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Title:
COOLING ARRANGEMENT AND BATTERY ARRANGEMENT HAVING A PLANAR ELEMENT SURROUNDED BY HEAT CONDUCTIVE PASTE FOR THERMAL COUPLING
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2022/053278
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a cooling arrangement (1) for dissipating heat from a heat source (4) to a heat sink (5), having the heat source (4), the heat sink (5) and a heat conduction medium (3). The heat conduction medium (3) is in the form of a planar element and is arranged in an interstice (6) between the heat source (4) and the heat sink (5). In order to achieve improved thermal coupling, according to the invention, additionally a filling medium (7) is provided in the interstice (6), the filling medium (7) at least partly surrounding the heat conduction medium (3).

Inventors:
SCHROETER DIRK (DE)
Application Number:
PCT/EP2021/073031
Publication Date:
March 17, 2022
Filing Date:
August 19, 2021
Export Citation:
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Assignee:
DAIMLER AG (DE)
International Classes:
H01M10/655; H01M10/613; H01M10/625; H01M50/20; H01M50/24; F28F13/00
Foreign References:
DE102016109931A12017-11-30
DE19640650A11998-04-09
DE10234500A12004-02-19
Attorney, Agent or Firm:
WELLER, Juergen et al. (DE)
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Claims:
Patentansprüche Kühlanordnung (1) zum Abführen von Wärme von einer Wärmequelle (4) auf eine Wärmesenke (5), mit

- der Wärmequelle (4),

- der Wärmesenke (5),

- einem Wärmeleitmedium (3), welches als Flachgebilde ausgeführt ist und in einem Zwischenraum (6) zwischen der Wärmequelle (4) und der Wärmesenke (5) angeordnet ist, gekennzeichnet, durch

- ein Füllmedium (7), wobei

- das Füllmedium (7) in dem Zwischenraum (6) angeordnet ist und das Wärmeleitmedium (3) zumindest bereichsweise umgibt. Kühlanordnung (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeleitmedium (3) eine höhere thermische Leitfähigkeit als das Füllmedium (7) aufweist. Kühlanordnung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeleitmedium (3) zumindest durch ein metallisches Netz oder eine metallische Folie gebildet ist. Kühlanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeleitmedium (3) zumindest durch eine graphithaltige Folie gebildet ist. Kühlanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Füllmedium (7) durch Wärmleitpaste gebildet ist. Kühlanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeleitmedium (3) durch eine entlang des Zwischenraums (6) unterschiedliche Verteilung des Füllmediums (7) auf beiden Seiten des Wärmeleitmediums (3) zwischen der Wärmequelle (4) und der Wärmesenke (5) hin und her geführt ist. Kühlanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeleitmedium (3) und/oder das Füllmedium (7) in dem Zwischenraum (6) mit einem Druck beaufschlagt ist. Kühlanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeleitmedium (3) parallel zu einem Normalvektor des als Flachgebilde ausgeführten Wärmeleitmediums (3) zumindest im Wesentlichen inkompressibel ist. Batterieanordnung (2) zum Bereitstellen von elektrischer Energie für ein Kraftfahrzeug, mit

- der Kühlanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, und

- zumindest einer Batteriezelle als der Wärmequelle (4), wobei

- das Wärmeleitmedium (3) über das Füllmedium (7) mit der zumindest einen Batteriezelle (4) und mit der Wärmesenke (5) thermisch gekoppelt ist. Verfahren zum Herstellen einer Kühlanordnung (1) zum Abführen von Wärme von einer Wärmequelle (4) auf eine Wärmesenke (5), mit den Schritten:

- Anordnen eines Wärmeleitmediums (3) in einem Zwischenraum (6) zwischen der Wärmequelle (4) und der Wärmesenke (5), wobei das Wärmeleitmedium (3) als Flachgebilde ausgeführt ist, und - Herstellen einer thermischen Kopplung zwischen dem Wärmeleitmedium (3) und der Wärmequelle (4) und/oder Herstellen einer thermischen Kopplung zwischen dem Wärmeleitmedium (3) und der Wärmesenke (5), dadurch gekennzeichnet, dass

- ein Füllmedium (7) in dem Zwischenraum (6) angeordnet wird und das Wärmeleitmedium (3) zumindest bereichsweise umgibt,

- das Herstellen der thermischen Kopplung zumindest teilweise durch das Anordnen des Füllmediums (7) erfolgt.

Description:
Kühlanordnung sowie Batterieanordnung mit einem von Wärmeleitpaste umgebenen Flachgebilde zur thermischen Kopplung

Die Erfindung betrifft eine Kühlanordnung zum Abführen von Wärme von einer Wärmequelle auf eine Wärmesenke, mit der Wärmequelle, mit der Wärmesenke und mit einem Wärmeleitmedium, welches als Flachgebilde ausgeführt ist in einem Zwischenraum zwischen der Wärmequelle und der Wärmesenke angeordnet ist. Die Erfindung betrifft außerdem eine Batterieanordnung mit der Kühlanordnung und ein Verfahren zum Herstellen der Kühlanordnung.

Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, eine zu kühlende Komponente beziehungsweise eine Wärmequelle über Wärmeleitpaste an einen Kühlkörper beziehungsweise eine Wärmesenke anzukoppeln. Bei der zu kühlenden Komponente beziehungsweise der Wärmequelle kann es sich insbesondere um eine Traktionsbatterie eines elektrisch betreibbaren Kraftfahrzeugs beziehungsweise zumindest eine Batteriezelle einer solchen Traktionsbatterie handeln. Nachteilig an einer thermischen Ankopplung über Wärmeleitpaste oder thermisch leitfähiges Füllmaterial ist jedoch, dass Hohlräume, welche zwischen Wärmequelle und Wärmesenke auftreten, zu großen Teilen beziehungsweise vollständig damit aufgefüllt werden müssen. Dies verursacht hohe Kosten und zieht ein hohes Gewicht nach sich.

