WO2018184836A1 - Hochvoltspeicher - Google Patents

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WO2018184836A1
WO2018184836A1 PCT/EP2018/057099 EP2018057099W WO2018184836A1 WO 2018184836 A1 WO2018184836 A1 WO 2018184836A1 EP 2018057099 W EP2018057099 W EP 2018057099W WO 2018184836 A1 WO2018184836 A1 WO 2018184836A1
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module
cooling
memory
modules
cooling module
Prior art date
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PCT/EP2018/057099
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Inventor
Florian Einoegg
Michael Huber
Marc ULBRICH
Jan Mysliwietz
Andreas Ring
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft
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Publication date
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    • 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
    • H—ELECTRICITY
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    • 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 high-voltage storage, in particular for vehicles, according to the preamble of claim 1.
  • Vehicles with electric or hybrid drive need a high-voltage storage with high storage capacity and high power density. With rapid charging or discharging of the high-voltage storage considerable heat outputs that must be reliably dissipated to avoid damage to the memory cells of the high-voltage memory. For this purpose, a powerful cooling device, which must be integrated into the high-voltage storage and must be thermally coupled to the memory cells required.
  • the available space must be used as efficiently as possible. This is especially true for the design of the high-voltage memory, d. H. for the arrangement and design of the individual memory modules of the high-voltage memory, which in turn consist of a plurality of memory cells and also with respect to the cooling device for cooling the memory cells or memory modules.
  • each storage module is usually assigned a cooling plate on which the individual storage cells of the storage module are arranged.
  • Each cooling plate has at least one cold coolant or refrigerant fluid port and at least one other heated coolant or fluid port.
  • the object of the invention is to provide a high-voltage storage, which enables a compact design, in particular with respect to the fluidic connection of the cooling modules of the individual memory modules.
  • the starting point of the invention is a high-voltage memory, with at least one pair of memory modules, namely a first memory module and a second memory module.
  • Such memory modules each consist of a plurality of memory cells arranged one behind the other in a row.
  • the memory cells can z. B. in a light metal housing (eg., Aluminum housing) and have a substantially cuboidal or prismatic shape.
  • the memory cells may also be so-called pouch cells, in which the housing is formed by a flexurally elastic sack made of a metal or plastic film.
  • the individual memory cells of a memory module are usually clamped together.
  • a first pressure plate is arranged in front of a first memory cell of the memory module and a second pressure plate is arranged behind a last memory cell of the memory module.
  • the Printing plates are then usually clamped together by means of so-called laterally on the memory module along running drawstrings.
  • Such a memory module thus has at least two electrical memory cells (preferably more than two electrical memory cells).
  • Each storage module also has a cooling module through which a coolant or refrigerant flows.
  • a cooling module can have, for example, a plate-like shape, wherein flow channels for cooling or cooling medium are provided in the cooling module or in the "cooling plate.”
  • the memory cells or the memory cell packet of a memory module can be arranged on the cooling module or on the cooling plate. In this case, the individual memory cells are in good thermally conductive connection with the cooling module or the cooling plate, whereby an efficient heat dissipation from the memory cells to the cooling module is made possible.
  • Each of the cooling modules also has a first and a second fluid connection for cooling or refrigerant.
  • Cold coolant or refrigerant flows into the cooling module via one of the two fluid connections.
  • Heated coolant or refrigerant flows out of the cooling module via the other fluid connection.
  • the high-voltage memory according to the invention has at least one pair of memory modules, i. H. at least two memory modules, on.
  • the high-voltage memory has a plurality of pairs of memory modules, wherein the individual pairs of memory modules z. B. can be arranged in a row one behind the other.
  • the high-voltage accumulator according to the invention also has a (central) inflow channel for cold coolant or refrigerant in fluid communication with a fluid connection of each of the two cooling modules of the at least one pair of memory modules and a (central) outlet channel for heated coolant or refrigerant, the one with the respective other fluid port of the two cooling modules of the pair of memory modules is in fluid communication.
  • cooling modules of the at least one pair of memory modules are designed to be identical, at least or in the region of the fluid connections.
  • the cooling modules of the individual memory modules are designed completely identical, which allows a common part concept and thus cost savings.
  • the (central) inlet channel is in fluid communication with the first fluid port of the cooling module of the first memory module and with the second fluid port of the cooling module of the second memory module.
  • the (central) drainage channel communicates with the second fluid connection of the cooling module of the first storage module and with the first fluid connection of the cooling module of the second storage module.
