WO2012016890A1

WO2012016890A1 - Kombi-wärmetauscher und verfahren zur herstellung eines kombi-wärmetauschers

Info

Publication number: WO2012016890A1
Application number: PCT/EP2011/062875
Authority: WO
Inventors: Florian Moldovan
Original assignee: Behr GmbH and Co KG
Current assignee: Mahle Behr GmbH and Co KG
Priority date: 2010-08-02
Filing date: 2011-07-27
Publication date: 2012-02-09
Anticipated expiration: 2013-02-02
Also published as: DE102010038781A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kombi-Wärmetauscher zum Heizen oder Kühlen einer Komponente eines Fahrzeugs, ein Verfahren zur Herstellung eines Kombi-Wärmetauschers, sowie eine Energieversorgungseinheit, Der Kombi-Wärmetauscher weist folgende Merkmale auf: einen Kühlblock (100) der ausgebildet ist, um von einem Fluid durchströmt zu werden, und eine Kontaktseite zum Heizen oder Kühlen der Komponente und eine der Kontaktseite gegenüberliegende Heizungsseite aufweist. Ferner weist der Kombi-Wärmetauscher einen Heizdraht (130) zum Wandeln elektrischer Energie in Wärmeenergie auf. Und schließlich eine Mehrzahl von Laschen (140) zum Befestigen des Heizdrahts an der Heizungsseite des Kühlblocks.

Description

Kombi-Wärmetauscher und Verfahren zur Herstellung eines

Kombi-Wärmetauschers

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Kombi-Wärmetauscher zum Heizen oder Kühlen einer Komponente eines Fahrzeugs, auf ein Verfahren zur Hersteilung eines Kombi-Wärmetauschers und auf eine Energiespeichervorrichtung.

Bei der Kühlung von Komponenten, insbesondere einer Batterie in einem Kraftfahrzeug, besteht die Vorgabe eines geringen Bauraumbedarfs und einer homogener Temperaturverteilung an der Kühlfläche. Elektrische, elektronische und elektrochemische Komponenten unterliegen wie nahezu alle technischen Objekte einer Einsatztemperaturbeschränkung. Je nach Bauform und Ausprägung der Komponenten können mitunter beachtliche Temperaturbereiche abgedeckt werden, jedoch zumeist unter Einsatz großer Kosten. Elektrochemische Speichermedien erweisen sich gegenüber thermischer Beanspruchung als besonders empfindlich, Bs werden eng begrenzte Bauteiltemperaturen angestrebt, um ausreichende Standzelt und Funktionalität auch bei widrigen Umge- bungsbedingungen zu gewährleisten. Insbesondere Li-lon Batteriezeilen kennen bei zu hohen Betriebstemperaturen in ihrer Lebensdauer deutlich beeinträchtigt werden, so dass vorzugsweise Kerntemperaturen angestrebt werden, die eine Kühlung mit einem Kühlmedium erfordern, dessen Temperatur deutlich unterhalb gängiger Umgebungstemperaturen liegt Anderseits soll die Batterie zwecks optimaler Funktionalität im Winter ggf. beheizt werden können, um den Betrieb in einem optimalen Temperaturbereich zu gewährleisten.

Die US 2009/0253028 A1 beschreibt ein Wärmeübertragungsglied, das ein PTC-Material umfasst.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen verbesserten Kombi- Wärmetauscher zum Heizen oder Kühlen einer Komponente eines Fahrzeugs, eine Energiespeichervorrichtung sowie ein verbessertes Verfahren zur Herstellung eines Kombi-Wärmetauschers zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch einen Kombi-Wärmetauscher, eine Kombi- Wärmetauscher und ein Verfahren gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst.

Kern der Erfindung ist die Herstellung eines kompakten, einfachen und preiswerten Wärmetauschers, z.B. für die Batterieanwendungen, mit doppelter Funktion. Der Wärmetauscher weist eine Kühlerseite auf, mit der beispielsweise die Zeilen direkt gekühlt werden können. Ferner weist der Wärmetauscher eine, von einem Wärmetauscherblock aus gesehen, gegenüberliegende Heizungsseite auf, womit mittels eines Heizdrahtes die Zellen indirekt über das Wärmetauscher-Netz aufgeheizt werden können.

Vorteilhafterweise kann der Heizdraht in einer beliebigen Anordnung, beispielsweise mäanderförmig, in einer Ebene angeordnet werden. Eine Hauptrichtung für den Heizdraht ist nicht vorgegeben sonder kann beliebig in die Heizungsseite gelegt sein. Es ist daher nicht erforderlich den Heizdraht zwischen den Wärmetauscher-Rohren zu montieren und relativ aufwendig zu befestigen. Ein Verteiler und ein Sammelkasten müssen nicht mittels Durchzügen mit den Rohren gelötet werden. Dadurch lässt sich der Wärmetauscher kostengünstiger und kompakert konstruieren. Insbesondere ist eine Anzahl der Wendungen des Heizdrahts nicht von der Querteilung im Block abhängig sondern in einer Ebene biegbar, da in Querrichtung zum Block keine zusätzliche Biegungen senkrecht zum Kühlernetz für eine Rohrurhgehung nötig sind.

