DE102022210506A1 - Cooling system for a vehicle battery with first channels and at least one second channel - Google Patents
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Abstract
Kühlsystem zum Kühlen einer Fahrzeugbatterie (800) und wenigstens einer im Fahrzeug (900) angeordneten elektrischen und/oder elektronischen Komponente (600), mit einem Kühlaggregat (110) zum Kühlen eines Kühlmediums, einem Kühlkörper (200) zum Kühlen der Fahrzeugbatterie (800), mit ersten Kanälen (230), durch die das Kühlmedium fließt und die Fahrzeugbatterie (800) kühlt, einer Zuführungsleitung (120), die das Kühlmedium von dem Kühlaggregat (110) zu dem Kühlkörper (200) zum Kühlen der Fahrzeugbatterie (800) leitet, einer Rückführungsleitung (130), die das Kühlmedium von dem Kühlkörper (200) für die Fahrzeugbatterie (800) zurück zu dem Kühlaggregat (110) leitet und einer Pumpenanordnung (400), die das Kühlmedium pumpt, wobei der Kühlkörper (200) zum Kühlen der Fahrzeugbatterie (800) wenigstens einen zweiten Kanal (300) umfasst, der das Kühlmedium zu der wenigstens einen elektrischen und/oder elektronischen Komponente (600) leitet Cooling system for cooling a vehicle battery (800) and at least one electrical and/or electronic component (600) arranged in the vehicle (900), with a cooling unit (110) for cooling a cooling medium, a heat sink (200) for cooling the vehicle battery (800), with first channels (230) through which the cooling medium flows and cools the vehicle battery (800), a supply line (120) which conducts the cooling medium from the cooling unit (110) to the heat sink (200) for cooling the vehicle battery (800), a return line (130) which conducts the cooling medium from the heat sink (200) for the vehicle battery (800) back to the cooling unit (110) and a pump arrangement (400) which pumps the cooling medium, wherein the heat sink (200) for cooling the vehicle battery (800) comprises at least one second channel (300) which conducts the cooling medium to the at least one electrical and/or electronic component (600) leads
Description
Die Erfindung betrifft ein Kühlsystem zum Kühlen einer Fahrzeugbatterie und wenigstens einer im Fahrzeug angeordneten elektrischen und/oder elektronischen Komponente, mit einem Kühlaggregat zum Kühlen eines Kühlmediums, einem Kühlkörper zum Kühlen der Fahrzeugbatterie, mit ersten Kanälen, durch die das Kühlmedium fließt und die Fahrzeugbatterie kühlt, einer Zuführungsleitung, die das Kühlmedium von dem Kühlaggregat zu dem Kühlkörper zum Kühlen der Fahrzeugbatterie leitet, einer Rückführungsleitung, die das Kühlmedium von dem Kühlkörper für die Fahrzeugbatterie zurück zu dem Kühlaggregat leitet, und einer Pumpenanordnung. Der Kühlkörper zum Kühlen der Fahrzeugbatterie umfasst wenigstens einen zweiten Kanal, der das Kühlmedium zu der wenigstens einen elektrischen und/oder elektronischen Komponente leitet. Die Erfindung betrifft weiterhin einen Kühlkörper zum Kühlen einer Fahrzeugbatterie und ein Fahrzeug mit einem Kühlsystem.The invention relates to a cooling system for cooling a vehicle battery and at least one electrical and/or electronic component arranged in the vehicle, with a cooling unit for cooling a cooling medium, a heat sink for cooling the vehicle battery, with first channels through which the cooling medium flows and cools the vehicle battery, a supply line that guides the cooling medium from the cooling unit to the heat sink for cooling the vehicle battery, a return line that guides the cooling medium from the heat sink for the vehicle battery back to the cooling unit, and a pump arrangement. The heat sink for cooling the vehicle battery comprises at least one second channel that guides the cooling medium to the at least one electrical and/or electronic component. The invention further relates to a heat sink for cooling a vehicle battery and a vehicle with a cooling system.