  • This "opposing connection concept" ensures that the first cooling module flows through the coolant or refrigerant in the reverse direction, like the second cooling module, which in turn enables a particularly compact, ie space-saving, fluidic connection of the cooling modules of the at least one pair of memory modules to the cooling module (Central) inlet channel and the (central) drainage channel, wherein the cooling modules of the memory modules, at least in the region of the fluid connections, but preferably in total, can be configured identically, which is very advantageous from a cost point of view.
  • the invention thus enables a "point-symmetrical arrangement" of the cooling modules of the at least one pair of memory modules, that is, the cooling module of the first memory module is preferably arranged point-symmetrically with respect to the cooling module of the second memory module, and vice versa. Accordingly, it can be provided that the first fluid port of the cooling module of the first memory module is arranged point-symmetrical to the first fluid port of the second memory module, and vice versa. Furthermore, quite analogously, it can be provided that the second fluid connection of the cooling module of the first storage module is arranged point-symmetrically to the second fluid connection of the second storage module, and vice versa.
  • the cooling modules each have a connection region in which the first and the second fluid connection are provided.
  • the connection region of the cooling module of the first memory module is preferably arranged in front of the connection region of the cooling module of the second memory module in a longitudinal direction of the (central) inlet channel and / or the (central) outlet channel, or vice versa. This means that, viewed in the longitudinal direction of the inlet channel and / or the outlet channel, the connection regions of the two cooling modules of the at least one pair of memory modules overlap one another.
  • the first fluid connection of the cooling module of the first memory module is arranged in front of the second fluid connection of the cooling module of the second memory module, or vice versa.
  • the second fluid connection of the cooling module of the first memory module is arranged before the first fluid connection of the cooling module of the second memory module, or vice versa.
  • the cooling modules can be very space-saving connected to the inlet channel and the drainage channel, which by the arrangement described above, the fiction, the opposite direction Flow through the cooling modules of the at least one pair of memory modules is achieved, that is, that the first cooling module in the reverse direction of coolant or refrigerant flows through, as the second cooling module of the at least one pair of memory modules.
  • the inlet channel and the outlet channel are arranged parallel at least in the region between the first and second memory module.
  • the high-voltage memory can have a plurality of first and second memory modules arranged one behind the other in the first direction.
  • the inlet channel and the outlet channel extend in the region between the first and second memory modules of the pairs of memory modules in the first direction.
  • the inlet channel and the outlet channel may be formed as straight tubes, which may be arranged in parallel.
  • the high-voltage storage device according to the invention can be installed in particular in a hybrid vehicle or in a pure electric vehicle, d. H. in a vehicle having at least one vehicle propulsion generating electric drive motor.
  • FIG. 1 a, 1 b a conventional connection of the cooling modules of a pair of memory modules to a central inlet channel and a central outlet channel for cooling or refrigerant (prior art); and
  • FIG. 2 shows the connection according to the invention of the cooling modules of FIG
  • Pair of memory modules to a central inlet channel and a central outlet channel.
  • FIG. 1a shows a side view of a pair of memory modules 1, 2.
  • Each of the memory modules has a cooling plate 3, 4.
  • the cooling plate 3 has a first fluid port 3a and a second fluid port 3b.
  • the cooling plate 4 has a first fluid port 4a and a second fluid port 4b.
  • the first fluid ports 3a, 4a are connected via fluid connections 5a, 6a to a central inlet channel 7, via which the cooling plates 3, 4 cold cooling or refrigerant can be supplied.
  • the second fluid connections 3b, 4b are connected via fluid connections 5b, 6 to a central outlet channel 8, via which heated cooling or cooling medium can be removed from the cooling modules 3, 4.
  • each memory cells 9a - 9d or 10a - 10d are arranged on the cooling modules or cooling plates 3, 4 each memory cells 9a - 9d or 10a - 10d are arranged.
  • heat dissipated via the cooling or refrigerant flow through cooling modules 3, 4 are discharged.
  • cooling modules 3, 4 or the fluid connections 3a, 3b and 4a, 4b respectively require a cumbersome, "crossing" arrangement of the fluid connections 5b and 6a, which results both from an assembly point of view and below Construction space aspects is not to be regarded as an ideal solution.
  • FIG. 1 b shows a plan view of the arrangement shown in FIG. 1 a.
  • FIG. 2 shows a top view of cooling modules 3, 4 designed and arranged according to the invention of a pair of memory modules, not shown here.
  • a plurality of memory cells are arranged one behind the other on each of the cooling modules 3, 4.
  • the cooling modules 3, 4 are designed identically, but are arranged point-symmetrically with respect to a point of symmetry S.
  • the cooling module 3 has a first fluid port 3a and a second fluid port 3b.
