DE102012216951A1 - Device for cooling energy storage device to store electrical power for vehicle i.e. motor car, has bordering cooling passage attached to cooling plate and retainer of coolant, where cooling passage is passed along side of cooling plate - Google Patents

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Nevzat Guener
Sebastian Oppermann
Michael Schiemann
Matthias Uecker
Martin Wieberger
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Abstract

The device has a cooling plate (7) utilized for attaching and cooling an energy storage device. A one-piece is connected with the cooling plate. A bordering cooling passage (9) i.e. spacer, is attached to the cooling plate and a retainer of a coolant, where the cooling passage is passed along a side of the cooling plate. The cooling plate and the cooling passage are arranged in a reference plane. Outer perimeter of the cooling passage is larger than perimeter of the cooling plate. Coolant dispatchers are connected with the cooling passage. Independent claims are also included for the following: (1) an energy storage device (2) a method for manufacturing a cooling device.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kühlvorrichtung zum Kühlen von mindestens einem Energiespeicher zur Speicherung von elektrischer Energie für ein Fahrzeug sowie eine Energiespeichervorrichtung mit mehreren solchen Kühlvorrichtungen. Darüber hinaus bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Kühlvorrichtung. The present invention relates to a cooling device for cooling at least one energy store for storing electrical energy for a vehicle and to an energy storage device having a plurality of such cooling devices. Moreover, the invention relates to a method for producing such a cooling device.

Zur Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs und der Schadstoffemissionen werden in modernen Kraftfahrzeugen zunehmend Elektromotoren als Antriebsquelle eingesetzt. Die Versorgung dieser Elektromotoren mit elektrischer Energie erfolgt meist mit Hilfe leistungsstarker Energiespeicher zur Speicherung von elektrischer Energie, beispielsweise mit Hilfe elektrochemischer Energiespeicher (z.B. Batterien) und/oder elektrostatischer Energiespeicher (z.B. Kondensatoren oder Doppelschichtkondensatoren). In order to reduce fuel consumption and pollutant emissions, electric motors are increasingly used as the drive source in modern motor vehicles. The supply of these electric motors with electrical energy usually takes place with the aid of powerful energy storage devices for storing electrical energy, for example with the aid of electrochemical energy stores (for example batteries) and / or electrostatic energy stores (for example capacitors or double-layer capacitors).

Bei einem elektrochemischen Energiespeicher, wie beispielsweise einer Batterie mit vorzugsweise einer Mehrzahl von in Serie und/oder parallel geschalteten Energiespeicherzellen, erfolgt dabei (a) im Falle einer Ladung eine Umwandlung von elektrischer Energie in chemische Energie und (b) im Falle einer Entladung eine Umwandlung von chemischer Energie in elektrische Energie. Die elektrische Energie wird also durch Umwandlung in chemische Energie gespeichert. Bei einem elektrostatischen Energiespeicher, wie zum Beispiel einem sog. Doppelschichtkondensator, erfolgt eine elektrische Ladung bzw. eine elektrische Entladung von bevorzugt mehreren Doppelschichtkondensatoren. In the case of an electrochemical energy store, such as a battery with preferably a plurality of energy storage cells connected in series and / or in parallel, (a) in the case of a charge, a conversion of electrical energy into chemical energy and (b) a conversion in the case of a discharge from chemical energy to electrical energy. The electrical energy is thus stored by conversion into chemical energy. In the case of an electrostatic energy store, for example a so-called double-layer capacitor, there is an electrical charge or an electrical discharge of preferably several double-layer capacitors.

Insbesondere die elektrochemischen Energieumwandlungsprozesse sind je nach genutztem Typ von Akkumulator und dessen jeweiliger Zellenchemie mit Verlusten behaftet, die eine Erwärmung und damit eine Änderung der Enthalpie des betreffenden Energiespeichers zur Folge haben. In particular, the electrochemical energy conversion processes are subject to depending on the type of accumulator used and its respective cell chemistry with losses that have a warming and thus a change in the enthalpy of the energy storage concerned result.