Die schnelle Umstellung von Fahrzeugen mit klassischen Verbrennungsmotoren auf elektrisch angetriebene Fahrzeuge bedingt radikale technische Änderungen, zum Beispiel im Bereich der Kühlung. Das Temperaturmanagement eines elektrischen Antriebs unterscheidet sich grundlegend von dem eines Verbrennungsmotors. Mit der fortschreitenden Entwicklung der elektrischen Antriebstechnik steigen auch die Herausforderungen, die an moderne Kühlsysteme gestellt werden. Neben der Fahrzeugbatterie müssen auch weitere elektrische und/oder elektronische Komponenten, die im Fahrzeug verteilt sein können, in den Kühlmediumkreislauf für die Fahrzeugbatterie eingebunden werden. Das heißt, der Kühlmediumkreislauf muss die Abwärme der Fahrzeugbatterie und der elektrischen und/oder elektronischen Komponenten aufnehmen und abführen und daher entsprechend ausgelegt sein.The rapid conversion from vehicles with traditional combustion engines to electrically powered vehicles requires radical technical changes, for example in the area of cooling. The temperature management of an electric drive is fundamentally different from that of a combustion engine. As electric drive technology advances, the challenges facing modern cooling systems also increase. In addition to the vehicle battery, other electrical and/or electronic components that may be distributed throughout the vehicle must also be integrated into the cooling medium circuit for the vehicle battery. This means that the cooling medium circuit must absorb and dissipate the waste heat from the vehicle battery and the electrical and/or electronic components and must therefore be designed accordingly.
Aus der
Die Kühlplatten können in aus Hohlprofilen zusammengesetzte Kühlplattenstützrahmen eingesetzt sein, die ihrerseits über den Rahmen an die Kühlmittelversorgung angeschlossen sind.The cooling plates can be inserted into cooling plate support frames composed of hollow profiles, which in turn are connected to the coolant supply via the frame.
Die
Bei der vorgeschlagenen Einbindung der Kühlplatten für die Batterie und der Kühlplatten für die peripheren Batteriekomponenten in den gemeinsamen Kühlkreislauf nimmt die Kühlflüssigkeit thermische Energie der Batterie und der peripheren Batteriekomponenten auf. Mit komplexer werdenden Kühlsystemen kann dies zu einer Erwärmung der Kühlflüssigkeit führen, die eine Kühlung von am Ende des Kühlkreislaufs liegenden Komponenten nicht mehr ermöglicht oder für die diese Komponenten überdimensionierte Kühlplatten erfordert.With the proposed integration of the cooling plates for the battery and the cooling plates for the peripheral battery components into the common cooling circuit, the cooling liquid absorbs thermal energy from the battery and the peripheral battery components. As cooling systems become more complex, this can lead to the cooling liquid heating up, which no longer allows cooling of components located at the end of the cooling circuit or for which these components require oversized cooling plates.
Vor diesem Hintergrund ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Kühlsystem für eine Fahrzeugbatterie und weitere im Fahrzeug verbaute und zu kühlende Komponenten bereitzustellen, in dem die Komponenten zuverlässig gekühlt werden können.Against this background, one object of the invention is to provide a cooling system for a vehicle battery and other components installed in the vehicle and to be cooled, in which the components can be reliably cooled.
Diese Aufgabe wird durch das Kühlsystem gemäß Anspruch 1, den Kühlkörper gemäß Anspruch 9 und das Fahrzeug gemäß Anspruch 10 gelöst.This object is achieved by the cooling system according to
Ein erster Aspekt betrifft ein Kühlsystem zum Kühlen einer Fahrzeugbatterie und wenigstens einer im Fahrzeug angeordneten elektrischen und/oder elektronischen Komponente, mit einem Kühlaggregat zum Kühlen eines Kühlmediums, einem Kühlkörper zum Kühlen der Fahrzeugbatterie, mit ersten Kanälen, durch die das Kühlmedium fließt und die Fahrzeugbatterie kühlt, einer Zuführungsleitung, die das Kühlmedium von dem Kühlaggregat zu dem Kühlkörper zum Kühlen der Fahrzeugbatterie leitet, einer Rückführungsleitung, die das Kühlmedium von dem Kühlkörper für die Fahrzeugbatterie zurück zu dem Kühlaggregat leitet und einer Pumpenanordnung. Der Kühlkörper zum Kühlen der Fahrzeugbatterie umfasst wenigstens einen zweiten Kanal, der das Kühlmedium zu der wenigstens einen elektrischen und/oder elektronischen Komponente leitet. Bevorzugt können mit dem wenigstens einen zweiten Kanal zwei, drei oder mehr elektrische und/oder elektronische Komponenten gekühlt werden.A first aspect relates to a cooling system for cooling a vehicle battery and at least one electrical and/or electronic component arranged in the vehicle, with a cooling unit for cooling a cooling medium, a cooling body for cooling the vehicle battery, with first channels through which the cooling medium flows and cools the vehicle battery, a supply line which guides the cooling medium from the cooling unit to the cooling body for cooling the vehicle battery, a return line which guides the cooling medium from the cooling body for the vehicle battery back to the cooling unit and a pump arrangement. The cooling body for cooling the vehicle battery comprises at least one second channel which guides the cooling medium to the at least one electrical and/or electronic component. Preferably, two, three or more electrical and/or electronic components can be cooled with the at least one second channel.