  • the cooling module 4 likewise has a first fluid connection 4a and a second fluid connection 4b.
  • the first fluid connections 3a, 4a are arranged point-symmetrically with respect to the point of symmetry S.
  • the second fluid ports 3b, 4b are also arranged point-symmetrically with respect to the point of symmetry S.
  • the fluid connections 3a, 3b of the cooling module 3 are arranged in a connection region 3 'of the cooling module 3. Accordingly, the fluid connections 4a, 4b of the cooling module 4 are arranged in a connection region 4 'of the cooling module 4.
  • FIG. 2 shows a plan view of the cooling modules 3, 4. If the cooling modules 3, 4 are viewed in the plane of the drawing in the direction of the central inflow channel 7 or the central outflow channel 8, it can be seen that the central connection region 3 'lies behind of the central connection region 4 'is arranged, or vice versa. In other words, this means that the cooling modules 3, 4 "overlap" in the region of their connection regions 3 ', 4' when the cooling modules are viewed in the longitudinal direction of the inlet channel 7 and the outlet channel 8, respectively. As can be seen from FIG. 2, the central inlet channel 7 is connected to the first fluid connection 4a of the cooling module 4 and to the second fluid connection 3b of the cooling module 3.
  • the central outflow channel 8 is accordingly connected to the first fluid connection 3 a of the cooling module 3 and the second fluid connection 4 b of the cooling module 4.
  • the fluid connections 4a, 3b are arranged one behind the other.
  • the fluid connections 3a, 4b viewed in the longitudinal direction of the inlet channel 7 and the outlet channel 8, are arranged one behind the other. Due to the arrangement shown in Figure 2, the cooling modules 3, 4 are flowed through in the reverse direction of coolant or refrigerant.
  • An essential advantage of the arrangement shown in Figure 2 is the fact that a cross-over arrangement of fluid connections, as is the case in the conventional arrangement shown in Figure 1 a, can be avoided, which is clearly advantageous both from an assembly point of view and under space considerations is.

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Abstract

Hochvoltspeicher, mit mindestens einem Paar von Speichermodulen, nämlich einem ersten Speichermodul und einem zweiten Speichermodul, wobei das erste und das zweite Speichermodul jeweils mindestens zwei elektrische Speicherzellen und jeweils ein von einem Kühl- oder Kältemittel durchströmtes Kühlmodul aufweisen, wobei das Kühlmodul eines jeden Speichermoduls thermisch mit den Speicherzellen des zugeordneten Speichermoduls gekoppelt und dazu vorgesehen ist, von den Speicherzellen) abgegebene Wärme abzuführen und einen ersten und einen zweiten Fluidanschluss für Kühl- oder Kältemittel aufweist, einem Zulaufkanal für kaltes Kühl- oder Kältemittel, der mit jeweils einem Fluidanschluss eines jeden der beiden Kühlmodule des Paars von Speichermodulen in Fluidverbindung steht und einem Ablaufkanal für erwärmtes Kühl- oder Kältemittel, der mit dem jeweiligen anderen Fluidanschluss der beiden Kühlmodule des Paars von Speichermodulen in Fluidverbindung steht, wobei die Kühlmodule der beiden Speichermodule ganz oder zumindest im Bereich der Fluidanschlüsse identisch gestaltet sind, wobei der Zulaufkanal mit dem ersten Fluidanschluss des Kühlmoduls des ersten Speichermoduls und mit dem zweiten Fluidanschluss des Kühlmoduls des zweiten Speichermoduls und der Ablaufkanal mit dem zweiten Fluidanschluss des Kühlmoduls des ersten Speichermoduls und dem ersten Fluidanschluss des Kühlmoduls des zweiten Speichermoduls in Fluidverbindung steht, so dass das erste Kühlmodul in umgekehrter Richtung von Kühl- oder Kältemittel durchströmt ist, wie das zweite Kühlmodul.

Description

Hochvoltspeicher
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Hochvoltspeicher, insbesondere für Fahrzeuge, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 .
Fahrzeuge mit Elektro- bzw. Hybridantrieb benötigen einen Hochvoltspeicher mit hoher Speicherkapazität und hoher Leistungsdichte. Bei schnellem Laden bzw. Entladen des Hochvoltspeichers entstehen beträchtliche Wärmeleistungen, die zuverlässig abgeführt werden müssen, um eine Schädigung der Speicherzellen des Hochvoltspeichers zu vermeiden. Hierfür ist eine leistungsfähige Kühleinrichtung, die in den Hochvoltspeicher integriert und thermisch mit den Speicherzellen gekoppelt sein muss, erforderlich.
