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Die Erfindung betrifft eine Kühlvorrichtung für eine Fahrzeugbatterie sowie eine Fahrzeugbatterie mit einer erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung.
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Fahrzeugbatterien, insbesondere für Elektrofahrzeuge oder Hybridfahrzeuge müssen möglichst auf konstanter Temperatur gehalten werden, weshalb sogenannte Kühlvorrichtung für Fahrzeugbatterien verwendet werden. Diese Kühlvorrichtungen umfassen sogenannte Kühlplatten, durch die Kühlflüssigkeit strömt. Die Kühlplatten werden möglichst spaltfrei an die Außenseite der Batterien angelegt, um Wärme abzutransportieren oder auch die Batterie aufzuheizen.
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Es sind Kühlvorrichtungen bekannt, bei denen die Kühlplatte aus zwei Plattenteilen besteht, die üblicherweise unmittelbar aneinander befestigt werden. Das erste Plattenteil ist dabei vorzugsweise eben, und das zweite Plattenteil ist vorzugsweise ein tiefgezogenes oder umgeformtes Blech, das mäanderförmige Vertiefungen hat. Diese Vertiefungen werden durch das ebene Plattenteil, das am tiefgezogenen Plattenteil befestigt wird, geschlossen, sodass sich Kältemittelkanäle bilden.
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Die zahlreichen Kältemittelkanäle oder Kältemittelkanalabschnitte, die die Kühlplatte durchziehen, gehen von einem oder mehreren Anschlüssen von Zuleitungen oder Rückleitungen aus. Hierbei ist als Übergang zwischen den Anschlüssen ein Verteilerabschnitt bzw. ein Sammlerabschnitt bzw. mehrere dieser Abschnitte vorhanden. In diesen Abschnitten oder Kammern wird dann die Strömung entweder aufgeteilt oder zusammengeführt. Stromaufwärts des Verteilerabschnitts bzw. stromabwärts des Sammlerabschnitts sitzt jeweils ein Anschluss (üblicherweise für ein Rohr oder einen Schlauch) für die Kältemittelzuleitung oder rückleitung.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine robuste Kühlvorrichtung für eine Fahrzeugbatterie zu schaffen.
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Diese Aufgabe wird durch eine Kühlvorrichtung für eine Fahrzeugbatterie gelöst, mit einer Kühlplatte, welche ein erstes, der Batterie zugewandtes Plattenteil mit einer ersten Wandstärke und ein zweites Plattenteil mit einer zweiten Wandstärke und eine Mehrzahl von im zweiten Plattenteil ausgebildeten Vertiefungen umfasst. Die Kühlplatte hat eine Mehrzahl von Kältemittelkanälen mit einem ersten Kanalquerschnitt, welche zwischen dem ersten und zweiten Plattenteil in den Vertiefungen des zweiten Plattenteils ausgebildet sind. Die Kühlplatte hat ferner einen Verteilerabschnitt und einen Sammlerabschnitt, welche jeweils wenigstens einen Anschluss für eine Kältemittelzuleitung bzw. eine Kältemittelrückleitung aufweisen. Die Wandstärke der Kühlplatte im Verteilerabschnitt und/oder Sammlerabschnitt ist größer als die Wandstärke des zweiten Plattenteils. Der Verteilerabschnitt und der Sammlerabschnitt ist jeweils eine Kammer, von der aus sich die Strömung aufspaltet bzw. in der Strömungen zusammenlaufen.
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Während im Stand der Technik der Verteilerabschnitt und der Sammlerabschnitt aus dem zweiten Plattenteil allein gebildet waren und damit keine erhöhte Wandstärke besaßen, sieht die Erfindung in diesem Bereich eine erhöhte Wandstärke vor. Durch diese erhöhte Wandstärke wird die Belastung auf das zweite Plattenteil deutlich reduziert, die insbesondere durch Bewegungen oder Krafteinleitungen im Bereich des jeweiligen Anschlusses zustande kommen.
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Das erste Plattenteil ist an die Form der angrenzenden Batterie angepasst. Da die Batterien meist flache Außenseite haben, ist das erste Plattenteil insbesondere eben.