Das Kühlaggregat, bei dem es sich um ein im Stand der Technik bekanntes Kühlaggregat handelt, wird nicht näher beschrieben. Das Kühlaggregat ist bevorzugt in einem vorderen Bereich des Fahrzeugs, dem Vorderwagen, angeordnet.The cooling unit, which is a cooling unit known in the prior art, is not described in more detail. The cooling unit is preferably arranged in a front area of the vehicle, the front end.
Bei der Fahrzeugbatterie handelt es sich insbesondere um die Batterie oder Batterieanordnung zum Betrieb eines elektrischen Antriebs für das Fahrzeug, wie beispielsweise eine nachladbare Lithium-Ionen-Batterie. Das Fahrzeug kann ein Hybrid-, Plug-in-Hybrid oder Elektrofahrzeug mit einem ausschließlich elektrisch betriebenen Antrieb sein. Die Batterie oder Batterieanordnung kann aus mehreren Batteriezellen bestehen, die zusammengeschaltet sind, um die notwendige Antriebsenergie zur Verfügung zu stellen. Derartige Fahrzeugbatterien sind bei einem Personenkraftwagen in der Regel in einem Mittelbereich des Fahrzeugs angeordnet.The vehicle battery is in particular the battery or battery arrangement for operating an electric drive for the vehicle, such as a rechargeable lithium-ion battery. The vehicle can be a hybrid, plug-in hybrid or electric vehicle with an exclusively electrically operated drive. The battery or battery arrangement can consist of several battery cells that are connected together to provide the necessary drive energy. In a passenger car, such vehicle batteries are usually arranged in a central area of the vehicle.
Der Kühlkörper zum Kühlen der Fahrzeugbatterie kann eine Kühlplatte oder ein Kühlgehäuse sein, das die Batterie zumindest teilweise umgibt. Der Kühlkörper ist aus einem thermisch leitenden Material gebildet, wie beispielsweise einer Aluminiumlegierung oder Kupfer, oder umfasst zumindest ein thermisch leitendes Material. Der Kühlkörper kann beispielsweise zumindest teilweise in einem Gussverfahren, wie einem Druckgussverfahren, oder einem additiven Verfahren, wie 3D-Druck oder Sintern, hergestellt oder aus Profilen und Hohlprofilen zusammengesetzt sein. Der Kühlkörper kann beispielsweise auf dem Unterboden des Fahrzeugs angeordnet oder über einen Rahmen, beispielsweise einen Stahlrahmen, mit der Fahrzeugstruktur verbunden sein.The heat sink for cooling the vehicle battery can be a cooling plate or a cooling housing that at least partially surrounds the battery. The heat sink is made of a thermally conductive material, such as an aluminum alloy or copper, or comprises at least one thermally conductive material. The heat sink can, for example, be at least partially manufactured in a casting process, such as a die-casting process, or an additive process, such as 3D printing or sintering, or be composed of profiles and hollow profiles. The heat sink can, for example, be arranged on the underbody of the vehicle or connected to the vehicle structure via a frame, for example a steel frame.
Der Kühlkörper für die Fahrzeugbatterie weist eine Vielzahl von ersten Kanälen auf, in denen das Kühlmedium fließen kann. Das Kühlmedium wird dem Kühlkörper von dem Kühlaggregat über die Zuführungsleitung zugeführt, fließt durch die ersten Kanäle und wird über die Rückführungsleitung zurück zu dem Kühlaggregat geleitet. Dabei wird bevorzugt mittels Konvektion Wärmeenergie von der Batterie an das Kühlmedium abgegeben. Dieses mit Wärmeenergie geladene Kühlmedium wird über die Rückführungsleitung zu dem Kühlaggregat geleitet, wo die Wärmeenergie in einer Wärmesenke zum Beispiel an die Umgebung abgegeben wird.The heat sink for the vehicle battery has a plurality of first channels in which the cooling medium can flow. The cooling medium is fed to the heat sink from the cooling unit via the supply line, flows through the first channels and is fed back to the cooling unit via the return line. Thermal energy is preferably transferred from the battery to the cooling medium by means of convection. This cooling medium charged with thermal energy is fed to the cooling unit via the return line, where the thermal energy is transferred to the environment in a heat sink, for example.
Bei dem Kühlmedium handelt es sich insbesondere um ein Kühlfluid, wie ein Wasser-Glykol-Gemisch oder eine vom Fahrzeughersteller empfohlene Kühlflüssigkeit.The cooling medium is in particular a cooling fluid, such as a water-glycol mixture or a cooling liquid recommended by the vehicle manufacturer.