Beim Bau von Fahrzeugen muss der zur Verfügung stehende Bauraum möglichst effizient genutzt werden. Dies gilt insbesondere auch für die Gestaltung des Hochvoltspeichers, d. h. für die Anordnung und Gestaltung der einzelnen Speichermodule des Hochvoltspeichers, die wiederum aus mehreren Speicherzellen bestehen sowie auch in Bezug auf die Kühleinrichtung zur Kühlung der Speicherzellen bzw. Speichermodule.
Üblicherweise werden flüssigkeitsgekühlte Kühleinrichtungen verwendet. Dabei ist üblicherweise jedem Speichermodul eine Kühlplatte zugeordnet, auf der die einzelnen Speicherzellen des Speichermoduls angeordnet sind. Beim Laden bzw. Entladen anfallende Wärme wird von den Speicherzellen auf die Kühlplatte übertragen und durch in der Kühlplatte vorgesehene Strömungskanäle strömendes Kühl- oder Kältemittel abgeführt. Jede Kühlplatte weist mindestens einen Fluidanschluss für kaltes Kühl- oder Kältemittel und mindestens einen weiteren Fluidanschluss für erwärmtes Kühl- oder Kältemittel auf.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Hochvoltspeicher zu schaffen, der insbesondere in Bezug auf die strömungstechnische Anbindung der Kühlmodule der einzelnen Speichermodule eine kompakte Bauweise ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Ausgangspunkt der Erfindung ist ein Hochvoltspeicher, mit mindestens einem Paar von Speichermodulen, nämlich einem ersten Speichermodul und einem zweiten Speichermodul. Derartige Speichermodule bestehen jeweils aus mehreren hintereinander in einer Reihe angeordneter Speicherzellen.
Die Speicherzellen können z. B. in einem Leichtmetallgehäuse (z. B. Aluminiumgehäuse) untergebracht sein und eine im Wesentlichen quaderförmige oder prismatische Form aufweisen. Alternativ dazu kann es sich bei den Speicherzellen auch um sogenannte Pouch-Zellen handeln, bei denen das Gehäuse durch einen biegeelastischen Sack aus einer Metalloder Kunststofffolie gebildet ist.
Die einzelnen Speicherzellen eines Speichermoduls sind üblicherweise zusammengespannt. Hierzu ist vorderhalb einer ersten Speicherzellen des Speichermoduls eine erste Druckplatte und hinterhalb einer letzten Speicherzelle des Speichermoduls eine zweite Druckplatte angeordnet. Die Druckplatten sind dann üblicherweise über sogenannte seitlich am Speichermodul entlang laufende Zugbänder zusammengespannt.
Ein derartiges Speichermodul weist also mindestens zwei elektrische Speicherzellen (vorzugsweise mehr als zwei elektrische Speicherzellen) auf. Jedes Speichermodul weist ferner ein von einem Kühl- oder Kältemittel durchströmtes Kühlmodul auf. Ein derartiges Kühlmodul kann beispielsweise eine plattenartige Form haben, wobei in dem Kühlmodul bzw. in der „Kühlplatte" Strömungskanäle für Kühl- oder Kältemittel vorgesehen sind. Die Speicherzellen bzw. das Speicherzellenpaket eines Speichermoduls kann auf dem Kühlmodul bzw. auf der Kühlplatte angeordnet sein. Dabei stehen die einzelnen Speicherzellen in thermisch gut leitender Verbindung mit dem Kühlmodul bzw. der Kühlplatte, wodurch eine effiziente Wärmeabfuhr von den Speicherzellen an das Kühlmodul ermöglicht wird.
Jedes der Kühlmodule weist ferner einen ersten und einen zweiten Fluidanschluss für Kühl- oder Kältemittel auf. Über einen der beiden Fluidanschlüsse strömt kaltes Kühl- oder Kältemittel in das Kühlmodul ein. Über den anderen Fluidanschluss strömt erwärmtes Kühl- oder Kältemittel aus dem Kühlmodul heraus.
Der erfindungsgemäße Hochvoltspeicher weist mindestens ein Paar von Speichermodulen, d. h. mindestens zwei Speichermodule, auf. Vorzugsweise weist der Hochvoltspeicher jedoch mehrere Paare von Speichermodulen auf, wobei die einzelnen Paare von Speichermodulen z. B. in einer Reihe hintereinander angeordnet sein können.
