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DE102009006216B4 - Cooling device and manufacturing process - Google Patents

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DE102009006216B4
DE102009006216B4 DE102009006216.5A DE102009006216A DE102009006216B4 DE 102009006216 B4 DE102009006216 B4 DE 102009006216B4 DE 102009006216 A DE102009006216 A DE 102009006216A DE 102009006216 B4 DE102009006216 B4 DE 102009006216B4
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Modine Manufacturing Co
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Abstract

Kühlvorrichtung für elektrische Elemente (1), die ein Gehäuse (2) aufweist, in dem die elektrischen Elemente (1) angeordnet sind und mit einer inerten Flüssigkeit im Wärmeaustausch stehen, die im Gehäuse (2) verdampft und an einem im Gehäuse (2) angeordneten Kühler (4) kondensiert, gekennzeichnet durch Zwischenräume (3) zwischen den elektrischen Elementen (1), die die inerte Flüssigkeit und ein körniges Schüttgut (5) enthalten, um die benötigte Menge der inerten Flüssigkeit zu minimieren.

Figure DE102009006216B4_0000
Cooling device for electrical elements (1), comprising a housing (2) in which the electrical elements (1) are arranged and in heat exchange with an inert liquid which evaporates in the housing (2) and at a housing (2) arranged condenser (4) condensed, characterized by gaps (3) between the electrical elements (1) containing the inert liquid and a granular bulk material (5) to minimize the required amount of the inert liquid.
Figure DE102009006216B4_0000

Description

Die Erfindung betrifft eine Kühlvorrichtung für elektrische Elemente, vorzugsweise in einem Kraftfahrzeug, die ein Gehäuse aufweist, in dem die elektrischen Elemente angeordnet sind und mit einer inerten Flüssigkeit im Wärmeaustausch stehen, die im Gehäuse verdampft und wieder kondensiert. Die Erfindung betrifft auch ein entsprechendes Herstellungsverfahren für die Kühlvorrichtung.The invention relates to a cooling device for electrical elements, preferably in a motor vehicle, having a housing in which the electrical elements are arranged and are in heat exchange with an inert liquid which evaporates in the housing and condenses again. The invention also relates to a corresponding manufacturing method for the cooling device.

Es sind zahlreiche Kühlvorrichtungen für elektrische Elemente bekannt. Meistens wird Kühlluft oder eine zirkulierende Kühlflüssigkeit verwendet, um die elektrischen Elemente, wie Batterien, Akkumulatoren bzw. Zellen zu kühlen. Die Elemente sind möglichst kompakt jedoch mit unvermeidbaren Zwischenräumen zueinander angeordnet. Die aus der WO 2007/031689A1 bekannte Vorrichtung stellt ein solches Beispiel dar.Numerous cooling devices for electrical elements are known. Mostly, cooling air or a circulating cooling fluid is used to cool the electrical elements, such as batteries, accumulators or cells. The elements are as compact as possible, but with unavoidable gaps between them. The from the WO 2007 / 031689A1 known device represents such an example.

Die DE 102 01 557A1 zeigt eine Kühlvorrichtung, die dem Oberbegriff entspricht. Diese Kühlvorrichtung ist zur Kühlung von Leistungselektronik mittels einer inerten, d. h. mittels einer elektrisch nicht leitenden, Kühlflüssigkeit vorgesehen, die in Folge ihrer Erwärmung verdampft, an einem Kühler kondensiert und als Flüssigkeit wieder zurück fließt. Die Leistungselektronik wurde dort als ein kompakter Block dargestellt, der von der Flüssigkeit umspült wird. Inerte Flüssigkeiten sind recht teuer, weshalb die Kühlung von zahlreichen, ziemlich großen Batteriezellen, die recht große Zwischenräume mit sich bringen, aus Kostengründen scheitern könnte. Andererseits ist die Kühlwirkung mittels inerter Flüssigkeit recht effizient, da die Batteriezellen allseitig gekühlt werden können.The DE 102 01 557A1 shows a cooling device that corresponds to the preamble. This cooling device is provided for cooling power electronics by means of an inert, ie by means of an electrically non-conductive, cooling liquid which evaporates as a result of their heating, condenses on a cooler and flows back as liquid. The power electronics were presented there as a compact block, which is lapped by the liquid. Inert liquids are quite expensive, which is why the cooling of numerous, rather large battery cells, which are quite large gaps, could fail due to cost reasons. On the other hand, the cooling effect by means of inert liquid is quite efficient, since the battery cells can be cooled on all sides.

