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DE102009038154B4 - Temperature control unit and battery system comprising such a temperature control unit - Google Patents

Temperature control unit and battery system comprising such a temperature control unit Download PDF

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DE102009038154B4
DE102009038154B4 DE200910038154 DE102009038154A DE102009038154B4 DE 102009038154 B4 DE102009038154 B4 DE 102009038154B4 DE 200910038154 DE200910038154 DE 200910038154 DE 102009038154 A DE102009038154 A DE 102009038154A DE 102009038154 B4 DE102009038154 B4 DE 102009038154B4
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Björn Demitter
Andy Rossmann
Hans-Georg Schweiger
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Schaeffler Technologies AG and Co KG
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Continental Automotive GmbH
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Abstract

Temperiereinheit (1) mit Aufnahmen (2) für Kühlfinnen, insbesondere für Kühlfinnen an einem Batteriezellenstack, wobei die Temperiereinheit (1) Fluidanschlüsse (4) aufweist, durch die ein Fluid in einen Innenraum (7) der Temperiereinheit (1) ein- und aus diesem ausströmbar ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
in dem Innenraum (7) der Temperiereinheit (1) mindestens eine in den Innenraum (7) ragende Rippe (8) angeordnet ist zur gerichteten Steuerung einer Strömung des Fluids im Innenraum (7) der Temperiereinheit (1),
wobei die Aufnahmen (2) als Aussparungen ausgestaltet sind, welche in die zumindest eine Rippe (8) derart hineinragen, dass die Aussparungen zur Kühlung von in die Aussparungen eingesteckte Kühlfinnen an das Fluid angebunden und durch das Fluid umspülbar sind.
Temperature control unit (1) with receptacles (2) for cooling fins, in particular for cooling fins on a battery cell stack, wherein the temperature control unit (1) fluid connections (4) through which a fluid in an interior (7) of the temperature control unit (1) on and off this is flowed out,
characterized in that
in the interior (7) of the temperature control unit (1) at least one in the interior (7) projecting rib (8) is arranged for directional control of a flow of the fluid in the interior (7) of the temperature control unit (1),
wherein the receptacles (2) are configured as recesses which project into the at least one rib (8) such that the recesses for cooling cooling fins inserted into the recesses are connected to the fluid and can be flushed around by the fluid.

Figure DE102009038154B4_0001
Figure DE102009038154B4_0001

Description

Die Erfindung betrifft eine Temperiereinheit sowie ein Batteriesystem mit einer solchen Temperiereinheit mit den Merkmalen der Oberbegriffe der unabhängigen Ansprüche.The invention relates to a temperature control unit and a battery system with such a temperature control unit having the features of the preambles of the independent claims.

Batterien, die dazu ausgelegt sind hohe Spitzenleistungen oder kontinuierliche Leistungen über einen längeren Zeitraum zu erbringen und dabei eine definierte Lebensdauer erreichen mussen, stellen oftmals hohe Ansprüche an eine effiziente Kuhlung. Insbesondere in Batterien, welche als Energielieferanten und Energiespeicher in Elektro- oder Hybridfahrzeugen angewendet werden, können große Wärmemengen entstehen.Batteries that are designed to provide high peak power or continuous power over a longer period of time, while achieving a defined service life, often place high demands on efficient refrigeration. Especially in batteries, which are used as energy suppliers and energy storage in electric or hybrid vehicles, large amounts of heat can arise.

Solche Batterien bestehen häufig aus einzelnen Batteriezellen, welche zu einem Batteriemodul bzw. zu einem Batteriezellenstack verschaltet sind. Für eine Lebensdauer einer Batteriezelle, kurz Zelle, und damit der Batterie ist es nicht nur von entscheidender Bedeutung, dass sie (absolut) gekühlt wird. Mindestens genauso wichtig ist eine hohe räumliche Gleichmäßigkeit einer Warmeabfuhr aus der Zelle oder Batterie, bei der also ein möglichst geringer Temperaturgradient über die einzelne Zelle und über einen Batteriezellenstack hinweg erreicht wird. In der Regel wird zu diesem Zweck die Zelle mit Hilfe eines Kühlmediums, insbesondere eines Fluids, gekühlt. In diesem Fall ist eine geringe Temperaturdifferenz zwischen den Zellen und dem Kühlmedium notwendig, vorteilhafterweise betragt diese weniger als 5 K. Außerdem sollten sich innerhalb eines (stationären) Stromungsfeldes des Fluids keine großen Temperaturgradienten herausbilden.Such batteries often consist of individual battery cells, which are connected to a battery module or to a battery cell stack. For a lifetime of a battery cell, in short cell, and thus of the battery, it is not only crucial that it (absolutely) cooled. At least as important is a high spatial uniformity of a heat dissipation from the cell or battery, ie the lowest possible temperature gradient across the individual cell and over a battery cell stack is achieved. As a rule, for this purpose the cell is cooled by means of a cooling medium, in particular a fluid. In this case, a small temperature difference between the cells and the cooling medium is necessary, advantageously this is less than 5 K. Moreover, within a (stationary) flow field of the fluid no large temperature gradients should form.

Aus DE 10 2007 063 190 A1 ist ein Batterie bekannt, umfassend eine als Kühlplatte ausgebildete Temperiereinheit und mindestens zwei galvanische Einzelzellen. Diese Einzelzellen sind jeweils in einem Metallgehäuse integriert, wobei jedes der Metallgehäuse eine Verlängerung aufweist, die zumindest teilweise in einer Aussparung der Temperiereinheit aufnehmbar ist. Auf diese Weise wird eine relativ kompakte Bauweise realisiert, welche zudem eine in der Batterie erzeugte Wärme (Verlustwärme) direkt über das Metallgehäuse zur Kühlplatte fuhrt. Dabei haben die Verlängerungen des Metallgehäuses die Funktion von Kühlfinnen, welche zumindest partiell in die Aussparungen (Aufnahmen) der Kühlplatte versenkbar sind, um auf diese Weise einen Wärmeübergangsquerschnitt zu erhöhen und eine vibrationssichere Fixierung der Einzelzellen zu erreichen. Die Temperiereinheit weist ferner Medienanschlüsse auf, durch die ein Kühlmedium durch Kanäle in die Temperiereinheit strömbar ist.Out DE 10 2007 063 190 A1 a battery is known, comprising a cooling unit formed as a cooling unit and at least two galvanic single cells. These individual cells are each integrated in a metal housing, wherein each of the metal housing has an extension which is at least partially receivable in a recess of the temperature control unit. In this way, a relatively compact design is realized, which also leads a heat generated in the battery (heat loss) directly through the metal housing to the cooling plate. The extensions of the metal housing have the function of cooling fins which are at least partially retractable into the recesses (receptacles) of the cooling plate, in this way to increase a heat transfer cross section and to achieve a vibration-proof fixation of the individual cells. The temperature control unit also has media connections, through which a cooling medium can be flowed through channels into the temperature control unit.

Im Stand der Technik ist es bekannt die Temperiereinheit bzw. ihren Innenraum mit einer Kühlschlange auszustatten oder in den Innenraum Kühlkanäle einzufräsen. Solche Kühlschlangen, welche meistens aus einem Metall wie Kupfer gefertigt sind, fuhren allerdings zu erhöhten Material- und Fertigungskosten. Außerdem bringen sie das Risiko von Undichtigkeiten mit sich, insbesondere an Schnittstellen oder Anschlüssen. Auch das Bohren oder Fräsen von Kühlkanälen in einen massiv ausgestalteten Körper einer Kühlplatte stellt einen zeit- und somit kostenaufwendigen Prozessschritt in der Herstellung dar. Zudem weist eine Temperiereinheit mit solchen gebohrten oder gefrästen Kühlkanälen oder eine mit einer Kühlschlange ausgestatteten Kuhlplatte im Allgemeinen eine erhöhte Masse und somit eine vergrößerte Wärmekapazität auf. Dies führt zu einem verlängerten Ansprechverhalten der Kühlleistung der Temperiereinheit, was sich in vielen Anwendungen nachteilig auswirkt.In the prior art, it is known to equip the temperature control unit or its interior with a cooling coil or to mill cooling passages into the interior space. Such cooling coils, which are usually made of a metal such as copper, but lead to increased material and manufacturing costs. In addition, they bring with them the risk of leaks, especially at interfaces or connections. The drilling or milling of cooling channels in a massively designed body of a cooling plate is a time-consuming and thus costly process step in the production. In addition, a tempering with such drilled or milled cooling channels or equipped with a cooling coil cooling plate generally has an increased mass and thus an increased heat capacity. This leads to a prolonged response of the cooling capacity of the temperature control unit, which has a disadvantageous effect in many applications.