Der erfindungsgemäße Hochvoltspeicher weist ferner einen (zentralen) Zulaufkanal für kaltes Kühl- oder Kältemittel auf, der mit jeweils einem Fluidanschluss eines jeden der beiden Kühlmodule des mindestens einen Paars von Speichermodulen in Fluidverbindung steht und einen (zentralen) Ablaufkanal für erwärmtes Kühl- oder Kältemittel, der mit dem jeweiligen anderen Fluidanschluss der beiden Kühlmodule des Paars von Speichermodulen in Fluidverbindung steht.
Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung besteht darin, dass die Kühlmodule des mindestens einen Paars von Speichermodulen ganz oder zumindest im Bereich der Fluidanschlüsse identisch gestaltet sind. Vorzugsweise sind die Kühlmodule der einzelnen Speichermodule vollkommen identisch gestaltet, was ein Gleichteilkonzept und somit Kosteneinsparungen ermöglicht.
Ein weiterer ganz wesentlicher Gedanke der Erfindung besteht darin, dass der (zentrale) Zulaufkanal mit dem ersten Fluidanschluss des Kühlmoduls des ersten Speichermoduls und mit dem zweiten Fluidanschluss des Kühlmoduls des zweiten Speichermoduls in Fluidverbindung steht. Ganz analog steht der (zentrale) Ablaufkanal mit dem zweiten Fluidanschluss des Kühlmoduls des ersten Speichermoduls und mit dem ersten Fluidanschluss des Kühlmoduls des zweiten Speichermoduls in Verbindung.
Durch dieses„gegensinnige Anschlusskonzept" wird erreicht, dass das erste Kühlmodul in umgekehrter Richtung vom Kühl- oder Kältemittel durchströmt ist, wie das zweite Kühlmodul. Dies wiederum ermöglicht eine besonders kompakte, d. h. bauraumsparende fluidtechnische Verbindung der Kühlmodule des mindestens einen Paars von Speichermodulen mit dem (zentralen) Zulaufkanal und dem (zentralen) Ablaufkanal, wobei die Kühlmodule der Speichermodule zumindest im Bereich der Fluidanschlüsse, vorzugsweise aber insgesamt, identisch gestaltet sein können, was unter Kostengesichtspunkten sehr vorteilhaft ist.
Die Erfindung ermöglicht somit eine „punktsymmetrische Anordnung" der Kühlmodule des mindestens einen Paars von Speichermodulen. Das heißt, das Kühlmodul des ersten Speichermoduls ist vorzugsweise punktsymmetrisch bezüglich des Kühlmoduls des zweiten Speichermoduls angeordnet, und umgekehrt. Dementsprechend kann vorgesehen sein, dass der erste Fluidanschluss des Kühlmoduls des ersten Speichermoduls punktsymmetrisch zum ersten Fluidanschluss des zweiten Speichermoduls angeordnet ist, und umgekehrt. Ferner kann, ganz analog, vorgesehen sein, dass der zweite Fluidanschluss des Kühlmoduls des ersten Speichermoduls punktsymmetrisch zum zweiten Fluidanschluss des zweiten Speichermoduls angeordnet ist, und umgekehrt.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung weisen die Kühlmodule jeweils einen Anschlussbereich auf, in dem der erste und der zweite Fluidanschluss vorgesehen sind. Vorzugsweise ist der Anschlussbereich des Kühlmoduls des ersten Speichermoduls in einer Längsrichtung des (zentralen) Zulaufkanals und/oder des (zentralen) Ablaufkanals betrachtet vor dem Anschlussbereich des Kühlmoduls des zweiten Speichermoduls angeordnet, oder umgekehrt. Dies bedeutet, dass, in Längsrichtung des Zulaufkanals und/oder des Ablaufkanals betrachtet, die Anschlussbereiche der beiden Kühlmodule des mindestens einen Paars von Speichermodulen einander überlappen.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn in einer ersten Richtung, insbesondere in Längsrichtung des Zulaufkanals und/oder des Ablaufkanals betrachtet, der erste Fluidanschluss des Kühlmoduls des ersten Speichermoduls vor dem zweiten Fluidanschluss des Kühlmoduls des zweiten Speichermoduls angeordnet ist, oder umgekehrt. Ganz analog ist es von Vorteil, wenn in der ersten Richtung, insbesondere in der Längsrichtung des Zulaufkanals und/oder des Ablaufkanals betrachtet, der zweite Fluidanschluss des Kühlmoduls des ersten Speichermoduls vor dem ersten Fluidanschluss des Kühlmoduls des zweiten Speichermoduls angeordnet ist, oder umgekehrt.