Der Kühlkörper für die Fahrzeugbatterie umfasst ferner wenigstens einen zweiten Kanal. Das heißt, der wenigstens eine zweite Kanal kann mit dem Kühlkörper für die Fahrzeugbatterie form- oder kraftschlüssig verbunden sein, beispielsweise mit einem Kleber verklebt oder einem Lot verlötet oder mittels Schellen oder Klippverschluss an dem Kühlkörper für die Fahrzeugbatterie befestigt sein. Der wenigstens eine zweite Kanal kann zusammen mit dem Kühlkörper und den ersten Kanälen in einem Stück hergestellt sein.The heat sink for the vehicle battery further comprises at least one second channel. This means that the at least one second channel can be connected to the heat sink for the vehicle battery in a form-fitting or force-fitting manner, for example glued with an adhesive or soldered with a solder or attached to the heat sink for the vehicle battery by means of clamps or clips. The at least one second channel can be manufactured in one piece together with the heat sink and the first channels.
Bevorzugt ist es, wenn der wenigstens eine zweite Kanal an einer äußeren Peripherie des Kühlkörpers für die Fahrzeugbatterie verläuft. Das heißt, der wenigstens eine zweite Kanal verläuft beispielsweise an einem äußeren Umfangsrand des Kühlkörpers für die Fahrzeugbatterie, an dessen Oberseite oder an dessen Unterseite. Über den wenigstens einen zweiten Kanal kann das Fluid zu einem von dem Kühlaggregat entfernten Ende des Kühlkörpers für die Fahrzeugbatterie transportiert werden, ohne thermische Energie der Fahrzeugbatterie aufzunehmen. Dadurch können im Hinterwagen angeordnete elektrische und/oder elektronische Komponenten effektiv gekühlt werden.It is preferred if the at least one second channel runs on an outer periphery of the heat sink for the vehicle battery. This means that the at least one second channel runs, for example, on an outer peripheral edge of the heat sink for the vehicle battery, on its top side or on its bottom side. The fluid can be transported via the at least one second channel to an end of the heat sink for the vehicle battery that is remote from the cooling unit without absorbing thermal energy from the vehicle battery. This allows electrical and/or electronic components arranged in the rear of the vehicle to be cooled effectively.
Bevorzugt ist es, wenn der wenigstens eine zweite Kanal, durch den das Kühlmedium zu den elektrischen und/oder elektronischen Komponenten fließt, nicht mit den ersten Kanälen verbunden ist. Das heißt, das Kühlmedium, das durch den wenigstens einen zweiten Kanal zu den elektrischen und/oder elektronischen Komponenten fließt, ist vorher nicht durch die ersten Kanäle des Kühlkörpers für die Fahrzeugbatterie geleitet worden.It is preferred if the at least one second channel through which the cooling medium flows to the electrical and/or electronic components is not connected to the first channels. This means that the cooling medium that flows through the at least one second channel to the electrical and/or electronic components has not previously been guided through the first channels of the heat sink for the vehicle battery.
Das Kühlsystem kann eine einzige Zuführungsleitung umfassen, die das Kühlmedium von dem Kühlaggregat in Richtung des Kühlkörpers für die Fahrzeugbatterie leitet. Diese Zuführungsleitung versorgt die ersten Kanäle und/oder den wenigstens einen zweiten Kanal mit dem gekühlten Kühlmedium. Das Kühlsystem kann eine Ventilanordnung umfassen, die den Zufluss des Kühlmediums aus der Zuführungsleitung zu den ersten Kanälen und den Zufluss des Kühlmediums zu dem wenigstens einen zweiten Kanal regelt.The cooling system can comprise a single supply line that guides the cooling medium from the cooling unit in the direction of the cooling body for the vehicle battery. This supply line supplies the first channels and/or the at least one second channel with the cooled cooling medium. The cooling system can comprise a valve arrangement that regulates the inflow of the cooling medium from the supply line to the first channels and the inflow of the cooling medium to the at least one second channel.
Der zweite Kanal kann aber auch direkt mit dem Kühlaggregat, beispielsweise über ein Rohr oder einen Schlauch, verbunden sein. In diesem Fall kann die Ventilanordnung entfallen, was die Kosten für das Kühlsystem reduzieren kann. Im letzteren Fall umfasst das Kühlsystem einen ersten Kühlmediumkreislauf für die Kühlplatte der Fahrzeugbatterie und einen zweiten Kühlmediumkreislauf für die elektrischen und/oder elektronischen Komponenten.The second channel can also be connected directly to the cooling unit, for example via a pipe or hose. In this case, the valve arrangement can be omitted, which can reduce the cost of the cooling system. In the latter case, the cooling system comprises a first cooling dium circuit for the cooling plate of the vehicle battery and a second cooling medium circuit for the electrical and/or electronic components.
