw. die Richtung der zeitlich gemittelten Strömungsgeschwindigkeit des Temperierfluids im Wesentlichen der Kanallängsachse. Der Fluidkanal ist wenigstens abschnittsweise vom
Grundkörper aufgenommen.
Unter einem Temperierfluid im Sinne der Erfindung ist ein Fluid zu verstehen, welche insbesondere dem Austausch, insbesondere der Zufuhr oder Abfuhr, von Wärmeenergie bzw. Wärmeleistung mit der einer dieser
Energiespeichereinrichtungen dient. Dazu weist das Temperierfluid eine von der Energiespeichereinrichtung verschiedene Temperatur auf. Insbesondere zur Kühlung der Energiespeichereinrichtung weist das Temperierfluid beim Eintritt in den Fluidkanal eine geringere Temperatur als die Energiespeichereinrichtung auf. Vorzugsweise weist das Temperierfluid zur Kühlung der
Energiespeichereinrichtung beim Eintritt in den Fluidkanal eine geringere
Temperatur als der Grundkörper auf. Insbesondere zur Erwärmung der
Energiespeichereinrichtung weist das Temperierfluid beim Eintritt in den
Fluidkanal eine höhere Temperatur als die Energiespeichereinrichtung auf. Das Temperierfluid ist vorgesehen, wenigstens zeitweise von einer unabhängigen Fluidfördereinrichtung durch den Fluidkanal gefördert zu werden. Wenigstens abschnittweise ist die größte Geschwindigkeitskomponente des Temperierfluids im Wesentlichen senkrecht zur Kanallängsachse angeordnet. Vorzugsweise können Wasser, ein Thermoöl, ein synthetisches Wärmeträgeröl, Gase wie insbesondere Helium oder Luft als Temperierfluid verwendet werden.
Vorzugsweise kann ein Kältemittel verwendet werden, wobei besonders bevorzugt die Temperiereinrichtung entsprechend einem Verdampfer wirken kann.
Unter einer Vertiefung im Sinne der Erfindung ist eine Einrichtung zu verstehen, welche insbesondere dazu dient, lokal die Turbulenz des Temperierfluids zu erhöhen. Dazu ist die Vertiefung an der ersten Mantelfläche angeordnet, insbesondere in die erste Mantelfläche eingebracht. Insbesondere erstreckt sich die Vertiefung aus dem Grundkörper in den Fluidkanal. Insbesondere erstreckt sich die Vertiefung im Wesentlichen senkrecht zur erste Mantelfläche,
Kanallängsachse bzw. Hauptströmungsrichtung in den Grundkörper, insbesondere entlang einer Vertiefungsachse. Vorzugsweise ist die
Ausdehnung einer solche Vertiefung entlang der Vertiefungsachse gering im Vergleich zum, insbesondere hydraulischen, Durchmesser des Fluidkanals. Es ist beobachtet worden, dass bereits eine geringe Vertiefung, insbesondere lokal, die Turbulenz des Temperierfluids im Fluidkanal erhöhen bzw. auslösen kann, insbesondere indem das Temperierfluid durch die Vertiefung fließt und die Vertiefung mit einem mindesten Winkel zur Kanallängsachse bzw.
Hauptströmungsrichtung verlässt. Damit geht eine Verbesserung des
Wärmeaustauschs zwischen dem Temperierfluid und der
Energiespeichereinrichtung bzw. eine erhöhte übertragbare Wärmeleistung einher. Auch geht mit der geringen Ausdehnung bzw. Tiefe der Vertiefung ein geringerer Druckverlust im Temperierfluid einher.
Unter einem Vorsprung im Sinne der Erfindung ist eine Einrichtung zu
verstehen, welche insbesondere dazu dient, lokal die Turbulenz des
Temperierfluids zu erhöhen. Dazu ist der Vorsprung an der ersten Mantelfläche angeordnet, insbesondere in die erste Mantelfläche eingebracht. Insbesondere erstreckt sich der Vorsprung aus dem Grundkörper in den Fluidkanal.
Insbesondere erstreckt sich der Vorsprung im Wesentlichen senkrecht zur ersten Mantelfläche, Kanallängsachse bzw. Hauptströmungsrichtung in das Temperierfluid, insbesondere entlang einer Vorsprungsachse. Vorzugsweise ist die Ausdehnung eines solchen Vorsprungs entlang der Vorsprungsachse gering im Vergleich zum, insbesondere hydraulischen, Durchmesser des Fluidkanals. Es ist beobachtet worden, dass bereits ein geringer Vorsprung, insbesondere lokal, die Turbulenz des Temperierfluids im Fluidkanal erhöhen bzw. auslösen kann, insbesondere indem das Temperierfluid entlang des Vorsprungs fließt und den Vorsprung mit einem mindesten Winkel zur Kanallängsachse bzw.
Hauptströmungsrichtung passiert. Damit geht eine Verbesserung des
Wärmeaustauschs zwischen dem Temperierfluid und der
Energiespeichereinrichtung bzw. eine erhöhte übertragbare Wärmeleistung einher. Auch geht mit der geringen Ausdehnung bzw. Höhe des Vorsprungs ein geringerer Druckverlust im Temperierfluid einher. Nachfolgend werden zu bevorzugende Weiterbildungen der Erfindung beschrieben.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist die wenigstens eine erste
Mantelfläche durch eine Mantelfläche des Grundkörpers gebildet. Gleichzeitig bildet die wenigstens eine erste Mantelfläche eine für das Temperierfluid undurchlässige Begrenzung des Fluidkanals. Diese bevorzugte Weiterbildung bietet den Vorteil, dass die Herstellung der Temperiereinrichtung vereinfacht ist. Diese bevorzugte Weiterbildung bietet den Vorteil, dass einer unerwünschten Relativbewegung der Vertiefungen und/oder Vorsprünge bezüglich des
Grundkörpers begegnet ist.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist wenigstens zeitweise, insbesondere bei einer vorbestimmten mindesten Temperaturdifferenz zwischen dem
Temperierfluid und der Energiespeichereinrichtung, die
Strömungsgeschwindigkeit des Temperierfluids so hoch, dass das
Temperierfluid entlang des Fluidkanals bzw. dessen erster Mantelfläche turbulent strömt. Diese bevorzugte Weiterbildung bietet den Vorteil, dass die übertragbare Wärmeleistung zwischen dem Temperierfluid und der
Energiespeichereinrichtung vergrößert ist.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung weist die Batterie ein Batteriegehäuse zur Aufnahme der Energiespeichereinrichtungen sowie einer oder mehrerer dieser Temperiereinrichtungen auf. Vorzugsweise kann das Batteriegehäuse eine Kraft auf die aufgenommenen Energiespeichereinrichtungen und die Temperiereinrichtungen derart ausüben, dass die wärmeleitende Verbindung zwischen wenigstens einer oder mehrerer dieser Energiespeichereinrichtungen und wenigstens einer oder mehrerer dieser Temperiereinrichtungen verbessert ist. Diese bevorzugte Weiterbildung bietet den Vorteil, dass der Zusammenhalt der Energiespeichereinrichtungen während des Betriebs der Batterie verbessert ist. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung weist die Batterie eine Vielzahl dieser Energiespeichereinrichtungen und mehrere dieser Temperiereinrichtungen auf, welche insbesondere vom Batteriegehäuse aufgenommen sind. Diese bevorzugte Weiterbildung bietet den Vorteil, dass die Ladekapazität der Batterie und/oder die von der Batterie bereitstellbare elektrische Spannung größer sein kann.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung weist die Batterie eine
Steuereinrichtung auf, welche den Betrieb der Energiespeichereinrichtungen, insbesondere Lade- und/oder Entladevorgänge, steuern und insbesondere überwachen kann. Vorzugsweise ist die Steuereinrichtung ausgestaltet, wenigstens einen Messwert bzw. Anzeigewert von wenigstens einem
Temperaturfühler entgegenzunehmen, besonders bevorzugt zu verarbeiten. Vorzugsweise weist die Batterie eine Fördereinrichtung für das Temperierfluid auf, wobei die Fördereinrichtung durch die Steuereinrichtung, insbesondere abhängig von dem vorgenannten Messwert bzw. Anzeigewert, ansteuerbar ist. Diese bevorzugte Weiterbildung bietet den Vorteil, dass die Temperatur einer dieser Energiespeichereinrichtungen während des Betriebs der Batterie überwacht und gesteuert werden kann.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist der Grundkörper mit Aluminium, Kupfer oder einer Legierung mit wenigstens einem oder beiden dieser Metalle ausgebildet, insbesondere für möglichst hohe Wärmeleitung bzw. übertragbare Wärmeleistung zwischen dem Temperierfluid und der
Energiespeichereinrichtung.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung erstreckt sich der wenigstens eine Fluidkanal, insbesondere entlang einer linearen Kanalachse, zwischen gegenüberliegenden Mantelflächen des Grundkörpers, wobei diese
gegenüberliegenden Mantelflächen verschieden von den zweiten Mantelflächen sind. Wenn der Fluidkanal sich linear zwischen gegenüberliegenden
Mantelflächen des Grundkörpers erstreckt und insbesondere das Temperierfluid nicht wiederholt an der ersten Mantelfläche entlang geführt wird, kann eine mindeste Temperaturdifferenz ΔΤ zwischen Temperierfluid und erster