Auf diese Weise können die Kühlmodule sehr platzsparend an den Zulaufkanal und den Ablaufkanal angeschlossen werden, wobei durch die oben beschriebene Anordnung die erfindungstypische gegensinnige Durchströmung der Kühlmodule des mindestens einen Paars von Speichermodulen erreicht wird, d. h., dass das erste Kühlmodul in umgekehrter Richtung von Kühl- oder Kältemittel durchströmt wird, wie das zweite Kühlmodul des mindestens einen Paars von Speichermodulen.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung sind der Zulaufkanal und der Ablaufkanal zumindest im Bereich zwischen dem ersten und zweiten Speichermodul parallel angeordnet.
Wie bereits erwähnt, kann der Hochvoltspeicher mehrere in der ersten Richtung hintereinander angeordnete Paare erster und zweiter Speichermodule aufweisen. In diesem Fall kann vorgesehen sein, dass sich der Zulaufkanal und der Ablaufkanal im Bereich zwischen den ersten und zweiten Speichermodulen der Paare von Speichermodulen in der ersten Richtung erstrecken. Zumindest im Bereich zwischen den ersten und zweiten Speichermodulen der mehreren Paare von Speichermodulen können der Zulaufkanal und der Ablaufkanal als gerade Rohre ausgebildet sein, die parallel angeordnet sein können.
Der erfindungsgemäße Hochvoltspeicher kann insbesondere in ein Hybridfahrzeug oder in ein reines Elektrofahrzeug eingebaut sein, d. h. in einem Fahrzeug, das mindestens einen Fahrzeugvortrieb erzeugenden elektrischen Antriebsmotor aufweist.
Im Folgenden wird die Erfindung im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Figuren 1 a, 1 b eine herkömmliche Anbindung der Kühlmodule eines Paars von Speichermodulen an einen zentralen Zulaufkanal und einen zentralen Ablaufkanal für Kühl- oder Kältemittel (Stand der Technik); und Figur 2 die erfindungsgemäße Anbindung der Kühlmodule eines
Paars von Speichermodulen an einen zentralen Zulaufkanal und einen zentralen Ablaufkanal.
Figur 1 a zeigt in Seitenansicht ein Paar von Speichermodulen 1 , 2. Jedes der Speichermodule weist eine Kühlplatte 3, 4 auf. Die Kühlplatte 3 weist einen ersten Fluidanschluss 3a und einen zweiten Fluidanschluss 3b auf. Dementsprechend weist die Kühlplatte 4 einen ersten Fluidanschluss 4a und einen zweiten Fluidanschluss 4b auf.
Die ersten Fluidanschlüsse 3a, 4a sind über Fluidverbindungen 5a, 6a mit einem zentralen Zulaufkanal 7 verbunden, über den den Kühlplatten 3, 4 kaltes Kühl- oder Kältemittel zugeführt werden kann. Die zweiten Fluidanschlüsse 3b, 4b sind über Fluidverbindungen 5b, 6 mit einem zentralen Ablaufkanal 8 verbunden, über den erwärmtes Kühl- oder Kältemittel aus den Kühlmodulen 3, 4 abgeführt werden kann.
Auf den Kühlmodulen bzw. Kühlplatten 3, 4 sind jeweils Speicherzellen 9a - 9d bzw. 10a - 10d angeordnet. Beim Laden bzw. Entladen der Speicherzellen 10a -10d bzw. 8a - 8d abgegebene Wärme wird über die Kühl- oder Kältemittel durchströmten Kühlmodule 3, 4 abgeführt.
Wie aus Figur 1 a ersichtlich ist, ist bei dieser Anordnung der Kühlmodule 3, 4 bzw. der Fluidanschlüsse 3a, 3b bzw. 4a, 4b eine umständliche, „überkreuzende" Anordnung der Fluidverbindungen 5b und 6a erforderlich, was sowohl unter Montagegesichtspunkten als auch unter Bauraumgesichtspunkten nicht als Ideallösung anzusehen ist.
Figur 1 b zeigt eine Draufsicht auf die in Figur 1 a gezeigte Anordnung. Figur 2 zeigt eine Draufsicht auf erfindungsgemäß gestaltete und angeordnete Kühlmodule 3, 4 eines Paars hier nicht weiter dargestellter Speichermodule. Analog wie bei Figur 1 a, 1 b sind auf jedem der Kühlmodule 3, 4 hintereinander mehrere Speicherzellen angeordnet.
Wie aus Figur 2 ersichtlich ist, sind die Kühlmodule 3, 4 identisch gestaltet, aber punktsymmetrisch bezüglich eines Symmetriepunkts S angeordnet.