Bei den elektronischen Komponenten kann es sich um periphere Elektronikkomponenten zum Steuern von Batteriefunktionen und/oder zum Überwachen von Batterieeigenschaften handeln. Insbesondere können die elektronischen Komponenten ein Batteriemanagementsystem zur Überwachung und/oder Regelung der nachladbaren Batterie oder sogenannte Cell-Supervision-Circuits zur Erfassung der Zellspannungen der Batteriezellen sein. Die elektrischen Komponenten können beispielsweise AC/DC oder DC/DC-Wandler sein.The electronic components can be peripheral electronic components for controlling battery functions and/or for monitoring battery properties. In particular, the electronic components can be a battery management system for monitoring and/or regulating the rechargeable battery or so-called cell supervision circuits for recording the cell voltages of the battery cells. The electrical components can be, for example, AC/DC or DC/DC converters.
Bevorzugt können die elektrischen und/oder elektronischen Komponenten einen gemeinsamen Komponentenkühlkörper und/oder mehrere Komponentenkühlkörper für jeweils wenigstens zwei Komponenten und/oder jeweils einen eigenen Komponentenkühlkörper für eine Komponente umfassen. Der bzw. die Komponentenkühlkörper ist/sind mit dem wenigstens einen zweiten Kanal verbunden. Das heißt, es können auf einem Komponentenkühlkörper eine oder mehrere elektrische und/oder elektronische Komponenten angeordnet sein. Das in dem wenigstens einen zweiten Kanal fließende Kühlmedium kann bei mehreren Komponentenkühlkörpern diese nacheinander oder parallel zueinander durchfließen. Das heißt, dass bei mehr als einem Komponentenkühlkörper diese in Fließrichtung des Kühlmediums hintereinander und/oder nebeneinander angeordnet sind. Umfasst das Kühlsystem beispielsweise vier Komponentenkühlkörper, können der erste und der zweite Komponentenkühlkörper in Reihe geschaltet sein und nacheinander vom Kühlmedium durchflossen werden, der dritte und vierte Komponentenkühlkörper können nebeneinander liegen und gleichzeitig von dem Kühlmedium durchflossen werden.Preferably, the electrical and/or electronic components can comprise a common component heat sink and/or multiple component heat sinks for at least two components each and/or a separate component heat sink for each component. The component heat sink(s) is/are connected to the at least one second channel. This means that one or more electrical and/or electronic components can be arranged on a component heat sink. If there are multiple component heat sinks, the cooling medium flowing in the at least one second channel can flow through these one after the other or parallel to one another. This means that if there is more than one component heat sink, these are arranged one behind the other and/or next to one another in the flow direction of the cooling medium. If the cooling system comprises four component heat sinks, for example, the first and second component heat sinks can be connected in series and the cooling medium can flow through them one after the other, and the third and fourth component heat sinks can be next to one another and the cooling medium can flow through them at the same time.
Im Regelfall wird der Komponentenkühlkörper, von dem die meiste thermische Energie abgeführt werden muss, als erster von dem von dem wenigstens einen zweiten Kanal zugeführten Kühlfluid durchströmt, als letzter der Komponentenkühlkörper, von dem die wenigste thermische Energie abgeführt werden muss.As a rule, the component heat sink from which the most thermal energy must be dissipated is the first to be flowed through by the cooling fluid supplied by the at least one second channel, and the component heat sink from which the least thermal energy must be dissipated is the last to be flowed through.
Der oder die Komponentenkühlkörper können über Zuleitungen und Ableitungen, beispielsweise Rohre oder Schläuche, mit dem wenigstens einen zweiten Kanal verbunden sein. Mit den Rohren oder Schläuchen können auch weitere Strecken überbrückt werden, wenn die elektrische und/oder elektronische Komponente in einiger Entfernung von dem Kühlkörper für die Fahrzeugbatterie im Fahrzeug verbaut ist.The component heat sink(s) can be connected to the at least one second channel via supply lines and discharge lines, for example pipes or hoses. The pipes or hoses can also be used to bridge longer distances if the electrical and/or electronic component is installed in the vehicle at some distance from the heat sink for the vehicle battery.