Aus der DE 26 59 339 A1 ist eine Kühlvorrichtung für elektrische Bauteile bekannt, bei der zwischen den Bauteilen Geflechte angeordnet sind, die als Kapillarstrukturen eingesetzt werden. Die DE 102 01 557 A1 beschreibt eine Kühlvorrichtung, die mittels Verdampfungskühlung Elektronik kühlt, wobei ein in der Kühlvorrichtung angeordneter Wärmetauscher die verdampfte Kühlflüssigkeit zumindest teilweise kondensiert.From the DE 26 59 339 A1 a cooling device for electrical components is known in which braids are arranged between the components, which are used as capillary structures. The DE 102 01 557 A1 describes a cooling device which cools electronics by means of evaporative cooling, wherein a heat exchanger arranged in the cooling device at least partially condenses the evaporated cooling liquid.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine kostengünstige und wirksame Kühlvorrichtung für elektrische Elemente, die mittels einer inerten, elektrisch nicht leitenden Flüssigkeit gekühlt werden, zur Verfügung zu stellen.The object of the invention is to provide a low-cost and effective cooling device for electrical elements which are cooled by means of an inert, electrically non-conductive liquid.

Diese Aufgabe wird bei einer dem Oberbegriff entsprechenden Kühlvorrichtung erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved according to the invention in a cooling device according to the preamble by the characterizing features of claim 1.

Weil sich gemäß einem wichtigen Aspekt der Erfindung ein körniges Schüttgut in den Zwischenräumen zwischen den elektrischen Elementen befindet, um die benötigte Menge der inerten Flüssigkeit zu minimieren, wird eine kostensparende und trotzdem sehr wirksame Kühlvorrichtung zur Verfügung gestellt. Das Schüttgut wirkt darüber hinaus auch als Abstandshalter zwischen den Zellen, und sie kann helfen Vibrationen zu dämpfen.Because, according to an important aspect of the invention, a granular bulk material is located in the interstices between the electrical elements to minimize the amount of inert liquid needed, a cost-effective and yet very efficient cooling device is provided. The bulk material also acts as a spacer between the cells and can help dampen vibrations.

Das Schüttgut weist eine bevorzugte Korngröße von beispielsweise 0,5 - 2,0 mm auf, um mit möglichst kleinen Zwischenräumen arbeiten zu können. Bis etwa 5,0 mm sind denkbar. Die Spaltbreite des Zwischenraumes kann beispielsweise doppelt so groß wie die Korngröße sein. Es kann sich bei dem Schüttgut beispielsweise um Glas - oder Kunststoffkügelchen bzw. um Granulat handeln. Die Verwendung anderer Schüttgüter mit entsprechend elektrisch isolierender Eigenschaft ist möglich.The bulk material has a preferred grain size of, for example, 0.5 to 2.0 mm in order to work with the smallest possible spaces. Up to about 5.0 mm are conceivable. The gap width of the gap may be, for example, twice as large as the grain size. For example, the bulk material may be glass or plastic beads or granules. The use of other bulk materials with corresponding electrically insulating property is possible.