Das Kühlmodul 3 weist einen ersten Fluidanschluss 3a und einen zweiten Fluidanschluss 3b auf. Das Kühlmodul 4 weist ebenfalls einen ersten Fluidanschluss 4a und eine zweiten Fluidanschluss 4b auf. Die ersten Fluidanschlüsse 3a, 4a sind punktsymmetrisch bezüglich des Symmetriepunkts S angeordnet. Dementsprechend sind die zweiten Fluidanschlüsse 3b, 4b ebenfalls punktsymmetrisch bezüglich des Symmetriepunkts S angeordnet.
Die Fluidanschlüsse 3a, 3b des Kühlmoduls 3 sind in einem Anschlussbereich 3' des Kühlmoduls 3 angeordnet. Dementsprechend sind die Fluidanschlüsse 4a, 4b des Kühlmoduls 4 in einem Anschlussbereich 4' des Kühlmoduls 4 angeordnet.
Wie bereits erwähnt, zeigt Figur 2 eine Draufsicht auf die Kühlmodule 3, 4. Betrachtet man die Kühlmodule 3, 4 in der Zeichenebene in Richtung des zentralen Zulaufkanals 7 bzw. des zentralen Ablaufkanals 8, so ist ersichtlich, dass der zentrale Anschlussbereich 3' hinterhalb des zentralen Anschlussbereichs 4' angeordnet ist, bzw. umgekehrt. Anders ausgedrückt bedeutet dies, dass sich die Kühlmodule 3, 4 im Bereich ihrer Anschlussbereiche 3', 4' „überlappen", wenn die Kühlmodule in Längsrichtung des Zulaufkanals 7 bzw. des Ablaufkanals 8 betrachtet werden. Wie aus Figur 2 ersichtlich ist, ist der zentrale Zulaufkanal 7 mit dem ersten Fluidanschluss 4a des Kühlmoduls 4 und mit dem zweiten Fluidanschluss 3b des Kühlmoduls 3 verbunden. Der zentrale Ablaufkanal 8 ist dementsprechend mit dem ersten Fluidanschluss 3a des Kühlmoduls 3 und dem zweiten Fluidanschluss 4b des Kühlmoduls 4 verbunden. In Richtung des zentralen Zulaufkanals 7 bzw. des zentralen Ablaufkanals 8 betrachtet sind also die Fluidanschlüsse 4a, 3b hintereinander angeordnet. Ebenso sind die Fluidanschlüsse 3a, 4b in Längsrichtung des Zulaufkanals 7 bzw. des Ablaufkanals 8 betrachtet hintereinander angeordnet. Aufgrund der in Figur 2 gezeigten Anordnung werden die Kühlmodule 3, 4 in umgekehrter Richtung von Kühl- oder Kältemittel durchströmt.
Ein wesentlicher Vorteil der in Figur 2 gezeigten Anordnung ist darin zu sehen, dass eine überkreuzende Anordnung von Fluidverbindungen, wie dies bei der in Figur 1 a gezeigten herkömmlichen Anordnung der Fall ist, vermieden werden kann, was sowohl unter Montagegesichtspunkten als auch unter Bauraumgesichtspunkten klar vorteilhaft ist.

Claims

Patentansprüche Hochvoltspeicher, mit
- mindestens einem Paar von Speichermodulen (1 , 2), nämlich einem ersten Speichermodul (2) und einem zweiten Speichermodul (1 ), wobei das erste und das zweite Speichermodul (1 , 2)
- jeweils mindestens zwei elektrische Speicherzellen (9a, 9d; 10a, 10d) und
- jeweils ein von einem Kühl- oder Kältemittel durchströmtes Kühlmodul (3, 4) aufweisen, wobei das Kühlmodul (3, 4) eines jeden Speichermoduls (1 , 2)
- thermisch mit den Speicherzellen (9a - 9d; 10a - 10d) des zugeordneten Speichermoduls (3, 4) gekoppelt und dazu vorgesehen ist, von den Speicherzellen (9a - 9d; 10a - 10d) abgegebene Wärme abzuführen und
- einen ersten und einen zweiten Fluidanschluss (3a, 3b; 4a, 4b) für Kühl- oder Kältemittel aufweist,
- einem Zulaufkanal (7) für kaltes Kühl- oder Kältemittel, der mit jeweils einem Fluidanschluss (3b, 4a) eines jeden der beiden Kühlmodule (3, 4) des Paars von Speichermodulen (1 , 2) in Fluidverbindung steht und
- einem Ablaufkanal (8) für erwärmtes Kühl- oder Kältemittel, der mit dem jeweiligen anderen Fluidanschluss (3a, 4b) der beiden Kühlmodule (3, 4) des Paars von Speichermodulen (1 , 2) in Fluidverbindung steht,
dadurch gekennzeichnet, dass
- die Kühlmodule (3, 4) der beiden Speichermodule (1 ,
2) ganz oder zumindest im Bereich der Fluidanschlüsse (3a,
3; 4a, 4b) identisch gestaltet sind, wobei
- der Zulaufkanal (7) mit dem ersten Fluidanschluss (4a) des Kühlmoduls (4) des ersten Speichermoduls (2) und mit dem zweiten Fluidanschluss (3b) des Kühlmoduls (3) des zweiten Speichermoduls (1 ) und
- der Ablaufkanal (8) mit dem zweiten Fluidanschluss (4b) des Kühlmoduls (4) des ersten Speichermoduls (1 ) und dem ersten Fluidanschluss (3a) des Kühlmoduls (3) des zweiten Speichermoduls (1 ) in Fluidverbindung steht, so dass das erste Kühlmodul (3) in umgekehrter Richtung von Kühl- oder Kältemittel durchströmt ist, wie das zweite Kühlmodul (4) .