Mantelfläche am Ende des Fluidkanals gewahrt werden. Diese bevorzugte Weiterbildung bietet den Vorteil, dass der Wärmeaustausch zwischen dem Grundkörper und dem Temperierfluid verbessert ist.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist der Grundkörper mit wenigstens einer, vorzugsweise zwei, dieser Energiespeichereinrichtungen wärmeleitend verbindbar. Vorzugsweise kann die wenigstens eine Temperiereinrichtung zwischen zwei dieser Energiespeichereinrichtungen angeordnet werden. Diese bevorzugte Weiterbildung bietet den Vorteil, dass mit derselben
Temperiereinrichtung gleichzeitig zwei dieser Energiespeichereinrichtungen temperiert werden können.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung weist die Batterie mehrere erste Anordnungen auf. Diese erste Anordnung weist zwei dieser
Energiespeichereinrichtungen und eine dieser Temperiereinrichtungen auf. Die Temperiereinrichtung zwischen den beiden Energiespeichereinrichtungen angeordnet und mit diesen Energiespeichereinrichtungen wärmeleitend verbunden. Vorzugsweise sind zwei, vier oder mehrere dieser ersten
Anordnungen zueinander benachbart, insbesondere im Batteriegehäuse, angeordnet. Vorzugsweise sind die Energiespeichereinrichtungen miteinander verschaltbar. Diese bevorzugte Weiterbildung bietet den Vorteil, dass mit derselben Temperiereinrichtung gleichzeitig zwei dieser
Energiespeichereinrichtungen temperiert werden können.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung weist die Batterie mehrere zweite Anordnungen auf. Die zweite Anordnung weist eine dieser
Energiespeichereinrichtungen und eine dieser Temperiereinrichtungen auf. Die Temperiereinrichtung benachbart zu der Energiespeichereinrichtung angeordnet und mit der Energiespeichereinrichtung wärmeleitend verbunden. Vorzugsweise sind zwei, vier oder mehrere dieser zweiten Anordnungen zueinander insbesondere im Batteriegehäuse, angeordnet. Vorzugsweise sind die
Energiespeichereinrichtungen miteinander verschaltbar. Diese bevorzugte Weiterbildung bietet den Vorteil, dass eine dieser Energiespeichereinrichtungen gleichzeitig von zwei dieser Temperiereinrichtungen temperiert werden kann. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung entsprechen wenigstens einige dieser Vertiefungen und/oder Vorsprünge jeweils zumindest im Wesentlichen einem Körper der folgenden Gruppe, welche beinhaltet: einen Kugelabschnitt, einen Abschnitt eines Ellipsoids, Kegel, Kegelstumpf, Kegelabschnitt, Pyramide, Pyramidenstumpf, Pyramidenabschnitt, Zylinder. Vorzugsweise entsprechen wenigstens einige dieser Vertiefungen und/oder Vorsprünge jeweils zumindest im Wesentlichen einem Kugelabschnitt, einem Kegel oder einer Pyramide. Vorzugsweise sind wenigstens einige dieser Vorsprünge zumindest im
Wesentlichen ballig ausgebildet. So kann ein Stempel, welcher zur Herstellung der Vertiefungen und/oder Vorsprünge mit„Negativen" der Vertiefungen und/oder Vorsprünge versehen ist, verwendet werden. Diese bevorzugte Weiterbildung bietet den Vorteil geringerer Herste II kosten.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung sind einige oder mehrere dieser Vertiefungen und/oder Vorsprünge jeweils ballig, insbesondere entsprechend einem Kugelabschnitt, ausgebildet. Dabei weisen einige oder mehrere dieser Vertiefungen und/oder Vorsprünge an der Oberfläche ersten Mantelfläche eine Ausdehnung bzw. einen Durchmesser dv und senkrecht zur ersten Mantelfläche eine größte Tiefe bzw. Höhe sv auf. Vorzugsweise ist sv / dv < 0,5 weiter bevorzugt kleiner als 0,4, weiter bevorzugt kleiner als 0,2, weiter bevorzugt kleiner als 0,1 , weiter bevorzugt kleiner als 0,05, weiter bevorzugt größer als 0,01 , besonders bevorzugt etwa 0,2. Besonders bevorzugt weisen die Vertiefungen und/oder Vorsprünge einen Durchmesser von etwa 5 mm bei einer Tiefe von etwa 1 mm auf. Diese bevorzugte Weiterbildung bietet den Vorteil, dass der Druckverlust, welchen das Temperierfluid entlang des
Fluidkanals erfährt, verringert ist.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung sind mehrere dieser Vertiefungen und/oder Vorsprünge in einer Reihe, vorzugsweise in mehreren, insbesondere zueinander parallelen, Reihen, angeordnet. Vorzugsweise sind mehrere dieser Vertiefungen und/oder Vorsprünge entsprechend einer Matrix angeordnet.
Vorzugsweise ist der Durchmesser mehrerer dieser Vertiefungen und/oder Vorsprünge abhängig von der Breite des Fluidkanals. Vorzugsweise beträgt der Durchmesser mehrerer dieser Vertiefungen und/oder Vorsprünge bis zu 5% der Breite des Fluidkanals. Vorzugsweise sind bei einer Breite des Fluidkanals von etwa 140 mm über die Breite etwa 10 dieser Vertiefungen und/oder Vorsprünge in einer Reihe angeordnet. Vorzugsweise beträgt der Abstand zwischen den Vertiefungen und/oder Vorsprüngen entlang der Breite des Fluidkanals mindestens das Doppelte der Durchmesser dieser Vertiefungen und/oder Vorsprünge. Vorzugsweise beträgt der Abstand zwischen den Vertiefungen und/oder Vorsprüngen in Strömungsrichtung mindestens das Doppelte der Durchmesser dieser Vertiefungen und/oder Vorsprünge. Vorzugswerse entspricht der Abstand der Vertiefungen und/oder Vorsprünge entlang der Breite des Fluidkanals dem Abstand der Vertiefungen und/oder Vorsprünge in
Strömungsrichtung.
Diese bevorzugte Weiterbildung bietet den Vorteil, dass gezielt auf die Erhöhung der Turbulenz im Temperierfluid Einfluss genommen werden kann.
Alternativ sind mehrere dieser Vertiefungen und/oder Vorsprünge unregelmäßig auf der ersten Mantelfläche angeordnet. So können lose und geometrische unbestimmte Körper, insbesondere Körner aus Sand, zur Herstellung der Vertiefungen und/oder Vorsprünge verwendet werden. Diese bevorzugte Weiterbildung bietet den Vorteil geringerer Herstellkosten.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung sind wenigstens einige dieser
Vertiefungen und/oder Vorsprünge geometrisch unbestimmt. Diese bevorzugte Weiterbildung bietet den Vorteil, dass die Herstellung der Vertiefungen und/oder Vorsprünge vereinfacht mit geometrisch unbestimmten Körpern, insbesondere Körnern vorzugsweise aus Sand, welche wenigstens teilweise in die erste Mantelfläche gepresst werden, und insbesondere anschließend wieder entfernt werden, erfolgen kann. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung bedecken mehrere dieser Vertiefungen und/oder Vorsprünge wenigstens 10% der ersten Mantelfläche, insbesondere des später beschriebenen Wärmetauschabschnitts, weiter bevorzugt mehr als 20%, weiter bevorzugt mehr als 30%, weiter bevorzugt mehr als 40%, weiter bevorzugt mehr als 50%, weiter bevorzugt mehr als 60%, weiter bevorzugt weniger als 90% der ersten Mantelfläche, insbesondere des später
beschriebenen Wärmetauschabschnitts. Diese bevorzugte Weiterbildung bietet den Vorteil, dass der Wärmeaustausch zwischen dem Temperierfluid und dem Grundkörper verbessert ist. Diese bevorzugte Weiterbildung bietet den Vorteil, dass der Druckverlust, welchen das Temperierfluid entlang des Fluidkanals erfährt, begrenzt ist.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung weist der Fluidkanal, insbesondere quer zur Hauptströmungsrichtung, eine im Wesentlichen zylindrische
Querschnittsfläche auf. Vorzugsweise weist der Fluidkanal eine im Wesentlichen hohlzylindrische Gestalt auf. Vorzugsweise ist der Fluidkanal als einzelner Hohlzylinder ausgebildet, dessen innere Mantelfläche die erste Mantelfläche des Fluidkanals bildet. Diese bevorzugte Weiterbildung bietet den Vorteil, dass der Fluidkanal an die Gestalt des Grundkörpers angepasst werden kann. Diese bevorzugte Weiterbildung bietet den Vorteil, dass der Fluidkanal an das
Herstellverfahren für die Temperiereinrichtung angepasst werden kann. Diese bevorzugte Weiterbildung bietet den Vorteil, dass die Herstellkosten für den Fluidkanal bzw. die Temperiereinrichtung verringert sind. Diese bevorzugte Weiterbildung bietet den Vorteil, dass der Fluidkanal mit einem spanenden Bearbeitungsverfahren, insbesondere durch Bohren oder Räumen, hergestellt werden kann. Diese bevorzugte Weiterbildung bietet den Vorteil, dass mehrere dieser Fluidkanäle nebeneinander in einem quaderförmigen Grundkörper angeordnet werden können.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung weist der Fluidkanal, insbesondere quer zur Hauptströmungsrichtung, eine im Wesentlichen rechteckige
Querschnittsfläche auf. Vorzugsweise ist der im Wesentlichen rechteckige
Fluidkanal durch mehrere dieser ersten Mantelflächen begrenzt. Vorzugsweise weist der Fluidkanal eine im Wesentlichen quaderförmige Gestalt auf.