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Der Strömungsquerschnitt des Verteilerabschnitts und/oder des Sammlerabschnitts entspricht zumindest dem zweifachen Kanalquerschnitt der einzelnen Kältemittelkanäle, ist also erheblich größer als die einzelnen Kältemittelkanäle.
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Vorzugsweise entspricht der Strömungsquerschnitt des Verteilerabschnitts und/oder Sammlerabschnitts zumindest dem fünffachen Kanalquerschnitt der einzelnen Kältemittelkanäle.
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Um eine ausreichende Stabilität der den Verteilerabschnitt und/oder Sammlerabschnitt bildenden Wand zu haben, ist gemäß der bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, dass ihre Wandstärke oder die Wandstärke eines der beiden Abschnitte zumindest das Zweifache, vorzugsweise sogar das Fünffache der zweiten Wandstärke beträgt. Es handelt sich also nicht nur um eine minimale Wandstärkenerhöhung, sondern um eine massive Wandstärkenerhöhung.
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Die Wandstärke des ersten Plattenteils beträgt zwischen 0,8 mm und 2 mm, die des zweiten Metallblechs zwischen 0,25 mm und 1 mm, wobei dies nicht zwingend der Fall ist, sondern vorzugsweise.
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Die Breite der Kältemittelkanäle sollte von 0,5 mm bis 12 mm, bevorzugt aber von 2 mm bis 8 mm und weiter vorzugsweise von 4 mm bis 6 mm betragen.
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Darüber hinaus ist es von Vorteil, wenn die Kältemittelkanäle einen U-förmigen oder, allgemeiner, mäanderförmigen Verlauf haben und mehrere Kältemittelkanäle als Hinleitungen oder Rückleitungen in jeweils zugeordneten Bereichen der Kühlplatte ausgebildet sind. Dies ermöglicht es, wenig Anschlüsse vorzusehen, denn Anschlüsse sind stets Schwachstellen einer Kühlvorrichtung. Die Kühlplatte kann darüber hinaus sehr gleichmäßig auf niedrigen Temperaturen gehalten werden, wenn fast ihre gesamte Oberfläche mit Kältemittelkanälen versorgt ist.
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Der Kanalquerschnitt der Kältemittelkanäle ist vorzugsweise im Querschnitt halbkreisförmig, das heißt, die Herstellung des zweiten Plattenteils kann durch Tiefziehen erfolgen. Darüber hinaus ist es natürlich auch möglich, das zweite Plattenteil als Gussteil oder Spritzgussteil oder gegebenenfalls auch als Strangpressteil auszuführen. Natürlich kann das zweite Plattenteil auch aus dem Vollen gefertigt werden.
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Eine weitere Ausführungsform der. Erfindung kann vorsehen, dass der Verteilerabschnitt und/oder der Sammlerabschnitt zumindest abschnittsweise durch das zweite Plattenteil gebildet sind und ein zusätzliches Bauteil vorgesehen ist, welches das zweite Plattenteil im Bereich des Verteilerabschnitts bzw. des Sammlerabschnitts verstärkt und mit ihm zusammen wenigstens abschnittsweise die Wand des Verteilerabschnitts bzw. des Sammlerabschnitts bildet. Im Verteiler- oder Sammlerabschnitt ist somit eine Art Sandwich-Konstruktion ausgeführt, bei der das zweite Plattenteil zwar teilweise die Wand bildet, aber nur mit dem Bauteil zusammen. Diese Ausführungsform ist vorteilhaft, weil die Kältemittelkanäle im zweiten Plattenteil gebildet sind und zwischen zweitem Plattenteil und Verteilerabschnitt oder Sammlerabschnitt keine Anschlussstelle, die zu Undichtigkeiten führen könnte, vorhanden ist. Dies ist deshalb nicht der Fall, weil das zweite Plattenteil auch den Verteilerabschnitt und/oder den Sammlerabschnitt mit bildet. Vorteilhaft ist es in diesem Zusammenhang natürlich, wenn das Bauteil außenseitig am zweiten Plattenteil vorhanden ist, sodass das zweite Plattenteil innenseitig durchgeht und sowohl die Kältemittelkanäle als auch den Verteilerabschnitt und/oder den Sammlerabschnitt innenseitig definiert.