Als Weiterbildung sind daher Wärmeleitmatten bekannt, welche insbesondere eine geringe Dicke haben, also als Folie ausgeführt sind. Eine solche Wärmeleitmatte kann beispielsweise als sogenannte „Rohrmatte“ ausgeführt sein, welche im Wesentlichen durch eine Vielzahl benachbarter Röhrchen gebildet ist. Durch eine Verformung der Röhrchen ist dabei ein gewisser Toleranzausgleich zwischen Wärmeleitmatte und einer Oberfläche der Wärmesenke und/oder einer Oberfläche der Wärmequelle gewährleistet. Mit anderen Worten kann durch eine Verformung der Röhrchen wenigstens ein gewisses „Anschmiegverhalten“ erzielt werden. Ebenfalls bekannt sind im Wesentlichen inkompressible Wärmeleitfolien, welche insbesondere aus Kohlenstoff gebildet sein können. Eine solche Wärmeleitfolie wird beispielsweise unter dem Markennamen eGRAF® SPREADERSHIELD™ vertrieben. Aufgrund der äußerst geringen Dicke einer solchen Wärmeleitfolie und deren größtenteils nicht vorhandenen Kompressibilität, ist eine Wärmeübertragung von der Wärmequelle auf die Wärmeleitfolie und/oder von der Wärmeleitfolie auf die Wärmesenke nicht optimal. Dies wird insbesondere dadurch verstärkt, dass derartige Wärmeleitfolien eine optimale Wärmeabfuhr nur innerhalb einer durch die Wärmeleitfolie aufgespannten Fläche gewährleisten können. Aufgrund einer solchen Anisotropie der Wärmeleitfähigkeit ist die Wärmeabfuhr beziehungsweise die Wärmeleitfähigkeit senkrecht zur Oberfläche beziehungsweise parallel zu einem Normalvektor um ein Vielfaches, beispielsweise um den Faktor 300, schlechter verglichen mit einer Wärmeleitfähigkeit parallel zur Oberfläche.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine effizientere Wärmeabfuhr mittels einer solchen Wärmeleitfolie zu ermöglichen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausführungsformen mit zweckmäßigen Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Erfindung geht aus von einer Kühlanordnung zum Abführen von Wärme von einer Wärmequelle auf eine Wärmesenke. Die Kühlanordnung umfasst die Wärmequelle, die Wärmesenke und ein Wärmeleitmedium. Das Wärmeleitmedium ist als Flachgebilde ausgeführt. Das ist Wärmeleitmedium in einem Zwischenraum angeordnet, wobei der Zwischenraum durch die Wärmequelle und die Wärmesenke gebildet ist. Erfindungsgemäß ist ein Füllmedium vorgesehen, wobei das Füllmedium in dem Zwischenraum angeordnet ist und das Wärmeleitmedium zumindest bereichsweise umgibt.

Das Wärmeleitmedium und das Füllmedium können somit innerhalb des Zwischenraums angeordnet sein. Dabei verläuft das Wärmeleitmedium insbesondere zwischen der Wärmequelle und der Wärmesenke hin und her. Der Zwischenraum kann durch jeweilige Wandungen der Wärmequelle und der Wärmesenke gebildet sein. Insbesondere handelt es sich bei den jeweiligen Wandungen der Wärmequelle und der Wärmesenke um eine erste Wandung der Wärmequelle und eine zweite Wandung der Wärmesenke. Somit ist der Zwischenraum insbesondere durch die erste und die zweite Wandung gebildet. Das Wärmeleitmedium beziehungsweise Wärmeleitfolie ist vorzugsweise zwischen jeweiligen Wandungen Wärmequelle und der Wärmesenke angeordnet und durch das Füllmedium umgeben.

Das Wärmeleitmedium ist als Flachgebilde ausgeführt. Unter einem Flachgebilde ist im Rahmen der vorliegenden Anmeldung insbesondere ein Material zu verstehen, welches eine flache beziehungsweise zweidimensionale Oberfläche und eine Ausdehnung senkrecht zu der Oberfläche beziehungsweise Dicke aufweist, wobei eine Ausdehnung der Oberfläche sehr viel größer ist als die Dicke. Beispielsweise zeichnet sich das Wärmeleitmedium insbesondere dadurch aus, dass es eine geringe Dicke aufweist, beispielsweise weniger als 10 Millimeter, weniger als 5 Millimeter, weniger als 1 Millimeter oder weniger als 0,5 Millimeter. Auch eine noch dünnere Ausführung des Wärmeleitmediums mit einer Dicke von weniger als 100 Mikrometer, weniger als 50 Mikrometer oder weniger als 20 Mikrometer ist möglich. Die Dicke ist dabei insbesondere diejenige Ausdehnung des Wärmeleitmediums beziehungsweise der Wärmleitfolie parallel zu einer Flächennormalen beziehungsweise eines Normalvektors der Oberfläche des Wärmeleitmediums. Mit anderen Worten kann die Dicke diejenige Ausdehnung sein, welche senkrecht zur Oberfläche des Wärmeleitmediums verläuft. Eine Ausdehnung der Oberfläche des Wärmeleitmediums beziehungsweise der Wärmeleitfolie ist dabei insbesondere zumindest um den Faktor 10, zumindest um den Faktor 100, zumindest um den Faktor 1000 oder zumindest um den Faktor 10.000 größer als die Dicke. In alternativen Ausführungsformen kann das Wärmeleitmedium alternativ oder zusätzlich durch Fasern bereitgestellt sein.

Das Wärmeleitmedium ist innerhalb des Zwischenraums durch das Füllmedium umgeben. Mit anderen Worten ist das Wärmeleitmedium innerhalb des Zwischenraums in dem Füllmedium eingebettet. Beispielsweise ist das Wärmeleitmedium auf beiden Seiten beziehungsweise beiden einander abgewandten Oberflächen durch das Füllmedium umgeben. Die beiden Seiten beziehungsweise Oberflächen des Wärmeleitmediums können als erste Seite und das zweite Seite bezeichnet werden. Somit kann das Wärmeleitmedium an der ersten und der zweiten Seite mit dem Füllmedium versehen sein. Vorzugsweise ist die Anordnung des Füllmediums an beiden Seiten entlang der Oberfläche des Wärmeleitmediums unterschiedlich. Insbesondere können die erste Seite und die zweite Seite jeweils bereichsweise abwechselnd mit dünneren und dickeren Schichten des Füllmediums versehen sein. Dabei kann eine Gesamtdicke innerhalb des Zwischenraums zumindest im Wesentlichen konstant sein. Mit anderen Worten kann an der ersten Seite und der zweiten Seite jeweils abwechselnd eine größere und kleinere Schichtdicke an Füllmedium angeordnet sein. Somit kann bedingt durch die Verteilung des Füllmediums ein Abstand der ersten Seite von der Wärmequelle sowie ein Abstand der zweiten Seite von der Wärmesenke variabel sein und sich entlang der Oberfläche des Wärmeleitmedium verändern.