Der vorliegenden Erfindung liegt also die Aufgabe zugrunde eine Temperiereinheit vorzuschlagen, welche die genannten Probleme behebt oder zumindest abmildert. Insbesondere sollte die vorgeschlagene Temperiereinheit einen möglichst kompakten und platzsparenden Aufbau aufweisen und eine möglichst effektive und räumliche homogene Kühlung ermöglichen, insbesondere eines mit Kühlfinnen ausgestatteten Batteriezellenstacks. Des weiteren ist eine möglichst einfache und kostengünstige Herstellbarkeit mit wenigen notwendigen Arbeitsschritten, geringem Materialaufwand und wenigen Bauteilen gefordert. Insbesondere sollte sich ein Strömungsverhalten der Temperiereinheit leicht nachbearbeiten lassen.The object of the present invention is therefore to propose a tempering unit which overcomes or at least alleviates the problems mentioned. In particular, the proposed temperature control should have a compact and space-saving design as possible and allow the most effective and spatial homogeneous cooling, especially a equipped with Kühlfinnen battery cell stack. Furthermore, the simplest possible and cost-effective manufacturability with few necessary steps, low material costs and few components is required. In particular, a flow behavior of the temperature control unit should be easy to rework.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemaß gelöst durch eine Temperiereinheit und durch ein Batteriesystem mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterentwicklungen sind Gegenstand der Unteransprüche.This object is achieved according to the invention by a temperature control unit and by a battery system having the features of the independent claims. Advantageous developments are the subject of the dependent claims.

Eine erfindungsgemäße Temperiereinheit weist Aufnahmen für Kühlfinnen, insbesondere für Kühlfinnen an einem Batteriezellenstack, sowie Fluidanschlüsse auf, durch die ein Fluid ein- und ausströmbar ist, wobei in einem Innenraum der Temperiereinheit mindestens eine in den Innenraum ragende Rippe angeordnet ist zur gerichteten Steuerung einer Strömung des Fluids im Innenraum der Temperiereinheit. Dabei ist die mindestens eine Rippe als eine Ausbuchtung einer Begrenzungswand des Innenraums ausgestaltet.A temperature control unit according to the invention has receptacles for cooling fins, in particular for cooling fins on a battery cell stack, as well as fluid connections, through which a fluid is flowed in and out, wherein in an interior of the temperature control at least one protruding into the interior rib is arranged for directional control of a flow of the Fluids in the interior of the temperature control unit. In this case, the at least one rib is designed as a bulge of a boundary wall of the interior.

Die Erfindung ermöglicht durch die mindestens eine Rippe eine gezielte Steuerung der Fluids innerhalb des Innenraums der Temperiereinheit, wodurch sich Verwirbelungen, ungewollte oder unnötige Richtungswechsel mit daraus resultierenden Druckverlusten sowie weniger stark durchströmte oder strömungslose Bereiche (Toträume), welche zu einer bereichsweise weniger effizienten Wärmeabfuhr und somit zu Temperaturgradienten in der Batterie führen können, weitgehend vermeiden lassen. Im Gegensatz zur Verwendung einer Kuhlschlangen, welche in der Regel einen relativ hohen Druckverlust entlang ihres Verlaufs mit sich bringt, lässt sich durch eine geeignete Anordnung der Rippen der Innenraum der Temperiereinheit möglichst parallel ohne viele Richtungswechsel durchströmen. Dies hat den Vorteil, dass selbst bei zähflüssigen Kühlmedien eine hinreichende Durchflussgeschwindigkeit des Fluids auch mit preiswerten und stromsparenden Pumpen erzeugbar ist. Ein weiterer Vorteil eines Erzeugens möglichst eines möglichst parallelen Durchstromens der Temperiereinheit mittels Rippen ist es, dass sich im Fluid nicht wie etwa innerhalb einer Kühlschlange entlang eines langen Strömungsweges durch die Temperiereinheit ein Temperaturgradient entlang dieses Weges durch eine Wärmeaufnahme ausbildet, wodurch es zu einer räumlich inhomogenen Kühlung der Batterie kommen kann.The invention makes it possible by the at least one rib targeted control of the fluids within the interior of the temperature control, causing turbulence, unwanted or unnecessary changes of direction with resulting pressure losses and less strongly flowed or flowless areas (dead spaces), which a region-wise less efficient heat dissipation and thus can lead to temperature gradients in the battery can be largely avoided. In contrast to the use of a Kuhlschlangen, which usually brings a relatively high pressure loss along its course, can be through a suitable arrangement of the ribs of the interior of the temperature control as possible flow through parallel without many changes of direction. This has the advantage that even with viscous cooling media, a sufficient flow rate of the fluid can be generated even with inexpensive and energy-saving pumps. Another advantage of generating as parallel as possible flow through the temperature control unit by means of ribs is that forms a temperature gradient along this path by a heat absorption in the fluid not as in a cooling coil along a long flow path through the temperature control unit, creating a spatially inhomogeneous Cooling the battery can come.

Außerdem ist in einer erfindungsgemäßen Temperiereinheit eine nachträgliche Korrektur eines Strömungsverhaltens in ihrem Innenraum problemlos durch ein Nachbearbeiten der Rippen problemlos möglich. Desweiteren haben die Rippen den Vorteil eine Oberfläche des Innenraums zu vergrößern und so einen Wärmeaustausch zwischen dem Fluid und der Temperiereinheit zu fördern. Die Rippen lassen sich zudem als integrierter Bestandteil der Temperiereinheit herstellen, insbesondere in einem Gussverfahren, ohne dass zusatzliche Bauteile oder Verrohrungen notwendig sind.In addition, in a temperature control unit according to the invention, a subsequent correction of a flow behavior in its interior is easily possible by reworking the ribs. Furthermore, the ribs have the advantage of increasing a surface area of the interior and thus promoting a heat exchange between the fluid and the temperature control unit. The ribs can also be produced as an integral part of the tempering unit, in particular in a casting process, without the need for additional components or piping.

Durch das Einsparen von Verrohrungen mit den zugehörigen Schnittstellen durch eine erfindungsgemäße Integralbauweise lasst sich zudem eine platzsparende Ausführung realisieren, welche insbesondere bei Anwendungen in einem Elektro- oder Hybridfahrzeug einen entscheidenden Vorteil bedeutet. Dazu kommt eine Minimierung eines Risikos von Undichtigkeiten an Schnitt- und Dichtungsstellen.By saving piping with the associated interfaces by an integral construction according to the invention can also be realized a space-saving design, which means a decisive advantage, especially in applications in an electric or hybrid vehicle. In addition, there is a minimization of the risk of leaks at cutting and sealing sites.

Durch eine solche kostengünstige Integralbauweise mit einem hohen Integrationsgrad ist die Temperiereinheit durch eine geeignete Formgebung gezielt in ihren funktionalen Eigenschaften an konkrete Anforderungen anpassbar, ohne dass Bauteile oder Verrohrungen auszuwechseln sind oder sich das Herstellungsverfahren wesentlich ändert oder verteuert. So sind die meisten der folgenden Ausführungsformen allein durch eine gezielte Ausgestaltung dieser Rippen realisierbar. Hinzu kommt, dass sich die vorgeschlagene Temperiereinheit besonders gut als Gleichteil im Baukasten für Energiespeicher mehrfach verwenden lässt. Des weiteren sind durch die Verwendung von Rippen zur Stromungssteuerung im Gegensatz zu Kühlschlangen keine weiteren Schnittstellen benötigt, welche zu Undichtigkeiten führen können. Schließlich zeichnet sich die vorgeschlagene Temperiereinheit auch durch eine sehr sichere elektrische Isolierbarkeit aus, insbesondere bei einer Fertigung aus einem elektrisch isolierenden Kunststoff.By such a low-cost Integralbauweise with a high degree of integration, the temperature control unit by appropriate shaping targeted in their functional properties to specific requirements adaptable without components or piping are replaced or the manufacturing process significantly changes or expensive. Thus, most of the following embodiments can be realized solely by a specific design of these ribs. In addition, the proposed temperature control unit can be used particularly well as a common part in the modular system for energy storage multiple times. Furthermore, the use of ribs for flow control in contrast to cooling coils no further interfaces needed, which can lead to leaks. Finally, the proposed temperature control is also characterized by a very safe electrical insulation, especially in a production of an electrically insulating plastic.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der Temperiereinheit ist eine Schar von im Wesentlichen parallel verlaufender Rippen vorgesehen, welche eine besonders effiziente Steuerung der Fluidstromung ermöglichen. Dabei ist es besonders günstig, wenn diese Schar von Rippen möglichst gleichmäßig uber eine Gesamtoberflache einer Begrenzungswand verteilt ist, um so strömungslose Bereiche des Innenraums weitgehend zu vermeiden. Dabei beträgt der Abstand zweier Rippen vorzugsweise nicht mehr als der dreifache Wert ihrer Dicke. Ferner bedeutet im Wesentlichen parallel eine Winkelabweichung von weniger als 10° von einer exakt parallelen Ausrichtung.In an advantageous embodiment of the tempering unit, a family of essentially parallel ribs is provided, which allow a particularly efficient control of fluid flow. It is particularly advantageous if this group of ribs is distributed as evenly as possible over an entire surface of a boundary wall, so as to largely avoid flowless areas of the interior. The distance between two ribs is preferably not more than three times their thickness. Furthermore, essentially parallel means an angular deviation of less than 10 ° from an exactly parallel alignment.