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Es kann auch vorgesehen sein, dass die Wand des Verteilerabschnitts und/oder des Sammlerabschnitts zumindest abschnittsweise durch ein bezüglich des ersten und zweiten Plattenteils zusätzliches Bauteil gebildet wird. An das zweite Plattenteil wird sozusagen das zusätzliche Bauteil angeschlossen. Darüber hinaus ist es auch denkbar, dass das Verstärkungsteil außen das zweite Plattenteil stützt und in einem anderen Bereich innenseitig einen Abschnitt der Wand des Verteilerabschnitts oder des Sammlerabschnitts definiert.
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Das zusätzliche Bauteil bildet vorzugsweise abschnittsweise die Wand des Verteilerabschnitts und/oder des Sammlerabschnitts, die eine größere Wandstärke als das zweite Plattenteil hat.
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An das zusätzliche Bauteil kann der Anschluss für die Kühlmittelzu- und/oder -rückleitung angeformt sein.
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Das zusätzliche Bauteil ist insbesondere schalenförmig ausgebildet. Der Verteilerabschnitt und/oder der Sammlerabschnitt werden durch das erste Plattenteil geschlossen, um die Kammer des Verteiler- oder Sammlerabschnitts zu bilden.
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Eine sehr stabile Konstruktion im Bereich des Verteilerabschnitts und/oder des Sammlerabschnitts ergibt sich, wenn einer dieser Abschnitte auf der dem zweiten Plattenteil entgegengesetzten Seite des ersten Plattenteils angeordnet ist. Durchtrittsöffnungen im ersten Plattenteil bilden dann die Eintritts- bzw. Austrittsöffnungen der Kältemittelkanäle. Da das erste Plattenteil üblicherweise eine größere Wandstärke als das zweite Plattenteil hat, wird die Last im Verteiler- und/oder Sammlerabschnitt auf das erste Plattenteil zumindest teilweise, vorzugsweise komplett übertragen.
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Alternativ hierzu können der Verteilerabschnitt, der Sammlerabschnitt und/oder der Verbindungskanal gemeinsam mit dem zweiten Plattenteil auf einer Seite des ersten Plattenteils angeordnet sein. In dieser Ausführungsform können die Durchtrittsöffnungen im ersten Plattenteil vermieden werden.
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Natürlich kann die erfindungsgemäße Kühlvorrichtung auch mehrere Kühlplatten umfassen, wobei jeweils eigene oder gemeinsame Verteilerabschnitte und/oder Sammlerabschnitte für die einzelnen Kühlplatten vorgesehen und zumindest zwei Kühlplatten in Reihe oder parallel geschaltet sind.
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Wenn eine deformierbare, wärmeleitende, elektrisch isolierende Schicht zwischen der ebenen Oberfläche des ersten Plattenteils und einer zu kühlenden Oberfläche der Fahrzeugbatterie angeordnet ist, können Toleranzen ausgeglichen werden. Darüber hinaus ist sichergestellt, dass kein Luftspalt zwischen dem ersten Plattenteil und der Batterie vorhanden ist.
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Das erste und das zweite Plattenteil sollten über eine oder mehrere gemeinsame Fügeflächen miteinander unmittelbar verbunden sein, was zum Beispiel durch Clinchen, Löten, insbesondere Hartlöten oder anderweitige stoffschlüssige Verbindungen erreicht werden kann.
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Um eine gute Wärmeleitung zu ermöglichen, sind das erste und/oder das zweite Plattenteil Metallbleche. Das zweite Plattenteil ist vorzugsweise zur Bildung der Vertiefungen umgeformt.