Bei der Wärmequelle kann es sich um eine beliebige zu kühlende Komponente handeln. Dabei kommen alle Komponenten aus Maschinenbau und Elektronik in Frage, von denen Wärme abgeführt werden soll. Im Rahmen dieser Anmeldung ist ein konkretes Beispiel beschrieben, in welchem sich bei der Wärmequelle um zumindest eine Batteriezelle einer Traktionsbatterie eines Kraftfahrzeugs handelt. Allgemein ist es Zweck der Kühlanordnung, Wärme von der Wärmequelle auf die Wärmesenke zu übertragen, um die Wärmequelle zu kühlen. Über das Wärmeleitmedium sind die Wärmequelle und die Wärmesenke miteinander thermisch gekoppelt bzw. thermisch leitend verbunden. Mit anderen Worten ist das Wärmeleitmedium dazu ausgebildet, Wärme von der Wärmequelle auf die Wärmesenke zu übertragen.

Bei der Wärmesenke kann es sich insbesondere um einen Wärmetauscher beziehungsweise einen Wärmeüberträger eines Kühlsystems handeln. Beispielsweise kann die Wärmesenke hierzu luftgekühlt oder wassergekühlt sein. Beispielsweise kann die Wärmesenke als Kühlblock mit Kühlrippen ausgeführt sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Wärmesenke eine oder mehrere Fluidkanäle zur Durchströmung mit einem Kühlfluid aufweisen.

Insbesondere sind das Wärmeleitmedium und/oder das Füllmedium dazu ausgebildet, eine Kraft auf die Wärmequelle bzw. die Wandung der Wärmequelle und/oder die Wärmesenke bzw. die Wandung der Wärmesenke auszuüben. Beispielsweise können durch eine Vorspannung das Wärmeleitmedium und/oder das Füllmedium dazu ausgebildet sein, die jeweiligen Wandungen mit der Kraft zu beaufschlagen. Diese Vorspannung ist beispielsweise dadurch erzeugt, dass das Wärmeleitmedium und das vor einem Zusammenbau größer sind als ein Abstand zwischen den jeweiligen Wandungen der Wärmequelle und der Wärmesenke. Mit anderen Worten ist das Wärmeleitmedium und/oder das Füllmedium zwischen den jeweiligen Wandungen komprimiert beziehungsweise eingeklemmt. Durch diese Vorspannung beziehungsweise die dadurch resultierende Kraft kann eine verbesserte thermische Ankopplung des Wärmeleitmediums und/oder des Füllmediums an die Wärmequelle und/oder die Wärmesenke ermöglicht sein. Mit anderen Worten kann durch einen aus der Kraft der Kompression des Wärmeleitmediums und/oder des Füllmediums resultierenden Anpressdruck eine thermische Kopplung zwischen dem Wärmeleitmedium und der Wärmequelle und/oder zwischen dem Wärmeleitmedium und der Wärmesenke in verbesserter Weise ermöglicht sein.

Das Wärmeleitmedium weist insbesondere eine höhere Wärmeleitfähigkeit als das Füllmedium auf. Mit anderen Worten ist eine Wärmeleitfähigkeit des Wärmeleitmediums größer als eine Wärmeleitfähigkeit des Füllmediums. Ein Wärmeleitwiderstand beziehungsweise Wärmewiderstand des Wärmeleitmediums ist somit kleiner als ein Wärmeleitwiderstand beziehungsweise Wärmewiderstand des Füllmediums. Auf diese Weise kann durch die Anordnung des Wärmeleitmediums in dem Zwischenraum zusätzlich zu dem Füllmedium eine verbesserte Abführung von Wärme von der Wärmequelle zur Wärmesenke erzielt werden.

Beispielsweise kann das Wärmeleitmedium als metallisches Netz oder metallische Folie ausgeführt sein. Ein metallisches Netz beziehungsweise eine metallische Folie zeichnet sich dabei durch eine hohe thermische Leitfähigkeit beziehungsweise Wärmeleitfähigkeit aus. Beispielsweise kann das metallische Netz beziehungsweise die metallische Folie aus ausschließlich aus einem metallischen Werkstoff oder aus metallischen Werkstoff und zumindest einem weiteren Werkstoff gebildet sein. Vorzugsweise handelt sich bei dem metallischen Werkstoff Kupfer (besonders hohe Wärmeleitfähigkeit) oder Aluminium (hohe Wärmeleitfähigkeit bei geringem Gewicht). Durch die Ausführung als Netz beziehungsweise Folie sind nur geringe Mengen an metallischen Werkstoff nötig. Auf diese Weise kann ein optimaler Kompromiss aus war Wärmeleitfähigkeit, geringen Kosten und Gewicht sichergestellt werden.

Alternativ kann das Wärmeleitmedium als graphithaltige Folie ausgeführt sein. Mit anderen Worten kann das Wärmeleitmedium durch eine graphithaltige Folie bereitgestellt sein. Mit nochmals anderen Worten kann das Wärmeleitmedium zumindest aus Kohlenstoff beziehungsweise Graphit gebildet sein. Konkret kann das Wärmeleitmedium ausschließlich aus Kohlenstoff beziehungsweise Graphit oder aus Kohlenstoff beziehungsweise Graphit und zumindest einem weiteren Werkstoff gebildet sein. Durch eine derartige kohlenstoffhaltige beziehungsweise graphithaltige Ausführung des Wärmeleitmediums kann sich eine besonders hohe Wärmeleitfähigkeit, insbesondere parallel zur Oberfläche, ergeben. Die Wärmeleitfähigkeit parallel zur Oberfläche kann dabei größer als die Wärmeleitfähigkeit von Kupfer sein, beispielsweise um den Faktor 2 oder 4 größer als die Wärmeleitfähigkeit von Kupfer sein. Aus diesem Grund ist ein derartiges Wärmeleitmedium besonders geeignet, um eine materialsparende und damit leichte Ausführung der Kühlanordnung zu ermöglichen.

Das Wärmeleitmedium beziehungsweise die graphithaltige Folie kann eine anisotrope Wärmeleitfähigkeit aufweisen. Dabei ist eine Wärmeleitfähigkeit parallel zur Oberfläche insbesondere größer als eine Wärmeleitfähigkeit senkrecht zur Oberfläche.