Der Zwischenraum erstreckt sich in Form eines Spaltes im Wesentlichen um den Umfang eines jeden elektrischen Elements. Der Zwischenraum bzw. der Spalt ist hinsichtlich seiner maßlichen Gestaltung minimiert, um einerseits die benötigte Menge der inerten Flüssigkeit gering zu halten, aber andererseits auch, um die Verdampfungskühlung aufrecht zu erhalten. Die Austrocknung mit der Folge von überhitzten Stellen an den Elementen soll vermieden werden.The gap extends in the form of a gap substantially around the circumference of each electrical element. The space or the gap is minimized in terms of dimensional design, on the one hand to keep the required amount of inert liquid low, but on the other hand, to maintain the evaporative cooling upright. Dehydration resulting in overheated areas on the elements should be avoided.

Es wurde gefunden, dass das Maß des Zwischenraums lediglich wenige Millimeter beispielsweise 0,5 - 5,0 mm betragen kann. Vorzugsweise liegt dieses Maß zwischen 1,5 und 3,5 mm. Werden kleinere elektrische Elemente verwendet können Zwischenraummaße eher an der unteren Grenze liegend vorgesehen werden.It has been found that the dimension of the gap can be only a few millimeters, for example 0.5 - 5.0 mm. This dimension is preferably between 1.5 and 3.5 mm. If smaller electrical elements are used, space sizes may be provided at the lower limit.

Es wurde weiterhin gefunden, dass als inerte und elektrisch nicht leitende Flüssigkeiten beispielsweise Perfluoroalkan-methylether oder Perfluoroalkan-n-alkanether oder auch Perfluoralkan-isoalkanether in Frage kommen. Ein Beispiel für eine solche Flüssigkeit von der als 3M bekannten Firma lautet:

  • 3M HFE-7000: 1-methoxyheptafluoropropane
It has furthermore been found that, for example, perfluoroalkane methyl ethers or perfluoroalkane n-alkane ethers or perfluoroalkane isoalkane ethers are suitable as inert and electrically nonconductive liquids. An example of such a liquid from the company known as 3M is:
  • 3M HFE-7000: 1-methoxyheptafluoropropane

Das Herstellungsverfahren für eine Kühlvorrichtung für elektrische Elemente, die aus Gehäuseteilen zusammengesetzt wird, wobei die Elemente auf Abstand zueinander in eines der Gehäuseteile eingesetzt werden und wobei das Gehäuse mit dem anderen Gehäuseteil verschlossen wird, ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass in den durch die Abstände gebildeten Zwischenräume eine inerte Flüssigkeit und ein körniges Schüttgut eingebracht werden. Weitere Merkmale befinden sich in den abhängigen Patentansprüchen, auf die an dieser Stelle ausdrücklich verwiesen wird, um deren Wiederholung zu erübrigen. Ferner ergeben sich Merkmale und deren Vorteile aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der beigefügten Zeichnungen.The manufacturing method for a cooling device for electrical elements, which is composed of housing parts, wherein the elements are spaced from each other in one of the housing parts and wherein the housing is closed with the other housing part, according to the invention is characterized in that formed by the distances in the Interspaces an inert liquid and a granular bulk material are introduced. Further features are in the dependent claims, to which reference is expressly made at this point in order to eliminate their repetition. Furthermore arise Features and advantages thereof from the following description of embodiments with reference to the accompanying drawings.

Die Zeichnungen zeigen Folgendes:

  • 1 zeigt eine perspektivische Ansicht der Kühlvorrichtung im Gehäuse;
  • 2 zeigt eine perspektivische Ansicht der Kühlvorrichtung ohne Gehäuse;
  • 3 und 4 zeigen elektrische Elemente, auf Zwischenraum angeordnet, die mit einer nicht von der Erfindung umfassten gitterartigen Struktur ausgefüllt sind;
  • 5 zeigt ein Schüttgut in den Zwischenräumen;
  • 6 und 7 Querschnitte eines Ausführungsbeispiels mit einem anderen Kühler;
  • 8 Querschnitt, der die Position der Zellen im Gehäuse zeigt;
  • 9 Einzelheit „J“ aus 8;
The drawings show the following:
  • 1 shows a perspective view of the cooling device in the housing;
  • 2 shows a perspective view of the cooling device without housing;
  • 3 and 4 show electrical elements, arranged on a gap, which are filled with a lattice-type structure not covered by the invention;
  • 5 shows a bulk in the spaces;
  • 6 and 7 Cross sections of an embodiment with another cooler;
  • 8th Cross-section showing the position of the cells in the housing;
  • 9 Detail "J" off 8th ;