Die vorliegende Erfindung schafft einen Kombi-Wärmetauscher zum Heizen oder Kühlen einer Komponente eines Fahrzeugs, mir folgenden Merkmalen: einem Kühlblock der ausgebildet ist, um von einem Fluid durchströmt zu werden, und eine Kontaktseite zum Heizen oder Kühlen der Komponente und eine der Kontaktseite gegenüberliegende Heizungsseite aufweist; einem Heizdraht zum Wandeln elektrischer Energie in Wärmeenergie; und einer Mehrzahl von Laschen zum Befestigen des Heizdrahts an der Heizungsseite des Kühlbiocks.

Der Kombi-Wärmetauscher kann eine Kombination aus einem Kühlkörper und einer Heizung sein. Der Kühlblock kann aus mehreren Einzelteilen zusammengesetzt oder einstückig ausgeführt sein. Der Kühlblock kann Rohre oder Leitungen zum Führen des Fluids aufweisen. Das Fluid kann innerhalb des Kühlblocks gasförmig oder flüssig sein oder von der flüssigen Form in die gasförmige Form übergehen. Das Fluid kann Wärmeenergie aufnehmen, die über die Kontaktseite auf den Wärmetauscher übertragen wird. Der Kühlblock kann mit der Kontäktseite in direktem Kontakt zu der Komponente stehen, um der Komponente Wärmeenergie zu entziehen, also sie zu kühlen, oder Wärmeenergie zuzuführen, also sie zu heizen. Der Gegenstand kann eine Fahrzeugkomponente, beispielsweise ein elektrochemischer Energiespeicher, wie eine Batterie oder ein Akkumulator sein. Der Kühlblock kann auf der Heizungsseite Laschen zur Befestigung des Heizdrahts aufweisen. Der Heizdraht kann ein Widerstandsdraht sein, der einem fließenden elektrischen Strom einen vorbestimmten Widerstand pro Längeneinheit entgegenbringt, und die: abfallende elektrische Energie über die Länge des Heizdrahts in Wärmeenergie umwandelt. Der Heizdraht kann einen gerundeten Querschnitt aufweisen. Ebenso kann der Heizdraht eine abgeflachte Seite aufweisen, um die Kontaktfiäche zum Kühlblock zu vergrößern. Der Heizdraht kann in Schlingen über die Aufnahmefläche des Kühlbiocks oder Wärmetauschers mäandern, dabei können die Schlingen des Heizdrahts im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet sein, Die Laschen können Streifen eines duktilen Materials sein, das sich plastisch verformen lässt. Die Laschen können rechteckig, mit abgerundeten Ecken, trapezförmig, dreieckig oder frei geformt sein. Für eine Befestigung des Heizdrahts ist es besonders vorteiihaft, wenn die Laschen den Heizdraht bis über seinen am weitesten von der Heizungsseite entfernten Ort hinaus umschlingen können.

Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann der Wärmetauscher ein Aufnahmeblech aufweisen, das flächig mit der Heizungsseite des Kühiblocks verbunden ist. Dabei kann ein Umriss der Mehrzahl von Laschen aus dem Aufnahmeblech ausgestanzt sein und die Mehrzahl von Laschen kann aus dem Aufnahmeblech herausstehen. Durch das Aufnahmeblech können die Laschen in einem frei vorherbestimmten Muster unverrückbar angeordnet werden. Dadurch ist es möglich Abstände zwischen den Laschen und damit zwischen den Windungen des Heizdrahts präzise festzulegen.

Die Laschen können den Heizdraht jeweils mindestens teilumfänglich umschließen. Dadurch kann der Heizdraht sicher und fest am Kühlblock oder Aufnahmeblech befestigt werden. Eine stoffschlüssige Verbindung wird so überflüssig und thermische Spannungen können vermieden werden.

Beispielsweise können die Laschen entlang eines Verlaufs des Heizdrahts jeweils abwechselnd auf gegenüberliegenden Seiten des Heizdrahts angeordnet sein. Das lässt eine Verringerung der Laschengröße zu, wodurch die Gefahr eines Ermüdungsbruchs in den Laschen zurückgeht. Zusätzlich kann durch eine leichte Federvorspannung des Heizdrahts gegen die Laschen eine sichere Befestigung gewährleistet werden. Der Heizdraht kann sich mäanderförmig über eine Fläche der Heizungsseite erstrecken. Eine mäanderförmige Ausgestaltung des Heizdrahts erlaubt eine besonders gleichmäßige Wärmeverteilung über die gesamte zur Verfügung stehende Fläche des Kühlblocks.

Entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann der Heizdraht eine Mehrzahl von geradlinigen Abschnitten aufweisen, die durch bogenförmige Abschnitte verbunden sind. Die Mehrzahl von Laschen kann entlang jedes zweiten der geradlinigen Abschnitte angeordnet sein, so dass auf einen geradlinigen Abschnitt mit Laschen je ein geradliniger Abschnitt ohne Laschen folgt, Durch eine freie Beweglichkeit jedes zweiten geraden Abschnitts des Heizdrahts kann der Heizdraht aus Temperaturgradienten entstehende Größenveränderungen mittels einer resultierenden Federwirkung des Heizdrahts innerhalb der unfixierten Abschnitte ausgleichen. Die geradlinigen Abschnitte können senkrecht zu einer Flussrichtung des Fluids im Kühlblock ausgerichtet sein.

In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann der Kühlblock einen Verteilerkasten, einen gegenüberliegend angeordneten Umlenkkasten, mindestens ein erstes Rohr und mindestens ein zweites Rohr aufweisen, wobei der Verteilerkasten eine Zulauföffnung zum Zuführen des Fluids tn das mindestens eine erste Rohr und eine Ablauföffnung zum Abführen des Fluids aus dem mindestens einen zweiten Röhr aufweisen kann und der Umlenkkästen ausgebildet sein kann, um das mindestens eine erste Rohr mit dem mindestens einem zweiten Rohr fluidisch miteinander zu verbinden. Der resultierende modulare Aufbau erlaubt eine einfache Anpassung der Wärmetauschergeometrie an geänderte Anforderungen. Die erforderlichen Einzelteile weisen eine einfache Geometrie auf und sind günstig in Herstellung und Beschaffung.

Die vorliegende Erfindung schafft ferner eine Energiespeichervorrichtung., mit folgenden Merkmalen: einem Kombi-Wärmetauscher gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche; und mindestens einem Energiespeicher, der mit der Kontaktseite des Kühlblocks des Kombi-Wärmetauschers verbunden ist.

Energiespeicher, wie Akkumulatoren profitieren besonders von kontrollierbaren Temperaturniveaus. Dadurch lassen sich besonders wirtschaftliche Betriebsbedingungen erreichen.

Die vorliegende Erfindung schafft ferner ein Verfahren zur Herstellung eines Kombi-Wärmetauschers zum Heizen oder Kühlen einer Komponente eines Fahrzeugs, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:

Bereitstellen eines Kühlblocks, wobei der Kühlblock ausgebildet ist, um von einem Fluid durchströmt zu werden, und eine Kontaktseite zum Heizen oder Kühlen der Komponente und eine der Kontaktseite gegenüberliegende Heizungsseite mit einer Mehrzahl von Laschen aufweist;

Bereitstellen eines Heizdrahts, wobei der Hetzdraht ausgebildet ist, elektrische Energie in Wärmeenergie zu wandeln; und

Befestigens des Heizdrahte an der Heizungsseite des Kühlblocks mittels der Mehrzahl von Laschen.

Dadurch lässt sich in einfacher und kostengünstiger Weise ein Wärmetauscher Herstellen, der besonders einfach im Aufbau und robust im Gebrauch ist.

Vorteilhafte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Kombi-Wärmetauschers in einer Ansicht der Heizungsseite;

Fig. 2 eine Darstellung eines Details eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Kombi-Wärmetauschefs in einer Ansicht der Heizungsseite;

Fig, 3 eine Darstellung eines Ausführungsbetspiels eines erfindungsgemäßen Kombi-Wärmetauschers in einer Ansicht der Kühlungsseite;

Fig.4 eine Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Kombi-Wärmetauschers in einer Ansicht der Heizungsseite ohne Verteiler- und Umlenkkästen;

Fig. 5 eine Darstellung eines Details eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Kombi-Wärmetauschers in einer Ansicht der Heizungsseite ohne Verteilerkasten;

Fig. 6 eine Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Kombi-Wärmetauschers in einer Seitenansicht;

Fig. 7 eine Darstellung eines Details eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Kombi-Wärmetauschers in einer Seitenansicht;

Fig, 8 eine Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Kombi-Wärmetauschers in einer Draufsicht der Heizungsseite; einen Querschnitt eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Kombi-Wärmetauschers; Fig. 10 ein Detail eines Querschnitts eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Kombi-Wärmetauschers;

Fig. 11 ein Detail eines Längsschnitts eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Kombi-Wärmetauschers; und

Fig. 12 ein Ablaufdiagramm eines Ausführüngsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Kombi-Wärmetauschers zum Heizen oder Kühlen einer Komponente eines Fahrzeugs.

In der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Zeichnungen dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente weggelassen wird.