Beispielsweise kann die Wärmeleitfähigkeit parallel zu der Oberfläche zumindest um den Faktor 10, zumindest um den Faktor 50 oder zumindest um den Faktor 100 größer sein als die Wärmeleitfähigkeit senkrecht zu der Oberfläche. Beispielsweise kann das Verhältnis der genannten Wärmeleitfähigkeiten das Verhältnis 1 :300 aufweisen. Aus diesem Grund ist es insbesondere von großer Bedeutung, eine Wärmeübertragung zwischen dem Wärmeleitmedium beziehungsweise der graphithaltigen Folie und der Wärmequelle und/oder der Wärmesenke zu optimieren. Aufgrund der anisotropen Wärmeleitfähigkeit kann die Wärmeübertragung an jeweiligen Koppelflächen mit der Wärmequelle und/oder der Wärmesenke einen Flaschenhals bei der Wärmeabfuhr darstellen. Dieser Flaschenhals kann durch die optimierte Wärmeübertragung durch die Einbettung in das Füllmedium und/oder die Vorspannung verbessert werden.

Das Füllmedium kann zumindest durch Wärmeleitpaste bereitgestellt sein. Insbesondere kann das Füllmedium ausschließlich durch Wärmeleitpaste oder durch Wärmeleitpaste und ein weiteres, insbesondere flexibles, Material bereitgestellt sein. Mit anderen Worten kann das Wärmeleitmedium innerhalb des Zwischenraums in die Wärmeleitpaste eingebettet sein. Auf diese Weise ergibt sich eine besonders gute thermische Kopplung. Dadurch, dass die Wärmeleitung zwischen Wärmequelle und Wärmesenke in einem Betrieb insbesondere überwiegend durch das Wärmeleitmedium erfolgt, kann dabei Wärmeleitpaste eingespart werden. Dies gilt insbesondere dann, wenn das Wärmeleitmedium eine größere Wärmeleitfähigkeit als die Wärmeleitpaste aufweist.

Gemäß einer Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass das Wärmeleitmedium durch eine entlang des Zwischenraums unterschiedliche Verteilung des Füllmediums auf beiden Seiten des Wärmeleitmediums zwischen der Wärmequelle und der Wärmesenke hin und her geführt ist. Insbesondere ist der Abstand des Wärmeleitmediums von der Wärmequelle und der Wärmesenke entlang dem Zwischenraum unterschiedlich variabel. Der Abstand des Wärmeleitmediums von der Wärmequelle und der Wärmesenke kann dabei jeweils abwechselnd variieren. Beispielsweise verläuft das Wärmeleitmedium annähernd mäanderförmig zwischen der Wärmequelle und der Wärmesenke hin und her. Dies steht in engem Zusammenhang mit der oben beschriebenen unterschiedlichen Verteilung des Füllmediums auf der ersten und der zweiten Seite des Wärmeleitmedium. Die Verteilung kann dabei derart sein, dass abwechselnd die erste Seite des Wärmeleitmediums die Wärmequelle berührt oder zumindest annähernd berührt.

Alternativ oder zusätzlich kann die zweite Seite des Wärmeleitmediums die Wärmesenke berühren oder zumindest annähernd berühren.

Durch die jeweilige Berührung kann das Wärmeleitmedium jeweilige Koppelflächen mit der Wärmequelle und/oder der Wärmesenke ausbilden. Beispielweise kann das Wärmeleitmedium auf der ersten Seite eine oder mehrere Koppelflächen aufweisen, wobei das Wärmeleitmedium die Wärmequelle im Bereich der einen oder mehreren ersten Koppelflächen berührt. Beispielweise kann das Wärmeleitmedium auf der zweiten Seite eine oder mehrere zweite Koppelflächen aufweisen, wobei das Wärmeleitmedium die Wärmequelle im Bereich der einen oder mehreren zweiten Koppelflächen berührt. Auf diese Weise kann bereichsweise eine direkte Wärmeübertragung, insbesondere ohne Übertragung der das Füllmedium, zwischen dem Wärmeleitmedium der Wärmequelle und/oder der Wärmesenke erfolgen. gemäß einer Weiterbildung ist/sind das Füllmedium und/oder das Wärmeleitmedium innerhalb des Zwischenraums mit einem Druck beaufschlagt. Insbesondere ist das Füllmedium innerhalb des Zwischenraums gegenüber einem Grundzustand komprimiert. Beispielsweise kann das Füllmedium derart in den Zwischenraum gepresst sein, dass der genannte Druck zustande kommt. Alternativ oder zusätzlich kann durch eine während der Herstellung vorgenommene Verkleinerung des Zwischenraums der Druck hergestellt ist. Insbesondere kann die Verkleinerung des Zwischenraums durch eine Verringerung des Abstandes zwischen Wärmequelle und Wärmesenke erfolgt sein.

Diese Weise kann die Vorspannung beziehungsweise die Anpresskraft zur verbesserten thermischen Kopplung bereitgestellt sein.

Gemäß einer Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass das Wärmeleitmedium parallel zu einem Normalvektor des als Folie ausgeführten Wärmeleitmediums zumindest im Wesentlichen inkompressibel ist. Mit anderen Worten kann vorgesehen sein, dass die Dicke des Wärmeleitmediums beziehungsweise des Flachgebildes zumindest im Wesentlichen konstant ist, unabhängig von einer Druckbeaufschlagung des Wärmeleitmediums beziehungsweise des Flachgebildes. Mit nochmals anderen Worten kann vorgesehen sein, dass das Wärmeleitmedium beziehungsweise das Flachgebilde senkrecht zu der Oberfläche inkompressibel oder zumindest im Wesentlichen inkompressibel ist. Das Wärmeleitmedium kann parallel zu dem Normalvektor vollständig oder im Wesentlichen inkompressibel sein. Durch eine derartige Ausführung des Wärmeleitmediums kann sichergestellt werden, dass aus der Druckbeaufschlagung beziehungsweise der Kraft des zumindest einen elastischen Elements keine Verformung resultiert.

Gemäß einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass zwischen dem Wärmeleitmedium und der Wärmequelle und/oder zwischen dem Wärmeleitmedium und der Wärmesenke eine jeweilige elektrisch isolierende Schicht angeordnet ist. Die elektrisch isolierende Schicht kann durch eine Folie oder eine Beschichtung oder dergleichen bereitgestellt sein. Beispielsweise ist die Wärmequelle bzw. deren Wandung und/oder die Wärmesenke bzw. deren Wandung mit der isolierenden Schicht beschichtet. Dabei ist eine Schichtdicke der isolierenden Schicht insbesondere so dünn, dass diese die Wärmeleitfähigkeit bzw. thermische Kopplung zwischen Wärmequelle, Wärmeleitmedium und Wärmesenke möglichst wenig beeinflusst. Auf diese Weise können Kurzschlüsse und/oder unerwünschte Stromflüsse vermieden werden, insbesondere wenn das Wärmeleitmedium aus einem elektrisch leitfähigen Werkstoff gebildet ist.