Die elektrischen Elemente 1 der gezeigten Ausführungsbeispiele sind Batterien 1 bzw. Akkumulatoren von prismatischer Form, die elektrische Energie zum Antrieb eines Kraftfahrzeuges zur Verfügung stellen. Die elektrischen Elemente 1 werden im Folgenden demnach stets als Batterien bzw. als Zellen 1 bezeichnet. Diese einleitende Bemerkung soll darauf aufmerksam machen, dass keinesfalls eine Beschränkung auf die Kühlung von prismatischen Zellen 1 beabsichtigt ist, sondern, im Gegenteil, dass die elektrischen Elemente 1 im weitesten Sinne, auch unabhängig von ihrer Form, zu verstehen sind. Wegen der elektrischen Anschlüsse 10 der Zellen 1 wird auf den bekannten Stand der Technik verwiesen.The electrical elements 1 The embodiments shown are batteries 1 or accumulators of prismatic form, the electrical energy to drive a motor vehicle available. The electrical elements 1 are therefore hereinafter always as batteries or as cells 1 designated. This introductory note is intended to draw attention to the fact that by no means a limitation to the cooling of prismatic cells 1 is intended, but, on the contrary, that the electrical elements 1 in the broadest sense, regardless of their form. Because of the electrical connections 10 the cells 1 is referred to the prior art.

Das Gehäuse 2 der Kühlvorrichtung ist in den gezeigten Ausführungsbeispielen zweiteilig ausgebildet. Es besitzt einen oben liegenden Deckel 2A, der das topfartige Gehäuseteil 2B abschließt. Beide Gehäuseteile 2A, 2B sind an einem Flansch 2C verbunden.The housing 2 the cooling device is formed in two parts in the embodiments shown. It has an overhead lid 2A , the cup-shaped housing part 2 B concludes. Both housing parts 2A . 2 B are on a flange 2C connected.

Im Gehäuse 2 ist die eigentliche Kühlvorrichtung angeordnet. Sie besteht aus einem Kühler 4, der sich im oder am Deckel 2A befindet. Der Kühler 4 weist eine durch Nuten, Furchen oder dergleichen vergrößerte Oberfläche auf, an der die verdampfende inerte Flüssigkeit zur Kondensation gebracht wird. Der in 2 gezeigte Kühler 4 besitzt in seinem Inneren eine Kühlschlange 40, die von einem Kühlmittel durchströmt wird. Mit dem Bezugszeichen 20 wird der Eintritt des Kühlmittels bezeichnet und mit 21 der entsprechende Kühlmittelaustritt. Das Kühlmittel kann ein Kältemittel sein oder auch eine Kühlflüssigkeit anderer Art, beispielsweise die Kühlflüssigkeit eines Kraftfahrzeugmotors, die in einem separaten nicht gezeigten Kreislauf auf ein entsprechend niedriges Temperaturniveau gebracht wird, das bei etwa 40°C liegen kann. Das Ausführungsbeispiel der Kühlvorrichtung gemäß den 6 und 7 hat keine Kühlschlangen oder dergleichen. Dort strömt das Kühlmittel lediglich an der strukturierten Oberseite des Kühlers 4 entlang. Anders als in der 6 dargestellt wird, kann auch zwischen den Böden der Zellen 1 und der inneren Bodenseite des Gehäuses 2B ein Zwischenraum 3 ausgebildet sein.In the case 2 is the actual cooling device arranged. It consists of a cooler 4 that is in or on the lid 2A located. The cooler 4 has a surface enlarged by grooves, grooves or the like, at which the vaporizing inert liquid is condensed. The in 2 shown cooler 4 has a cooling coil in its interior 40 , which is flowed through by a coolant. With the reference number 20 the entry of the coolant is called and with 21 the corresponding coolant outlet. The coolant may be a refrigerant or else a coolant of another type, for example, the coolant of an automotive engine, which is brought in a separate circuit, not shown, to a correspondingly low temperature level, which may be about 40 ° C. The embodiment of the cooling device according to the 6 and 7 has no cooling coils or the like. There, the coolant flows only on the structured top of the radiator 4 along. Unlike in the 6 can also be shown between the bottoms of the cells 1 and the inner bottom side of the housing 2 B a gap 3 be educated.