Sind elektrische und/oder elektronische Komponenten dagegen in der unmittelbaren Umgebung des Kühlkörpers für die Fahrzeugbatterie verbaut oder angeordnet, können diese elektrischen und/oder elektronischen Komponenten im Bereich des wenigstens einen zweiten Kanals angeordnet sein. Dies bedeutet kurze Verbindungen zwischen dem wenigstens einen zweiten Kanal und den Komponentenkühlkörpern der elektrischen und/oder elektronischen Komponenten und somit vorteilhaft weniger Material für Rohre und/oder Schläuche, geringeres Gewicht und geringere Kosten.If, however, electrical and/or electronic components are installed or arranged in the immediate vicinity of the heat sink for the vehicle battery, these electrical and/or electronic components can be arranged in the area of the at least one second channel. This means short connections between the at least one second channel and the component heat sinks of the electrical and/or electronic components and thus advantageously less material for pipes and/or hoses, lower weight and lower costs.
Das Kühlsystem kann zwei, drei oder mehr zweite Kanäle aufweisen, wobei alle diese zweiten Kanäle bevorzugt in der äußeren Peripherie des Kühlkörpers für die Fahrzeugbatterie verlaufen.The cooling system may comprise two, three or more second channels, all of which second channels preferably extend in the outer periphery of the heat sink for the vehicle battery.
Ein zweiter Aspekt betrifft einen Kühlkörper für eine Fahrzeugbatterie eines Hybrid-, Plug-in-Hybrid oder Elektrofahrzeugs mit einem Einlass zum Einleiten eines Kühlmediums, einem Auslass zum Ausleiten des Kühlmediums und ersten Kanälen zum Durchleiten des Kühlmediums, wobei der Kühlkörper wenigstens einen zweiten Kanal umfasst, der fest mit dem Kühlkörper verbunden oder einteilig mit dem Kühlkörper gefertigt ist. Der wenigstens eine zweite Kanal ist nicht mit den ersten Kanälen fluidisch verbunden.A second aspect relates to a heat sink for a vehicle battery of a hybrid, plug-in hybrid or electric vehicle with an inlet for introducing a cooling medium, an outlet for discharging the cooling medium and first channels for passing the cooling medium through, wherein the heat sink comprises at least one second channel which is firmly connected to the heat sink or is made in one piece with the heat sink. The at least one second channel is not fluidically connected to the first channels.
Der Kühlkörper kann in einer anderen Ausführung hergerichtet sein, um mit dem wenigstens einen Kanal verbunden zu werden. Das heißt, der Kühlkörper kann beispielsweise Aufnahmen umfassen, die den wenigstens einen zweiten Kanal aufnehmen können.In another embodiment, the heat sink can be designed to be connected to the at least one channel. This means that the heat sink can, for example, comprise receptacles that can accommodate the at least one second channel.
Bevorzugt handelt es sich bei dem Kühlkörper des zweiten Aspekts um den Kühlkörper des Kühlsystems vom ersten Aspekt. Alle dort beschriebenen für den Kühlkörper relevanten Merkmale können den Kühlkörper des zweiten Aspekts vorteilhaft weiterbilden.Preferably, the heat sink of the second aspect is the heat sink of the cooling system of the first aspect. All of the features relevant to the heat sink described there can advantageously further develop the heat sink of the second aspect.
Ein dritter Aspekt betrifft ein Fahrzeug mit einem Kühlsystem mit ersten Kanälen und wenigstens einem zweiten Kanal, wie zum ersten Aspekt beschrieben. Bei dem Fahrzeug kann es sich um ein Kraftfahrzeug, eine Zugmaschine eines LKW, ein landwirtschaftliches Gerät, wie einen Mähdrescher oder Traktor, oder um ein Schienenfahrzeug handeln.A third aspect relates to a vehicle with a cooling system with first channels and at least one second channel, as described in the first aspect. The vehicle can be a motor vehicle, a truck tractor, an agricultural device such as a combine harvester or tractor, or a rail vehicle.
Im Folgenden wird ein beispielhaftes Ausführungsbeispiel anhand von Figuren näher erläutert. Die Figuren zeigen im Einzelnen:
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1 : eine Skizze eines Kühlsystems; -
2 :ein Kühlsystem der 1 in einer Seitenansicht; -
3 : eine Fahrzeugskizzemit Kühlsystem der 1 .
-
1 : a sketch of a cooling system; -
2 : a cooling system of1 in a side view; -
3 : a vehicle sketch with cooling system of the1 .