Ein zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Batterieanordnung zum Bereitstellen von elektrischer Energie für ein Kraftfahrzeug. Die erfindungsgemäße Batterieanordnung weist dabei die erfindungsgemäße Kühlanordnung auf. Zusätzlich weist die Batterieanordnung zumindest eine Batteriezelle als die Wärmequelle auf. Das ist Wärmeleitmedium mit der zumindest einen Batteriezelle und mit der Wärmesenke thermisch gekoppelt. Mit anderen Worten weist die Batterieanordnung die zumindest eine Batteriezelle als die Wärmequelle auf. Somit ist die Batterieanordnung dazu ausgebildet, Wärme von der zumindest einen Batteriezelle über das Wärmeleitmedium und/oder das Füllmedium auf die Wärmesenke zu übertragen. Die Merkmale und Weiterbildungen, welche in Bezug auf die Kühlanordnung offenbart sind, gelten analog auch für die Batterieanordnung, auch wenn diese aus Gründen der Knappheit hier nicht erneut genannt sind. Analog gelten Merkmale und Weiterbildungen der Batterieanordnung auch für die erfindungsgemäße Kühlanordnung.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein elektrisch betreibbares Kraftfahrzeug, welches die erfindungsgemäße Batterieanordnung aufweist. Insbesondere ist die zumindest eine Batteriezelle der Batterieanordnung Teil einer Traktionsbatterie. Die zumindest eine Batteriezelle beziehungsweise die Traktionsbatterie ist dazu ausgebildet, elektrische Energie für einen Antrieb des Kraftfahrzeugs, beispielsweise einen Elektromotor, bereitzustellen. Das Kraftfahrzeug kann beispielsweise als Hybrid-Fahrzeug, als batterieelektrisches Fahrzeug oder als Wasserstoff-Fahrzeug beziehungsweise Brennstoffzellen-Fahrzeug ausgeführt sein. Im Falle eines Wasserstoff- beziehungsweise Brennstoffzellen- Fahrzeugs kann die zumindest eine Batteriezelle beziehungsweise die Traktionsbatterie als Pufferspeicher zum Zwischenspeichern von elektrischer Energie, welche durch eine Brennstoffzelle erzeugt wird, ausgebildet sein.

Die Anwendung der erfindungsgemäßen Kühlanordnung in der erfindungsgemäßen Batterieanordnung beziehungsweise im erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug ist rein beispielhaft zu verstehen. Eine Anwendung der Kühlanordnung zur Kühlung anderer Komponenten im gesamten Bereich der Elektrik und des Maschinenbaus ist ebenso möglich und durch die vorliegende Anmeldung offenbart. Beispielsweise kann jede beliebige zu kühlende Komponente im Bereich von Elektrik oder Maschinenbau als Wärmequelle in der Kühlanordnung fungieren. Die Kühlanordnung kann somit dazu ausgebildet sein, jede beliebige zu kühlende Komponente zu kühlen beziehungsweise Wärme von dieser abzuführen.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Kühlanordnung zum Abführen von Wärme von einer Wärmequelle auf eine Wärmesenke, mit den folgenden Schritten:

- Anordnen eines Wärmeleitmediums zwischen der Wärmequelle und der Wärmesenke, wobei das Wärmeleitmedium als Folie ausgeführt ist, und

- Herstellen einer thermischen Kopplung zwischen dem Wärmeleitmedium und der Wärmequelle über eine erste Koppelfläche des Wärmeleitmediums an der Wärmequelle und/oder Herstellen einer thermischen Kopplung zwischen dem Wärmeleitmedium und der Wärmesenke über eine zweite Koppelfläche des Wärmeleitmediums.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Wärmeleitmedium mit mehreren Faltungen versehen wird und das Herstellen der thermischen Kopplung durch die Faltungen erfolgt, wobei jeweils benachbarte der ersten und zweiten Koppelflächen durch eine jeweilige der mehreren Faltungen voneinander getrennt sind.

Insbesondere kann in einem weiteren Schritt das Wärmeleitmedium und/oder das Füllmedium in dem Zwischenraum bzw. zwischen der Wärmequelle und der Wärmesenke komprimiert werden. Dies kann nur Verringern eines Abstandes zwischen Wärmequelle und der Wärmesenke erfolgen. Auf diese Weise wird die Höhe bzw. Dicke des Zwischenraums verkleinert und ein vorhandener Raum für das Wärmeleitmedium und das Füllmedium verkleinert bzw. komprimiert. Dadurch kann die Kraftbeaufschlagung bzw. Vorspannung zur besseren thermischen Kopplung erreicht werden.

Die Merkmale und Weiterbildungen, welche in Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren offenbart sind, gelten analog auch für die Batterieanordnung und die Kühlanordnung, auch wenn diese aus Gründen der Knappheit hier nicht erneut genannt sind. Analog gelten Merkmale und Weiterbildungen der Batterieanordnung und der Kühlanordnung auch für das erfindungsgemäße Verfahren.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung(en). Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

Dabei zeigen:

Fig. 1 in einer äußerst schematischen Schnittansicht eine beispielhafte Ausführungsform einer Kühlanordnung zum Abführen von Wärme von einer Wärmequelle mit einem Wärmeleitmedium und einem Füllmedium;

Fig. 2 in einer schematischen Schnittansicht das Wärmeleitmedium sowie ein Füllmedium gemäß der beispielhaften Ausführungsform von Fig. 1 ; und

Fig. 3 das Wärmeleitmedium aus Fig. 2 in einer schematischen Perspektivansicht.