Fig. 1 zeigt eine ISO Ansicht eines Kombiwärmetauschers für Batterie-Kühlung und Heizung auf der Heizungsseite, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Ein Kühlblock 100 wird an einem Ende von einem Vertei- lerkasten 110 und am gegenüberliegenden Ende von einem Umlenkkasten 120 begrenzt Auf einer Heizungsseite des Kühlblocks ist ein Heizdraht 130 mithjlfe von Befestigüngslaschen 140 befestigt. Innerhalb des Kühlblocks 100 kann ein Fluid von einer Eintrittsöffnung im Verteilerkasten 110 durch den Kühlblock 100 und den Umlenkkästeh 120 zu einer Austrittsöffnung im Verteilerkasten 110 strömen. Während sich das Fluid innerhalb des Wärmetauschers befindet, kann es Energie aufnehmen oder abgeben, das heißt, es kann sich erwärmen, abkühlen öder seinen Zustand ändern. Auch kann das Fluid durch die Eintrittsöff- nung in flüssigem Zustand eintreten und aus der Austrittsöffnung in gasförmigen Zustand austreten. Um das Fluid im Wärmetauscher zu leiten kann der Kühlblock 100 mehrere Rohrleitungen aufweisen. Diese können das Fluid auf seinem Weg durch den Kühlblock 100 leiten. Der Heizdraht 130 ist mäander- förmig mit gleichgroßen Windungen gebogen. Die Windungen erstrecken sich abgesehen von schmalen Randbereichen über die gesamte Breite und Länge der Heizungsseite des Kühlblocks 100. die geraden Abschnitte des Heizdrahts 130 verlaufen senkrecht zu den Rohrleitungen des Köhlblocks 100. Die Enden des Heizdrahts 130 befinden sich auf den Längsseiten des Wärmetauschers. Dadurch kann eine sehr homogene Temperaturverteilung auf der Heizungsseite erreicht werden, wenn der Heizdraht 130 von Strom durchflössen wird, und Wärmeenergie an den Kühlblock abgibt. Die Mäander werden in ihrer Form von den Befestigungslaschen 140 fixiert. Die Befestigungslaschen 140 sind an den geraden Abschnitten der Windungen des Heizdrahts 130 angebracht. Jeder zweite gerade Abschnitt ist frei von Befestigungslaschen 140. Dadurch können wärmebedingte Ausdehnungen und Kontraktionen von Kühlblock 100 und Heizdraht 130 in mechanischen Spannungen des, als Feder wirkenden Heizdrahts 130 kompensiert werden. Die Befestigungslaschen 140 sind entlang der geraden Abschnitte auf gegenüberliegenden Seiten des Heizdrahte angeordnet und wechseln sieh in ihrer Ausrichtung ab. Das heißt, auf eine Befestig ungsia- sche 140 auf einer Seite des Hetzdrahts 130 folgt nach einem gewissen Abstand eine Befestigungslasche 140 auf der anderen Seite des Heizdrahts 130. Durch diese wechselständige Anordnung der Befestigungslaschen 140 kann der Heizdraht 130 sicher gehalten werden, und trotzdem geringe, durch die Wärmeausdehnung des Heizdrahts 130 verursachte Bewegungen durchführen. Der Wärmetauscher ist aus seinen Einzelteilen Kühlblock 100, Verteilerkasten 110 und Umlenkkasten 120 zusammengesetzt und stoffschlüssig verlötet. Ver- teilerkasten 110 und Umfenkkasten 120 sind als U-Profile ausgebildet und an den Enden durch Seitenteile fluiddicht verschlossen. Der Heizdraht 13Ö kann an seinen Enden elektrische Kontakte zum Zuführen und Abführen eines elektrischen Stroms aufweisen. Mittels einer elektrischen Isolierung kann der Heizdraht 130 gegenüber dem Köhiblock 100 elektrisch isoliert sein.

Im Folgenden wird das in Fig. 1 gezeigte Konzept eines Wärmetauschers in Kühlerbauweise, jedoch ohne Böden und Wellrippen anhand eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben. Das Konzept ermöglicht es, eine sehr kompakte und preiswerte Konstruktion zu gestalten, die, was die Abmessungen an- belangt, eher einer Kühlplatte ähnlich ist. Der Wärmetauscher besteht aus einem Block 100 oder Netz aus extrudierten Rohren z.B. Mehrkammerrohren, und gestanzten Seitenteilen. Weiterhin umfasst der Wärmetauscher Kühlmittelkästen 110, 120, mit oder ohne Trennwände, je nach Bedarf. Der Wärmetauscher weist eine Kühiungsseite, bestehend aus einem Kühlblech, das als Blechzuschnitt ausgeführt sein kann, auf. Ferner weist er eine Heizungsseite, bestehend aus einem Aufnahmeblech und Heizdraht 130 auf. Auf dem Aufnahmeblech befinden sich hochgestellte, gestanzten Laschen 140 die um den Heizdraht 130 umgelegt werden, Der Wärmetauscher wird komplett gelötet, der Heizdraht 130 wird anschließend auf das Aufnahmeblech montiert. Der Block 100 könnte auch aus einer einzigen extrudierten Platte gefertigt werden, dadurch würde das Kühlblech entfallen. Der Nachteil hier Wäre dass man für jede Kühlerbreite, also Blockbrette eine extrudierte Platte fertigen müsste,