Zusätzlich entsteht eine Verlustwärme (a) beim zyklischen Betrieb elektrochemischer Energiespeicher und (b) durch die stets vorhandenen ohmschen Widerstände beispielsweise des Zelleninnenwiderstands und/oder von elektrischen Interzellverbindungsleitungen. Somit sind abhängig von der anfallenden elektrischen Verlustleistung in einem elektrochemischen Energiespeicher eine Erwärmung und ein Temperaturanstieg im Betrieb unvermeidlich, sofern nicht eine effiziente Kühlung eingesetzt wird. In addition, there is a loss of heat (a) in the cyclic operation of electrochemical energy storage and (b) by the always existing ohmic resistances, for example, the cell internal resistance and / or electrical intercell connection lines. Thus, depending on the resulting electrical power loss in an electrochemical energy storage, a warming and a temperature increase during operation are inevitable, unless efficient cooling is used.

Da die maximale Leistungsabgabe sowie die Speicherkapazität der Energiespeicher weiter gesteigert werden und sich gleichzeitig der verfügbare Bauraum für die Energiespeicher immer weiter verringert, steigt die Leistungsdichte (Leistungsabgabe pro Bauvolumen) sehr stark an. Insbesondere bei den elektrochemischen Energiespeichern kommt es aufgrund exothermer Nebenreaktionen oder aufgrund von Energieverlusten am Innenwiderstand der Zellen beim Lade- bzw. Entladebetrieb zu einer hohen Wärmefreisetzung. Zur Vermeidung kritischer Temperaturzustände, welche nicht nur aus sicherheitstechnischen Gründen zu vermeiden sind, sondern zusätzlich auch die Lebensdauer der einzelnen Energiespeicher drastisch reduzieren, sind leistungsfähige Kühlkonzepte notwendig. An diese Kühlkonzepte sind hinsichtlich eines geringen Bauraums, einer einfachen und kostengünstigen Konstruktion und der Kühleffizienz sehr hohe Ansprüche gestellt. Since the maximum power output as well as the storage capacity of the energy storage devices are further increased and at the same time the space available for the energy storage device continues to decrease, the power density (power output per construction volume) increases very strongly. Particularly in the case of electrochemical energy stores, due to exothermal side reactions or due to energy losses on the internal resistance of the cells during charging or discharging operation, a high heat release occurs. To avoid critical temperature conditions, which are not only to be avoided for safety reasons, but also drastically reduce the life of the individual energy storage, powerful cooling concepts are necessary. Very high demands are placed on these cooling concepts with regard to a small installation space, a simple and inexpensive construction and the cooling efficiency.

Eine Möglichkeit der Wärmeabführung ist das Verbinden der Energiespeicher über eine elektrisch isolierende Wärmevermittlerschicht mit einer Kühlfinne. Kühlfinnen stellen einen guten Kompromiss zwischen thermischer Leitfähigkeit und dem Gewicht bei gleichzeitig guter mechanischer Festigkeit dar. Bisherige Anbindungen der Zelle über die Kühlfinne fanden in der Regel durch das Einsetzen bzw. Aufsetzen der Kühlfinnen auf einen Kühlkörper statt. Der Nachteil hierbei ist der hohe thermische Widerstand zwischen der Kühlfinne und dem Kühlkörper, der dazu führen kann, dass trotz der sehr geringen Vorlauftemperatur die Wärme von der Zelle nicht ausreichend abgeführt werden kann und der Aufwand für die Kühlung entsprechend deutlich ansteigt. One possibility of heat dissipation is the connection of the energy store via an electrically insulating heat transfer layer with a cooling fin. Cooling fins are a good compromise between thermal conductivity and weight with good mechanical strength. Previous connections of the cell via the cooling fin usually took place by inserting or placing the cooling fins on a heat sink. The disadvantage here is the high thermal resistance between the Kühlfinne and the heat sink, which can lead to the fact that despite the very low flow temperature, the heat from the cell can not be adequately dissipated and the cost of cooling increases accordingly significantly.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Kühlvorrichtung zum Kühlen von mindestens einem Energiespeicher zur Speicherung von elektrischer Energie sowie eine darauf basierende Energiespeichervorrichtung bereitzustellen, die ein verbessertes Wärmeabtransportverhalten aufweisen. Darüber hinaus ist es eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein einfaches, aber effektives Herstellungsverfahren für eine solche Kühlvorrichtung anzugeben. It is an object of the present invention to provide a cooling device for cooling at least one energy storage device for storing electrical energy as well as an energy storage device based thereon, which have an improved heat dissipation behavior. Moreover, it is another object of the present invention to provide a simple but effective manufacturing method for such a cooling device.