Die Fig. 1 zeigt eine Kühlanordnung 1 zum Abführen von Wärme von einer Wärmequelle 4 auf eine Wärmesenke 5. Vorliegend ist die Kühlanordnung 1 Teil einer Batterieanordnung 2 zum Bereitstellen von elektrischer Energie für ein Kraftfahrzeug. Bei der Wärmequelle handelt es sich im vorliegenden Beispiel um einen Zellblock, welcher eine oder mehrere Batteriezellen aufweist. Allgemein kann es sich bei der Wärmequelle 4 um eine zu kühlende Komponente, insbesondere eine elektrische oder mechanische Komponente, handeln. Aufgabe der Kühlanordnung 1 ist es, Wärme von der Wärmequelle 4 hin zu der Wärmesenke 5 abzuführen. Auf diese Weise ermöglicht die Kühlanordnung 1 eine Kühlung der Wärmequelle 4. Bei der Wärmesenke 5 kann es sich beispielsweise um einen Wärmetauscher beziehungsweise einen Wärmeüberträger handeln. Beispielsweise ist die Wärmesenke 5 dazu ausgebildet, die von der Wärmequelle 4 übertragene Wärme an ein Kühlmedium abzugeben beziehungsweise zu übertragen. Bei dem Kühlmedium kann es sich beispielsweise um Umgebungsluft, um einen Luftstrom, um eine Kühlflüssigkeit beziehungsweise ein Kühlmittel oder dergleichen handeln. Die Wärmesenke 5 kann somit beispielsweise als Luft- Wärmetauscher oder als Fluid-Wärmetauscher ausgeführt sein. In den vorliegenden Beispielen weist die Wärmesenke 5 Kühlmittelanschlüsse 9 auf. Die Kühlmittelanschlüsse 9 ermöglichen die Zirkulation eines Kühlmittels in der Wärmesenke 5. Die Wärmesenke ist somit dazu ausgebildet, die von der Wärmequelle 4 übertragene Wärme auf das Kühlmittel zu übertragen beziehungsweise abzugeben.

Um die Wärme von der Wärmequelle 4 auf die Wärmesenke 5 zu übertragen, weist die Kühlanordnung 1 ein Wärmeleitmedium 3 auf. Das Wärmeleitmedium 3 ist in einem Zwischenraum 6 zwischen der Wärmequelle 4 und der Wärmesenke 5 angeordnet. Zusätzlich zu dem Wärmeleitmedium 3 ist in dem Zwischenraum 6 ein Füllmedium 7 angeordnet. Das Füllmedium 7 umgibt das Wärmeleitmedium 3 insbesondere an zwei Seiten. Mit anderen Worten kann das Wärmeleitmedium 3 in das Füllmedium 7 eingebettet sein. Bei dem Füllmedium 7 handelt es sich vorliegend beispielhaft. Wärmeleitpaste. Das Füllmedium 7 und das Wärmeleitmedium 3 sind jeweils zur Übertragung von Wärme zwischen der Wärmequelle 4 und der Wärmesenke 5 ausgebildet. Mit anderen Worten koppeln das Füllmedium 7 und das Wärmeleitmedium 3 die Wärmequelle 4 und die Wärmesenke 5 thermisch miteinander.

Das Wärmeleitmedium 3 ist als Flachgebilde ausgeführt. Somit zeichnet sich das Wärmeleitmedium 3 insbesondere dadurch aus, dass es eine geringe Dicke aufweist, beispielsweise weniger als 10 Millimeter, weniger als 5 Millimeter, weniger als 1 Millimeter oder weniger als 0,5 Millimeter. Auch eine noch dünnere Ausführung des Flachgebildes beziehungsweise des Wärmeleitmediums 3 mit einer Dicke von weniger als 100 Mikrometer, weniger als 50 Mikrometer oder weniger als 20 Mikrometer ist möglich. Die Dicke ist dabei insbesondere diejenige Ausdehnung des Wärmeleitmediums 3 beziehungsweise des Flachgebildes senkrecht zur Oberfläche des Wärmeleitmediums 3 beziehungsweise des Flachgebildes verläuft. Eine Ausdehnung der Oberfläche des Wärmeleitmediums beziehungsweise des Flachgebildes ist dabei insbesondere zumindest um den Faktor 10, zumindest um den Faktor 100, zumindest um den Faktor 1000 oder zumindest um den Faktor 10.000 größer als die Dicke.

Das Wärmeleitmedium 3 beziehungsweise das Flachgebilde ist beispielhaft als graphithaltige Folie ausgeführt. Mit anderen Worten ist das Wärmeleitmedium beziehungsweise das Flachgebilde vorliegend zumindest teilweise aus Kohlenstoff beziehungsweise Graphit gebildet. Das Wärmeleitmedium beziehungsweise das Flachgebilde kann vollständig aus Graphit oder Kohlenstoff bestehen oder neben Graphit beziehungsweise Kunststoff noch eines oder mehrere weitere Materialien beinhalten. Durch eine derartige kohlenstoffhaltige beziehungsweise graphithaltige Ausführung des Wärmeleitmediums ergibt sich eine besonders hohe Wärmeleitfähigkeit, insbesondere parallel zur Oberfläche. Die Wärmeleitfähigkeit parallel zur Oberfläche ist vorliegend größer als die Wärmeleitfähigkeit von Kupfer sein, beispielsweise um den Faktor 2 oder 4 größer als die Wärmeleitfähigkeit von Kupfer. Ein Flachgebilde beziehungsweise eine solche Wärmeleitfolie wird beispielsweise unter dem Markennamen „eGRAF® SPREADERSHIELD™“ vertrieben. Beispielsweise kann das Wärmeleitmedium 3 die Folie „eGRAF® SPREADERSHIELD™“ aufweisen bzw. daraus gebildet sein.

Alternativ kann das Wärmeleitmedium 3 beziehungsweise das Flachgebilde durch ein metallisches Netz oder eine metallische Folie bereitgestellt sein. Durch metallische Folie ist insbesondere aus einem metallischen Werkstoff, vorzugsweise Aluminium oder Kupfer, gebildet. Alternativ kann das Wärmeleitmedium 3 nicht als Flachgebilde vorliegen, sondern durch eine Vielzahl an Fasern gebildet sein. Bei den Fasern kann es sich beispielsweise um metallische Fasern oder graphithaltige Faser handeln.

Das Wärmeleitmedium 3 weist vorliegend optional erste Koppelflächen 16 zum thermischen Koppeln mit der Wärmequelle 4 sowie zweite Koppelflächen 17 zum thermischen Koppeln mit der Wärmesenke 5 auf. In den Ausführungsbeispielen ist das Wärmeleitmedium 3 im Bereich der ersten Koppelflächen 16 beziehungsweise über die ersten Koppelflächen 16 mit der Wärmequelle 4, insbesondere der zumindest einen Batteriezelle, thermisch gekoppelt. In den Ausführungsbeispielen ist das Wärmeleitmedium 3 über die zweiten Koppelflächen 17 beziehungsweise im Bereich der zweiten Koppelflächen 17 mit der Wärmesenke 5 thermisch gekoppelt. Somit ist das Wärmeleitmedium 3 vorliegend dazu ausgebildet, über die ersten Koppelflächen 16 Wärme von der Wärmequelle 4 direkt abzuführen beziehungsweise zu empfangen. Das Wärmeleitmedium 3 ist dazu ausgebildet, Wärme über die zweiten Koppelflächen 17 an die Wärmesenke 5 direkt zu übertragen beziehungsweise abzugeben. Somit ermöglicht das Wärmeleitmedium 3 den direkten Fluss von Wärme beziehungsweise die direkte Übertragung von Wärme von der Wärmequelle 4 zur Wärmesenke 5. Über das Wärmeleitmedium 3 kann die Wärme der Wärmequelle 4 bestimmungsgemäß durch die Wärmesenke 5 abgeführt werden.