In der
Der Kühlkörper 200 umfasst einen Einlass 210, der mit der Zuleitung 120 von dem Kühlaggregat 110 verbunden ist, und einen Auslass 220, der mit der Rückführungsleitung 130 zur dem Kühlaggregat 110 verbunden ist. Im Inneren des Kühlkörpers 200 verlaufen zahlreiche erste Kanäle 230, die in gestrichelten Linien angedeutet sind.The
Im Ausführungsbeispiel ist der Kühlkörper 200 als Kühlplatte dargestellt. Der Kühlkörper 200 kann aber auch ein Kühlgehäuse sein, in dem die Fahrzeugbatterie zumindest teilweise aufgenommen ist. Das Kühlgehäuse kann einen Gehäuseboden mit ersten Kanälen 230, einen Gehäusedeckel mit ersten Kanälen 230 und Seitenwände, die sich vom Gehäuseboden bis zum Gehäusedeckel erstrecken, aufweisen.In the exemplary embodiment, the
Das Kühlsystem 100 umfasst im Ausführungsbeispiel einen zweiten Kanal 300, der sich entlang einer Außenseite des Kühlkörpers 200 erstreckt. Der zweite Kanal 300 ist fluidisch nicht mit den ersten Kanälen 230 verbunden. Im Ausführungsbeispiel wird das Kühlmedium dem zweiten Kanal 300 über einen Zuführungsschlauch 310 zugeführt und fließt über einen Rückführungsschlauch 320 zurück zu dem Kühlaggregat 210.In the exemplary embodiment, the
Mit dem Kühlaggregat 210 ist eine Pumpenanordnung 400 verbunden, die das Kühlmedium über eine Ventilanordnung 500 in einem ersten Kühlmediumkreislauf durch den Kühlkörper 200 mit den ersten Kanälen 230 pumpt. In einem zweiten Kühlmediumkreislauf pumpt die Pumpenanordnung 400 über die Ventilanordnung 500 das Kühlmedium durch den zweiten Kanal 300. Der zweite Kanal 300 kann über wenigstens eine Komponentenzuführungsleitung 330 und eine Komponentenrückführungsleitung 340, wie einem Rohr oder Schlauch, mit wenigstens einer elektrischen und/oder elektronischen Komponente 600 bzw. einem Komponentenkühlkörper 700, auf dem wenigstens eine elektrische und/oder elektronische Komponente angeordnet ist, verbunden sein.A
Bei den elektronischen Komponenten 600 kann es sich um periphere Elektronikkomponenten zum Steuern von Batteriefunktionen und/oder zum Überwachen von Batterieeigenschaften handeln. Insbesondere können die elektronischen Komponenten 600 ein Batteriemanagementsystem zur Überwachung und/oder Regelung der nachladbaren Fahrzeugbatterie oder sogenannte Cell-Supervision-Circuits zur Erfassung der Zellspannungen der Batteriezellen sein. Die elektrischen Komponenten 600 können beispielsweise AC/DC oder DC/DC-Wandler sein.The
Die
Der Kühlkörper 200 umfasst eine Kühlkörperoberseite 201, eine Kühlkörperunterseite 202 und Kühlkörperseitenwände 203, 204 und eine Vielzahl von ersten Kanälen 230. Der Kühlkörper 200 ist aus einem thermisch gut leitendem Material gebildet, wie beispielsweise einer Aluminiumlegierung.The
Seitlich neben dem Kühlkörper 200 sind zwei zweite Kanäle 300, ein erster zweiter Kanal 301 und ein zweiter Kanal 302, angeordnet und beispielsweise mit dem Kühlkörper 200 verklebt. Jeder der zweiten Kanäle 301, 302 kann ein Hohlprofil aus einem Leichtmetall, wie Aluminium oder eine Aluminiumlegierung, einem Metall, wie Stahl oder Kupfer, oder Kunststoff sein, oder wenigstens eines dieser Materialien umfassen. Wenigstens der erste oder der zweite zweite Kanal 301, 302 kann zumindest abschnittsweise aus einem thermisch leitenden Material bestehen. In dem oder jedem dieser Abschnitte aus thermisch leitenden Material kann eine elektrische oder elektronische Komponente 600 direkt oder über einen Komponentenkühlkörper 700 zum Beispiel mittels eines thermisch leitenden Klebstoffs mit dem ersten oder dem zweiten zweiten Kanal 300 verbunden sein.Two
Die
Über dem Unterboden 910 ist die Fahrzeugbatterie 800 angeordnet. Die Fahrzeugbatterie 800 besteht im Ausführungsbeispiel aus einer Vielzahl von Batteriezellen 810, die miteinander leitend verbunden sind.The