Diese Aufgaben werden gelöst durch eine Kühlvorrichtung nach Anspruch 1, eine Energiespeichervorrichtung nach Anspruch 4, ein Herstellungsverfahren nach Anspruch 7 sowie ein Herstellungsverfahren nach Anspruch 10. Die abhängigen Ansprüche geben Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung an. These objects are achieved by a cooling device according to claim 1, an energy storage device according to claim 4, a manufacturing method according to claim 7 and a manufacturing method according to claim 10. The dependent claims indicate embodiments of the present invention.

Dementsprechend umfasst die Erfindung eine Kühlvorrichtung zum Kühlen von mindestens einem Energiespeicher zur Speicherung von elektrischer Energie für ein Fahrzeug mit einer Kühlplatte zum Anbringen und Kühlen des mindestens einen Energiespeichers und einem einstückig mit der Kühlplatte verbundenen und an die Kühlplatte angrenzenden Kühlkanal zur Aufnahme eines Kühlmittels, wobei der Kühlkanal entlang einer Seite der Kühlplatte verläuft. Dabei kann der Kühlkanal insbesondere mit Hilfe von Biegeumformen hergestellt worden sein. Durch die einstückige Ausgestaltung der Kühlplatte mit dem Kühlkanal wird ein guter Wärmeabtransport aus der Kühlplatte in den Kühlkanal erreicht. In der Regel weist eine solche Kühlvorrichtung nur einen einzigen Kühlkanal auf. Die Kühlplatte und der Kühlkanal können beispielsweise aus Aluminium bestehen. Die Kühlplatte hat im Prinzip sechs Seiten. Auf zweien der Seiten können die Energiespeicher angeordnet werden. Die restlichen Seiten werden im Folgenden als Kühlplattenränder bezeichnet. Accordingly, the invention comprises a cooling device for cooling at least one energy storage device for storing electrical energy for a vehicle with a cooling plate for attaching and cooling the at least one energy accumulator and an integrally connected to the cooling plate and adjacent to the cooling plate cooling channel for receiving a coolant, wherein the cooling passage extends along one side of the cooling plate. In this case, the cooling channel in particular have been produced by means of bending. The one-piece design of the cooling plate with the cooling channel a good heat dissipation from the cooling plate is achieved in the cooling channel. As a rule, such a cooling device has only a single cooling channel. The cooling plate and the cooling channel may for example consist of aluminum. The cooling plate has in principle six sides. On two of the sides, the energy storage can be arranged. The remaining pages are referred to below as cold plate edges.

In einer Ausführungsform erstreckt sich die Kühlplatte in einer Bezugsebene und der Kühlkanal verläuft innerhalb dieser Bezugsebene. Der Kühlkanal verläuft also entlang eines Kühlplattenrandes. Dadurch wird eine kompakte Bauweise erreicht, die beim Kombinieren mehrerer Kühlvorrichtungen besonders platzsparend ist. In one embodiment, the cooling plate extends in a reference plane and the cooling channel extends within this reference plane. The cooling channel thus runs along a cooling plate edge. As a result, a compact design is achieved, which is particularly space-saving when combining several cooling devices.

Vorzugsweise weist der Kühlkanal an seinem äußeren Umfang orthogonal zur Bezugsebene eine größere Ausdehnung als die Kühlplatte auf. Der äußere Umfang des Kühlkanals kann dabei eine im Wesentlichen rechteckige Form aufweisen. Durch die größere Ausdehnung des Kühlkanals im Vergleich zur Kühlplatte können die Kühlkanäle als Abstandshalter fungieren, wenn mehrere Kühlvorrichtungen kombiniert werden. Preferably, the cooling channel at its outer periphery orthogonal to the reference plane has a greater extent than the cooling plate. The outer circumference of the cooling channel can have a substantially rectangular shape. Due to the greater extent of the cooling channel compared to the cooling plate, the cooling channels can function as spacers when combining a plurality of cooling devices.

Zum Erhöhen eines Turbulenzgrades des Kühlmittels im Kühlkanal kann im Kühlkanal ein Verwirbelungselement angeordnet sein. To increase a degree of turbulence of the coolant in the cooling channel, a turbulence element can be arranged in the cooling channel.

Darüber hinaus umfasst die Erfindung eine Energiespeichervorrichtung mit mehreren erfindungsgemäßen Kühlvorrichtungen, wobei die Kühlkanäle der Kühlvorrichtungen als Abstandshalter zwischen den Kühlvorrichtungen dienen. Die Energiespeichervorrichtung umfasst weiterhin mehrere Energiespeicher, die auf den Kühlvorrichtungen angeordnet sind, und einen Kühlmittelverteiler, der mit den Kühlkanälen der Kühlvorrichtung verbunden ist. Moreover, the invention comprises an energy storage device with a plurality of cooling devices according to the invention, wherein the cooling channels of the cooling devices serve as spacers between the cooling devices. The energy storage device further comprises a plurality of energy stores, which are arranged on the cooling devices, and a coolant distributor, which is connected to the cooling channels of the cooling device.