Eine Schichtdicke des Füllmediums 7, mit welcher das Wärmeleitmedium 3 umgeben ist, ist dabei an beiden Seiten 10, 11 des Wärmeleitmediums 3 jeweils unterschiedlich. Eine Schichtdicke auf einer ersten Seite 10 des Wärmeleitmediums 3 variiert dabei entlang einer Ausdehnung des Zwischenraums 6 beziehungsweise parallel zu einer Hauptorientierungsrichtung des Zwischenraums 6. Analog variiert eine Schichtdicke auf einer zweiten Seite 11 des Wärmeleitmedium 3 entlang der Ausdehnung des Zwischenraums 6 beziehungsweise parallel zu der Hauptorientierungsrichtung des Zwischenraums 6. Dadurch ist das Wärmeleitmedium 3 zwischen der Wärmequelle 4 und der Wärmesenke 5 hin und her geführt. Mit anderen Worten verläuft das Wärmeleitmedium 3 durch die entlang der Ausdehnung des Zwischenraums 6 unterschiedliche Verteilung des Füllmediums 7 auf beiden Seiten 10, 11 zwischen der Wärmequelle 4 und der Wärmesenke 5 hin und her.

Dabei ist im Bereich der ersten Koppelflächen 16 das Wärmeleitmedium 3 auf dessen erster Seite 10 nicht mit dem Füllmedium 7 beschichtet. Dadurch berührt das Wärmeleitmedium 3 im Bereich der ersten Koppelflächen 16 die Wärmequelle 4. Analog ist im Bereich der zweiten Koppelflächen 17 das Wärmeleitmedium 3 auf dessen zweiter Seite 11 nicht mit dem Füllmedium 7 beschichtet. Dadurch berührt das Wärmeleitmedium 3 im Bereich der zweiten Koppelflächen 17 die Wärmesenke 5. Es ergibt sich vorliegend also die direkte Wärmeleitung zwischen der Wärmequelle 4 und der Wärmesenke 5 ausschließlich über das Wärmeleitmedium 3. Zusätzlich kann Wärme von der Wärmequelle 4 indirekt über das Füllmedium 7 auf das Wärmeleitmedium 3 übertragen werden. Ebenso kann die Wärme von dem Wärmeleitmedium 3 indirekt über das Füllmedium 7 auf die Wärmesenke 5 übertragen werden. Im Allgemeinen kann die Wärmeleitung von der Wärmequelle 4 zur Wärmesenke 5 vornehmlich bzw. in erster Linie indirekt über das Füllmedium 7 und das Wärmeleitmedium 3 erfolgen. Das Füllmedium 7 dient somit auch der verbesserten thermischen Ankopplung des Wärmeleitmediums 3 an die Wärmequelle 4 und Wärmesenke 5 zum Zwecke der indirekten Übertragung. Vorzugsweise ist das Wärmeleitmedium 3 beziehungsweise das Füllmedium 7 in dem Zwischenraum 6 komprimiert. Die Fig. 2 und 3 zeigen das Wärmeleitmedium 3 und das Füllmedium 7 jeweils in unkomprimiertem Zustand. Gemeinsam können das Wärmeleitmedium 3 und das Füllmedium 7 eine Kopplungseinheit 12 ausbilden. Durch die Anordnung des Wärmeleitmediums 3 sowie des Füllmediums 7 in dem Zwischenraum 6 kann dieses verpresst werden. Dadurch entsteht ein Druck, welcher das Füllmedium 7 komprimiert und/oder Unebenheiten in dem Zwischenraum 6 ausgleicht. Zusätzlich kann durch den Druck eine Kraftbeaufschlagung der Wärmequelle 4 und/oder Wärmesenke 5 durch das Wärmeleitmedium 3 im Bereich der jeweiligen Koppelflächen 16, 17 erfolgen. Insgesamt ist durch die komprimierte beziehungsweise druckbeaufschlagte Anordnung der Kopplungseinheit 12 in dem Zwischenraum 6 eine besonders gute thermische Kopplung zwischen Wärmequelle 4 und Wärmesenke 5 gewährleistet.

Insbesondere weisen das Wärmeleitmedium 3 und das Füllmedium 7 eine Vorspannung auf, welche durch die Anordnung der Kopplungseinheit 12 beziehungsweise des Wärmeleitmediums 3 und des Füllmediums 7 in dem Zwischenraum 6 vorgegeben ist. Mit anderen Worten ist das mit dem Füllmedium 7 versehene Wärmeleitmedium 3 vorgespannt beziehungsweise weist die Vorspannung auf. Diese Vorspannung kann dadurch erzeugt sein, dass eine ursprüngliche Ausdehnung der Kopplungseinheit 12 größer ist als eine Höhe des Zwischenraums 6. Durch die Anordnung der derart gebildet Kopplungseinheit 12 in dem Zwischenraum 6, sind das Wärmeleitmedium 3 und/oder das Füllmedium 7 mit der Vorspannung beaufschlagt. Aus der Vorspannung resultiert eine Kraft des Wärmeleitmediums 3 und/oder des Füllmediums 7 auf die Wärmequelle 4 und die Wärmesenke 5 beziehungsweise deren jeweilige Wandungen. Mit anderen Worten ruft die Vorspannung eine Kraft des Wärmeleitmediums 3 senkrecht zu der Hauptorientierungsrichtung des Zwischenraums 6 hervor. Die Hauptorientierungsrichtung des Zwischenraums 6 dabei insbesondere eine Ebene, welche senkrecht zu einer Oberfläche der jeweiligen Wandungen von Wärmequelle 4 und Wärmesenke 5 verläuft, welche den Zwischenraum 6 bilden.