In einer Ausführungsform mit einem besonders gut gesteuerten Strömungsverhalten des Fluids ist vorgesehen, dass die mindestens eine Rippen eine Längsausdehnung aufweist mit einer Lange von mindestens 50% eines Abstandes zwischen zwei einander gegenüberliegenden Begrenzungsflächen des Innenraumes. In einer besonders günstigen Ausführungsform beträgt die genannte Lange der Rippen mindestens 80% dieses Abstandes oder steht mit diesen Begrenzungsflachen sogar in einem Berührungskontakt.In one embodiment with a particularly well-controlled flow behavior of the fluid, it is provided that the at least one rib has a longitudinal extent with a length of at least 50% of a distance between two opposite boundary surfaces of the interior. In a particularly favorable embodiment, said length of the ribs amounts to at least 80% of this distance or even comes into contact with these limiting surfaces.

Die Effizienz der Steuerung der Strömung des Fluids ist besonders hoch in einer Ausführungsform der Erfindung, welch vorsieht dass die mindestens eine Rippe mit einer an diese Rippe angrenzende Begrenzungsfläche des Innenraums einen im Wesentlichen senkrechten Winkel einschließt. Dabei liegt dieser Winkel in einem Bereich zwischen 70° und 110°, oder in einer besonders vorteilhaften Ausfuhrungsform zwischen 80° und 100°.The efficiency of the control of the flow of the fluid is particularly high in an embodiment of the invention, which provides that the at least one rib encloses a substantially perpendicular angle with a boundary surface of the interior adjacent to this rib. In this case, this angle is in a range between 70 ° and 110 °, or in a particularly advantageous embodiment between 80 ° and 100 °.

Eine Hohe der Rippe, welche (zusammen mit dem oben genannten Winkel) ein Maß dafür ist, wie weit ein solche Rippe in den Innenraum hineinragt, ist in einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung großer als eine Dicke der Rippe, welche als eine Ausdehnung der Rippe senkrecht zu Ihrer Längenausdehnung und ihrer Höhe definiert ist. Auf diese Weise wird Material eingespart und eine besonders große Oberfläche des Innenraums erreicht. In einer besonders vorteilhaften Weiterentwicklung der Erfindung gehen die Rippen bis kurz an den Deckel des Kühlers so dass nur ein kleiner Spalt besteht. Es ist auch möglich die Rippen bündig zum Deckel auszuführen, ohne dass es zu einem Formschluss zwischen Deckel und Kühlrippen kommt.A height of the rib, which (together with the above-mentioned angle) is a measure of how far such a rib protrudes into the interior, in an advantageous embodiment of the invention is greater than a thickness of the rib which is perpendicular to an extension of the rib is defined to your length extension and its height. In this way, material is saved and achieved a particularly large surface of the interior. In a particularly advantageous further development of the invention, the ribs go to the cover of the cooler until it is short so that only a small gap exists. It is also possible to perform the ribs flush with the lid, without resulting in a positive connection between the lid and cooling fins.

In einer besonders leicht herstellbaren Weiterentwicklung der Erfindung ist die Temperiereinheit aus einem einzigen Material gefertigt. Dazu sind beispielsweise Kunststoffe geeignet, insbesondere solche mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit. In a particularly easy to manufacture further development of the invention, the temperature control unit is made of a single material. For this purpose, for example, plastics are suitable, in particular those with a high thermal conductivity.

In einer vorteilhaften Weiterentwicklung der Erfindung ist ein inneres Gesamtvolumen der Temperiereinheit, also ein Volumen des von dem Fluid durchströmbaren Innenraums, vorteilhafterweise nur wenig geringer als ein äußeres Gesamtvolumen der Temperiereinheit, welches durch die äußeren Abmaße der Temperiereinheit gegeben ist. Dabei liegt das Verhältnis des inneren Gesamtvolumens zum äußeren Gesamtvolumen vorteilhafterweise in einem Bereich zwischen 0,8 und 1, vorzugsweise zwischen 0,9 und 1. Dies hat den Vorteil, dass eine solche Temperiereinheit besonders leicht und materialsparend ist mit einer nur sehr geringen eigenen Wärmekapazität und somit mit einer besonders reagierenden Kühlfähigkeit. Ein solch großes inneres Volumen im Vergleich zum äußeren Volumen lässt sich mittels gebohrter oder gefraster Stromungskanäle in der Regel nur durch ein Entfernen eines großen Materialvolumens und mit einem entsprechend hohen Arbeitsaufwand realisieren.In an advantageous further development of the invention, an inner total volume of the temperature control unit, that is to say a volume of the interior through which the fluid can flow, is advantageously only slightly less than an external total volume of the temperature control unit, which is given by the outer dimensions of the temperature control unit. In this case, the ratio of the total internal volume to the total external volume is advantageously in a range between 0.8 and 1, preferably between 0.9 and 1. This has the advantage that such a temperature control is particularly easy and material-saving with only a very small own heat capacity and thus with a particularly responsive cooling capability. Such a large inner volume compared to the outer volume can be realized by means of drilled or milled flow channels usually only by removing a large volume of material and with a correspondingly high workload.

Prinzipiell ist eine gefräste Ausführung Temperiereinheit der hier vorgeschlagenen Art möglich. In einer besonders vorteilhaften Ausfuhrungsform der Erfindung ist die Temperiereinheit aber in einem Gussverfahren hergestellt, welches im Allgemeinen besonders kostengünstig und in wenigen Arbeitsschritten durchfuhrbar ist. Zu diesem Zweck eignet sich besonders gut eine zweiteilige Ausführungsform der Temperiereinheit mit einer die Aufnahmen und die mindestens eine Rippe umfassenden Halbschale und einem Deckel zum Verschluss der Halbschale. Der Deckel und insbesondere die Halbschale lassen sich dann besonders leicht und kostengünstig als Gussteile realisieren mit Aussparungen für die Fluidanschlüsse, da beide Bauteile, der Deckel wie die Halbschale, ohne Hinterschnitte realisierbar sind. Der Deckel kann dabei einfach an der Halbschale befestigt werden, etwa stoffschlüssig, z. B. durch Kleben, Schweißen oder Loten, oder aber mittels Klemmen wie etwa Metallspangen, wobei aber zwischen der Halbschale und dem Deckel vorteilhafterweise eine Dichtung angeordnet ist. Durch die im Gussverfahren leicht herstellbaren glatten Fügestellen lässt sich der Zusammenbau von Deckel und Halbschale besonders einfach und sicher durchfuhren. In einer Weiterentwicklung dieser zweiteiligen Ausführungsform weist der Deckel Versteifungsrippen auf zur Vergrößerung einer mechanischen Stabilität des Deckels und zur Steuerung der Fluidströmung.In principle, a milled version tempering unit of the type proposed here is possible. In a particularly advantageous embodiment of the invention, however, the tempering unit is produced in a casting process, which is generally particularly cost-effective and can be carried out in a few steps. For this purpose, a two-part embodiment of the tempering unit with a half shell comprising the receptacles and the at least one rib and a lid for closing the half shell is particularly well suited. The lid and in particular the half-shell can then be realized particularly easily and inexpensively as castings with recesses for the fluid connections, since both components, the lid and the half-shell, can be realized without undercuts. The lid can be easily attached to the half shell, such as cohesive, z. As by gluing, welding or soldering, or by means of terminals such as metal clips, but between the half-shell and the lid advantageously a seal is arranged. Thanks to the smooth joints, which can easily be produced by casting, the assembly of lid and half-shell can be carried out particularly easily and safely. In a further development of this two-part embodiment, the lid has stiffening ribs for increasing mechanical stability of the lid and for controlling the fluid flow.

Eine Weiterentwicklung der Erfindung sieht vor, dass zwei einander gegenüberliegende Begrenzungswände des Innenraums durch mindestens eine der Rippen miteinander verbunden sind zum Unterteilen des Innenraums in mindestens zwei Kammern. Durch diese Kammern lasst sich die Strömung des Fluid im Innenraum besonders gut kontrollieren, so dass eine besonders gleichmäßige Kühlung einstellen lässt. Insbesondere lassen sich auf diese Weise besonders Effizient Verwirbelungen oder unnotige Richtungswechsel des Fluids vermindern, wodurch ein Fließverhalten des Fluids insgesamt verbessert und ein Druckabfall vermindert wird. Vorzugsweise weist die mindestens eine die beiden Begrenzungswande verbindende und somit kammernbildende Rippe eine Dicke auf, welche geringer ist als der Abstand zwischen den beiden Begrenzungswanden des Innenraums. Auf diese Weise wird eine besonders leichte Bauweise bei einer besonders großen Oberflache des Innenraums erreicht.A further development of the invention provides that two mutually opposite boundary walls of the interior are connected to each other by at least one of the ribs for dividing the interior into at least two chambers. These chambers allow the flow of the fluid in the interior to be controlled particularly well, so that a particularly uniform cooling can be set. In particular, in this way, particularly efficient turbulence or unnecessary change of direction of the fluid can be reduced, as a result of which a flow behavior of the fluid as a whole is improved and a pressure drop is reduced. Preferably, the at least one rib connecting the two boundary walls and thus forming a chamber has a thickness which is smaller than the distance between the two boundary walls of the interior. In this way, a particularly lightweight construction is achieved with a particularly large surface of the interior.