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Die Erfindung betrifft darüber hinaus auch eine Fahrzeugbatterie mit einer Mehrzahl von Batteriezellen und einer Kühlvorrichtung nach der Erfindung.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den nachfolgenden Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen:
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1 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Fahrzeugbatterie mit erfindungsgemäßer Kühlvorrichtung,
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2 eine Unteransicht der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung, die bei der Fahrzeugbatterie nach 1 eingesetzt werden kann,
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3 eine Schnittansicht durch die Kühlvorrichtung längs der Linie III-III in 2,
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4 eine Unteransicht auf eine Kühlvorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung im Bereich eines Endes der Kühlvorrichtung,
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5 eine Schnittansicht durch die Kühlvorrichtung nach 4 längs der Linie V-V,
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6 eine Unteransicht einer Kühlvorrichtung gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der Erfindung,
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7 eine Schnittansicht durch die Kühlvorrichtung nach 6 längs der Linie VII-VII,
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8 eine Schnittansicht durch die Kühlvorrichtung nach 6 gemäß der Linie VIII-VIII,
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9 eine Schnittansicht durch die Kühlvorrichtung im Bereich eines Anschlusses, alternativ zur Ausbildung nach 8,
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10 eine alternative Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung mit einem anderen Kältemittelkanalverlauf,
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11 eine Seitenansicht von mehreren erfindungsgemäßen Fahrzeugbatterien, die bezüglich des Kühlmittelstroms miteinander gekoppelt sind,
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12 eine vergrößerte Ansicht des in 11 mit A bezeichneten, umrahmten Bereichs, der den Anschluss eines Kältemittelkanals an die Kühlvorrichtung zeigt.
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In 1 ist eine Fahrzeugbatterie 10 gezeigt, die zum Antrieb eines Fahrzeugs vorgesehen ist und aus zahlreichen Zellen 12 zusammengesetzt ist. Die Batterie 10 hat Außenwände 14 sowie eine Unterseite 16. Beispielsweise auf der Oberseite sind die Kontakte 18 vorgesehen, wobei diese Anordnung nicht zwingend erforderlich ist.
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Die Fahrzeugbatterie 10 ist mit einer Kühlvorrichtung 20 ausgestattet, die gemäß dem vorliegenden Beispiel die Unterseite 16 komplett abdeckt und diese vollflächig kontaktiert. Zusätzlich oder alternativ hierzu können eine oder mehrere Außenwände 14 mit Kühlvorrichtungen 20 versehen sein.
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Die Kühlvorrichtung 20 ist der Geometrie der Fahrzeugbatterie 10 im Bereich der Kontaktfläche angepasst.
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Im vorliegenden Fall umfasst die Kühlvorrichtung 20 eine sandwichartige Kühlplatte 22, die zur Unterseite 16 eben ausgeführt ist.
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Wenn die entsprechende Kontaktfläche der Fahrzeugbatterie 10 eine andere Form hat, hat die Kühlplatte 22 eine hieran angepasste, komplementäre Form, um einen vollflächigen Kontakt sicherzustellen.
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Die Kühlplatte 22 (siehe 2 und 3) weist ein erstes Plattenteil 24 auf, welches eine Oberseite 26 besitzt, die die Kontaktfläche oder die der Fahrzeugbatterie 10 zugewandte Fläche darstellt. Auf der entgegengesetzten Seite 28 des Plattenteils 24 ist ein zweites Plattenteil 30 vorgesehen.
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Das zweite Plattenteil 30 besteht vorzugsweise, ebenso wie das erste Plattenteil 24, aus einem Metallblech. Im Gegensatz zum ersten Plattenteil 24 ist das zweite Plattenteil 30 jedoch mit zahlreichen Vertiefungen 32 ausgebildet, die durch das erste Plattenteil 24 verschlossen werden, um Kältemittelkanäle 34 zu bilden.
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Bei der Ausführungsform nach 3 haben diese Kältemittelkanäle 34 einen halbkreisförmigen Kanalquerschnitt.
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Das zweite Plattenteil 30 hat Fügeflächen 36, mit denen es vollflächig an der Seite 28 des ersten Plattenteils 24 anliegt. In diesem Bereich sind die beiden Plattenteile 24, 30 miteinander flüssigkeitsdicht verbunden, zum Beispiel durch Stoffschluss (Löten, Kleben, Schweißen) und/oder durch Formschluss, zum Beispiel Krimpen.
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In 2 ist zu erkennen, dass die gesamte Kühlplatte 22 von Kältemittelkanälen 34 durchzogen ist, die im Wesentlichen parallel verlaufen und im gezeigten Ausführungsbeispiel einen U-förmigen Verlauf mit Hin- und Rückleitungen 38, 40 haben.