Vorzugsweise ist der Fluidkanal als einzelner Hohlraum von im Wesentlichen quaderförmiger Gestalt ausgebildet. Besonders bevorzugt sind eine oder mehrere Ecken bzw. Kanten des im Wesentlichen quaderförmigen Fluidkanals abgerundet, insbesondere für geringere Herstellkosten, insbesondere für geringeren Druckverlust des Temperierfluids entlang des Fluidkanals. Diese bevorzugte Weiterbildung bietet den Vorteil, dass der Fluidkanal an die Gestalt des Grundkörpers angepasst werden kann. Diese bevorzugte Weiterbildung bietet den Vorteil, dass der Fluidkanal an das Herstellverfahren für die
Temperiereinrichtung angepasst werden kann. Diese bevorzugte Weiterbildung bietet den Vorteil, dass die Herstellkosten für den Fluidkanal bzw. die
Temperiereinrichtung verringert sind. Diese bevorzugte Weiterbildung bietet den Vorteil, dass der Fluidkanal mit einem spanenden Bearbeitungsverfahren, insbesondere durch Fräsen oder Räumen, hergestellt werden kann.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist die Temperiereinrichtung mit einem im wesentlichen quaderförmigen Grundkörper zur wärmeleitenden Verbindung mit wenigstens einer dieser, insbesondere quaderförmigen,
Energiespeichereinrichtungen ausgestaltet, und mehreren unabhängigen dieser zylindrischen Fluidkanäle, welche in dem Grundkörper im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind und sich entlang des Grundkörpers erstrecken. Diese bevorzugte Weiterbildung bietet den Vorteil geringerer Herstellkosten. Diese bevorzugte Weiterbildung bietet den Vorteil, dass der Fluidkanal mit einem spanenden Bearbeitungsverfahren, insbesondere durch Bohren oder Räumen, hergestellt werden kann. Diese bevorzugte Weiterbildung bietet den Vorteil, dass mehrere dieser Fluidkanäle nebeneinander in einem
quaderförmigen Grundkörper angeordnet werden können.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist die Temperiereinrichtung mit einem im wesentlichen quaderförmigen Grundkörper zur wärmeleitenden Verbindung mit wenigstens einer dieser, insbesondere quaderförmigen,
Energiespeichereinrichtungen ausgestaltet, und einem oder mehreren dieser quaderförmigen Fluidkanäle, welche sich entlang des Grundkörpers erstrecken. Diese bevorzugte Weiterbildung bietet den Vorteil geringerer Herstellkosten.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist der Grundkörper mit zwei
Grundplatten gebildet. Der wenigstens eine Fluidkanal ist zwischen diesen beiden Grundplatten angeordnet. Wenigstens eine dieser Grundplatten, insbesondere eine ihrer zweiten Mantelflächen, ist zur wärmeleitenden
Verbindung mit wenigstens einer dieser Energiespeichereinrichtungen
ausgestaltet. Wenigstens eine dieser Grundplatten weist mehrere dieser
Vertiefungen und/oder Vorsprünge und insbesondere die erste Mantelfläche auf. Dadurch wird die erste Mantelfläche des Fluidkanals bei der Herstellung besser zugänglich, insbesondere vor dem Verbinden der Grundplatten. Diese bevorzugte Weiterbildung bietet größere Freiheiten bei der Herstellung des Fluidkanals, insbesondere der Vertiefungen und/oder Vorsprünge. Diese bevorzugte Weiterbildung bietet den Vorteil geringerer Herstellkosten. Diese bevorzugte Weiterbildung bietet den Vorteil, dass die Grundplatten
kostengünstig aus handelsüblichen Metallplatten bzw. Normalien hergestellt werden können. Diese bevorzugte Weiterbildung bietet den Vorteil, dass der thermische Widerstand der Grundplatte, welcher einen Wärmeaustausch zwischen der Energiespeichereinrichtung und dem Temperierfluid begrenzt, verringert ist. Diese bevorzugte Weiterbildung bietet den Vorteil, dass der Wärmestrom zwischen der Energiespeichereinrichtung und dem Temperierfluid vergrößert ist.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung sind die Grundplatten im Wesentlichen rechteckig ausgebildet. Vorzugsweise sind diese Grundplatten dünnwandig ausgebildet, d.h. mit geringer Wandstärke WG in Richtung des, insbesondere idealisiert eindimensionalen, Wärmestroms zwischen der
Energiespeichereinrichtung und dem Temperierfluid. Vorzugsweise sind die Länge LG, im Wesentlichen in Hauptströmungsrichtung, und die Breite BG, im Wesentlichen senkrecht zur Hauptströmungsrichtung und zur Wandstärke, dieser Grundplatten deutlich größer als deren Wandstärke WG bemessen.
Vorzugsweise ist
LG / WG > 5 und BG / WG > 5
Diese bevorzugte Weiterbildung bietet den Vorteil, dass der Wärmeaustausch zwischen dem Grundkörper und dem Temperierfluid verbessert ist. Diese bevorzugte Weiterbildung bietet den Vorteil, dass der thermische Widerstand, welche die Grundplatte einem Wärmestrom zwischen dem Temperierfluid und der Energiespeichereinrichtung bietet, verringert ist. Diese bevorzugte
Weiterbildung bietet den Vorteil, dass die Grundplatten kostengünstig aus handelsüblichen Metall platten bzw. Normalien hergestellt werden können. Diese bevorzugte Weiterbildung bietet den Vorteil, dass der thermische Widerstand der Grundplatte, welcher einen Wärmeaustausch zwischen der
Energiespeichereinrichtung und dem Temperierfluid begrenzt, verringert ist. Diese bevorzugte Weiterbildung bietet den Vorteil, dass der Wärmestrom zwischen der Energiespeichereinrichtung und dem Temperierfluid vergrößert ist.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung erstreckt sich der im Wesentlichen quaderförmige Fluidkanal mit einer Breite BF entlang der Grundplatte mit BF / BG, < 1 weiter bevorzugt größer als 0,5, weiter bevorzugt größer als 0,6, weiter bevorzugt größer als 0,7, weiter bevorzugt größer als 0,8, weiter bevorzugt größer als 0,9. So kann der Fluidstrom aus einer Zuleitung entlang der im
Wesentlichen rechteckigen Grundplatten ausgebreitet werden für eine möglichst große Fläche zum Wärmeaustausch mit der Grundplatte bzw. der
Energiespeichereinrichtung. Diese bevorzugte Weiterbildung bietet den Vorteil, dass die Fläche für den Wärmeaustausch zwischen dem Grundkörper und dem Temperierfluid vergrößert ist. Diese bevorzugte Weiterbildung bietet den Vorteil, dass der Wärmeaustausch zwischen dem Grundkörper und dem Temperierfluid verbessert ist.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung erstrecken sich einer, zwei, drei, vier, fünf, sechs oder mehrere, im Wesentlichen hohlzylindrische, dieser Fluidkanäle je mit einer Breite BF entlang der Grundplatte mit BF / BG) < 0,5 weiter bevorzugt kleiner als 0,4, weiter bevorzugt kleiner als 0,2, weiter bevorzugt kleiner als 0, 1 , weiter bevorzugt kleiner als 0,05, weiter bevorzugt kleiner als 0,02, weiter bevorzugt kleiner als 0,01 , weiter bevorzugt größer als 0,001 . So kann der Fluidstrom aus einer Zuleitung entlang der Grundplatten ausgebreitet werden für eine möglichst große Fläche zum Wärmeaustausch mit der Grundplatte bzw. der Energiespeichereinrichtung. Diese bevorzugte
Weiterbildung bietet den Vorteil, dass die Fläche für den Wärmeaustausch zwischen dem Grundkörper und dem Temperierfluid vergrößert ist. Diese bevorzugte Weiterbildung bietet den Vorteil, dass der Wärmeaustausch zwischen dem Grundkörper und dem Temperierfluid verbessert ist. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung erstreckt sich der wenigstens eine Fluidkanal mit einer Länge LF entlang der Grundplatte mit LF = LG. Indem der Fluidkanal nicht länger als der Grundkörper bzw. die Grundplatte ist und insbesondere das Temperierfluid nicht wiederholt an der ersten Mantelfläche entlang geführt wird, ist eine mindeste Temperaturdifferenz ΔΤ zwischen
Temperierfluid und erster Mantelfläche am Ende des Fluidkanals gewahrt.
Diese bevorzugte Weiterbildung bietet den Vorteil, dass der Wärmeaustausch zwischen dem Grundkörper und dem Temperierfluid verbessert ist.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung sind eine oder beide dieser
Grundplatten jeweils mit einem, insbesondere tiefgezogenen, dünnwandigen Metallblech ausgebildet. Vorzugsweise sind die Vertiefungen und/oder
Vorsprünge mittels eines Umformverfahrens, insbesondere mittels Pressen oder Tiefziehen, hergestellt. Diese bevorzugte Weiterbildung bietet den Vorteil, dass die Herstellung der Grundplatten vereinfacht ist. Diese bevorzugte
Weiterbildung bietet den Vorteil, dass der Wärmestrom zwischen der
Energiespeichereinrichtung und dem Temperierfluid vergrößert ist. Diese bevorzugte Weiterbildung bietet den Vorteil, dass die Grundplatten
kostengünstig aus handelsüblichen Metallblechen hergestellt werden können. Diese bevorzugte Weiterbildung bietet den Vorteil, dass der thermische
Widerstand der Grundplatte, welcher einen Wärmeaustausch zwischen der Energiespeichereinrichtung und dem Temperierfluid begrenzt, verringert ist. Diese bevorzugte Weiterbildung bietet den Vorteil, dass der Wärmestrom zwischen der Energiespeichereinrichtung und dem Temperierfluid vergrößert ist.