Eine vorteilhafte Weiterentwicklung der Erfindung sieht vor, dass eine der Kammern als Verteilerkammer ausgestaltet ist, welche durch Durchtrittsöffnungen mit mindestens zwei an sie angrenzenden Kammern verbunden ist, wodurch ein Zu- bzw. ein Abfluss des Fluids in die Kammern durch eine Größe der einzelnen Durchtrittsöffnungen steuern lässt. Auf diese Weise lässt sich ein Strömungsverlauf durch die Anordnung der Kammern und durch Durchtrittsöffnungen der jeweiligen Rippen besonders einfach und sicher kontrollieren. Besonders vorteilhaft ist dabei auch die leichte Nachbearbeitbarkeit der Durchgangsöffnungen und Einstellbarkeit bzw. Korrektur des Strömungsverhaltens. Insbesondere lassen sich so die Anzahl der Richtungswechsel der Strömung des Fluids und somit ein notwendiger Arbeitsdruck des Fluids minimieren. Zum selben Zweck sieht ein besondere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Temperiereinheit eine Zulaufkammer und eine Ablaufkammer aufweist, welche jeweils mit einem der Fluidanschlüsse verbunden sind und über Durchtrittsöffnungen an einen Bereich des Innenraums angeschlossen sind. Besonders vorteilhaft ist eine direkte Verbindung zwischen der Zu- bzw. Ablaufkammer mit jeweils einer Verteilerkammer. Auf diese Weise lässt sich ein besonders günstiges Strömungsverhalten bei einem niedrigen Arbeitsdruck und somit einem geringen Energieverbrauch gewährleisten.An advantageous further development of the invention provides that one of the chambers is designed as a distribution chamber, which is connected through passage openings with at least two adjoining chambers, thereby controlling an inflow or outflow of the fluid into the chambers by a size of the individual passage openings leaves. In this way, a flow pattern through the arrangement of the chambers and through openings of the respective ribs can be controlled particularly easily and safely. The easy reworkability of the passage openings and adjustability or correction of the flow behavior is also particularly advantageous. In particular, the number of changes of direction of the flow of the fluid and thus a necessary working pressure of the fluid can thus be minimized. For the same purpose, a particular embodiment of the invention provides that the temperature control unit has an inlet chamber and a drain chamber which are each connected to one of the fluid connections and are connected via passage openings to a region of the interior. Particularly advantageous is a direct connection between the inlet and outlet chamber, each with a distribution chamber. In this way, a particularly favorable flow behavior at a low working pressure and thus ensure low energy consumption.

In einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass eine der Rippen oder allgemein eine zwei Bereiche des Innenraums trennende Wandung doppelwandig ausgeführt ist für eine thermische Entkopplung von an diese Rippe angrenzender Bereiche des Innenraums. Dabei kann ein Zwischenraum zwischen zwei Wänden der Rippe oder Wandung vorteilhafterweise mit Luft oder einem thermisch isolierenden Material gefullt sein.In a particular embodiment of the invention, it is provided that one of the ribs or generally a wall separating two regions of the interior is made double-walled for thermal decoupling of areas of the interior adjacent to this rib. In this case, a gap between two walls of the rib or wall can advantageously be filled with air or a thermally insulating material.

In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Aufnahmen als Aussparungen ausgestaltet sind, welche in die Rippen hineinragen. Dies hat den Vorteil, dass in die Aussparungen eingesteckte Kühlfinnen besonders effektiv durch das Fluid gekuhlt werden können, da nur ein besonders kleiner räumlicher Abstand zwischen Fluid und Kühlrippe und somit ein sehr geringer Wärmeübergangswiderstand zwischen Finne und Fluid besteht. Insbesondere sind die Kuhlfinnen auf diese Weise beidseitig an das Fluid angebunden und durch das Fluid umspülbar, so dass ein besonders guter Wärmeaustausch zwischen Kühlfinne und Fluid stattfindet.In a particularly advantageous development of the invention it is provided that the receptacles are configured as recesses, which in the ribs protrude. This has the advantage that cooling fins inserted into the recesses can be cooled particularly effectively by the fluid since there is only a particularly small spatial distance between the fluid and the cooling fin and thus a very low heat transfer resistance between the fin and the fluid. In particular, the Kuhlfinnen are connected in this way on both sides of the fluid and umspülbar by the fluid, so that a particularly good heat exchange between Kühlfinne and fluid takes place.

In einer Weiterentwicklung der Erfindung ist vorgesehen, dass eine der Rippen eine Einkerbung aufweist zur Ausbildung einer Durchtrittsöffnung. Dies ist besonders vorteilhaft in Verbindung mit einer Herstellung in einem Gussverfahren, wenn diese Einkerbung an einem oberen Rand der Rippe vorgesehen ist. Auf diese Weise lässt sich die Größe der Einkerbung und somit die der daraus resultierenden Durchtrittsöffnung besonders einfach einstellen für eine gezielte Steuerung der Fluidströmung.In a further development of the invention, it is provided that one of the ribs has a notch to form a passage opening. This is particularly advantageous in connection with manufacture in a casting process when this indentation is provided at an upper edge of the rib. In this way, the size of the notch and thus the resulting passage opening can be adjusted particularly easily for targeted control of the fluid flow.

Eine besondere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass auf einer, vorzugsweise auf allen der Rippen eine Dichtmasse aufgetragen ist fur ein Abdichten von an diese Rippe angrenzender Bereiche des Innenraums. Dies ist besonders vorteilhaft in der oben beschriebenen zweiteiligen Ausführungsform, bei der alle Kammern bildende Rippen Teil der Halbschale sind. Wird diese mit dem Deckel verschlossen, sind die Kammern mit Hilfe der Dichtmasse an einer Kontaktierung mit dem Deckel besonders gut abdichtbar.A particular embodiment of the invention provides that on one, preferably on all of the ribs a sealant is applied for sealing adjacent to this rib areas of the interior. This is particularly advantageous in the two-part embodiment described above, in which all chambers forming ribs are part of the half-shell. If this is closed with the lid, the chambers are particularly well sealed with the help of the sealant at a contact with the lid.

Eine Weiterentwicklung der Erfindung sieht vor, dass an inneren Begrenzungsflächen der Aufnahmen eine Wärmeleitvergussmasse aufgetragen ist. Dieses Merkmal dient einer verbesserten Toleranz gegenüber Abstandsabweichungen zwischen Kühlfinnen, insbesondere im Fall von Batteriezellenstacks, und für eine verbesserte Wärmeleitfähigkeit zwischen den Kühlfinnen und der Temperiereinheit.A further development of the invention provides that a Wärmeleitvergussmasse is applied to the inner boundary surfaces of the images. This feature serves to improve tolerance to distance variations between cooling fins, especially in the case of battery cell stacks, and for improved thermal conductivity between the fins and the temperature control unit.

Die Erfindung schlägt außerdem ein Batteriesystem vor, welches mindestens ein Batteriemodul mit Kühlfinnen und mindestens einer Temperiereinheit der hier vorgeschlagenen Art beinhaltet, wobei die Kühlfinnen des mindestens einen Batteriemoduls in die Aufnahmen der mindestens einen Temperiereinheit eingesteckt sind. Auf diese Weise erfüllen die Kühlrippen gleich zwei Funktionen. Zum einen stabilisieren sie die Verbindung der Temperiereinheit mit dem Batteriemodul, wodurch eine besonders hohe Vibrationsfestigkeit dieser Verbindung erzielt wird, und verbessern zum andern die Wärmeleitung zwischen dem Batteriemodul und der Temperiereinheit. Dabei kann das Batteriemodul mit der Temperiereinheit außerdem über Verbindungselemente fest verbunden sein. Vorzugsweise ist die Temperiereinheit aus einem moglichst wärmeleitenden aber elektrisch isolierenden Kunststoff gefertigt, wodurch eine elektrische Isolierung der Batterie, insbesondere von der Kühlflüssigkeit, erzielt wird.The invention also proposes a battery system which includes at least one battery module with cooling fins and at least one temperature control unit of the type proposed here, the cooling fins of the at least one battery module being inserted into the receptacles of the at least one temperature control unit. In this way, the cooling fins perform two functions. On the one hand, they stabilize the connection of the tempering unit with the battery module, whereby a particularly high vibration resistance of this connection is achieved, and on the other hand improve the heat conduction between the battery module and the temperature control unit. In this case, the battery module with the temperature control unit can also be firmly connected via connecting elements. Preferably, the temperature control unit is made of a thermally conductive as possible but electrically insulating plastic, whereby an electrical insulation of the battery, in particular of the cooling liquid, is achieved.

Das Batteriemodul kann eine oder mehrere Batteriezellen umfassen, welche vorzugsweise miteinander verschaltet sind. Das Batteriesystem kann insbesondere Bestandteil eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs sein.The battery module may include one or more battery cells, which are preferably interconnected. The battery system may in particular be part of an electric or hybrid vehicle.