Der Wärmetauscher besteht aus einfachen und fertigungsflexiblen Teilen, die an verschiedene Einbausituationen schnell angepasst werden können Der Block 100 besteht aus extrudierten Rohren, so dass die Blocklänge und Blockbreite flexibel gestalten werden kann; die extrudierten Rohre sind in der Regel auch billig in der Anschaffung. Die Seitenteile können mittels eines modularen Werkzeuges gestanzt werden, dass heißt die Endbereiche bleiben immer gleich in der Gestaltung und die Länge des Seitenteils wird durch den Einbau von Stempelsegmenten variabel gestaltet. Der kleine Versatz der dadurch an den Stempelgrenzen entstehen könnte, ist für die Funktion nicht von Bedeutung, da weder das Kühlblech noch das Aufnahmeblech für den Heizdraht 130Teile des Wärmetauscher Kreislaufs sind. Zusätzlich kann der Stanzgrat für die Verringerung des Lötspaltes verwendet werden (siehe Fig.. 10), dadurch kann das Teil preiswerter gefertigt werden. Die Kühlmittelkästen 110, 120 sind als Abkantteile gestaltet, und werden je nach Blockbreite angepasst, Die Schnittgeometrie ist immer gleich. Der Wärmetauscher kann durch den Einsatz von Trennwänden in Verteilerkasten 110 und Umlenkkasten 120 mit mehreren Umtenkungen gestaltet werden. Der Heizdraht 130 kann je nach Bedarf in verschiedenen Lagen und Formen montiert werden. Die Lage und Form wird durch das Aufnahmeblech gesteuert.

Fig. 2 zeigt ein Detail des in Fig. 1 dargestellten Wärmetauschers. Im Detail ist eine Eintritteöffnung oder einer Austrittsöffnung im Verteilerkasten 110 abgebildet. Mehrere Windungen des mäanderförmig gebogenen Heizdrahts 130 sind zum Teil abgeschnitten dargestellt. Wie in Fig. 1 zu erkennen, verläuft der Heizdraht 130 durchgehend von seinem ersten Ende zum zweiten Ende. Die Befestigungslaschen 140 sind als gestanzte Umrisse aus einem Blech 200 auf der Heizseite des Kühlblocks hervorgegangen. Die Laschen 140 sind aus dem Aufnahmeblech 200 nach oben gebogen, und Über die Kontur des Heizdrahts 130 gebogen. Dadurch können die Befestigungslaschen 140 den Heizdraht 130 sicher halten. Das Material des Blechs 200, das die Laschen 140 bildet htnter- lässt in dem Blech 200 Aussparungen, die der Kontur je einer abgerollten Lasche 140 entsprechen. Zwischen Verteilerkasten 110 und Blech 200 ist eine Fuge erkennbar. Diese Fuge ermöglicht eine geringere Fertigungsgenauigkeit bei der Herstellung des Wärmetauschers, da Abweichungen der Teile vom Soilmaß in der Fuge aufgefangen werden können.

Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Wärmetauschers, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Der Wärmetauscher ist in einer Ansicht der Kühlungsseite oder Kontaktseite gezeigt. Der von dem Verteilerkasten 110 und dem Umienkkasten 120 begrenzte Kühlblock ist mit einem Kühl- blech 300 abgedeckt. Das Kühlbiech 300 ist stoffschlüssig mit dem Kühlblock verbunden- Das Kühlblech 300 dient dazu, die Kontaktseite des Wärmetauschers als ebene Fläche zu gestalten, und damit einen guten Wärmeübergang zwischen den zu kühlenden oder zu heizenden Komponenten und dem Wärmetauscher zu ermöglichen. Der Heizdraht befindet sich auf der, vom Betrachter abgewandten Seite des Wärmetauschers. Die Enden des Heizdrahts auf der Heizungsseite sind an den seitlichen Begrenzungen des Wärmetauschers zu erkennen. Zwischen Verteilerkasten 110 und Kühlbiech 300, sowie zwischen Kühlbiech 300 und Umlenkkasten 120 ist eine Fuge erkennbar. Die Fuge kann Toleranzen in der Herstellung der Einzelteile durch ein geringfügig größeres oder kleineres Spaltmaß ausgleichen,

Fig. 4 zeigt eine Ansieht eines Wärmetauschers ohne den Verteiler- und Umlenkkasten, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Der Kühlblock wird von zwei Seitenteilen 400 entlang seiner Längsseiten begrenzt. Auf der Seite des Verteilerkastens steht in der Mitte des Kuhlblocks eine Trennwand 410 vor. Die Seitenteile 400 stehen ebenfalls über den Kühlblock über. Die Trennwand 410 und die Seitenteile 400 stehen gleich weit über den Kühlblock über. Die Seitenteile 400 schließen den Verteiler- und Umlenkkasten seitlich fluiddicht ab. Die Trennwand 410 unterteilt den Verteilerkasten in zwei Kammern, In eine der Kammern fließt das Fluid durch die Eintrittsöffnung im Verteilerkasten ein. Nachdem das Fluid durch den Kühiblock hin und zurück geflossen ist, wobei es im Umlenkkasten umgelenkt wurde, tritt es in der anderen Kämmer des Verteilerkastens durch die Austrittsöffnung im Verteilerkasten aus. Der Verteiierkasten, Umlenkkasten, Kühiblock und die Seitenteile 400 werden miteinander stoffschlüssig verbunden. Der Heizdraht ist von Befestigungen laschen gehalten an dem Blech auf der Heizseite des Wärmetauschers befestigt. Der Heizdraht liegt in mäanderförmigen Windungen. Gerade Abschnitte des Heizdrahts liegen senkrecht zur Haupterstreckungsrichtung des Wärmetauschere.