Der Kühlmittelverteiler kann nicht nur die Kühlkanäle mit Kühlmittel versorgen, sondern kann auch die Kühlvorrichtungen mit den Energiespeichern zusammenhalten, so dass auf eine zusätzliche Grundplatte verzichtet werden kann. Dadurch werden Kosten gespart. The coolant distributor can supply not only the cooling channels with coolant, but can also hold the cooling devices with the energy storage, so that can be dispensed with an additional base plate. This saves costs.

Vorzugsweise werden die Übergänge zwischen dem Kühlmittelverteiler und den Kühlkanälen der Kühlvorrichtungen mittels Dichthülsen abgedichtet, die vorzugsweise zweifach ausgelegte Dichtringe aufweisen. Durch die Dichthülsen lassen sich Fertigungstoleranzen ausgleichen. Die zweifache Auslegung der Dichtringe gewährleistet eine ausreichende Dichtigkeit bei Vibrationslasten. Preferably, the transitions between the coolant distributor and the cooling channels of the cooling devices are sealed by means of sealing sleeves, which preferably have doubly configured sealing rings. Through the sealing sleeves can be compensated for manufacturing tolerances. The double design of the sealing rings ensures sufficient tightness under vibration loads.

In einer Ausführungsform umfasst die Energiespeichervorrichtung ein Gehäuse, wobei die Kühlvorrichtungen Fixierhilfen aufweisen, um ein Verschrauben der Kühlvorrichtungen mit dem Gehäuse zu erleichtern. Auf diese Weise können die Kühlvorrichtungen einfach und effizient zusammengeschraubt werden. Das Gehäuse kann beispielsweise aus Aluminium bestehen. In an embodiment, the energy storage device comprises a housing, the cooling devices having fixing aids to facilitate screwing the cooling devices to the housing. In this way, the cooling devices can be screwed together easily and efficiently. The housing may for example consist of aluminum.

Zusätzlich umfasst die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung. Bei diesem Verfahren wird zunächst ein Blech bereitgestellt, das eine Kühlplatte zum Anbringen und Kühlen des mindestens einen Energiespeichers sowie einen weiteren Teil aufweist. Das Blech kann beispielsweise aus Aluminium bestehen. Der weitere Teil des Blechs wird mittels Biegeumformen bearbeitet, um einen einstückig mit der Kühlplatte verbundenen und an die Kühlplatte angrenzenden Kühlkanal zur Aufnahme eines Kühlmittels herzustellen, so dass der Kühlkanal entlang einer Seite der Kühlplatte verläuft. In der Regel wird dabei nur ein einziger Kühlkanal pro Kühlvorrichtung hergestellt. Der Schritt des Biegeumformens kann dabei insbesondere durch Walzbiegen erfolgen. Biegeumformen ist ein einfaches, effizientes und kostengünstiges Verfahren zum Herstellen des Kühlkanals. Auf eine Erwärmung des Bleches kann verzichtet werden, um Energie zu sparen. In addition, the present invention comprises a method for producing a cooling device according to the invention. In this method, first a sheet metal is provided, which has a cooling plate for attaching and cooling the at least one energy storage device and a further part. The sheet may for example consist of aluminum. The other part of the sheet is machined by bending forming to produce a cooling passage integrally connected to the cooling plate and adjacent to the cooling plate for receiving a coolant so that the cooling passage extends along one side of the cooling plate. As a rule, only a single cooling channel per cooling device is produced. The step of bending forming can be carried out in particular by roll bending. Bending forming is a simple, efficient and inexpensive method of making the cooling channel. Heating of the sheet can be dispensed with in order to save energy.

In einer Ausführungsform wird der Schritt des Biegeumformens derartig ausgeführt, dass sich die Kühlplatte in einer Bezugsebene erstreckt und der Kühlkanal innerhalb der Bezugsebene verläuft. Der Kühlkanal kann an seinem äußeren Umfang orthogonal zur Bezugsebene eine größere Ausdehnung als die Kühlplatte aufweisen, wobei der Kühlkanal an seinem äußeren Umfang insbesondere ein im Wesentlichen rechteckige Form aufweisen kann. In one embodiment, the step of bending forming is performed such that the cooling plate extends in a reference plane and the cooling channel extends within the reference plane. The cooling channel may have a greater extent than the cooling plate at its outer circumference orthogonal to the reference plane, wherein the cooling channel may in particular have a substantially rectangular shape at its outer periphery.