In einer besonderen Ausführungsform weist das Batteriesystem eine Zuleitung für einen parallel geschalteten Zulauf des Fluids in die mindestens eine Temperiereinheit und eine Ableitung für einen parallel geschalteten Ablauf des Fluids aus der mindestens einen Temperiereinheit auf.In a particular embodiment, the battery system has a supply line for a parallel connection of the fluid into the at least one temperature control unit and a discharge for a parallel-connected drain of the fluid from the at least one temperature control unit.

Im Folgenden werden spezielle Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der 1 bis 5 beschrieben. Es zeigtIn the following, specific embodiments of the invention will be described with reference to FIGS 1 to 5 described. It shows

1 eine schematische Darstellung einer Temperiereinheit hier vorgeschlagener Art in einer zweiteiligen, Ausführungsform, 1 2 is a schematic representation of a tempering unit of a type proposed here in a two-part embodiment.

2 eine schematische Darstellung eines Querschnitts einer Temperiereinheit hier vorgeschlagener Art, bei der die Aufnahmen für die Kühlfinnen in die Rippen der Temperiereinheit hineinragen, 2 1 is a schematic representation of a cross-section of a tempering unit of a type proposed here, in which the receptacles for the cooling fins protrude into the ribs of the tempering unit,

3 eine schematische Darstellung mehrerer Rippen und einer Kammer in einem Innenraum einer Temperiereinheit hier vorgeschlagener Art, 3 a schematic representation of several ribs and a chamber in an interior of a tempering unit of the type proposed here,

4 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Temperiereinheit hier vorgeschlagener Art, bei der die Kühlfinnen nicht in die Rippen hineinragen, 4 a further embodiment of a tempering unit of the type proposed here, in which the cooling fins do not protrude into the ribs,

5 eine schematische Darstellung eines Innenraums mit Rippen einer Temperiereinheit hier vorgeschlagener Art, 5 a schematic representation of an interior with ribs of a tempering unit of the type proposed here,

6 ein Batteriesystem hier vorgeschlagener Art. 6 a battery system proposed here type.

In 1a ist eine Temperiereinheit 1 hier vorgeschlagener Art schematisch dargestellt. Auf einer Oberseite der Temperiereinheit sind Aufnahmen 2 vorgesehen, in welche Kühlfinnen eines Batteriezellenstacks eingeschoben sind (letztere hier nicht dargestellt). Diese Aufnahmen 2 sind als Aussparungen in einer oberen Halbschale 3 der Temperiereinheit 1 ausgeformt. Die Halbschale 3 weist außerdem Fluidanschlüsse 4 für einen Zu- und Ablauf eines Fluids in die Temperiereinheit auf. Ein Deckel 5 ist mit Metallspangen 6 an der oberen Halbschale 3 befestigt. In 1b ist eine vereinfachte Explosionsdarstellung dieser Temperiereinheit gezeigt.In 1a is a temperature control unit 1 here proposed type shown schematically. On top of the tempering unit are recordings 2 provided in which cooling fins of a battery cell stack are inserted (the latter not shown here). These shots 2 are as recesses in an upper half shell 3 the temperature control unit 1 formed. The half shell 3 also has fluid connections 4 for an inlet and outlet of a fluid in the temperature control unit. A lid 5 is with metal clips 6 on the upper half shell 3 attached. In 1b a simplified exploded view of this temperature control unit is shown.

In den 2a, 2b, 2c ist eine Temperiereinheit 1 hier vorgeschlagener Art schematisch dargestellt. Dabei handelt es sich wie in 1a und 1b um eine Temperiereinheit 1 in einer zweiteiligen Ausführungsform, wobei hier der besseren Übersichtlichkeit halber nur eine obere Halbschale 3 der Temperiereinheit 1 dargestellt ist. 1a zeigt eine perspektivische Ansicht eines Querschnitts dieser Halbschale 3. Die Temperiereinheit weist Aufnahmen 2 für Kühlfinnen auf, insbesondere für Kühlfinnen an einem Batteriezellenstack (hier nicht dargestellt), welche in dieser Darstellung quer zur Schnittebene der Darstellung verlaufen. Die Temperiereinheit 1 weist Fluidanschlüsse 4 auf, durch die ein Fluid ein- und ausströmbar ist. Dabei kann das Fluid gekühlt sein für eine Kühlung eines Batteriezellenstacks oder aber auch erwärmt sein für eine Erwärmung des Batteriezellenstacks. In den meisten Anwendungen ist allerdings eine Kuhlfunktion der Temperiereinheit von besonderer Bedeutung. In the 2a . 2 B . 2c is a temperature control unit 1 here proposed type shown schematically. It is like in 1a and 1b around a tempering unit 1 in a two-part embodiment, wherein here for the sake of clarity, only an upper half-shell 3 the temperature control unit 1 is shown. 1a shows a perspective view of a cross section of this half-shell 3 , The temperature control unit has recordings 2 for cooling fins, in particular for cooling fins on a battery cell stack (not shown here), which extend transversely to the sectional plane of the representation in this illustration. The temperature control unit 1 has fluid connections 4 on, by a fluid is flowed in and out. In this case, the fluid may be cooled for cooling a battery cell stack or else be heated for heating the battery cell stack. In most applications, however, a cooling function of the temperature control unit is of particular importance.

Dabei ist das Fluid uber Verbindungsschlauche, welche an die Fluidanschlüsse angeschlossen sind, zu einem Kühlsystem (hier nicht dargestellt) leitbar, indem eine in dem Fluid gespeicherte Wärme dem Fluid entzogen wird. In einem Innenraum 7 der Temperiereinheit sind in den Innenraum 7 hineinragende Rippen 8, 8' vorgesehen fur eine gerichtete Steuerung einer Strömung des Fluids und zur Vermeidung von strömungslosen Bereichen im Innenraum 7 der Temperiereinheit 1. Einige der Rippen 8' weisen eine Höhe H' auf, welche einer Höhe des Innenraums 7 entspricht. Die restlichen Rippen 8 haben eine geringere Hohe h.In this case, the fluid via connection hoses, which are connected to the fluid connections, to a cooling system (not shown here) can be conducted by a heat stored in the fluid heat is removed from the fluid. In an interior 7 the temperature control unit are in the interior 7 protruding ribs 8th . 8th' intended for a directed control of a flow of the fluid and to avoid flowless areas in the interior 7 the temperature control unit 1 , Some of the ribs 8th' have a height H ', which is a height of the interior 7 equivalent. The remaining ribs 8th have a lower height h.

Im fertig montierten Zustand, in dem der Deckel 5 an der Halbschale 3 befestigt ist, bilden die höheren Rippen 8' zwischen sich Kammern 9 aus. In der perspektivischen Darstellung in 1c dieser oberen Halbschale 3 der Temperiereinheit 1 ist insbesondere eine als Verteilerkammer 9' ausgestaltete Kammer zu erkennen. Diese Verteilerkammer 9' ist über Durchtrittsöffnungen 10 mit anderen Kammern 9 verbunden.In the assembled state, in which the lid 5 on the half shell 3 fixed, form the higher ribs 8th' between them chambers 9 out. In the perspective view in 1c this upper half shell 3 the temperature control unit 1 is in particular a distribution chamber 9 ' recognized chamber to recognize. This distribution chamber 9 ' is via passages 10 with other chambers 9 connected.

Außerdem ist eine Zulaufkammer 11 sowie eine Ablaufkammer 11' vorgesehen, welche über eine Durchtrittsoffnung 10' mit der Verteilerkammer 9' verbunden ist. Die Zu- und die Ablaufkammer 11, 11' weisen außerdem Fluidanschlüsse 4 auf.There is also an inlet chamber 11 as well as a drainage chamber 11 ' provided, which via a Durchtrittsoffnung 10 ' with the distribution chamber 9 ' connected is. The inlet and the outlet chamber 11 . 11 ' also have fluid connections 4 on.