Aus der Vorspannung beziehungsweise der daraus resultierenden Kraft resultiert insbesondere eine Anpresskraft, mit welcher das Füllmedium 7 und optional die ersten und zweiten Koppelflächen 16, 17 gegen die jeweiligen Wandungen der Wärmequelle 4 und Wärmesenke 5 gedrückt werden. Jedem Fall resultiert aus der Vorspannung beziehungsweise der daraus resultierenden Kraft eine Anpresskraft beziehungsweise ein Druck, mit welcher das Füllmedium 7 gegen die jeweiligen Wandungen der Wärmequelle 4 und der Wärmesenke 5 gepresst wird. Insbesondere resultiert aus der Vorspannung beziehungsweise der daraus resultierenden Kraft zusätzlich eine Anpresskraft beziehungsweise ein Druck, mit welcher die ersten Koppelflächen 16 beziehungsweise das Wärmeleitmedium 3 im Bereich der ersten Koppelflächen 16 gegen die Wärmequelle 4 beziehungsweise deren jeweilige Wandung gedrückt wird. Die spezielle elastische bzw. federnde Ausführung der Wärmeleitfolie 3, auch Wärmeleitermatte genannt, kann durch das flexible Füllmedium 7 ermöglicht werden. Hierbei ist durch die Flexibilität des Füllmediums 7 eine Elastizität gegeben, da sich das Füllmedium 7 abhängig von einer Belastung unterschiedlich verformen kann. Dadurch können auch Unebenheiten beziehungsweise Unregelmäßigkeiten zwischen Wärmequelle 4 und Wärmesenke 5 ausgeglichen werden.

Das Wärmeleitmedium 3 kann bereits vor dem Einbringen in den Zwischenraum 6 mit dem Füllmedium 7 versehen werden. Beispielsweise wird das Wärmeleitmedium 3 bereits vor dem Einbringen an beiden Seiten 10, 11 zumindest bereichsweise mit dem Füllmedium 7 beschichtet. Somit kann die Kopplungseinheit 12 in der Form wie in den Fig. 2 und 3 dargestellt in den Zwischenraum 6 eingebracht werden. Anschließend kann das Verpressen beispielsweise durch Verringern beziehungsweise Minimieren eines Abstandes zwischen Wärmequelle 4 und Wärmesenke 5 erfolgen.

Fig. 1 zeigt eine optionale elektrisch isolierende Schicht 13. Vorliegend ist zwischen dem Wärmeleitmedium 3 und dem Füllmedium 7 sowie der Wärmequelle 4 und der Wärmesenke 5 eine jeweilige elektrisch isolierende Schicht 13 angeordnet. Mit anderen Worten sind das verbleibenden 3 und das Füllmedium 7 vorliegend durch zwei elektrisch isolierende Schicht 13 umgeben. Beispielsweise handelt es sich bei der Schicht 13 um eine Beschichtung Wärmequelle 4 und/oder der Wärmesenke 5. Alternativ oder zusätzlich kann die Schicht 13 durch eine (zwischengelegte) Folie bereitgestellt sein. Die Schicht 13 ist dabei insbesondere so dünn, dass der Wärmefluss von der Wärmequelle 4 zur Wärmesenke 5 nur minimal beeinflusst wird.

Der Lösungsansatz für eine verbesserte thermische Kopplung eines zu kühlenden Bauteils, wie beispielsweise der Zellblock, mit einer Wärmesenke 5 beziehungsweise Temperierplatte bei weitgehend vorgegebenen Material / Wärmeleitpaste (WLP) ist die der Ansatz zum Ersatz eines Teils der Wärmeleitpaste durch kostengünstigere Materialien und Material mit deutlich verbesserten Wärmeleitwerten. Praktisch bedeutet das, dass die Wärmeleitpaste mit ihren Wärmeleitwert von typischerweise 2,5 W/mK nur noch zum thermischen Kontaktieren an Wärmequelle 4 und Wärmesenke 5 genutzt wird und der eigentliche Wärmestrom durch den Zwischenraum 6, welcher beispielsweise eine Höhe von 3 mm aufweist, mittels eines Flachgebildes, nämlich dem Wärmeleitmedium 3, erfolgt. Bei dem Flachgebilde kann es sich um eine Folie oder ein Netz handeln. Das Wärmeleitmedium 3 besteht insbesondere aus Materialien mit relevanten Wärmeleiteigenschaften. Beispielsweise besteht das Wärmeleitmedium 3 aus Metall, vorzugsweise Aluminium, oder Graphit. Das Wärmeleitmedium 3 kann in einer Netzstruktur, Gitterstruktur aber auch durch lose eingelegte Fasern bereitgestellt sein. Entscheidend ist, dass das Wärmeleitmedium 3 ein hohes Deformationsvermögen aufweisen, um Toleranzausgleichfunktionen darzustellen. Die Deformation muss dabei nicht zwingend in der Eigenschaft des Wärmeleitmediums 3 liegen, sondern kann auch in der Struktur (z. B. Faltung, Verknüllen, Gitterstruktur) begründet sein, die sich unter Last verformt. Somit wird in der deformierten Struktur der das Wärmeleitmedium 3 die das Füllmedium 7, also vorliegend die Wärmeleitpaste, verpresst und mit dieser Wärmeleitpaste die thermische Kopplung umgesetzt.

Durch den Ersatz der Wärmeleitpaste kann auch noch ein Gewichtsvorteil erzielt werden, da viele Materialien eine höhere Dichte als WLP aufweisen (>2,5 g/cm 3 ). Je nach Auslegungsziel dieser Kopplung kann es in Richtung Kosten- und/oder Gewichtssenkung und/oder Verbesserung der Wärmeleitfähigkeit gehen. Dabei ist stets ein für den Einzelfall optimaler Kompromiss aus allen drei Charakteristika zu suchen.

Das Wärmeleitmedium 3 in Form einer Flachgebildes beziehungsweise einer Wärmeleitmatte ist ein einfach zu montierendes flächiges Bauteil für die thermische Kopplung mit integriertem, auch lokal unterschiedlichem Toleranzausgleichvermögen. Besser demontierbar durch verbessertes Abzugsverhalten der Kombination aus Wärmeleitmedium 3 in Form eines Flachgebildes und Wärmeleitpaste als Füllmedium 7 (kein Abreißen). Bezugszeichenliste

1 Kühlanordnung

2 Batterieanordnung

3 Wärmeleitmedium

4 Wärmequelle

5 Wärmesenke

6 Zwischenraum

7 Füllmedium

9 Kühlmittelanschluss

10 erste Seite

11 zweite Seite

12 Kopplungseinheit

13 Schicht

16 erste Koppelfläche

17 zweite Koppelfläche