Fig. 5 zeigt ein Detail des Wärmetauschers aus Fig. 4. Das Detail zeigt die Seite des Wärmetauschers, auf der sich der Verteilerkasten befindet. Der Verteilerkasten ist nicht gezeigt. Die Seitenteile 400 bilden die äußeren Begrenzungen des Verteilerkastens. Die Trennwand 410 teilt den Verteilerkasten in zwei gleich große Kammern. Die beiden Kammern sind gegeneinander fluiddicht abgeschlossen. In diesem Ausführungsbeispiel besteht der Kühiblock aus vier Rohren 500, Die Rohre 500 erstrecken sich über die gesamte Ausdehnung des Kühlblocks, Die Rohre 500 weisen einen abgeflachten Querschnitt auf, dessen Breite deutlich größer ist als die Höhe. Zwei der vier Rohre 500 münden in der ersten Kammer des Verteilerkastens, die zwei anderen Rohre 500 münden in der zweiten Kammer des Verteilerkastens. Durch die ersten zwei Rohre 500 kann das Fluid in eine Richtung fließen, durch die anderen zwei Rohre 500 kann das Fluid in die entgegengesetzte Richtung fließen. Der Strömungsquerschnitt der Rohre 500 innerhalb des Wärmetauschers ist deutlich größer ist, als der Strömungsquerschnitt in den Zu- und Ableitungen zum Wärmetauscher. Erkennbar ist, dass die Röhre 500 des Kühlblocks, so wie die Seitenteile 400 von dem Blech auf der Heizseite überdeckt werden. Die Seitenteile 400, die Trennwand 410, die Rohre 500 sowie das Blech werden miteinander stoffschlüssig verbunden. Beispielsweise kann das durch Löten geschehen.

Fig, 6 zeigt eine Seitenansicht eines Wärmetauschers, gemäß einem Äusfüh- rungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Ein mit D gekennzeichneter Bereich ist in Fig. 7 im Detail dargestellt. Die Seitenansicht zeigt den Wärmetauscher über die Länge seiner Haupterstreckungsrichtung. Auf einer Seite des Wärmetauschers ist der Verteilerkasten zu erkennen, der jeweils am Übergang zum Blech auf der Heizseite und zum Kühlbleeh eine Fuge aufweist. Beide Bleche weisen auf der anderen Seite des Wärmetauschers ebenfalls eine Fuge zum Umlenkkasten auf. Das Seitenteil 400 ist über seine gesamte Länge erkennbar, wie es mit Verteilerkasten, beiden Blechen und Umlenkkasten verbunden ist. Auf dem Blech auf der Heizseite ist der Heizdraht 130 erkennbar. Der Heizdraht 130 wird von Befestigungslaschen auf dem Blech festgehalten. Die Befestigungslaschen umschließen den Umfang des Heizdi'ahts 130 teilweise,

Fig. 7 zeigt den mit D gekennzeichneten Bereich aus Fig. 6 als Detail. Der Anfang des Heizdrahts 130 wird in seinem ersten geraden Abschnitt von mehreren wechselseitig stehenden Befestigungsklammern 140 auf dem Blech auf der Heizseite des Wärmetauschers gehalten. Das Seitenteil 400 schließt den Verteilerkasten seitlich fluiddicht ab. Deutlich ist die Fuge zwischen Verteilerkasten und den beiden Blechen auf Hetzseite und Kontaktseite des Wärmetauschers zu erkennen. Die Fuge bietet die Möglichkeit Fertigungstoleranzen abzupuffern. Deutlich ist auch, dass die Radien von dem Seitenteil 400 und die Biegeradien des Kastens miteinander abgestimmt sind, Dadurch lassen sich geringe Lötspalte erreichen. Die Seitenteile können aus Extrusionsprofilen gefertigt werden. Somit müssten die Profile lediglich auf die gewünschte Länge geschnitten werden. Während dieses Arbeitsvorganges werden auch die Radien gefertigt, die den Radien in den Kästen entsprechen. Dadurch wird die Fertigung des Wärmetauschers noch preiswerter.