Die dargestellte Halbschale 3 besteht vorzugsweise aus einem elektrisch isolierenden aber gut wärmeleitenden Kunststoff und ist, da sie keine Hinterschnitte aufweist, einfach und kostengünstig in einem in einem Gussverfahren hergestellt worden. Die Durchtrittsöffnungen 10, 10' sind jeweils als Einkerbungen einer Rippe 8' ausgestaltet. Auf diese Weise lässt sich eine Größe der Durchtrittsöffnung 10, 10' leicht in dem Gussverfahren einstellen und auch zu einem spateren Zeitpunkt einfach nachbearbeiten. Durch die Größe der Durchtrittsöffnungen 10 ist eine Strömungsgeschwindigkeit des Fluids durch die Kammern 9, gezielt steuerbar und nachbearbeitbar. Insbesondere läst sich durch eine entsprechende Anpassung der Größe der Durchgangslöcher 10 ein eventueller Druckabfall entlang der Verteilerkammer 9' ausgleichen, so dass sich eine über den Batteriezellenstack hinweg gleichmäßige Strömung und Kühlwirkung des Fluids in der Temperiereinheit 1 einstellen lässt. Ferner lasst sich über die Durchtrittsöffnungen 10, 10' eine gesamte Ein- und Abströmgeschwindigkeit (Durchstromgeschwindigkeit) des Fluids durch die Temperiereinheit 1 einstellen. Insgesamt wird durch die Kammern 9, die Verteilungskammern 9' und die Zu- und Ablaufkammern 11, 11' ein Durchströmen der Temperiereinheit mit einem besonders geringen Druckverlust erzielt, da unnötige Richtungswechsel und Wirbelbildungen in der Strömung weitestgehend vermieden werden. Daher eignet sich Kuhler auch zum Betrieb bei niedrigen Temperaturen mit einem zähflüssigen Fluid und zum Einstellen einer hinreichenden Stromungsgeschwindigkeit eines solchen Fluids fur eine effektive und homogene Kühlung insbesondere eines angeschlossenen Batteriezellenstacks in einem Elektro- oder Hybridfahrzeug.The illustrated half shell 3 is preferably made of an electrically insulating but highly thermally conductive plastic and, since it has no undercuts, has been produced in a simple and cost-effective manner in a casting process. The passages 10 . 10 ' are each as notches of a rib 8th' designed. In this way, a size of the passage opening can be 10 . 10 ' easy to adjust in the casting process and also post-processing at a later date. Due to the size of the passages 10 is a flow rate of the fluid through the chambers 9 , specifically controllable and postprocessable. In particular, by a corresponding adjustment of the size of the through holes 10 a possible pressure drop along the distribution chamber 9 ' compensate, so that a uniform across the battery cell stack flow and cooling effect of the fluid in the temperature control unit 1 can be set. Furthermore, let yourself over the passages 10 . 10 ' an entire inflow and outflow velocity (flow rate) of the fluid through the temperature control unit 1 to adjust. Overall, through the chambers 9 , the distribution chambers 9 ' and the inlet and outlet chambers 11 . 11 ' a flow through the temperature control achieved with a very low pressure loss, since unnecessary changes of direction and vortex formations in the flow are largely avoided. Therefore, Kuhler is also suitable for operation at low temperatures with a viscous fluid and for setting a sufficient flow rate of such a fluid for effective and homogeneous cooling, in particular a connected battery cell stack in an electric or hybrid vehicle.

Die Aufnahmen 2 ragen möglichst tief in die Rippen 8 hinein, so dass die Kühlfinnen besonders gut durch das Fluid gekühlt werden können. Dieser Sachverhalt wird anhand einer vergrößerten Darstellung in 3 näher beschrieben.The pictures 2 protrude as deep as possible into the ribs 8th into it, so that the cooling fins can be cooled particularly well by the fluid. This fact is illustrated by an enlarged view in 3 described in more detail.

In 3 ist wiederum ein Querschnitt einer Temperiereinheit hier vorgeschlagener Art schematisch dargestellt. Die Temperiereinheit umfasst eine Halbschale 3 mit Aufnahmen 2 und Rippen 8 und 8', wobei manche der Rippen 8 eine Höhe h und andere Rippen 8' ein Höhe H' aufweisen, wobei die Höhe H' einer Höhe des Innenraums 7 entspricht. Auf diese Weise bilden die höheren Rippen 8' der Höhe H' zwischen sich Kammern aus 9. An einer Kontaktstelle zwischen den höheren Rippen 8' und dem Deckel 5 ist Dichtungsmasse 12 aufgetragen, um die Kammern 9 gegen benachbarte Kammern abzudichten und einer höhere Stabilität der Temperiereinheit zu erreichen.In 3 In turn, a cross-section of a tempering unit of the type proposed here is shown schematically. The tempering unit comprises a half-shell 3 with recordings 2 and ribs 8th and 8th' where some of the ribs 8th a height h and other ribs 8th' a height H ', wherein the height H' a height of the interior 7 equivalent. In this way, the higher ribs form 8th' the height H 'between them chambers 9 , At a contact point between the higher ribs 8th' and the lid 5 is sealant 12 applied to the chambers 9 To seal against adjacent chambers and to achieve a higher stability of the temperature control unit.

Die Rippen 8, 8' schließen mit einer an sie angrenzenden Begrenzungsfläche des Innenraums einen Winkel α in einem Bereich zwischen 70° und 110°, oder in einer besonders vorteilhaften Ausführungsform zwischen 80° und 100° ein. Ferner weisen die Rippen 8 und 8' eine im Vergleich zu ihren Höhen h bzw. H' eine geringere Dicke d auf, wobei die Dicke der Rippen 8, 8' weniger als die Hälfte ihrer Höhe beträgt, vorzugsweise weniger als ein Drittel. Dabei entsprich die Höhe H' der kammernbildenden Rippen 8' eine Höhe H' des Innenraums der Temperiereinheit. Ferner ist eine Wandstärke der Halbschale 3 und des Deckels 5 möglichst gering gewahlt, so dass insbesondere eine Höhe H der Temperiereinheit nur geringfügig höher ist als die Höhe H' des Innenraums der Temperiereinheit. Auf diese Weise werden bei einer noch hinreichenden mechanischen Stabilität ein geringes Gewicht und eine geringe eigene Warmekapazität der Temperiereinheit erreicht. Damit ist ein inneres Gesamtvolumen der Temperiereinheit, also ein Volumen des von dem Fluid durchströmbaren Innenraums, nur wenig geringer als ein außeres Gesamtvolumen der Temperiereinheit, welches durch die äußeren Abmaße der Temperiereinheit gegeben ist, so dass das Verhältnis des inneren Gesamtvolumens zum äußeren Gesamtvolumen einem Bereich zwischen 0,8 und 1, vorzugsweise zwischen 0,9 und 1. Damit ist die dargestellte Ausführungsform besonders besonders leicht und materialsparend mit einer nur sehr geringen eigenen Warmekapazität und somit mit einer besonders reagierenden Kühlfähigkeit. Ferner hat ein solcher Innenraum 7 den Vorteil einer großen Oberfläche für eine besonders effiziente Kühlleistung.Ribs 8th . 8th' close with an adjoining boundary surface of the interior an angle α in a range between 70 ° and 110 °, or in a particularly advantageous embodiment between 80 ° and 100 °. Furthermore, the ribs have 8th and 8th' a h compared to their heights h and H 'a smaller thickness d, wherein the thickness of the ribs 8th . 8th' less than half its height, preferably less than one third. The height H 'of the chamber-forming ribs corresponds to this 8th' a height H 'of the interior of the Tempering. Furthermore, a wall thickness of the half-shell 3 and the lid 5 as low as possible, so that in particular a height H of the temperature control unit is only slightly higher than the height H 'of the interior of the temperature control unit. In this way, with a still sufficient mechanical stability, a low weight and a low own heat capacity of the temperature control unit are achieved. Thus, an inner total volume of the temperature control unit, that is to say a volume of the interior through which the fluid can flow, is only slightly smaller than an external total volume of the temperature control unit, which is given by the outer dimensions of the temperature control unit, so that the ratio of the total internal volume to the total external volume is within one range between 0.8 and 1, preferably between 0.9 and 1. Thus, the embodiment shown is particularly particularly light and material-saving with only a very small own heat capacity and thus with a particularly responsive cooling ability. Furthermore, such an interior has 7 the advantage of a large surface for a particularly efficient cooling performance.

Die Aufnahmen 2 fur Kühlfinnen eines Batteriesystems (hier nicht dargestellt) ragen besonders tief in die Rippen 8 hinein. Ferner ist auf einer Innenseite der Aufnahmen 2 eine Wärmeleitvergussmasse 13 aufgetragen. Diese Merkmale haben die vorteilhafte Wirkung, dass eine Wärmeübertragung von den Kühlfinnen auf das Fluid im Innenraum 7 der Temperiereinheit 1 verbessert wird. Ferner dient die Wärmeleitvergussmasse 13 einer verbesserten Toleranz gegenüber Abstandsabweichungen zwischen Kühlfinnen, insbesondere im Fall eines mit der Temperiereinheit verbundenen Batteriezellenstacks.The pictures 2 for cooling fins of a battery system (not shown here) protrude particularly deep into the ribs 8th into it. Furthermore, on an inside of the shots 2 a Wärmeleitvergussmasse 13 applied. These features have the beneficial effect of allowing heat transfer from the cooling fins to the fluid in the interior 7 the temperature control unit 1 is improved. Furthermore, the Wärmeleitvergussmasse serves 13 an improved tolerance to distance deviations between cooling fins, in particular in the case of a battery cell stack connected to the temperature control unit.

Der Deckel 5 weist ferner Versteifungsrippen 14 auf, welche dem Deckel eine höhere Stabilität gegenüber Verformungen verleiht. Die Versteifungsrippen 14 verbessern als Gegenkontur zu den Rippen 8 außerdem das Strömungsverhalten des Fluids.The lid 5 also has stiffening ribs 14 on, which gives the lid a higher stability against deformation. The stiffening ribs 14 improve as a counter contour to the ribs 8th also the flow behavior of the fluid.