Der Kühlkanal kann entlang seiner Verlaufsrichtung abgedichtet werden, wobei das Abdichten insbesondere mittels Verlöten oder Verschweißen eines Endes des weiteren Teils des Bleches mit einem Bereich des Bleches erfolgt. Dadurch wird erreicht, dass das Kühlmittel nicht aufgrund eines Druckes aus dem Kühlkanal herauslaufen kann. The cooling channel can be sealed along its course, wherein the sealing takes place in particular by means of soldering or welding one end of the other part of the sheet to a region of the sheet. This ensures that the coolant can not run out of the cooling channel due to pressure.

In einer Ausführungsform werden im weiteren Teil des Bleches Nuten erzeugt, um das Biegeumformen zu erleichtern. In one embodiment, grooves are produced in the wider part of the sheet to facilitate bending forming.

In einer anderen Ausführungsform umfasst das Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung die folgenden Schritte. Zunächst wird wiederum ein Blech bereitgestellt, das eine Kühlplatte zum Anbringen und Kühlen des mindestens einen Energiespeichers sowie einen weiteren Teil aufweist. Das Blech kann wiederum insbesondere aus Aluminium bestehen. In einem weiteren Schritt wird durch den weiteren Teil des Bleches eine Bohrung gebohrt, die sich entlang einer Seite der Kühlplatte erstreckt, um so einen einstückig mit der Kühlplatte verbundenen und an die Kühlplatte angrenzenden Kühlkanal zur Aufnahme eines Kühlmittels herzustellen. In der Regel wird nur eine Bohrung vorgenommen, so dass pro Kühlvorrichtung nur ein einziger Kühlkanal besteht. Auch auf diese Weise kann eine erfindungsgemäße Kühlvorrichtung einfach und effizient hergestellt werden. In another embodiment, the method for producing a cooling device according to the invention comprises the following steps. First, in turn, a sheet metal is provided, which has a cooling plate for attaching and cooling the at least one energy store and a further part. The sheet may in turn consist in particular of aluminum. In a further step will be drilled through the further part of the sheet a bore which extends along one side of the cooling plate, so as to produce an integrally connected to the cooling plate and adjacent to the cooling plate cooling channel for receiving a coolant. As a rule, only one hole is made, so that only one cooling channel exists per cooling device. Also in this way, a cooling device according to the invention can be produced easily and efficiently.

Darüber hinaus umfasst die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Energiespeichervorrichtung. Bei diesem Verfahren werden mehrere Kühlvorrichtungen mit mehreren Energiespeichern bestückt und mit einem Kühlmittelverteiler verbunden. Dabei können Übergänge zwischen dem Kühlmittelverteiler und den Kühlkanälen mittels Dichthülsen abgedichtet werden. Anschließend kann ein Verschrauben der Kühlvorrichtungen mit einem Gehäuse durchgeführt werden. In addition, the invention comprises a method for producing an energy storage device. In this method, a plurality of cooling devices are equipped with a plurality of energy storage and connected to a coolant distributor. In this case, transitions between the coolant distributor and the cooling channels can be sealed by means of sealing sleeves. Subsequently, a screwing of the cooling devices can be carried out with a housing.

Die Erfindung wurde zum Teil mit Bezug auf eine Vorrichtung und zum Teil mit Bezug auf ein Herstellungsverfahren offenbart. Sofern nicht anders angegeben, können Verfahrensmerkmale analog auf die Vorrichtungen und die Vorrichtungsmerkmale analog auf die Verfahren angewendet werden. Die Vorrichtungen umfassen in Ausführungsformen also die Merkmale, die durch das Herstellungsverfahren zwangsläufig entstehen. The invention has been disclosed in part with reference to an apparatus and in part with respect to a manufacturing method. Unless otherwise stated, process features analogous to the devices and device features can be analogously applied to the processes. The devices in embodiments thus include the features that inevitably arise from the manufacturing process.

Weitere Merkmale und Vorteile von Ausführungsformen der Erfindung werden im Folgenden mit Bezug auf die Figuren erläutert. Further features and advantages of embodiments of the invention are explained below with reference to the figures.