Fig. 8 zeigt eine Draufsicht auf die Heizungsseite eines Wärmetauschers, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. In der Draufsicht sind zwei Schnittverläufe A-A und B-B eingezeichnet, die in den Figuren 9 und 11 dargestellt sind. Der Wärmetauscher weist an einem Ende einen Verteilerkästen 110 mit einer Einlassöffnung und eine Auslassöffnung auf. Am gegenüberliegenden Ende weist der Wärmetauscher einen Umlenkkasten 120 auf. Dazwischen ist in der Draufsicht das Blech auf der Heizseite des Kühlblocks mit den Befestigungslaschen und den befestigten Heizdraht 130 angeordnet. Der Heizdraht 130 verläuft in Schlangenlinien von der unteren Kante des Wärmetauschers bis zur oberen Kante des Wärmetauschers. Dabei sind die geraden Abschnitte des Heizdrahts 130 senkrecht zur Haupterstreckungsrichtung des Wärmetauschefs angeordnet. Jeder zweite gerade Abschnitt des Heizdrähts 130 ist von den, abwechselnd rechts und links des Heizdrahts angeordneten Laschen auf der Heizseite des Kühlblocks befestigt. Der Schnittverlauf A-A verläuft quer zur Haupterstreckungsrichtung des Wärmetauschers durch eine der Einlass-oder Auslassöffnungen bis über die Mitte des Wärmetauschers. Dabei schneidet der Schnittverlauf A-A den Verteilerkasten 110, sowie die Trennwand. Der Schnittverlauf B-B verläuft In Haupterstreckungsrichtung des Wärmetauschers durch die Trennwand, sowie den Verteiierkasten 110.

Fig. 9 zeigt den Schnitt entlang des in Fig. 8 gezeigten Schnittverlaufs A-A. Ein mit C markierter Bereich wird in Fig. 10 im Detail dargestellt. Der Wärmetauscher ist mit Blick in Erstreckungsrichtung des Kühlblocks dargestellt Die Öffnungen der abgeflachten Rohre des Kühiblocks sind erkennbar. Die Schnittfläche durch den Verteiierkasten, die Trennwand, sowie das Seitenteil sind schraffiert dargestellt. Flächen in Sichtbereich, aber außerhalb des Schnittverlaufs A- A sind ohne Schraffuren dargestellt. Beispielsweise ist der von den Befestigungslaschen gehaltene Heizdraht 130 mit Mittellinie oberhalb des Kühlblocks des Wärmetauschers dargestellt. Die beiden Bleche auf der Ober-und Unterseite des Köhlblocks sind durch den Verteilerkasten verdeckt. Der Heizdraht steht rechts über den Wärmetauscher über. Der Schnitt schneidet von rechts kommend zuerst eines der beiden Seitenteile, im weiteren Verlauf schneidet er den Verteilerkasten, so wie eine der Ein- oder Auslassöffhungen. Kurz vor den linken Rand des Schnittverlaufs schneidet der Schnitt die Trennwand, die den Verteilerkasten in zwei gleich große Kammern teilt. Die vier Rohre, die den Kühlblock bilden weisen eine rechteckige Außenkontur, sowie eine abgeflachteckige Innenkontur auf, Die Trennwand ist in der Mitte des Wärmetauschers angeordnet, also zwischen jeweils zwei Rohren. Alternativ können die extrudierten Rohre auch als Stegrohre gefertigt werden. Derartige Rohre weisen eine Mehrzahl von Kanälen auf, die durch Stege voneinander getrennt sind - damit kann der Wärmetauscher für höhere Drücke, beispielsweise beim Einsatz eines Kältemittels, ausgelegt werden .

Fig. 10 zeigt das Detail im mit C markierten Bereich in Fig. 9. Ein Detailschnitt durch den Kasten oberhalb des Blockes ist dargestellt. Die Schnittfläche durch Seitenteil 400 und VerteiJerkasten ist schraffiert dargestellt. Ebenso ist das erste gerade Stück des Heizdrahts mit Mittellinie dargestellt. Am Rande des Details ist noch ein Teil der Ein-oder Auslassöffnung zu erkennen. Das Rohr 500 ist in der Ansicht dargestellt und in die abgeflacht-abgerundete Innenkontur, sowie die rechteckige Außenkontur sind teilweise erkennbar. Falls das Seitenteil 400 durch Stanzen hergesteilt wird, so ist der Stanzgrat nach oben zulässig, wenn er nach innen weisend verbaut wird. Durch eine gezielte Bildung des Stanzgrates kann der Lötspalt teilweise verringert werden.

Fig. 11 zeigt den in Fig. 8 angedeuteten Längsschnitt B-B durch den Kasten, entlang der Trennwand 410. Geschnittene Bauteile sind schraffiert dargestellt. Der Verteilerkasten weist eine Aussparung auf, um eine Lasche 1100 zum Positionieren, die eine Erweiterung der Trennwand 140 ist, aufzunehmen. Die Trennwand 410 ist fluiddicht mit dem Verteilerkasten und den mittleren beiden Rohren des Kühlblocks verbunden. Dadurch teilt die Trennwand 410 den Verteilerkasten in zwei gleich große Kammern. Die Lasche 1100 zum Positionieren dient zum Positionieren der Trennwand 410 innerhalb des Verteilerkastens während der Herstellung. Deutlich ist auch die Fuge auf Ober-und Unterseite des Kühlblocks zwischen Verteilerkasten und den beiden Blechen auf Ober-und Unterseite des Kühlblocks erkennbar.