Hochvoltspeicher nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmodul (4) des ersten Speichermoduls (2) punktsymmetrisch bezüglich des Kühlmoduls (3) des zweiten Speichermoduls (1 ) angeordnet ist, und umgekehrt.
Hochvoltspeicher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Fluidanschluss (4a) des Kühlmoduls (4) des ersten Speichermoduls (2) punktsymmetrisch zum ersten Fluidanschluss (3a) des Kühlmoduls (3) des zweiten Speichermoduls (1 ) angeordnet ist, und umgekehrt.
4. Hochvoltspeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Fluidanschluss (4b) des Kühlmoduls (4) des ersten Speichermoduls (2) punktsymmetrisch zum zweiten Fluidanschluss (3b) des Kühlmoduls (3) des zweiten Speichermoduls
(1 ) angeordnet ist, und umgekehrt.
5. Hochvoltspeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlmodule (3, 4) jeweils einen Anschlussbereich (3', 4') aufweisen, in dem der erste und der zweite Fluidanschluss (3a, 3b; 4a, 4b) vorgesehen ist, wobei der Anschlussbereich (4') des Kühlmoduls (4) des ersten Speichermoduls
(2) in einer Längsrichtung des Zulaufkanals (7) und/oder des Ablaufkanals (8) betrachtet vor dem Anschlussbereich (3') des Kühlmoduls (3) des zweiten Speichermoduls (1 ) angeordnet ist, oder umgekehrt.
6. Hochvoltspeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in einer ersten Richtung, insbesondere in einer Längsrichtung des Zulaufkanals (7) und/oder des Ablaufkanals (8) betrachtet, der erste Fluidanschluss (4a) des Kühlmoduls (4) des ersten Speichermoduls (2) vor dem zweiten Fluidanschluss (3b) des Kühlmoduls (3) des zweiten Speichermoduls (1 ) angeordnet ist, oder umgekehrt.
7. Hochvoltspeicher nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass in der ersten Richtung, insbesondere in der Längsrichtung des Zulaufkanals (7) und/oder des Ablaufkanals (8) betrachtet der zweite Fluidanschluss (4b) des Kühlmoduls (4) des ersten Speichermoduls (2) vor dem ersten Fluidanschluss (3a) des Kühlmoduls (3) des zweiten Speichermoduls (1 ) angeordnet ist, oder umgekehrt.
8. Hochvoltspeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Zulaufkanal (7) und der Ablaufkanal (8) zumindest im Bereich zwischen dem ersten und dem zweiten Speichermodul (1 , 2) parallel angeordnet sind.
9. Hochvoltspeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Hochvoltspeicher mehrere in der ersten Richtung hintereinander angeordnete Paare erster und zweiter Speichermodule (1 , 2) aufweist.
10. Hochvoltspeicher nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Zulaufkanal (7) und der Ablaufkanal (8) sich im Bereich zwischen dem ersten und zweiten Speichermodulen (1 , 2) der Paare von Speichermodulen in der ersten Richtung erstrecken.
1 1 . Hochvoltspeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlmodule (3, 4) eine plattenartige Form aufweisen und in ihrem Inneren Strömungskanäle für Kühl- oder Kältemittel aufweisen, wobei jedes Speichermodul (1 , 2) mehrere Speicherzellen (9a - 9d; 10a - 10d) aufweist, die in einer Längsrichtung des jeweiligen Kühlmoduls (3, 4) hintereinander auf dem Kühlmodul (3, 4) angeordnet sind.
12. Fahrzeug mit einem Hochvoltspeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 .
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