Der Kühler 4 kann ferner auch integral mit dem Deckel 2A aus zwei verbundenen Schalen ausgebildet sein, die von dem Kühlmittel durchströmt werden, wobei die oben liegende Schale einen überstehenden, umlaufenden Rand aufweist, der als Verschlussrand 2C dient. (nicht gezeigt)The cooler 4 may also be integral with the lid 2A be formed of two connected shells, which are flowed through by the coolant, wherein the upper shell has a protruding, peripheral edge, which serves as a closure edge 2C serves. (Not shown)

Die 3 und 4 zeigen eine nicht erfindungsgemäße gitterartige Struktur 6 aus Kunststoff, die sich in den Zwischenräumen 3 befindet. Wie die Vergrößerung gemäß 4 erkennen lässt, liegen sich kreuzende Stränge der Struktur aufeinander und sind vorzugsweise auch miteinander verbunden. Es kann sich auch um ein Geflecht handeln. Jedenfalls muss gewährleistet sein, dass die sich bildenden Freiräume zwischen den Strängen in den Zwischenräumen 3 fluidisch verbunden sind, damit das inerte Fluid einerseits als Dampf nach oben steigen kann und das Kondensat andererseits auch möglichst bis in den unteren Bereich der Zwischenräume 3 absacken kann. Die 5 soll ein Schüttgut 5 zeigen, welches sich in den Zwischenräumen 3 befindet und beispielsweise aus kleinen Glas - oder Kunststoffkügelchen bestehen kann. Die angesprochenen Freiräume befinden sich bei dieser Ausführung in den zwischen den einzelnen Kügelchen verbleibenden Räumen. (nicht deutlich gezeigt)The 3 and 4 show a lattice-like structure not according to the invention 6 made of plastic, located in the spaces between 3 located. As the enlargement according to 4 can be seen, are intersecting strands of the structure to each other and are preferably also interconnected. It can also be a braid. In any case, it must be ensured that the forming free spaces between the strands in the interstices 3 are fluidly connected, so that the inert fluid on the one hand can rise upwards as a vapor and the condensate on the other hand also possible as far as in the lower region of the interstices 3 can sag. The 5 should be a bulk material 5 show which is in the interstices 3 located, for example, and may consist of small glass or plastic beads. The addressed free spaces are in this embodiment in the remaining spaces between the beads. (not clearly shown)

Das Maß b, die Spaltbreite der Zwischenräume 3, ist minimiert worden. Es liegt im bevorzugten Bereich von 1,5 - 3,0 mm. Damit wird die benötigte Menge der inerten Flüssigkeit minimiert, die sich in den Freiräumen der Zwischenräume 3 befindet. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass selbst bei relativ großen Zellen 1, fertigungstechnisch machbare minimierte Zwischenräume 3 bereitgestellt werden können, ohne die für eine um den gesamten Umfang der Zellen 1 vorzunehmende Kühlung benötigte Menge der inerten Flüssigkeit bis in unwirtschaftliche Bereiche hinein erhöhen zu müssen.The dimension b, the gap width of the spaces 3 , has been minimized. It is in the preferred range of 1.5-3.0 mm. Thus, the required amount of inert liquid is minimized, located in the spaces between the spaces 3 located. Another advantage of the invention is that even with relatively large cells 1 , technically feasible minimized gaps 3 can be provided without affecting one for the entire circumference of the cells 1 to be made cooling required amount of inert liquid to increase in uneconomic areas inside.