Die rechte der beiden dargestellten kammernbildenden Rippen 8' ist doppelwandig ausgeführt mit einer mit Luft gefüllten Zwischenschicht 15. Diese Ausführungsform hat den Vorteil einer verbesserten thermischen Isolierung zwischen an diese Rippe 8' angrenzenden Bereichen des Innenraums 7 der Temperiereinheit 1. Auf diese Weise wird eine verbesserte Kontrolle und Steuerung eines Wärmetransports durch das Fluid erreichbar. Eine solche doppelwandige Ausführungsform einer Rippe ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn das Fluid in den an sie angrenzenden Bereichen stark unterschiedliche Temperaturen aufweist.The right of the two illustrated chamber-forming ribs 8th' is double-walled with an air-filled intermediate layer 15 , This embodiment has the advantage of improved thermal insulation between this rib 8th' adjacent areas of the interior 7 the temperature control unit 1 , In this way, improved control and control of heat transfer through the fluid can be achieved. Such a double-walled embodiment of a rib is particularly advantageous when the fluid has very different temperatures in the regions adjacent to it.

In 4a und 4b ist eine weitere beispielhafte Ausführungsform einer Temperiereinheit 1 hier vorgeschlagener Art perspektivisch bzw. in einem senkrecht zu Aufnahmen 2 verlaufenden Querschnitt schematisch dargestellt. Dabei hat die Temperiereinheit 1 einen zweiteiligen Aufbau mit einer Halbschale 3 und einem Deckel (letzterer nicht dargestellt). Die Halbschale 3 weist Aufnahmen 2 für Kuhlrippen auf sowie Rippen 8, welche in einen Innenraum 7 der Temperiereinheit 1 hineinragen.In 4a and 4b is another exemplary embodiment of a temperature control unit 1 Proposed here in perspective or in a perpendicular to recordings 2 extending cross section shown schematically. The temperature control unit has 1 a two-part construction with a half shell 3 and a lid (the latter not shown). The half shell 3 has recordings 2 for cooling ribs and ribs 8th which are in an interior 7 the temperature control unit 1 protrude.

Im Gegensatz zu den anhand der vorangehenden Figuren beschriebenen Ausführungsformen ragen bei der hier dargestellten Temperiereinheit 1 die Aussparungen 2 nicht in die Rippen 8 hinein. Auf diese Weise hat die Temperiereinheit 1 eine höhere mechanische Stabilität, aber in der Regel auch ein hoheres Gewicht und eine größere äußere Bauhohe H. Ein wesentlicher Vorteil dieser Ausführungsform ist, dass eine Strömungsrichtung eines den Innenraum 7 durchströmenden Fluids unabhängig von einem Verlauf der Aussparungen 2 eingestellt werden kann. So könnten die Rippen 8 genauso gut senkrecht oder in einer beliebigen anderen Ausrichtung relativ zu den Aufnahmen 2 verlaufen. Auf diese Weise lassen sich unterschiedliche Kühlungsarten realisieren, welche sich durch die Strömungsrichtungen relativ zu der Ausrichtung der Kühlrippen voneinander unterscheiden.In contrast to the embodiments described with reference to the preceding figures protrude in the temperature control unit shown here 1 the recesses 2 not in the ribs 8th into it. In this way, the temperature control unit has 1 a higher mechanical stability, but usually also a higher weight and a larger external height H. A significant advantage of this embodiment is that a flow direction of the interior 7 flowing fluid regardless of a course of the recesses 2 can be adjusted. So could the ribs 8th as well perpendicular or in any other orientation relative to the shots 2 run. In this way, different types of cooling can be realized, which differ from each other by the flow directions relative to the orientation of the cooling fins.

Die Halbschale 3 weist ferner Durchtrittsöffnungen 10 auf, durch welche das Fluid von einer Verteilerkammer (hier nicht dargestellt) in den hier sichtbaren Bereich des Innenraums 7 strömen kann. Die Durchtrittsöffnungen 10 sind als Einkerbungen in einem oberen Rand einer quer zu den Aussparungen 2 verlaufenden Rippe 8' ausgestaltet. Dadurch lassen sich die Durchtrittsöffnungen besonders leicht in einem Gussverfahren ohne Hinterschnitte und ohne weitere Verfahrensschritte herstellen. Auf diese Weise lässt sich die Größe der Einkerbung und somit die der daraus resultierenden Durchtrittsöffnung besonders einfach einstellen oder nachbearbeiten für eine gezielte Steuerung der Fluidstromung.The half shell 3 also has passage openings 10 on, through which the fluid from a distribution chamber (not shown here) in the visible here region of the interior 7 can flow. The passages 10 are as notches in an upper edge of a transverse to the recesses 2 extending rib 8th' designed. As a result, the passage openings can be produced particularly easily in a casting process without undercuts and without further process steps. In this way, the size of the notch and thus the resulting passage opening can be easily adjusted or reworked for targeted control of fluid flow.

Des weiteren weist die Halbschale 3 eine Zu- und eine Ablaufkammer 11, 11' auf, welche durch eine doppelwandige Trennwand 14 voneinander getrennt sind. Durch den doppelwandigen Aufbau dieser Trennwand 16, wobei ein Zwischenraum 15 mit Luft oder einer Isoliermasse ausgefüllt ist, sind die Zu- und die Ablaufkammer besonders gut voneinander thermisch isoliert. Dadurch wird eine Wärmeübertragung von einem erwärmten Fluid in der Ablaufkammer 11' auf ein kühles Fluid in der Zulaufkammer 11 weitestgehend vermieden und eine besonders gute Kühleffizienz der Temperiereinheit erreicht.Furthermore, the half shell 3 an inlet and a drain chamber 11 . 11 ' on, which by a double-walled partition 14 are separated from each other. Due to the double-walled construction of this partition 16 , with a gap 15 filled with air or an insulating compound, the inlet and the outlet chamber are particularly well insulated from each other thermally. This will cause heat transfer from a heated fluid in the drain chamber 11 ' to a cool fluid in the inlet chamber 11 largely avoided and achieved a particularly good cooling efficiency of the tempering.

In 5 ist eine Halbschale 3 einer Temperiereinheit hier vorgeschlagener Art schematisch dargestellt. Es ist eine einem Innenraum 7 der Temperiereinheit zugewandte Seite der Halbschale 3 dargestellt. Auf dieser Seite der Halbschale sind Rippen 8 vorgesehen, welche in den Innenraum 7 hineinragen und eine Längsausdehnung aufweisen mit einer Länge 1 von mehr als 50% eines Abstandes L zwischen zwei einander gegenüberliegenden Begrenzungsflächen des Innenraumes. In einer besonders günstigen Ausführungsform beträgt die genannte Lange der Rippen mindestens 80% dieses Abstandes. Vorzugsweise stehen diese Rippen mit den genannten Begrenzungsflächen oder einer quer zu ihnen verlaufenden (beispielsweise eine Verteilungskammer 9' bildende) Rippe in einem form- oder stoffschlüssigen Kontakt. Auf diese Weise ist eine besonders gute Steuerung einer Strömung eines den Innenraum durchströmenden Fluids erzielbar ohne dabei einen massiven Aufbau mit als Fluidkanälen dienenden Bohrungen oder eine Kühlschlange zu benötigen.In 5 is a half shell 3 a tempering unit proposed here kind shown schematically. It is an interior 7 the temperature control unit facing side of the half-shell 3 shown. On this side of the half shell are ribs 8th provided, which in the interior 7 protrude and have a longitudinal extent with a length 1 of more than 50% of a distance L between two opposite boundary surfaces of the interior. In a particularly favorable embodiment, said length of the ribs is at least 80% of this distance. Preferably, these ribs are with said boundary surfaces or a transverse to them (for example, a distribution chamber 9 ' forming) rib in a positive or cohesive contact. In this way, a particularly good control of a flow of a fluid flowing through the interior can be achieved without requiring a solid construction with holes serving as fluid channels or a cooling coil.

In 5 ist eine spezielle Ausführungsform eines Batteriesystem 17 hier vorgeschlagener Art schematisch dargestellt, welches drei Temperiereinheiten 1 sowie an diese angeschlossene Batteriezellenstacks (hier nicht dargestellt) umfasst. Das Batteriesystem 17 beinhaltet ferner eine Zuleitung 18, über die die drei Temperiereinheiten 1 parallel angeschlossen sind und uber die ein Fluid in die Temperiereinheiten geleitet wird. Neben diesem parallel ausgestalteten Zulauf weist das Batteriesystem einen ebenfalls parallelen Ablauf mit einer Ableitung 19. Die Zuleitung 18 und die Ableitung sind an ein Kühlsystem 20 angeschlossen, welches eingerichtet ist zur Kuhlung des Fluids und zum Erzeugen eines Drucks für eine Strömung des Fluids durch das Batteriesystem 17. Ein solches Batteriesystem kann genauso gut weniger oder mehr als drei Temperiereinheiten umfassen. Die parallele Zu- und Ableitung hat gegenüber einer seriellen Verrohrung den Vorteil eines insgesamt geringeren Druckabfalls. Besonders wichtig aber eine gleichmäßige Strömung des Fluids über alle der Temperiereinheiten hinweg, mit einem jeweils gleich temperierten Fluid, so dass für alle der angeschlossenen Batteriezellenstacks eine gleiche Kühlungsleistung erzielbar ist.In 5 is a special embodiment of a battery system 17 here proposed type shown schematically, which three tempering units 1 and to these connected battery cell stacks (not shown here). The battery system 17 also includes a supply line 18 about which the three tempering units 1 connected in parallel and via which a fluid is passed into the temperature control units. In addition to this parallel configured inlet, the battery system also has a parallel outlet with a drain 19 , The supply line 18 and the derivative are connected to a cooling system 20 connected, which is adapted for cooling the fluid and for generating a pressure for a flow of the fluid through the battery system 17 , Such a battery system may as well comprise fewer or more than three tempering units. The parallel supply and discharge has the advantage over a serial piping of an overall lower pressure drop. Particularly important, however, is a uniform flow of the fluid across all of the tempering units, with a fluid of the same temperature in each case, so that the same cooling performance can be achieved for all of the connected battery cell stacks.