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Das Kühlmittel strömt über eine Kältemittelzuleitung und einen ersten Anschluss 46, insbesondere einen Einlassanschluss 46, in einen sogenannten Verteilerabschnitt 42, welcher eine größere Vertiefung im zweiten Plattenteil 30 bildet. Von dem Verteilerabschnitt 42 zweigen dann die Kältemittelkanäle 34 ab, um von einem Ende der Kühlplatte 22 zum gegenüberliegenden Ende zu strömen, um anschließend in einem Bogen wieder zurückzuströmen. Die Kältemittelkanäle 34 münden dann in einem Sammlerabschnitt 44, der entsprechend dem Verteilerabschnitt 42 als gemeinsame Vertiefung ausgeführt ist. Vom Sammlerabschnitt 44 wird das Kältemittel zu einem zweiten Anschluss 48, insbesondere einem Auslassanschluss 48, geleitet, der mit der Kältemittelrückleitung gekoppelt ist.
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Bei der gezeigten Ausführungsform liegen die Anschlüsse 46 und 48 auf derselben Seite der Kühlplatte 22 und dicht beieinander. Alternativ hierzu wäre es natürlich auch möglich, die beiden Anschlüsse 46, 48 auf den entgegengesetzten Enden der Kühlplatte 22 anzuordnen.
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Die Ausführungsform nach 4 entspricht im Wesentlichen der in den 2 und 3, wobei mit unterbrochenen Linien der Rand 50 der Fahrzeugbatterie 10 dargestellt ist und wobei die Kühlplatte 22 seitlich gegenüber dem Rand 50 vorsteht. Im vorstehenden Teil der Kühlplatte 22 sind der Verteilerabschnitt 42 und der Sammlerabschnitt 44 ausgebildet, und in diesem Bereich sind auch die Anschlüsse 46, 48 vorhanden. Auch hier ist die Kühlplatte 22 im Wesentlichen aus dem ersten Plattenteil 24 und dem zweiten Plattenteil 30 gebildet, entsprechend der Ausführungsform nach den 2 und 3.
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5 zeigt den Schnitt durch die Kühlplatte 22 im Bereich des Verteilerabschnitts 42. Der Verteilerabschnitt 42 sitzt auf der Oberseite 26 des ersten Plattenteils 24, welches entgegengesetzt zur Seite 28 liegt, an die das erste Plattenteil 30 angrenzt. Der Verteilerabschnitt 42 wird durch ein zusätzliches Bauteil 52 gebildet, das zum Beispiel ein Gussbauteil oder dergleichen ist. Das Bauteil 52 hat eine Vertiefung, die durch das erste Plattenteil 24 geschlossen wird, um den Verteilerabschnitt 42 zu bilden. Das Bauteil 52 hat einen Anschluss 46 für eine Kältemittelzuleitung 56. Der Anschluss 46 ist vorliegend als Aufnahme ausgeführt, in die das Rohr, welches die Kältemittelzuleitung 56 bildet, hineingesteckt und darin zum Beispiel verlötet werden kann.
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Das Bauteil 52 ist vorzugsweise auch im Bereich des Sammlerabschnitts 44 vorhanden und entsprechend ausgeführt. Alternativ hierzu können zwei Bauteile 52 vorgesehen sein, eines für den Verteilerabschnitt 42 und das andere für den Sammlerabschnitt 44.
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Vom Verteilerabschnitt 42 gehen mehrere Durchtrittsöffnungen 60 im ersten Plattenteil 24 aus, die den Verteilerabschnitt 42 mit den einzelnen Kältemittelkanälen 32 verbinden und Eintrittsöffnungen bilden. Somit strömt das Kältemittel vom Verteilerabschnitt 42 auf die entgegengesetzte Seite 28 des Plattenteils 24. Im Sammlerabschnitt 44 ist dies entsprechend ausgeführt, das heißt auch hier sind Durchtrittsöffnungen 62 im ersten Plattenteil 24 zur Bildung von Austrittsöffnungen und zum Durchtritt des Kältemittels zurück in den Sammlerabschnitt 44 vorhanden.
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Die Wandstärke des Verteilerabschnitts 42, der hier durch das Bauteil 52 definiert ist, ist relativ groß. Die geringste Wandstärke D im Bereich des Verteilerabschnitts 42 ist in jedem Fall größer als die Wandstärke d2 des zweiten Plattenteils 30.