Insbesondere bezüglich des Herstellungsverfahrens wird noch auf die 8 und 9 hingewiesen. Eine leichtere Anordnung der Zellen 1 mit sehr geringen Zwischenräumen 3 wird dadurch ermöglicht, dass an der Innenseite des Gehäuses 2 parallel laufende Leisten 22 ausgebildet sind, die etwa dem Maß b der Zwischenräume 3 entsprechen. Zunächst können die Zellen 1 in die ihnen zugeordneten „Fächer“ eingesetzt werden und dann kann das Schüttgut 5 in die Zwischenräume 3 gebracht werden. Werden die Zwischenräume 3 hingegen mit der gitterartigen Struktur 6 belegt, können auch zunächst die Zellen 1 mit den Strukturen 6 gestapelt und dann gemeinsam in das Gehäuse 2B eingesetzt werden.In particular, with respect to the manufacturing process is still on the 8th and 9 pointed. A lighter arrangement of the cells 1 with very little gaps 3 This is made possible by the fact that on the inside of the housing 2 parallel bars 22 are formed, which is about the dimension b of the spaces 3 correspond. First, the cells can 1 can be used in their assigned "subjects" and then the bulk material 5 in the interstices 3 to be brought. Be the spaces 3 however, with the grid-like structure 6 occupied, can also first the cells 1 with the structures 6 stacked and then together in the housing 2 B be used.

Claims (8)