Fig. 12 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Herstellung eines Kombi-Wärmetauschers zum Heizen oder Kühlen einer Komponente eines Fahrzeugs, gemäß einem AusfDhrungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. In einem Schritt 1200 wird ein Kühiblock bereitgestellt, wie er beispielsweise anhand der vorangegangenen Figuren beschrieben ist. Anschließend, zeitgleich oder zuvor wird in einem Schritt 1210 ein Heizdraht bereitgestellt, wie er beispielsweise anhand der vorangegangenen Figuren beschrieben ist. In einem Schritt 1220 erfolgt ein Befestigen des Hetzdrahts. Dazu weist der Kühiblock auf einer Hei zungsseite, die dem Heizdraht zugewandt ist, Laschen auf. Der Heizdraht wird an der Heizungsseite des Kühlblocks mittels der Laschen befestigt.

Die beschriebenen Aüsführungsbeispiefe sind nur beispielhaft gewählt und können miteinander kombiniert Werden.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e

1. Kombi-Wärmetauscher zum Heizen oder Kühlen einer Komponente eines Fahrzeugs, mit folgenden Merkmalen: einem Kühlblock (100) der ausgebildet ist, um von einem Fluid durchströmt zu werden, und eine Kontaktseite zum Heizen oder Kühlen der Komponente und eine der Kontaktseite gegenüberliegende Heizungsseite aufweisend; einen Heizdraht (130) zürn Wandeln elektrischer Energie in Wärmeenergie; und einer Mehrzahl von Laschen (140) zum Befestigen des Heizdrahts an der Heizungsseite des Kühlblocks.

2. Kombi-Wärmetauscher gemäß Anspruch 1, mit einem Aufnahmeblech (200), das flächig mit der Heizungsseite des Kühlblocks (100) verbunden ist, wobei ein Umriss der Mehrzahl von Laschen (140) aus dem Aufnahmeblech ausgestanzt Ist und die Mehrzahl von Laschen aus dem Aufnahme- blech heraussteht.

3. Kombi-Wärmetauscher gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Mehrzahl von Laschen (140) den Heizdraht (130) mindestens teilumfänglich umschließt.

4. Kombi-Wärmetauscher gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Mehrzahl von Laschen (140) entlang eines Verlaufs des Heizdrahts (130) abwechselnd auf gegenüberliegenden Seiten des Heizdrahts angeordnet ist.

5. Kombi-Wärmetauscher gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei sich der Heizdraht (130) mäanderförmig über eine Fläche der Heizungsseite erstreckt.

6. Kombi-Wärmetauscher gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Heizdraht (130) eine Mehrzahl von geradlinigen Abschnitten aufweist, die durch bogenförmige Abschnitte verbunden sind, und die Mehrzahl von Laschen (140) entlang jedes zweiten der geradlinigen Abschnitte angeordnet ist, so dass auf einen geradlinigen Abschnitt mit Laschen je ein geradliniger Abschnitt ohne Laschen folgt.

7. Kombi-Wärmetauscher gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Heizdraht (130) eine Mehrzahl von geradlinigen Abschnitten aufweist, und die geradlinigen Abschnitte senkrecht zu einer Flussrichtung des Fluids im Kühlblock (100) ausgerichtet sind.

8. Kombi-Wärmetauscher gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Kühlblock (100) einen Verteilerkasten (110), einen gegenüberliegend angeordneten Umlenkkasten (120), mindestens ein erstes Rohr (500) und mindestens ejn zweites Rohr aufweist, wobei der Verteilerkasten eine Zulauföffnung zum Zuführen des Fluids in das mindestens eine erste Rohr und eine Ablauföffnung zum Abführen des Fluids aus dem mindestens einen zweiten Rohr aufweist und der Umlenkkasten ausgebildet ist, Um das mindestens eine erste Rohr mit dem mindestens einem zweiten Rohr fluidisch miteinander zu verbinden.

9. Energiespeichervorrichtung, mit folgenden Merkmalen;

Einem Kombi-Wärmetauscher gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche; und mindestens einem Energiespeicher, der mit der Kontaktseite des Kühlblocks (100) des Kombi-Wärmetauschers verbunden ist.

10. Verfahren zur Hersteilung eines Kombi-Wärmetauschers zum Heizen oder Kühlen einer Komponente eines Fahrzeugs_» mit folgenden Schritten:

Bereitstellen (1200) eines Kühlblocks (100), wobei der Kühlblock ausgebildet ist, um von einem Fluid durchströmt zu werden, und eine Kontaktseite zum Heizen oder Kühlen der Komponente und eine der Kontaktseite gegenüberliegende Heizungsseite mit einer Mehrzahl von Laschen (140) aufweist;

Bereitstellen (1210) eines Heizdrahts (130), wobei der Heizdraht ausgebildet ist, elektrische Energie: in Wärmeenergie zu wandeln; und

Befestigen (1220) des Heizdrahts an der Heizungsseite des Kühlblocks mittels der Mehrzahl von Laschen.