Vorzugsweise ist wenigstens eine dieser Grundplatten mit wenigstens einem hochgestellten Rand zur Verbindung mit der anderen dieser Grundplatten ausgebildet ist. Vorzugsweise ist wenigstens eine dieser Grundplatten aus einem Stranggussprofil mit wenigstens einem hochgestellten Rand hergestellt. Der wenigstens eine hochgestellte Rand gestattet eine besonders einfache Ausbildung des Fluidkanals. Wenigstens einer oder zwei dieser hochgestellten Ränder ermöglichen eine besonders einfache Beabstandung der anderen dieser beiden Grundplatten. Diese bevorzugte Ausgestaltung bietet den Vorteil geringerer Herstellkosten. Der hochgestellte Rand ermöglicht die Lenkung des Temperierfluids innerhalb des Grundkörpers, insbesondere zur Vermeidung von mit verringerter Strömungsgeschwindigkeit durchströmten Bereichen im
Grundkörper oder Bereichen ruhenden Temperierfluids. Diese bevorzugte Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass der Wärmeaustausch zwischen dem Temperierfluid und der ersten Mantelfläche verbessert ist.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung weist der Fluidkanal einen
Zuführungsabschnitt und einen Wärmetauschabschnitt auf. Der
Wärmetauschabschnitt weist mehrere dieser Vertiefungen und/oder Vorsprünge auf. Der Zuführungsabschnitt ist ausgestaltet, die Strömungsgeschwindigkeit des Temperierfluids in Richtung des Wärmetauschabschnitts zu erhöhen, insbesondere für verbesserten Wärmeaustausch mit der
Energiespeichereinrichtung. Vorzugsweise weist der Zuführungsabschnitt eine, insbesondere im Wesentlichen rechteckige, Eintrittsfläche für das Temperierfluid und eine Austrittsfläche auf. Vorzugsweise ist die Eintrittsfläche größer als die Austrittsfläche ausgebildet, wobei die Austrittsfläche dem Wärmetauschabschnitt zugewandt ist. Vorzugsweise weist der Zuführungsabschnitt eine im
Wesentlichen pyramidenstumpfförmige bzw. prismatische Gestalt auf. Diese bevorzugte Weiterbildung bietet den Vorteil, dass der Wärmeaustausch zwischen dem Temperierfluid und dem Grundkörper besonders im
Wärmetauschabschnitt infolge der erhöhten Strömungsgeschwindigkeit verbessert ist.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist die Länge des Zuführungsabschnitts Lz größer als die Länge des Wärmetauschabschnitts Lw, weiter bevorzugt ist
Lz / Lw < 0,5 weiter bevorzugt kleiner als 0,2, weiter bevorzugt kleiner als 0,1 , weiter bevorzugt kleiner als 0,05, weiter bevorzugt kleiner als 0,02, weiter bevorzugt größer als 0,01 . So kann der Wärmetauschabschnitt bzw. die Vertiefungen und/oder Vorsprünge einen möglichst großen Teil des Fluidkanals bzw. der ersten Mantelfläche ausmachen. Diese bevorzugte Weiterbildung bietet den Vorteil, dass der Wärmeaustausch zwischen dem Temperierfluid und dem Grundkörper verbessert ist.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung weist der Fluidkanal einen
Abführungsabschnitt auf, welcher sich an den Wärmetauschabschnitt anschließt, welcher zur Verzögerung des Temperierfluids, insbesondere in Richtung der später erläuterten Kanalanschlusseinrichtung, dient. Vorzugsweise weist der Abführungsabschnitt eine, insbesondere im Wesentlichen rechteckige,
Eintrittsfläche für das Temperierfluid und eine Austrittsfläche auf. Vorzugsweise ist die Eintrittsfläche kleiner als die Austrittsfläche ausgebildet, wobei die
Eintrittsfläche dem Wärmetauschabschnitt zugewandt ist.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung weist die Temperiereinrichtung eine Kanalanschlusseinrichtung auf, welche mit einer unabhängigen, im
Wesentlichen zylindrischen, Fluidzuleitung verbindbar ist. Die
Kanalanschlusseinrichtung ist ausgestaltet, das Temperierfluid aus der
Fluidzuleitung um mehr als 45°, vorzugsweise um etwa 90°, in den Fluidkanal umzulenken. Vorzugsweise weist die Kanalanschlusseinrichtung eine
insbesondere an den Querschnitt der Fluidzuleitung angepasste, im
Wesentlichen zylindrische, Eintrittsfläche und eine im Wesentlichen rechteckige Austrittsfläche auf. Die Austrittsfläche ist dem Fluidkanal, insbesondere dem Zuführungsabschnitt, zugewandt und ermöglicht einen Durchtritt des
Temperierfluids in den Fluidkanal. Vorzugsweise ist die
Kanalanschlusseinrichtung mit der Eintrittsfläche des Zuführungsabschnitts verbindbar. So kann der Fluidstrom aus einer unabhängigen, insbesondere handelsüblichen, insbesondere zylindrischen, Fluidzuleitung entlang der im wesentlichen rechteckigen Grundplatten, insbesondere entlang des im wesentlichen quaderförmigen Fluidkanals, ausgebreitet werden für eine möglichst große Fläche zum Wärmeaustausch mit der Grundplatte bzw. der Energiespeichereinrichtung. Diese bevorzugte Weiterbildung bietet den Vorteil, dass der Wärmeaustausch zwischen dem Temperierfluid besonders im
Wärmetauschabschnitt infolge der erhöhten Strömungsgeschwindigkeit verbessert ist.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist die Kanalanschlusseinrichtung mit einem langgestreckten Körper ausgebildet. Die Kanalanschlusseinrichtung ist mit einem im Wesentlichen zylindrischen Einlasselement zur Verbindung mit einer im Wesentlichen zylindrischen Fluidzuleitung ausgebildet. An das
Einlasselement schließt sich ein teilweise hohles Verteilelement an, welches sich entlang des Grundkörpers erstreckt, welches zum Fluidkanal und zum Einlasselement hin geöffnet ist. Im Verteilelement erfolgt eine Ausbreitung des Temperierfluids in den Fluidkanal. Vorzugsweise ist das Verteilelement dünner als Grundkörper plus benachbarte Energiespeichereinrichtung, besonders bevorzugt dünner als der Grundkörper. Vorzugsweise ist das Verteilelement dünnwandig, insbesondere mit einem Metallblech, ausgebildet. Diese bevorzugte Weiterbildung bietet den Vorteil, dass Bauraum gespart werden kann. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung weist die Temperiereinrichtung auch am Austritt des Fluidkanals eine dieser Kanalanschlusseinrichtungen auf. Diese weitere Kanalanschlusseinrichtung dient der Umlenkung des Temperierfluids in eine unabhängige Fluidrückleitung. Diese bevorzugte Weiterbildung bietet den Vorteil, dass handelsübliche Rohre zur Abfuhr des Temperierfluids in bzw. aus dem Fluidkanal verwendet werden können.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung weist die Temperiereinrichtung wenigstens einen Temperaturfühler auf, insbesondere ausgebildet als
Thermoelement, welcher ausgestaltet ist, eine Temperatur des Grundkörpers oder einer mit dem Grundkörper wärmeleitend verbundenen Energiespeichereinrichtung zu erfassen, welcher ausgestaltet ist, einen
Anzeigewert proportional zu der erfassten Temperatur bereitzustellen.
Vorzugsweise ist der Temperaturfühler an oder benachbart zu einer zweiten Mantelfläche des Grundkörpers, welche zur wärmeleitenden Verbindung mit der Energiespeichereinrichtung ausgestaltet ist, angeordnet. So kann eine
unabhängige Fluidfördereinrichtung für das Temperierfluid eingeschaltet werden, insbesondere durch eine unabhängige Steuereinrichtung, insbesondere wenn der Anzeigewert einen vorbestimmten ersten Grenzwert überschreitet oder wenn der Anzeigewert einen vorbestimmten zweiten Grenzwert unterschreitet. So kann auf Grundlage des Anzeigewertes die Eintrittstemperatur des
Temperierfluids bei Eintritt in den Fluidkanal eingestellt werden, insbesondere durch eine unabhängige Steuereinrichtung. Diese bevorzugte Weiterbildung bietet den Vorteil, dass die zu übertragende Wärmeleistung an die Temperatur der Energiespeichereinrichtung angepasst werden kann. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Batterie ist der Grundkörper mit zwei im Wesentlichen rechteckigen Grundplatten, insbesondere aus Aluminium, Kupfer oder einer Legierung mit wenigstens einem oder beiden dieser Metalle, ausgebildet. Eine oder beide dieser Grundplatten weisen die zweite
Mantelfläche zur wärmeleitenden Verbindung mit je einer dieser
Energiespeichereinrichtungen auf. Eine oder beide dieser Grundplatten weisen hochgestellte Ränder zur Verbindung der Grundplatten miteinander und insbesondere zur Führung des Temperierfluids auf. Eine oder beide dieser Grundplatten weisen die erste Mantelfläche auf. Der Fluidkanal erstreckt sich zwischen diesen Grundplatten. Der Fluidkanal weist diesen
Wärmetauschabschnitt auf, vorzugsweise diesen Zuführungsabschnitt, vorzugsweise diesen Abführungsabschnitt. Eine oder beide dieser Grundplatten bzw. deren erste Mantelfläche weisen zahlreiche dieser Vertiefungen und/oder Vorsprünge, vorzugsweise Vertiefungen, auf. Die Vertiefungen und/oder
Vorsprünge sind über die zweite Mantelfläche bzw. den Wärmetauschabschnitt verteilt und insbesondere zu einer Matrix auf der zweiten Mantelfläche
angeordnet. Alternativ sind die Vertiefungen und/oder Vorsprünge in mehreren zueinander versetzten Reihen über die gesamte Breite des Fluidkanals auf wenigstens einer der Grundplatten verteilt angeordnet. Mit dem Grundkörper sind zwei dieser Kanalanschlusseinrichtungen verbunden zur Umlenkung des Temperierfluids aus der unabhängigen Fluidzuleitung und in die unabhängige Fluidrückleitung.