Kühlvorrichtung für elektrische Elemente (1), die ein Gehäuse (2) aufweist, in dem die elektrischen Elemente (1) angeordnet sind und mit einer inerten Flüssigkeit im Wärmeaustausch stehen, die im Gehäuse (2) verdampft und an einem im Gehäuse (2) angeordneten Kühler (4) kondensiert, gekennzeichnet durch Zwischenräume (3) zwischen den elektrischen Elementen (1), die die inerte Flüssigkeit und ein körniges Schüttgut (5) enthalten, um die benötigte Menge der inerten Flüssigkeit zu minimieren.Cooling device for electrical elements (1), comprising a housing (2) in which the electrical elements (1) are arranged and in heat exchange with an inert liquid which evaporates in the housing (2) and at a housing (2) arranged condenser (4) condensed, characterized by gaps (3) between the electrical elements (1) containing the inert liquid and a granular bulk material (5) to minimize the required amount of the inert liquid. Kühlvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schüttgut (5) eine Korngröße von beispielsweise 0,5 - 5,0 mm aufweist.Cooling device after Claim 1 , characterized in that the bulk material (5) has a grain size of, for example, 0.5 - 5.0 mm. Kühlvorrichtung nach den Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Schüttgut (5) beispielsweise aus Glas - oder Kunststoffkügelchen besteht.Cooling device after the Claims 1 and 2 , characterized in that the bulk material (5) consists for example of glass or plastic beads. Kühlvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) aus einem Deckel (2A) und einem Topf (2B) besteht, wobei der Deckel (2A) entweder als Kühler (4) ausgebildet ist oder mit dem Kühler (4) zusammenwirkt, der von einem Kühlmittel beaufschlagt wird und an dem die inerte Flüssigkeit kondensiert.Cooling device according to one of the preceding claims, characterized in that the housing (2) consists of a cover (2A) and a pot (2B), wherein the cover (2A) is formed either as a cooler (4) or with the cooler (4 ) cooperates, which is acted upon by a coolant and on which the inert liquid condenses. Kühlvorrichtung nach Anspruch 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Spaltbreite (b) der Zwischenräume (3) wenigstens 0,5 mm - 5,0 mm vorzugsweise zwischen 1, 5 mm und 3,0 mm beträgt.Cooling device after Claim 1 . 2 and 3 , characterized in that the gap width (b) of the intermediate spaces (3) is at least 0.5 mm - 5.0 mm, preferably between 1, 5 mm and 3.0 mm. Kühlvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spaltbreite des Zwischenraums etwa doppelt so groß ist wie die gewählte Korngröße des Schüttguts.Cooling device according to one of the preceding claims, characterized in that the gap width of the gap is about twice as large as the selected grain size of the bulk material. Kühlvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Innenseite des Gehäuses (2) Leisten (22) angeordnet sind, die vom Maß her etwa den Zwischenräumen (3) entsprechen.Cooling device according to one of the preceding claims, characterized in that on the inside of the housing (2) strips (22) are arranged, which correspond in dimension approximately to the intermediate spaces (3). Herstellungsverfahren für eine Kühlvorrichtung in einem Gehäuse, zur Kühlung von elektrischen Elementen (1), die mit Zwischenräumen (3) zueinander angeordnet sind, in die eine inerte Flüssigkeit eingefüllt wird, wobei in die Zwischenräume (3) zusätzlich ein körniges Schüttgut (5) eingebracht wird, um die Menge der inerten Flüssigkeit zu minimieren.Manufacturing method for a cooling device in a housing, for cooling of electrical elements (1), which are arranged with gaps (3) to each other, in which an inert liquid is filled, wherein in the intermediate spaces (3) additionally introduced a granular bulk material (5) is to minimize the amount of inert liquid.
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Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015203997A1 (en) * 2015-03-05 2016-09-08 Siemens Aktiengesellschaft Filling material and spacers for batteries
DE102015220434A1 (en) 2015-10-20 2017-04-20 Robert Bosch Gmbh Tempering device of an electrical energy storage unit
FR3053106B1 (en) * 2016-06-23 2018-06-15 Renault S.A.S DEVICE FOR COOLING AN ELEMENT SUITABLE FOR HEATING, IN PARTICULAR A BATTERY PACK FOR AN ELECTRIC VEHICLE
PL423045A1 (en) * 2017-10-04 2019-04-08 Blue Dot Solutions Spółka Z Ograniczoną Odpowiedzialnością Multi-function casing for power supply systems and batteries
EP3858555A4 (en) * 2018-09-26 2022-06-15 Rethink Robotics GmbH COLLABORATIVE ROBOT ARTICULATION, AND HOUSING FOR IT
US20220200082A1 (en) * 2019-05-16 2022-06-23 3M Innovative Properties Company Space fillers for electrochemical cell packs
DE102019216050A1 (en) * 2019-10-17 2021-04-22 Kautex Textron Gmbh & Co. Kg Housing device for traction battery with fluid-based cooling with evaporation device with micro-channels
EP4528887A1 (en) * 2022-05-18 2025-03-26 T-Global Technology Co., Ltd. Battery pack thermal management system
FR3140214B1 (en) 2022-09-22 2025-06-13 E Mersiv ELECTRIC MODULE COMPRISING A PLURALITY OF BATTERY CELLS IMMERSED IN A DIELECTRIC LIQUID
WO2025215438A1 (en) * 2024-04-09 2025-10-16 C.R.F. Società Consortile Per Azioni Electric battery pack with battery cells in direct contact with a flow of a thermoregulating liquid, with optimised distribution of the thermoregulating liquid and porous separator panels between the cells

Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2659339A1 (en) 1975-12-31 1977-07-14 Europ Composants Electron COMPONENT WITH LARGE PERMISSIBLE POWER LOSS
EP0454017A1 (en) * 1990-04-26 1991-10-30 ABBPATENT GmbH High-temperature accumulator battery
DE4102532C1 (en) * 1991-01-29 1992-06-11 Poehlmann Anwendungstechnik Gmbh & Co Kg, 8650 Kulmbach, De Accumulator with heat insulating housing - internally evacuated and made airtight and contg. small amt. of liq. heat conductive medium
GB2255852A (en) * 1991-05-17 1992-11-18 Deutsche Automobilgesellsch Controlling temperature of cells in a battery box
GB2295264A (en) * 1994-11-18 1996-05-22 Daimler Benz Ag High temperature battery having cells in a thermally insulating case and immersed in a cooling liquid flowing around the cells to provide evaporative cooling
DE19911475A1 (en) * 1999-03-15 2000-10-12 Gruendl & Hoffmann Housing for electronic circuits
DE19918090A1 (en) * 1999-04-21 2000-11-02 Epcos Ag Power electronics component with improved thermal properties
DE20020270U1 (en) * 2000-11-29 2001-03-29 Harting Automotive Gmbh & Co Hermetically sealed housing
DE10114998A1 (en) * 2000-06-08 2002-02-21 Merck Patent Gmbh Use of PCM in coolers for electronic batteries
DE10201557A1 (en) 2002-01-17 2003-07-31 Modine Mfg Co Container with liquid for evaporation cooling of electronics/electrics has bearer plate with opening to which evacuation/filling port is connected as hydraulic connection to container interior
US20030154734A1 (en) * 2000-12-21 2003-08-21 Willi Paul Device used in superconductor technology
WO2007031689A1 (en) 2005-09-13 2007-03-22 Valeo Equipements Electriques Moteur Compact electric power supply device for a motor vehicle
DE102006058629B3 (en) * 2006-12-13 2008-07-10 Schuler Pressen Gmbh & Co. Kg Cooling arrangement for a capacitor

Patent Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2659339A1 (en) 1975-12-31 1977-07-14 Europ Composants Electron COMPONENT WITH LARGE PERMISSIBLE POWER LOSS
EP0454017A1 (en) * 1990-04-26 1991-10-30 ABBPATENT GmbH High-temperature accumulator battery
DE4102532C1 (en) * 1991-01-29 1992-06-11 Poehlmann Anwendungstechnik Gmbh & Co Kg, 8650 Kulmbach, De Accumulator with heat insulating housing - internally evacuated and made airtight and contg. small amt. of liq. heat conductive medium
GB2255852A (en) * 1991-05-17 1992-11-18 Deutsche Automobilgesellsch Controlling temperature of cells in a battery box
GB2295264A (en) * 1994-11-18 1996-05-22 Daimler Benz Ag High temperature battery having cells in a thermally insulating case and immersed in a cooling liquid flowing around the cells to provide evaporative cooling
DE19911475A1 (en) * 1999-03-15 2000-10-12 Gruendl & Hoffmann Housing for electronic circuits
DE19918090A1 (en) * 1999-04-21 2000-11-02 Epcos Ag Power electronics component with improved thermal properties
DE10114998A1 (en) * 2000-06-08 2002-02-21 Merck Patent Gmbh Use of PCM in coolers for electronic batteries
DE20020270U1 (en) * 2000-11-29 2001-03-29 Harting Automotive Gmbh & Co Hermetically sealed housing
US20030154734A1 (en) * 2000-12-21 2003-08-21 Willi Paul Device used in superconductor technology
DE10201557A1 (en) 2002-01-17 2003-07-31 Modine Mfg Co Container with liquid for evaporation cooling of electronics/electrics has bearer plate with opening to which evacuation/filling port is connected as hydraulic connection to container interior
WO2007031689A1 (en) 2005-09-13 2007-03-22 Valeo Equipements Electriques Moteur Compact electric power supply device for a motor vehicle
DE102006058629B3 (en) * 2006-12-13 2008-07-10 Schuler Pressen Gmbh & Co. Kg Cooling arrangement for a capacitor

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