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Darüber hinaus ist die Wandstärke d1 des ersten Plattenteils 24 größer als die Wandstärke D, vorzugsweise zwei- bis fünfmal so groß.
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Die Wandstärke d1 des ersten Plattenteils 24 ist größer oder gleich der Wandstärke d2 des zweiten Plattenteils 30, wobei die Wandstärke d1 vorzugsweise größer, insbesondere zwei- bis fünfmal so groß, ist wie die Wandstärke d2.
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Das Bauteil 52 kann zum Beispiel aus dem Vollen gefräst werden, ein Extrusionsteil sein, durch Tiefziehen oder anderweitiges Umformen oder Spritzgießen hergestellt sein. Dies gilt im Übrigen auch für alle anderen Ausführungsformen.
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Die Befestigung des Bauteils 52 am ersten Plattenteil 24 kann durch Stoffschluss und/oder Formschluss erfolgen, zum Beispiel durch Umbördeln längs des Randes 63 des ersten Plattenteils 24 oder Clinchen oder Vorsehen von umzuformenden Fortsätzen oder Bolzen 64. Das zweite Plattenteil 30 und das Bauteil 52 können am ersten Plattenteil 24 vormontiert sein, bevor die stoffschlüssige Verbindung, insbesondere die Lötverbindung, hergestellt wird. Auch dies gilt für sämtliche Ausführungsformen.
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In den 6 und 7 ist eine modifizierte Ausführungsform zu sehen. Das Bauteil 52 ist hier auf der Seite 28 des ersten Plattenteils 24 angeordnet, an dem auch das zweite Plattenteil 30 vorhanden ist. Das Bauteil 52 stützt dabei das zweite Plattenteil 30 außenseitig, vorzugsweise indem es eine komplementäre Form hat und sich somit an das zweite Plattenteil 30 anschmiegt.
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In 6 ist zu sehen, dass das Bauteil 52 nicht das komplette zweite Plattenteil 30 abdeckt, sondern nur an einem Ende des zweiten Plattenteils 30 vorgesehen ist, an dem auch die Anschlüsse 46, 48 und der Verteilerabschnitt 42 sowie der Sammlerabschnitt 44 vorhanden sind.
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8 zeigt anschaulich, dass im Bereich des Anschlusses 46 und des Verteilerabschnitts 42 die Wand des Verteilerabschnitts 42, die durch das Bauteil 52 gebildet ist, erneut mit ihrer Wandstärke D deutlich über der Wandstärke d2 des zweiten Plattenteils 30 liegt.
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Es gibt Abschnitte, in denen sich das Bauteil 52 und das zweite Plattenteil 30 überlappen und in denen sozusagen die Wandstärke (siehe 7) durch eine Summe der Wandstärken D und d2 gebildet ist.
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Das Bauteil 52 kann mit dem ersten Plattenteil 24 zum Beispiel formschlüssig durch Clinchverbindungen 70 (siehe 7) fixiert sein, gegebenenfalls unter Zwischenklemmung des zweiten Plattenteils 30. Zusätzlich können natürlich auch stoffschlüssige Verbindungen vorhanden sein, sodass die Clinchverbindung 70 nur eine Vorverbindung darstellt.
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Auch ohne das zweite Bauteil 52 lassen sich Clinchverbindungen ausbilden, zum Beispiel wie in 7 durch die Rechtecke rechts vom Bauteil 52 zu sehen. Diese Clinchverbindungen 70 werden durch eine unmittelbare Verbindung des zweiten Plattenteils 30 mit dem ersten Plattenteil 24 hergestellt, wobei dann das zweite Plattenteil 30 in Aufnahmeöffnungen im ersten Plattenteil 24, analog zur Verbindung nach 7, eingepresst werden.
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Auch bei der Ausführungsform nach den 6 und 8 wird der Anschluss 46 der Kühlplatte 22 an die Kältemittelzuleitung 56 durch ein eigenes Bauteil 52 erreicht, welches an dem ersten und/oder zweiten Plattenteil 24, 30 befestigt ist und welches eine gegenüber dem zweiten Plattenteil 30 deutlich größere Wandstärke besitzt.