Diese bevorzugte Ausführungsform bietet den Vorteil, dass mit der
Kanalanschlusseinrichtung vor dem Grundkörper der Wärmeaustausch verbessert ist, indem das Temperierfluid über wenigstens eine dieser
Grundplatten ausgebreitet ist. Diese bevorzugte Ausführungsform bietet den Vorteil geringer Herstellkosten. Diese bevorzugte Ausführungsform bietet den Vorteil, dass die erste Mantelfläche vor dem Verbinden der Grundplatten mit wenig Aufwand mit den Vertiefungen und/oder Vorsprünge versehen werden kann. Diese bevorzugte Ausführungsform bietet den Vorteil, dass Bereiche mit deutlich geringerer Strömungsgeschwindigkeit des Temperierfluids vermieden werden können. Diese bevorzugte Ausführungsform bietet den Vorteil, dass zeitgleich zwei dieser Energiespeichereinrichtungen mit der
Temperiereinrichtung temperiert werden können. Diese bevorzugte
Ausführungsform bietet den Vorteil, dass übliche zylindrische Leitungen als Fluidzuleitung und Fluidrückleitung verwendet werden können. Diese
bevorzugte Ausführungsform bietet den Vorteil, dass mit dem
Zuführungsabschnitt der Wärmeaustausch im Wärmetauschabschnitt verbessert ist.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung sind wenigstens mehrere dieser Vertiefungen und/oder Vorsprünge der bevorzugten Ausführungsform als Kugelabschnitte bzw. ballig ausgebildet. Diese bevorzugte Weiterbildung bietet den Vorteil eines besonders geringen Druckverlusts im Temperierfluid.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung weist der wenigstens eine dieser Grundplatten der bevorzugten Ausführungsform einen dieser Temperaturfühler auf. Vorzugsweise ist der Temperaturfühler benachbart zu, besonders bevorzugt in, der ersten oder zweiten Mantelfläche angeordnet. Diese bevorzugte Weiterbildung bietet den Vorteil, dass eine unabhängige
Steuereinrichtung Einfluss auf die Temperatur und/oder
Strömungsgeschwindigkeit des Temperierfluids nehmen kann, insbesondere für vergrößerten Wärmeaustausch mit einer dieser Energiespeichereinrichtungen.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist der Durchmesser mehrerer dieser Vertiefungen und/oder Vorsprünge abhängig von der Breite des Fluidkanals. Vorzugsweise beträgt der Durchmesser mehrerer dieser Vertiefungen und/oder Vorsprünge bis zu 5% der Breite des Fluidkanals. Vorzugsweise sind bei einer Breite des Fluidkanals von etwa 140 mm über die Breite etwa 10 dieser
Vertiefungen und/oder Vorsprünge in einer Reihe angeordnet. Vorzugsweise beträgt der Abstand zwischen den Vertiefungen und/oder Vorsprüngen entlang der Breite des Fluidkanals mindestens das Doppelte der Durchmesser dieser Vertiefungen und/oder Vorsprünge. Vorzugsweise beträgt der Abstand zwischen den Vertiefungen und/oder Vorsprüngen in Strömungsrichtung mindestens das Doppelte der Durchmesser dieser Vertiefungen und/oder Vorsprünge.
Vorzugsweise entspricht der Abstand der Vertiefungen und/oder Vorsprünge entlang der Breite des Fluidkanals dem Abstand der Vertiefungen und/oder Vorsprünge in Strömungsrichtung. Vorzugsweise beträgt sv / dv etwa 0,2. Besonders bevorzugt weisen die
Vertiefungen und/oder Vorsprünge einen Durchmesser von etwa 5 mm bei einer Tiefe von etwa 1 mm auf.
Zur Herstellung der Temperiereinrichtung, insbesondere von mehreren
Vertiefungen auf einer dieser ersten Mantelflächen einer dieser Grundkörper, insbesondere auf einer dieser ersten Mantelflächen eines dieser Fluidkanäle, dient das nachfolgend beschriebene bevorzugte Verfahren, wobei ein
Formgebungswerkzeug mit einer Anordnung von„Negativen" zu diesen
Vertiefungen und/oder Vorsprünge verwendet werden kann. Die Vertiefungen und/oder Vorsprünge können durch Stempeln bzw. Prägen der ersten Mantelfläche mit diesem Formgebungswerkzeug hergestellt werden (Schritt S1 ). Dieses bevorzugte Verfahren bietet den Vorteil geringer Herstellkosten. Dieses bevorzugte Verfahren bietet den Vorteil, dass die Herstellung mit wenig Aufwand automatisiert werden kann. Dieses bevorzugte Verfahren bietet den Vorteil, dass die Vertiefungen und/oder Vorsprünge mit erhöhter Genauigkeit hergestellt werden können.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des vorgenannten Verfahrens ist das Formgebungswerkzeug als Walze mit der Anordnung von„Negativen" ausgebildet, wobei die Walze kraftbeaufschlagt auf dieser ersten Mantelfläche eines zugeschnittenen dieser Grundkörper abrollen kann (Schritt S2). Diese bevorzugte Weiterbildung bietet den Vorteil geringer Herstellkosten. Diese bevorzugte Weiterbildung bietet den Vorteil, dass die Herstellung mit wenig Aufwand automatisiert werden kann.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens rollt die Walze kraftbeaufschlagt auf einer länglichen Metallplatte ab (Schritt S3), und die Grundkörper werden durch Ablängen von Abschnitten von der länglichen
Metallplatte vereinzelt (Schritt S4). Diese bevorzugte Weiterbildung bietet den Vorteil geringer Herste II kosten. Diese bevorzugte Weiterbildung bietet den Vorteil, dass die Herstellung mit wenig Aufwand automatisiert werden kann. Alternativ wird anstelle des genannten Formgebungswerkzeugs ein Stempel oder eine Walze ohne„Negative" verwendet. Vor dem Stempeln bzw.
kraftbeaufschlagten Abrollen werden diese geometrisch unbestimmten Körper zwischen Stempel bzw. Walze und den Grundkörper bzw. die längliche
Metallplatte geführt (Schritt S5). Anschließend wird gestempelt bzw.
kraftbeaufschlagt abgerollt (Schritt S6). Vorzugsweise werden die geometrisch unbestimmten Körper nach Schritt S6 wieder entfernt (Schritt S7), sodass die Vertiefungen übrigbleiben. Sonst verbleiben die geometrisch unbestimmten Körper in der ersten Mantelfläche, wodurch diese Vorsprünge gebildet sind. Gemäß einem weiteren bevorzugten Verfahren werden eine oder beide dieser Grundplatten mit einem dünnwandigen Metallblech ausgebildet. Dabei werden die Vertiefungen und/oder Vorsprünge mittels eines Umformverfahrens, insbesondere mittels Pressen oder Tiefziehen des dünnwandigen Metallblechs, hergestellt (Schritt S13). Dieses bevorzugte Verfahren bietet den Vorteil, dass die Herstellung der Grundplatten vereinfacht ist. Dieses bevorzugte Verfahren bietet den Vorteil, dass der Wärmestrom vergrößert ist.
Alternativ zu den Schritten S1 , S2, S3 oder S13 können die Vertiefungen mit einem Erodierverfahren, insbesondere in einer der Grundplatten, hergestellt werden (Schritt S14). Vorzugsweise ist die Elektrode im Wesentlichen entsprechend einem Negativ einer dieser Vertiefungen ausgebildet. Diese bevorzugte Alternative bietet den Vorteil geringer Herstellkosten. Vorzugsweise wird anschließend Schritt S4 durchgeführt. Diese bevorzugte Alternative bietet den Vorteil, dass die Herstellung mit wenig Aufwand automatisiert werden kann. Diese bevorzugte Alternative bietet den Vorteil, dass die Vertiefungen mit erhöhter Genauigkeit hergestellt werden können.
Alternativ zu den Schritten S5, S6 können die Vertiefungen, insbesondere in einer der Grundplatten, mit wenigstens abschnittsweise im Wesentlichen kugelförmigen Körpern, welche insbesondere mit einem Stempel mit einer Kraft in Richtung einer dieser ersten Mantelflächen beaufschlagt werden, erzeugt werden (Schritt 15). Vorzugsweise wird anschließend Schritt S4 durchgeführt. Diese bevorzugte Alternative bietet den Vorteil, dass die Herstellung mit wenig Aufwand automatisiert werden kann. Diese bevorzugte Alternative bietet den Vorteil, dass die Vertiefungen mit erhöhter Genauigkeit hergestellt werden können.
Die Aufgabe wird auch gelöst durch ein Verfahren zum Betrieb einer
Temperiereinrichtung, welche wenigstens einen dieser Temperaturfühler aufweist. Eine unabhängige Steuereinrichtung, insbesondere die
Batteriesteuereinrichtung, verarbeitet diesen Anzeigewert (Schritt S8), insbesondere verknüpft die unabhängige Steuereinrichtung den Anzeigewert mit einem dieser ersten und/oder zweiten Grenzwerte, insbesondere durch Bildung einer Differenz aus dem Anzeigewert und einem dieser Grenzwerte.
Wenn das Ergebnis auf eine Überschreitung des ersten Grenzwertes hinweist, insbesondere auf eine zu hohe Temperatur der Energiespeichereinrichtung, dann aktiviert die unabhängige Steuereinrichtung diese Fluidfördereinrichtung zur Förderung der Temperierfluids durch den Fluidkanal (Schritt S9), wobei das Temperierfluid eine geringere Temperatur als die Energiespeichereinrichtung aufweist. Alternativ oder zusätzlich senkt die unabhängige Steuereinrichtung die Eintrittstemperatur des Temperierfluids (Schritt S10). So kann der
Energiespeichereinrichtung Wärmeenergie entzogen werden. Dieses
bevorzugte Verfahren bietet den Vorteil, dass einer schädigenden Überhitzung der Energiespeichereinrichtung begegnet werden kann.
Teile einer dieser elektrochemischen Energiespeichereinrichtungen,
insbesondere der Elektrolyt, zeigen oberhalb einer Grenztemperatur ein unerwünschtes bzw. gefährdendes Verhalten, insbesondere Verdampfen oder Entzünden, worauf die Umgebung durch die elektrochemische
Energiespeichereinrichtung gefährdet werden kann. Wenn aber bei der erfindungsgemäßen Gestaltung der Batterie aus deren
Energiespeichereinrichtungen mittels der Temperiereinrichtung Wärmeenergie abgeführt werden kann, kann die Temperatur der Energiespeichereinrichtung begrenzt oder gesenkt werden. Dadurch wird die Gefährdung der Umgebung durch die elektrochemische Energiespeichereinrichtung verringert.