Claims (19)

Temperiereinheit (1) mit Aufnahmen (2) für Kühlfinnen, insbesondere für Kühlfinnen an einem Batteriezellenstack, wobei die Temperiereinheit (1) Fluidanschlüsse (4) aufweist, durch die ein Fluid in einen Innenraum (7) der Temperiereinheit (1) ein- und aus diesem ausströmbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Innenraum (7) der Temperiereinheit (1) mindestens eine in den Innenraum (7) ragende Rippe (8) angeordnet ist zur gerichteten Steuerung einer Strömung des Fluids im Innenraum (7) der Temperiereinheit (1), wobei die Aufnahmen (2) als Aussparungen ausgestaltet sind, welche in die zumindest eine Rippe (8) derart hineinragen, dass die Aussparungen zur Kühlung von in die Aussparungen eingesteckte Kühlfinnen an das Fluid angebunden und durch das Fluid umspülbar sind.Tempering unit ( 1 ) with pictures ( 2 ) for cooling fins, in particular for cooling fins on a battery cell stack, wherein the temperature control unit ( 1 ) Fluid connections ( 4 ), through which a fluid in an interior ( 7 ) of the temperature control unit ( 1 ) on and out of this, characterized in that in the interior ( 7 ) of the temperature control unit ( 1 ) at least one in the interior ( 7 ) protruding rib ( 8th ) is arranged for directional control of a flow of the fluid in the interior ( 7 ) of the temperature control unit ( 1 ), the images ( 2 ) are configured as recesses, which in the at least one rib ( 8th protrude such that the recesses are connected to the cooling of cooling fins inserted into the recesses to the fluid and are umspülbar by the fluid. Temperiereinheit (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparungen beidseitig an das Fluid angebunden und durch das Fluid umspülbar sind.Tempering unit ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the recesses are connected on both sides to the fluid and are umspülbar by the fluid. Temperiereinheit (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Aussparung in mindestens eine Rippe (8) hineinragt.Tempering unit ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one recess in at least one rib ( 8th ) protrudes. Temperiereinheit (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine jeweilige Aussparung in eine jeweilige Rippe (8) hineinragt.Tempering unit ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that a respective recess in a respective rib ( 8th ) protrudes. Temperiereinheit (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei einander gegenüberliegende Begrenzungswände des Innenraums (7) durch mindestens eine der Rippen (8, 8') miteinander verbunden sind zum Unterteilen des Innenraums (7) in mindestens zwei Kammern (9, 9').Tempering unit ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that two mutually opposite boundary walls of the interior ( 7 ) by at least one of the ribs ( 8th . 8th' ) are connected to each other for dividing the interior ( 7 ) in at least two chambers ( 9 . 9 ' ). Temperiereinheit (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Rippen (8, 8') eine Durchtrittsöffnung (10, 10') aufweist.Tempering unit ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the ribs ( 8th . 8th' ) a passage opening ( 10 . 10 ' ) having. Temperiereinheit (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperiereinheit (1) eine Zulaufkammer (11) und eine Ablaufkammer (11') aufweist, welche jeweils mit einem der Fluidanschlüssen (4) verbunden sind und über Durchtrittsöffnungen (10') an einen Bereich des Innenraums (7) angeschlossen sind.Tempering unit ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the temperature control unit ( 1 ) an inlet chamber ( 11 ) and a drain chamber ( 11 ' ), which in each case with one of the fluid connections ( 4 ) and through openings ( 10 ' ) to an area of the interior ( 7 ) are connected. Temperiereinheit (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperiereinheit (1) einen zweiteiligen Aufbau aufweist mit einer die Aufnahmen (2) und die mindesten eine Rippe (8, 8') umfassenden Halbschale (3) und einem Deckel (5) zum Verschluss der Halbschale (3).Tempering unit ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the temperature control unit ( 1 ) has a two-part structure with a recordings ( 2 ) and the at least one rib ( 8th . 8th' ) comprising a half shell ( 3 ) and a lid ( 5 ) for closing the half-shell ( 3 ). Temperiereinheit (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Rippen (8, 8') eine Einkerbung (10, 10') aufweist zur Ausbildung einer Durchtrittsöffnung (10, 10').Tempering unit ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that one of the ribs ( 8th . 8th' ) a notch ( 10 . 10 ' ) has to form a passage opening ( 10 . 10 ' ). Temperiereinheit (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an inneren Begrenzungsflächen der Aufnahmen (2) eine Wärmeleitvergussmasse (13) aufgetragen ist. Tempering unit ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that on inner boundary surfaces of the recordings ( 2 ) a Wärmeleitvergussmasse ( 13 ) is applied. Temperiereinheit (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperiereinheit (1) in einem Gussverfahren hergestellt ist.Tempering unit ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the temperature control unit ( 1 ) is produced in a casting process. Temperiereinheit (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Rippen (8, 8') doppelwandig ausgeführt ist für eine thermische Entkopplung von an diese Rippe angrenzender Bereiche des Innenraums.Tempering unit ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that one of the ribs ( 8th . 8th' ) is designed double-walled for a thermal decoupling of adjacent to this rib areas of the interior. Temperiereinheit (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf einer der Rippen (8, 8') eine Dichtmasse (12) aufgetragen ist für ein Abdichten von an diese Rippe (8, 8') angrenzender Bereiche des Innenraums.Tempering unit ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that on one of the ribs ( 8th . 8th' ) a sealant ( 12 ) is applied for sealing to this rib ( 8th . 8th' ) adjacent areas of the interior. Temperiereinheit (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Rippe (8, 8') eine Längsausdehnung aufweist mit einer Länge von mindestens 50% eines Abstandes zwischen zwei einander gegenüberliegenden Begrenzungsflächen des Innenraumes (7).Tempering unit ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one rib ( 8th . 8th' ) has a longitudinal extent with a length of at least 50% of a distance between two opposite boundary surfaces of the interior ( 7 ). Temperiereinheit (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Rippe (8, 8') eine Längsausdehnung aufweist, so dass kein Formschluss zwischen einander gegenüberliegenden Begrenzungsflächen des Innenraumes (7) besteht.Tempering unit ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one rib ( 8th . 8th' ) has a longitudinal extent, so that no positive connection between opposing boundary surfaces of the interior ( 7 ) consists. Temperiereinheit (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Rippe (8, 8') mit einer an diese Rippe (8, 8') angrenzende Begrenzungsfläche des Innenraums (7) einen im Wesentlichen senkrechten Winkel einschließt.Tempering unit ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one rib ( 8th . 8th' ) with a to this rib ( 8th . 8th' ) adjacent boundary surface of the interior ( 7 ) includes a substantially vertical angle. Temperiereinheit (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche in Kombination mit Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine die beiden Begrenzungswände verbindende Rippe (8, 8') eine Dicke d aufweist, welche geringer ist als der Abstand zwischen den beiden Begrenzungswänden des Innenraums.Tempering unit ( 1 ) according to one of the preceding claims in combination with claim 5, characterized in that the at least one rib connecting the two boundary walls ( 8th . 8th' ) has a thickness d which is smaller than the distance between the two boundary walls of the interior. Batteriesystem (17) umfassend mindestens ein Batteriemodul mit Kühlfinnen und mindestens eine Temperiereinheit (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei die Kühlfinnen des mindestens einen Batteriemoduls in die Aufnahmen (2) der mindestens einen Temperiereinheit (1) eingesteckt sind.Battery system ( 17 ) comprising at least one battery module with cooling fins and at least one temperature control unit ( 1 ) according to one of claims 1 to 17, wherein the cooling fins of the at least one battery module in the recordings ( 2 ) of the at least one temperature control unit ( 1 ) are inserted. Batteriesystem (17) nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Batteriesystem eine Zuleitung (18) für einen parallel geschalteten Zulauf des Fluids in die mindestens eine Temperiereinheit (1) und eine Ableitung (19) für einen parallel geschalteten Ablauf des Fluids aus der mindestens einen Temperiereinheit (1) aufweist.Battery system ( 17 ) according to claim 18, characterized in that the battery system is a supply line ( 18 ) for a parallel inlet of the fluid into the at least one temperature control unit ( 1 ) and a derivative ( 19 ) for a parallel-connected sequence of the fluid from the at least one temperature control unit ( 1 ) having.
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