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Die Ausführungsform nach 9 ist eine Variante der Ausführungsform nach 8. Auch hier ist ein separates Bauteil 52 mit dem Anschluss 46 für die Kältemittelzuleitung 56 vorhanden. Auch hier ist die Wandstärke D deutlich größer als die Wandstärke d2 des zweiten Plattenteils 30. Die Verbindung des Bauteils 52 im Bereich des Anschlusses 46 mit der Kältemittelleitung 56 erfolgt durch Verformen, zum Beispiel plastisches Verformen und/oder Stoffschluss.
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Während das Bauteil 52 nach 8 zum Beispiel durch spanende Bearbeitung oder Extrudieren hergestellt ist, ist das Bauteil 52 nach 9 insbesondere durch Tiefziehen hergestellt.
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Zu betonen ist, dass die entsprechenden Anschlüsse 46, 48 und Bauteile 52 (inklusive ihrer Wandstärkenverhältnisse) nicht nur für die Kältemittelzuleitung, sondern entsprechend auch für die Kältemittelrückleitung vorhanden sind. Darüber hinaus ist es von Vorteil, wenn das Bauteil 52 entweder auch die Vertiefung zur Bildung des Verteilerabschnitts und/oder des Sammlerabschnitts alleine oder zusammen mit dem zweiten Plattenteil 30 bildet, da die höhere Wandstärke in diesen Abschnitten besonders wichtig ist. In der Kühlplatte 22, genauer gesagt in den Kältemittelkanälen 34 können nämlich Drücke von 20 bar auftreten. Die Kältemittelkanäle 34 müssen sogar Berstdrücke von mehr als 50 bar aushalten.
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Das Bauteil 52 ist insbesondere aus Aluminium.
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Die Ausgestaltungen nach den 7 bis 9 sind natürlich auch auf die Ausführungsform nach 2 anwendbar. Hier ist dann das Bauteil 52 nicht an einem Abschnitt vorgesehen, der teilweise über die Batterie 10 vorsteht. Das Bauteil 52 ist in 2 mit unterbrochenen Linien angedeutet.
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Bei der Ausführungsform nach 10 ist der Sammlerabschnitt 44 als größere Kammer ausgeführt, welche den zentral angeordneten Verteilerabschnitt 42 umgibt. Vom Verteilerabschnitt 42 gehen Kältemittelkanäle 34 aus, die jeweils nach außen verlaufen, um in einem großen „U” zurückzuführen und um dann in den Sammlerabschnitt 44 zu münden.
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Die Kältemittelkanäle 34 verlaufen gebündelt vom zentralen Verteilerabschnitt 42 ausgehend in einer Längsrichtung der Kühlplatte 22. Am gegenüberliegenden Ende der Kühlplatte 22 teilt sich das Bündel der Kältemittelkanäle 34 in zwei Teilbündel auf, die jeweils in den Außenbereichen der Kühlplatte 22 zum Sammlerabschnitt 44 zurückführen.
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Alternativ ist es auch möglich, dass der Verteilerabschnitt 42 als größere Kammer ausgeführt ist, welche einen zentral angeordneten Sammlerabschnitt 44 umgibt, wobei die Kältemittelkanäle 34 analog geführt sind.
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Auch bei dieser Ausführungsform ist ein separates, eine hohe Wandstärke aufweisendes Bauteil 52 vorgesehen, welches an das zweite Plattenteil 30 angrenzt oder es auch überlappt und welches den Verteilerabschnitt 42 und den Sammlerabschnitt 44 sowie die Anschlüsse 46, 48 für die Kältemittelleitungen bildet.
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Für sämtliche Ausführungsformen gilt, dass die Wandstärke D des Bauteils 52 im Bereich des Verteilerabschnitts 42 und/oder des Sammlerabschnitts 44 zumindest das Zweifache, vorzugsweise zumindest das Fünffache der Wanddicke d2 des zweiten Plattenteils 30 beträgt.
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Darüber hinaus hat das erste Plattenteil 24 bei allen Ausführungsformen vorzugsweise eine Wandstärke d1 von 0,8 bis 2 mm. Außerdem hat das zweite Plattenteil eine Wandstärke d2 zwischen 0,25 und 1 mm.