Wenn das Ergebnis auf eine Unterschreitung des zweiten Grenzwertes hinweist, insbesondere auf eine zu geringe Temperatur der Energiespeichereinrichtung, dann schaltet die unabhängige Steuereinrichtung diese Fluidfördereinrichtung aus (Schritt S1 1), worauf die in der Energiespeichereinrichtung erzeugte
Wärmeleistung durch Zufuhr oder Entnahme eines elektrischen Stroms in der Energiespeichereinrichtung wenigstens teilweise verbleiben kann. Alternativ hebt die unabhängige Steuereinrichtung bei aktivierter Fluidfördereinrichtung die Eintrittstemperatur des Temperierfluids an (Schritt S12), sodass der
Energiespeichereinrichtung Wärmeenergie zugeführt werden kann. Dieses bevorzugte Verfahren bietet den Vorteil, dass einer schädigenden Unterkühlung der Energiespeichereinrichtung begegnet werden kann.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Zusammenhang mit den Figuren. Es zeigt:
Fig. 1 teilweise schematisch eine bevorzugte Ausführung der
Temperiereinrichtung mit einem quaderförmigen Grundkörper und zwei
Kanalanschlusseinrichtungen,
Fig. 2 teilweise schematisch eine weitere bevorzugte Ausführung der
Temperiereinrichtung mit einem quaderförmigen Grundkörper und zwei alternativen Kanalanschlusseinrichtungen, Fig. 3 teilweise schematisch den geöffneten Grundkörper der
Temperiereinrichtung gemäß Figur 1 , eine dieser ersten Mantelflächen des Fluidkanals mit einer Matrix von Vertiefungen und zwei
Kanalanschlusseinrichtungen,
Fig. 4 teilweise schematisch einen Teilschnitt einer weiteren bevorzugten
Temperiereinrichtung,
Fig. 5 teilweise schematisch einen Schnitt durch den Grundkörper der
bevorzugten Temperiereinrichtung gemäß Figur 1 ,
Fig. 6 teilweise schematisch zwei Projektionen einer bevorzugten Vertiefung bzw. Vorsprung Fig. 7 teilweise schematisch eine erfindungsgemäße Batterie,
Fig. 8 teilweise schematisch verschiedene bevorzugte Ausführungen der
Temperiereinrichtung.
Fig.1 zeigt teilweise schematisch eine bevorzugte Ausführung der
Temperiereinrichtung mit einem quaderförmigen Grundkörper 1 und zwei seitlich am Grundkörper angebrachte Kanalanschlusseinrichtungen 4,5. Der
Grundkörper 1 ist im Wesentlichen quaderförmig, insbesondere mit zwei miteinander verbindbaren Grundplatten, ausgebildet. Der Grundkörper 1 weist eine oder zwei zweite Mantelflächen zur wärmeleitenden Verbindung mit je einer dieser Energiespeichereinrichtungen auf. Der Grundkörper 1 ist mit Aluminium, Kupfer oder einer Legierung mit wenigstens einem oder beiden dieser Metalle ausgebildet. Die erhöhte Wärmeleitfähigkeit dieses Grundkörpers trägt zum erhöhten Austausch von Wärmeenergie bzw. Wärmeleistung mit der nicht dargestellten Energiespeichereinrichtung bei. Die Kanalanschlusseinrichtung 4 dient der Umlenkung des Temperierfluids aus der nicht dargestellten
Fluidzuleitung in den Grundkörper. Die Kanalanschlusseinrichtung 5 dient der Umlenkung des Temperierfluids in eine nicht dargestellte Fluidrückleitung. Die Kanalanschlusseinrichtungen 4,5 sind bezüglich des Grundkörpers 1 so angeordnet, dass diese sich nicht über die längeren parallelen Ränder des Grundkörpers 1 hinaus erstrecken. So wird Bauraum eingespart.
Fig. 2 zeigt teilweise schematisch eine weitere bevorzugte Ausführung der Temperiereinrichtung mit einem quaderförmigen Grundkörper 1 und zwei seitlich am Grundkörper alternativ angebrachte Kanalanschlusseinrichtungen 2,3. Der Grundkörper 1 ist im Wesentlichen quaderförmig, insbesondere mit zwei miteinander verbindbaren Grundplatten, ausgebildet. Der Grundkörper 1 weist eine oder zwei dieser zweiten Mantelflächen zur wärmeleitenden Verbindung mit je einer Energiespeichereinrichtung auf. Der Grundkörper 1 ist mit Aluminium, Kupfer oder einer Legierung mit wenigstens einem oder beiden dieser Metalle ausgebildet. Die Wärmeleitfähigkeit des Grundkörpers trägt zum erhöhten Austausch von Wärmeenergie bzw. Wärmeleistung mit der nicht dargestellten Energiespeichereinrichtung bei. Die Kanalanschlusseinrichtung 4 dient der Umlenkung des Temperierfluids aus der nicht dargestellten Fluidzuleitung in den Grundkörper. Die Kanalanschlusseinrichtung 5 dient der Umlenkung des Temperierfluids in eine nicht dargestellte Fluidrückleitung. Die
Kanalanschlusseinrichtungen 4,5 sind bezüglich des Grundkörpers 1 so angeordnet, dass diese sich über die längeren parallelen Ränder des
Grundkörpers 1 hinaus erstrecken. Bei geringerer Umlenkung des
Temperierfluids wird eine gegenüber der Ausführung gemäß Figur 1 geringerer Druckverlust im Temperierfluid möglich. So wird Energie zum Betrieb der Temperiereinrichtung eingespart.
Fig. 3 zeigt teilweise schematisch den geöffneten Grundkörper 1 der
Temperiereinrichtung gemäß Figur 1 , eine dieser ersten Mantelflächen des Fluidkanals 6 mit einer Matrix von Vertiefungen 7 und zwei geschnittene
Kanalanschlusseinrichtungen 4,5.
Der Grundkörper 1 und die Kanalanschlusseinrichtungen 4,5 entsprechen im Wesentlichen denen der Figur 1 . Der Grundkörper 1 ist mit zwei Grundplatten ausgebildet, wobei nur eine dieser Grundplatten 3 dargestellt ist.
Der Fluidkanal 6 mit im Wesentlichen rechteckigem Querschnitt verläuft entlang der Grundplatte 3. In die erste Mantelfläche des Fluidkanals 6 bzw. die
Grundplatte 3 sind zahlreiche Vertiefungen 7 eingebracht, welche als Matrix angeordnet sind. Insbesondere sind die Vertiefungen 7 als Kugelabschnitte ausgebildet und mit„Negativen" an diesem Formgebungswerkzeug in die erste Mantelfläche des Fluidkanals 6 bzw. die Grundplatte 3 geprägt. Die Vertiefungen 7 sind als Kugelabschnitte ausgebildet und mit„Negativen" an diesem Formgebungswerkzeug in die erste Mantelfläche des Fluidkanals 6 bzw. die Grundplatte 3 geprägt. Die Vertiefungen 7 dienen der Erhöhung der Turbulenz im Temperierfluid, wodurch der Wärmeaustausch zwischen dem Temperierfluid und der Grundplatte 3 verbessert wird.
Die Vertiefungen 7 sind als Matrix angeordnet und über die gesamte Breite des Fluidkanals auf der Grundplatte 3 verteilt. Alternativ, nicht dargestellt, können die Vertiefungen 7 in mehreren zueinander versetzten Reihen über die gesamte Breite des Fluidkanals auf der Grundplatte 3 verteilt angeordnet sein.
Die Vertiefungen 7 dienen der Erhöhung der Turbulenz im Temperierfluid, wodurch der Wärmeaustausch zwischen dem Temperierfluid und der
Grundplatte 3 verbessert wird. So wird auch der Wärmeaustausch zwischen dem Temperierfluid und der nicht dargestellten Energiespeichereinrichtung verbessert. Im Vergleich insbesondere mit Rippen, insbesondere quer zur Hauptströmungsrichtung wird der Druckverlust im Temperierfluid mit den Vertiefungen bzw. Vorsprünge begrenzt.
Aus der Kanalanschlusseinrichtung 4 mit im Wesentlichen zylindrischer
Eintrittsfläche tritt der Temperierfluid in den im Wesentlichen rechteckigen Fluidkanal 6 ein. Die Ausbreitung des Temperierfluids erfolgt in der
Kanalanschlusseinrichtung 4 für möglichst großflächigen Wärmeaustausch zwischen dem Temperierfluid und der Grundplatte 3. So wird der
Wärmeaustausch zwischen dem Temperierfluid und der Grundplatte 3 verbessert. Nach Passieren des Wärmetauschabschnitts 10, welcher wenigstens teilweise mit der Matrix von Vertiefungen 7 zusammenfällt, tritt das Temperierfluid in die zweite Kanalanschlusseinrichtung 5 ein. Das
Temperierfluid wird in der zweiten Kanalanschlusseinrichtung 5 in die nicht dargestellte Fluidrückleitung umgelenkt und in die im Wesentlichen zylindrische Austrittsfläche der zweiten Kanalanschlusseinrichtung 5 gesammelt.
Die Grundplatte 3 weist hochgestellte Ränder auf, durch schwarze Linien versinnbildlicht, welche der Verbindung mit der anderen, nicht dargestellten Grundplatte und der Führung des Temperierfluids dienen. Die hochgestellten Ränder sind insbesondere umlaufend angeordnet, sind insbesondere aber dort unterbrochen, wo das Temperierfluid zwischen den
Kanalanschlusseinrichtungen 4,5 und dem Grundkörper bzw. Fluidkanal ausgetauscht wird. Mit der dargestellten Ausbildung der hochgestellten Ränder können Bereiche mit deutlich geringerer Strömungsgeschwindigkeit des
Temperierfluids vermieden werden.
Länge LG und Breite BQ der Grundplatte 3 betragen wenigstens das 10-fache bzw. das 5-fache der Wandstärke WG. Der Fluidkanal 6 ist fast so breit wie die Grundplatte 3, sodass BF / BG größer als 0,6 ist.
Fig. 4 zeigt teilweise schematisch einen Teilschnitt einer weiteren bevorzugten Temperiereinrichtung ähnlich der Temperiereinrichtung gemäß Figur 3. Die Grundplatte 3 begrenzt den Fluidkanal, dessen Zuführungsabschnitt 8 und dessen Wärmetauschabschnitt 10, welcher wenigstens teilweise mit der Matrix von Vertiefungen 7 zusammenfällt. Die zweite Grundplatte ist nicht dargestellt.