Im Vorderwagen ist das Kühlaggregat 110 angeordnet, das über die Zuführungsleitung 120 und die Rückführungsleitung 130 mit dem Kühlkörper 200 und mit wenigstens einem zweiten Kanal 300 verbunden ist. Die Pumpenanordnung 400 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel in dem Kühlaggregat 110 integriert und pumpt das Kühlmedium in dem ersten Kühlmediumkreislauf durch den Kühlkörper 200 mit den ersten Kanälen 230, und in dem zweiten Kühlmediumkreislauf mit dem zweiten Kanal 300. Dabei sind der erste Kühlmediumkreislauf und der zweite Kühlmediumkreislauf bevorzugt getrennte geschlossene Kühlmediumkreisläufe. Das heißt, Kühlmedium, das in dem ersten Kühlmediumkreislauf fließt, kann sich außerhalb des Kühlaggregats 110 und flussabwärts der Pumpanordnung 400 nicht mit dem Kühlmedium mischen, welches in dem zweiten Kühlmediumkreislauf mit dem zweiten Kanal fließt.The
Während der erste Kühlmediumkreislauf über die ersten Kanäle 230 ausschließlich die Fahrzeugbatterie 800 oder Batterieanordnung kühlt, führt der zweite Kühlmediumkreislauf das Kühlmedium auf direktem Weg von dem Vorderwagen V zu dem Hinterwagen H, um dort angeordnete elektrische und/oder elektronische Komponenten 600 zu kühlen.While the first cooling medium circuit exclusively cools the
Im gezeigten Ausführungsbeispiel wird das Kühlmedium durch die optionale Ventilanordnung 500 geleitet. Die Ventilanordnung 500 leitet eine erste Teilmenge des Kühlmediums in die ersten Kanäle 230 bzw. den ersten Kühlmediumkreislauf und eine zweite Teilmenge des Kühlmediums in den zweiten Kanal 300 bzw. den zweiten Kühlmediumkreislauf. Die zweite Teilmenge kann kleiner sein als die erste Teilmenge. Eine Aufteilung der durch die Zuführungsleitung 120 zur Ventilanordnung 500 strömenden Menge an Kühlmedium für den ersten Kühlmediumkreislauf und den zweiten Kühlmediumkreislauf erfolgt durch eine Einstellung der Ventilanordnung 500, die in einer Ausführung anhand von Parametern geregelt werden kann. Parameter können beispielsweise die Temperatur des zum Kühlaggregat 110 zurückfließenden Kühlmediums, die Außentemperatur und/oder ein aktueller Fahrzustand des Fahrzeugs 900, wie Fahrzeug 900 steht, Fahrzeug 900 wird geladen, Fahrzeug 900 beschleunigt usw. sein.In the exemplary embodiment shown, the cooling medium is passed through the
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 100100
- KühlsystemCooling system
- 110110
- KühlaggregatCooling unit
- 120120
- ZuführungsleitungSupply line
- 130130
- RückführungsleitungReturn line
- 200200
- KühlkörperHeatsink
- 201201
- KühlkörperoberseiteHeatsink top
- 202202
- KühlkörperunterseiteHeatsink bottom
- 201201
- KühlkörperseitenwandHeatsink sidewall
- 202202
- KühlkörperseitenwandHeatsink sidewall
- 210210
- Einlassinlet
- 220220
- AuslassOutlet
- 230230
- erste Kanälefirst channels
- 300300
- zweiter Kanalsecond channel
- 301301
- erster zweiter Kanalfirst second channel
- 302302
- zweiter zweiter Kanalsecond second channel
- 310310
- ZuführungsschlauchSupply hose
- 320320
- AbführungsschlauchDrain hose
- 330330
- KomponentenzuführungsleitungComponent supply line
- 340340
- KomponentenrückführungsleitungComponent return line
- 400400
- PumpanordnungPump arrangement
- 500500
- VentilanordnungValve arrangement
- 600600
- elektrische Komponente, elektronische Komponenteelectrical component, electronic component
- 700700
- KomponentenkühlkörperComponent heatsinks
- 800800
- FahrzeugbatterieVehicle battery
- 810810
- BatteriezelleBattery cell
- 900900
- Fahrzeugvehicle
- 910910
- UnterbodenUnderbody
- 920920
- Radwheel
- 930930
- vorderer Stoßfängerfront bumper
- 940940
- hinterer Stoßfänger rear bumper
- HH
- HinterwagenRear carriage
- VV
- VorderwagenFront end
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102011107007 A1 [0003]DE 102011107007 A1 [0003]
- DE 102013200786 A1 [0005]DE 102013200786 A1 [0005]
Claims (10)
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Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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-
2022
- 2022-10-05 DE DE102022210506.0A patent/DE102022210506A1/en active Pending
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