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Ebenfalls für sämtliche Ausführungsformen ist es vorteilhaft, wenn die Breite b der Kältemittelkanäle zwischen 0,5 und 2 mm, vorzugsweise zwischen 2 mm und 8 mm, weiter vorzugsweise zwischen 4 und 6 mm liegt.
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Ferner ist der Strömungsquerschnitt des Verteiler- und des Sammlerabschnitts 44, 46 zumindest doppelt so groß wie der Kanalquerschnitt der einzelnen Kältemittelkanäle 34.
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Eine Möglichkeit zur Vermeidung eines Luftspalts zwischen der Oberseite 26 und der Batterie 10 kann (siehe 5) optional eine deformierbare, wärmeleitende, elektrisch isolierende Schicht 80 vorgesehen sein. Diese ist insbesondere eine Weichsilikonmatte mit keramischen Zusätzen.
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Die Vorteile der erwähnten Konstruktion bestehen vor allem in der Kompaktheit und der Stabilität im Bereich der Anschlüsse 44, 46. Darüber hinaus können trotz der Stabilität geringe Wandstärken für die Plattenteile 24, 30 erreicht werden. Ferner stehen die Anschlüsse 44, 46 vorzugsweise senkrecht vom ersten Plattenteil 24 ab, sodass die Kompaktheit der Fahrzeugbatterie samt Kühlvorrichtung erhalten bleibt. Die Kältemittelleitungen können dann nämlich sehr knapp an den Außenwänden 14 entlang geführt werden.
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Bei sämtlichen Ausführungsformen sind darüber hinaus Verteilerabschnitt 42 und Sammlerabschnitt 44 in die Kühlplatte 22 integriert, das heißt, es sind keine Rohrleitungen zwischen den Kältemittelkanälen 34 und einem hiervon getrennten Verteiler- oder Sammlerabschnitt 42 bzw. 44 vorhanden. Dies sorgt ebenfalls für eine große Kompaktheit der Kühlvorrichtung 20.
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Mehrere Kühlvorrichtungen 20 können natürlich auch für eine Fahrzeugbatterie 10 vorgesehen sein.
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Darüber hinaus ist es auch möglich, mehrere Fahrzeugbatterien 10 mit in Reihe oder parallel geschalteten Kühlvorrichtungen 20 zu koppeln, wie dies in 11 anhand von sechs Fahrzeugbatterien 10 gezeigt ist.
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Die oberen drei Fahrzeugbatterien 10 werden mit Kühlvorrichtungen 20 gekühlt, die in Reihe geschaltet sind. Der Strang der drei in Reihe geschalteten Kühlvorrichtungen 20 der oberen Fahrzeugbatterien 10 ist parallel zum Strang der in Reihe geschalteten drei Kühlvorrichtungen 20 der unteren Fahrzeugbatterien 10. Mit dem Bezugszeichen 90 ist ein Hauptverteiler für Kältemittel bezeichnet, von dem aus Leitungen 92 ausgehen.
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Die Besonderheit der Ausführungsform nach den 11 und 12 besteht darin, dass die Leitungen 92 über sehr einfache Steckverbindungen mit den Kältemittelzuleitungen 56 und -rückleitungen verbunden werden können, die zu den Kühlplatten 22 führen.
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Die Leitungen 92 sind an ersten Kupplungsstücken 94 befestigt, die Aufnahmen 96 besitzen. In die Aufnahmen 96 können Fortsätze 98 an einem zweiten Kupplungsstück 100 eingeführt werden. An dem zweiten Kupplungsstück 100 sind Kältemittelleitungen 56 angebracht. Die Kupplungsstücke 94, 100 werden zum Beispiel über Schraubverbindungen miteinander verbunden. Hierzu hat eines der Kupplungsstücke 94 zum Beispiel eine Öffnung 102 und das andere Kupplungsstück 100 ein Gewinde 104 zum Anbringen einer Schraube. Diese Befestigungsart ist aber nur ein Beispiel. Dichtungen 106 können vorgesehen sein. Diese Ausführungsform sorgt für ein schnelles und einfaches Montieren und Demontieren der Kühlplatten 22 und der Einheiten von Batterie 10 und Kühlvorrichtung 20.