Aus der Kanalanschlusseinrichtung 4 mit im Wesentlichen zylindrischer
Eintrittsfläche tritt der Temperierfluid in den im Wesentlichen rechteckigen Fluidkanal. Die Ausbreitung des Temperierfluids erfolgt in der
Kanalanschlusseinrichtung 4 sowie im Zuführungsabschnitt 8 für möglichst großflächigen Wärmeaustausch zwischen dem Temperierfluid und der
Grundplatte 3 im Wärmetauschabschnitt 10. So wird der Wärmeaustausch zwischen dem Temperierfluid und der Grundplatte 3 verbessert.
Die Vertiefungen 7 sind als Kugelabschnitte ausgebildet und mit„Negativen" an diesem Formgebungswerkzeug in die erste Mantelfläche des Fluidkanals 6 bzw. die Grundplatte 3 geprägt. Die Vertiefungen 7 dienen der Erhöhung der
Turbulenz im Temperierfluid, wodurch der Wärmeaustausch zwischen dem Temperierfluid und der Grundplatte 3 verbessert wird. Die Vertiefungen 7 sind als Matrix angeordnet und über die gesamte Breite des Fluidkanals auf der Grundplatte 3 verteilt. Alternativ, nicht dargestellt, können die Vertiefungen 7 in mehreren zueinander versetzten Reihen über die gesamte Breite des Fluidkanals auf der Grundplatte 3 verteilt angeordnet sein. Die Vertiefungen 7 dienen der Erhöhung der Turbulenz im Temperierfluid, wodurch der Wärmeaustausch zwischen dem Temperierfluid und der
Grundplatte 3 verbessert wird. So wird auch der Wärmeaustausch zwischen dem Temperierfluid und der nicht dargestellten Energiespeichereinrichtung verbessert. Im Vergleich insbesondere mit Rippen, insbesondere quer zur Hauptströmungsrichtung, wird der Druckverlust im Temperierfluid mit den Vertiefungen bzw. Vorsprünge begrenzt.
Die Grundplatte 3 weist hochgestellte Ränder auf, durch schwarze Linien versinnbildlicht, welche der Verbindung mit der anderen, nicht dargestellten Grundplatte und der Führung des Temperierfluids dienen. Die hochgestellten Ränder sind insbesondere umlaufend angeordnet, sind insbesondere aber dort unterbrochen, wo das Temperierfluid zwischen den
Kanalanschlusseinrichtungen 4,5 und dem Grundkörper bzw. Fluidkanal ausgetauscht wird. Mit der dargestellten Ausbildung der hochgestellten Ränder können Bereiche mit deutlich geringerer Strömungsgeschwindigkeit des
Temperierfluids vermieden werden.
Fig. 5 zeigt teilweise schematisch einen Schnitt durch den Grundkörper der bevorzugten Temperiereinrichtung gemäß Figur 1 . Der Grundkörper weist zwei Grundplatten 2,3 insbesondere aus Aluminium, Kupfer oder einer Legierung mit wenigstens einem oder beiden dieser Metalle auf. Zwischen den Grundplatten 2,3 ist der Fluidkanal mit Zuführungsabschnitt 8, Wärmetauschabschnitt 10 und Abführungsabschnitt 9 ausgebildet. Der Wärmetauschabschnitt 10 weist die Matrix von Vertiefungen 7 auf, als Kugelabschnitte in die Grundplatte 3 geprägt, zur Erhöhung der Turbulenz im Temperierfluid und Verbesserung des Wärmeaustauschs zwischen dem
Temperierfluid und den Grundplatten 2,3. Im Zuführungsabschnitt 8 wird das Temperierfluid beschleunigt für höhere Strömungsgeschwindigkeit und verbesserten Wärmeaustausch im
Wärmetauschabschnitt 10. Dazu nimmt die Wandstärke der Grundplatte 2 von der Kanalanschlusseinrichtung 4 in Richtung des Wärmetauschabschnitts 10 zu. Im Wärmetauschabschnitt 10 ist der Querschnitt des Fluidkanals gleichmäßig unter Vernachlässigung der Vertiefungen und/oder Vorsprünge. Nach
Passieren des Wärmetauschabschnitts 10 tritt das Temperierfluid in den
Abführungsabschnitt 9 ein. Der Abführungsanschnitt 9 entspricht im
Wesentlichen dem Zuführungsabschnitt 8, wird aber in entgegengesetzter Richtung durchströmt. Im Abführungsanschnitt 9 wird das Temperierfluid entschleunigt. Dazu nimmt die Wandstärke der Grundplatte 2 vom
Wärmetauschabschnitt 10 in Richtung der Kanalanschlusseinrichtung 5 ab. Anschließend tritt das Temperierfluid in die Kanalanschlusseinrichtung 5 ein und wird dort in Richtung der nicht dargestellten Fluidrückleitung umgelenkt.
Der Pfeil vT zeigt die Hauptströmungsrichtung bzw. die Richtung der zeitlich gemittelten Strömungsgeschwindigkeit des Temperierfluids.
Das Verhältnis aus der Länge des Zuführungsabschnitts 8 und der Länge des Wärmetauschabschnitts 10 beträgt etwa 0,22. Dadurch wird der
Wärmeaustausch zwischen dem Temperierfluid und dem Grundkörper verbessert. Fig. 6 zeigt teilweise schematisch zwei Projektionen einer bevorzugten
Vertiefung 7 bzw. Vorsprung, welche als Kugelabschnitt ausgebildet ist, welche insbesondere von oben gesehen kreisförmig sind. Das Verhältnis aus der Tiefe bzw. der Höhe der Vertiefung 7 bzw. des
Vorsprungs zu der Breite der Vertiefung 7 bzw. des Vorsprungs beträgt etwa 0,24. Dadurch wird der Druckverlust, welchen das Temperierfluid entlang des Fluidkanals erfährt, vermindert. Fig. 7a zeigt teilweise schematisch zwei dieser Energiespeichereinrichtung
12,12a, zwischen welchen eine dieser Temperiereinrichtungen 1 1 angeordnet ist. Die Temperiereinrichtung 1 1 ist wärmeleitend mit den
Energiespeichereinrichtungen 12,12a verbunden. Der wenigstens eine
Fluidkanal sowie die Vertiefungen und/oder Vorsprünge des Grundkörpers 1 sind nicht dargestellt.
Fig. 7b zeigt teilweise schematisch zwei dieser ersten Anordnungen mit je zwei dieser Energiespeichereinrichtungen 12,12a, zwischen welchen eine dieser Temperiereinrichtungen 1 1 angeordnet ist. Die Temperiereinrichtung 1 1 ist wärmeleitend mit den Energiespeichereinrichtungen 12,12a verbunden. Der wenigstens eine Fluidkanal sowie die Vertiefungen und/oder Vorsprünge des Grundkörpers 1 sind nicht dargestellt. Eine dieser ersten Anordnungen ist gestrichelt umrahmt.
Fig. 7c zeigt teilweise schematisch vier dieser zweiten Anordnungen mit je einer dieser Energiespeichereinrichtungen 12 und dazu benachbart angeordnet eine dieser Temperiereinrichtungen 1 1 . Die Temperiereinrichtung 11 ist wärmeleitend mit der benachbarten Energiespeichereinrichtung 12 verbunden. Der wenigstens eine Fluidkanal sowie die Vertiefungen und/oder Vorsprünge des Grundkörpers 1 sind nicht dargestellt. Eine dieser zweiten Anordnungen ist gestrichelt umrahmt. Fig. 7d zeigt teilweise schematisch zwei dieser ersten Anordnungen mit je zwei dieser Energiespeichereinrichtungen 12,12a, zwischen welchen eine dieser Temperiereinrichtungen 1 1 angeordnet ist. Die Temperiereinrichtung 1 1 ist wärmeleitend mit den Energiespeichereinrichtungen 12,12a verbunden. Der wenigstens eine Fluidkanal sowie die Vertiefungen und/oder Vorsprünge des Grundkörpers 1 sind nicht dargestellt. Beide dieser ersten Anordnungen sind in einem Batteriegehäuse 13 aufgenommen. Das Batteriegehäuse 13 drängt die Energiespeichereinrichtungen und die Temperiereinrichtungen aneinander. Das Batteriegehäuse 13 weist zwei Batterieanschlüsse 14, 14a unterschiedlicher elektrischer Polarität auf. Nicht dargestellt ist die Verschaltung der
Energiespeichereinrichtungen mit den Batterieanschlüssen 14, 14a. Auch nicht dargestellt sind Thermoelemente zur Erfassung einer Temperatur einer der Grundkörper bzw. Energiespeichereinrichtungen, die Steuereinrichtung, die Fördereinrichtung für das Temperierfluid.
Fig. 8a zeigt teilweise schematisch eine bevorzugte Temperiereinrichtung 1 1 mit einem Grundkörper 1 . Der Grundkörper 1 weist eine zweite Mantelfläche 16 zur wärmeleitenden Verbindung mit der Energiespeichereinrichtung 12 auf. Durch den Grundkörper 1 erstrecken sich mehrere unabhängige, im Wesentlichen hohlzylindrische, Fluidkanäle 6, welche zueinander im Wesentlichen parallel angeordnet sind. Jeder dieser Fluidkanäle 6 weist eine erste Mantelfläche 15 auf, welche zur Begrenzung des Fluidkanals 6 und zur Führung des
Temperierfluids dient. Der Grundkörper 1 ist mit einer Aluminiumlegierung ausgebildet. Nicht dargestellt sind die Vertiefungen und/oder Vorsprünge in den ersten Mantelflächen 15, welche der Erhöhung der Turbulenz des im Fluidkanal 6 strömenden Temperierfluids dienen.
Fig. 8b zeigt teilweise schematisch eine weitere bevorzugte
Temperiereinrichtung 1 1 mit einem Grundkörper 1 . Dieser Temperiereinrichtung 1 1 entspricht im Wesentlichen der Temperiereinrichtung der Fig. 8a, wobei abweichend die Fluidkanäle 6 jeweils im Wesentlichen quaderförmig ausgebildet sind.
Fig. 8c zeigt teilweise schematisch eine weitere bevorzugte
Temperiereinrichtung 1 1 , wobei der zweiteilige Grundkörper durch die ist Grundplatte 2 und die zweite Grundplatte 3 ausgebildet ist. Die Grundplatten 2, 3 sind mit einer Aluminiumlegierung ausgebildet. Die erste Grundplatte 2 weist die zweite Mantelfläche 16 zur wärmeleitenden Berührung bzw. Verbindung mit der Energiespeichereinrichtung 12 sowie eine dieser ersten Mantelflächen 15a zur Begrenzung des Fluidkanals 6 und zur Führung des Temperierfluids auf. Die zweite Grundplatte 3 weist hochgestellte Ränder zur Verbindung mit der ersten Grundplatte 2, zur Begrenzung des Fluidkanals 6 und zur Führung des
Temperierfluids auf. Weiter weist die zweite Grundplatte 3 eine weitere dieser ersten Mantelflächen 15 auf. Nicht dargestellt sind die Vertiefungen und/oder Vorsprünge in den ersten Mantelflächen 15, 15a, welche der Erhöhung der Turbulenz des im Fluidkanal 6 strömenden Temperierfluids dienen. Zur
Erhöhung der Turbulenz des im Fluidkanal 6 strömenden Temperierfluids ist es ausreichen, dass eine dieser ersten Mantelfläche, 15, 15a die Vertiefungen und/oder Vorsprünge aufweist.
Bezugszeichen
I Grundkörper
2, 3 Grundplatten des Grundkörpers
4, 5 Kanalanschlusseinrichtung
6 Fluidkanal
7 Vertiefung
8 Zuführungsabschnitt
9 Abführungsabschnitt
10 Wärmetauschabschnitt
I I Temperiereinrichtung
12, 12a elektrochemische Energiespeichereinrichtung
13 Batteriegehäuse
14, 14a Batterieanschlüsse
15 erste Mantelfläche
16 zweite Mantelfläche
Vr. rj! Hauptströmungsrichtung bzw. Richtung der zeitlich gemittelten
Strömungsgeschwindigkeit

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
Batterie mit einer Vielzahl von elektrochemischen
Energiespeichereinrichtungen (12, 12a) und wenigstens einer
Temperiereinrichtung (1 1 ),
wobei die wenigstens eine Temperiereinrichtung (11) zum
Wärmeaustausch mit wenigstens einer, insbesondere benachbarten, dieser Energiespeichereinrichtungen (12, 12a) ausgestaltet ist, wobei die wenigstens eine Temperiereinrichtung (11 ) aufweist:
- einen, insbesondere im wesentlichen quaderförmigen, Grundkörper (1 ), welcher zur wärmeleitenden Verbindung mit wenigstens einer dieser Energiespeichereinrichtungen (12, 12a) ausgestaltet ist,
- wenigstens einen Fluidkanal (6), welcher wenigstens abschnittsweise durch den Grundkörper (1 ) geführt ist, welcher zur Führung eines strömenden Temperierfluids, insbesondere entlang einer
Hauptströmungsrichtung, ausgestaltet ist, welcher wenigstens eine erste Mantelfläche (15) aufweist,
- mehrere Vertiefungen (7) und/oder Vorsprünge, welche an der ersten Mantelfläche ( 5) angeordnet sind, welche insbesondere ausgestaltet sind, die Turbulenz des Temperierfluids, insbesondere zumindest benachbart zu den Vertiefungen (7) und/oder Vorsprüngen, zu erhöhen.
Batterie gemäß dem vorhergehenden Anspruch,
wobei der Grundkörper (1 ) mit wenigstens einer, vorzugsweise zwei, dieser Energiespeichereinrichtungen (12, 12a) wärmeleitend verbindbar ist und/oder
wobei die wenigstens eine Temperiereinrichtung (1 1) zwischen zwei dieser Energiespeichereinrichtungen (12, 12a) angeordnet werden kann. Batterie gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei wenigstens einige dieser Vertiefungen (7) und/oder Vorsprünge jeweils zumindest im Wesentlichen die Gestalt eines Kugelabschnitts, eines Kegels oder einer Pyramide aufweisen.
Batterie gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mehrere dieser Vertiefungen (7) und/oder Vorsprünge in einer Reihe,
vorzugsweise in mehreren, insbesondere zueinander parallelen, Reihen, besonders bevorzugt als eine Matrix, angeordnet sind.
Batterie gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der wenigstens eine Fluidkanal (6), insbesondere quer zur
Hauptströmungsrichtung, eine im Wesentlichen zylindrische oder rechteckige Querschnittsfläche aufweist.
Batterie gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die wenigstens eine Temperiereinrichtung (11) einen dieser im wesentlichen quaderförmig ausgebildeten Grundkörper (1 ) aufweist, wobei der
Grundkörper (1 ) zur wärmeleitenden Verbindung mit wenigstens einer dieser Energiespeichereinrichtungen (12, 12a) ausgestaltet ist, und mehrere dieser Fluidkanäle (6), welche in dem Grundkörper (1 ) im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind.
Batterie gemäß einem der Ansprüche 1 - 5, wobei die wenigstens eine Temperiereinrichtung (11) einen dieser Grundkörper (1 ) aufweist, wobei der Grundkörper (1 ) mit zwei, insbesondere im Wesentlichen
rechteckigen, Grundplatten (2,3) gebildet ist, wobei
- der wenigstens eine Fluidkanal (6) zwischen diesen beiden
Grundplatten (2,3) angeordnet ist,
- wenigstens eine dieser Grundplatten (2,3) zur wärmeleitenden
Verbindung mit wenigstens einer dieser Energiespeichereinrichtungen (12, 12a) ausgestaltet ist,
- wenigstens eine dieser Grundplatten (2,3) mehrere dieser Vertiefungen (7) und/oder Vorsprünge aufweist,
- vorzugsweise wenigstens eine dieser Grundplatten (2,3) mit einem hochgestellten Rand zur Verbindung mit der anderen dieser Grundplatten (2,3) ausgebildet ist.
Batterie gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
- der Fluidkanal (6) einen Zuführungsabschnitt (8) und einen
Wärmetauschabschnitt (10) aufweist,
- der Wärmetauschabschnitt (10) mehrere dieser Vertiefungen (7) und/oder Vorsprünge aufweist,
- der Zuführungsabschnitt (8) ausgestaltet ist, die
Strömungsgeschwindigkeit des Temperierfluids in Richtung des
Wärmetauschabschnitts (10) zu erhöhen, insbesondere für verbesserten Wärmeaustausch mit der Energiespeichereinrichtung (12, 12a),
- vorzugsweise der Zuführungsabschnitt (8) eine, insbesondere im
Wesentlichen rechteckige, Eintrittsfläche für das Temperierfluid und eine Austrittsfläche aufweist,
- vorzugsweise die Eintrittsfläche größer als die Austrittsfläche
ausgebildet ist, wobei die Austrittsfläche dem Wärmetauschabschnitt (10) zugewandt ist.
Batterie gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, mit wenigstens einer Kanalanschlusseinrichtung (4), welche
- mit einer unabhängigen Fluidzuleitung verbindbar ist,
- ausgestaltet ist, das Temperierfluid aus der Fluidzuleitung um mehr als 45°, vorzugsweise um etwa 90°, in den Fluidkanal (6) umzulenken,
- vorzugsweise eine im wesentlichen zylindrische Eintrittsfläche und eine im wesentlichen rechteckige Austrittsfläche aufweist,
- vorzugsweise mit der Eintrittsfläche des Zuführungsabschnitts (8) verbindbar ist. Batterie gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche mit einem
Temperaturfühler, welcher ausgestaltet ist, eine Temperatur des
Grundkörpers (1) oder einer mit dem Grundkörper (1 ) wärmeleitend verbundenen Energiespeichereinrichtung (12, 12a) zu erfassen, welcher ausgestaltet ist, einen Anzeigewert, welcher proportional zu der erfassten Temperatur ist, bereitzustellen.
Verfahren zur Herstellung einer dieser Temperiereinrichtungen (1 1 ), insbesondere zur Herstellung von mehreren dieser Vertiefungen (7) und/oder Vorsprüngen auf einer dieser ersten Mantelflächen (15) der Temperiereinrichtung (11 ), wobei die Vertiefungen (7) und/oder
Vorsprünge mit einem Formgebungswerkzeug in die erste Mantelfläche (15) geprägt werden.
Verfahren zur Herstellung einer dieser Temperiereinrichtungen (11 ), insbesondere zur Herstellung von mehreren dieser Vertiefungen (7) und/oder Vorsprüngen auf einer dieser ersten Mantelflächen (15) der Temperiereinrichtung (1 1 ), mit den Schritten:
- Anordnen von geometrisch unbestimmten Körpern auf der erste
Mantelfläche (15) des Grundkörpers (1),
- Pressen der geometrisch unbestimmten Körper in Richtung der ersten Mantelfläche (15) mit einem Stempel oder Walze,
vorzugsweise
- Entfernen der geometrisch unbestimmten Körper.
Verfahren zur Herstellung einer dieser Temperiereinrichtungen (11 ), insbesondere zur Herstellung von mehreren dieser Vertiefungen (7) und/oder Vorsprüngen auf einer dieser ersten Mantelflächen (15) der Temperiereinrichtung (11 ), wobei Vertiefungen (7) und/oder Vorsprünge mittels eines Umformverfahrens, insbesondere mittels Pressen oder Tiefziehen, in eine oder beide dieser Grundplatten (2, 3), insbesondere jeweils ausgebildet als dünnwandige Metallplatte, eingebracht werden. Verfahren zum Betrieb einer Temperiereinrichtung (11) gemäß Anspruch 10, wobei eine unabhängige Fördereinrichtung für das Temperierfluid aktiviert wird, wenn der Anzeigewert einen vorbestimmten ersten Grenzwert überschreitet.
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