Dabei zeigen: Showing:

1A eine Energiespeichervorrichtung nach dem Stand der Technik; 1A an energy storage device according to the prior art;

1B eine weitere Energiespeichervorrichtung nach dem Stand der Technik; 1B another energy storage device according to the prior art;

2A eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer Kühlvorrichtung; 2A a first embodiment of a method according to the invention for producing a cooling device;

2B Zwischenprodukte bzw. das Endprodukt der ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens; 2 B Intermediates or the end product of the first embodiment of the method according to the invention;

3A eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer Kühlvorrichtung; 3A a second embodiment of a method according to the invention for producing a cooling device;

3B Zwischenprodukte bzw. das Endprodukt der zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens; 3B Intermediates or the final product of the second embodiment of the method according to the invention;

4A eine dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer Kühlvorrichtung; 4A a third embodiment of a method according to the invention for producing a cooling device;

4B Zwischenprodukte bzw. das Endprodukt der dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens; 4B Intermediates or the end product of the third embodiment of the method according to the invention;

5 eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung mit entsprechenden Energiespeichern; 5 an embodiment of a cooling device according to the invention with corresponding energy storage;

6 eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Energiespeichervorrichtung in einer Explosionsdarstellung; 6 an embodiment of an energy storage device according to the invention in an exploded view;

7 die Ausführungsform aus 6 in einem zusammengebauten Zustand in einer seitlichen Draufsicht; 7 the embodiment of 6 in an assembled state in a side elevational view;

8A einen Teilschnitt durch die in 7 gezeigte Ausführungsform und 8A a partial section through the in 7 embodiment shown and

8B eine Ausführungsform einer Dichthülse. 8B an embodiment of a sealing sleeve.

Gleiche und gleichwirkende Elemente werden im Folgenden, sofern nichts anderes angegeben ist, mit denselben Bezugszeichen benannt. Identical and equivalent elements are, unless otherwise stated, designated by the same reference numerals below.

1A zeigt eine Energiespeichervorrichtung nach dem Stand der Technik. Zwei Energiespeicher 1a, 1b sind mit zwei Kühlplatten 2a, 2b verbunden. Die Energiespeicher 1a, 1b weisen jeweils ein Ableitelement 3a, 3b auf, wobei die Ableitelemente durch eine Laser- oder Ultraschallschweißstelle 4 verbunden sind. Die Kühlplatten 2a, 2b weisen jeweils ein Fußteil 5a, 5b auf. Diese Fußteile 5a, 5b sind beispielsweise mittels eines Klebstoffes mit einem Kühlkörper 6 verbunden. 1A shows a power storage device according to the prior art. Two energy storage 1a . 1b are with two cooling plates 2a . 2 B connected. The energy storage 1a . 1b each have a discharge element 3a . 3b on, wherein the diverting by a laser or ultrasonic welding 4 are connected. The cooling plates 2a . 2 B each have a footboard 5a . 5b on. These foot parts 5a . 5b are for example by means of an adhesive with a heat sink 6 connected.

1B illustriert eine zweite aus dem Stand der Technik bekannte Energiespeichervorrichtung. Die beiden Energiespeicher 1a, 1b sind diesmal auf einer einzigen Kühlplatte 2a von unterschiedlichen Seiten angebracht. Die Energiespeicher 1a, 1b sind wiederum über entsprechende Ableitelemente 3a, 3b und eine entsprechende Laser- oder Ultraschallschweißstelle 4 miteinander verbunden. Über ein Fußteil 5a ist die Kühlplatte 2a mit dem Kühlkörper 6 verbunden. Dabei tritt zwischen dem Fußteil 5a und dem Kühlkörper 6 eine nicht zu vernachlässigender thermischer Widerstand auf. 1B illustrates a second energy storage device known from the prior art. The two energy storage 1a . 1b this time on a single cooling plate 2a attached from different sides. The energy storage 1a . 1b are in turn via corresponding discharge elements 3a . 3b and a corresponding laser or ultrasonic welding point 4 connected with each other. About a foot part 5a is the cooling plate 2a with the heat sink 6 connected. It occurs between the foot part 5a and the heat sink 6 a non-negligible thermal resistance.

2A zeigt eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung. Die Zwischenprodukte bzw. das Endprodukt dieser ersten Ausführungsform sind in 2B gezeigt. In Schritt S1 wird ein Blech E1 bereitgestellt, das eine Kühlplatte 7 zum Anbringen und Kühlen des mindestens einen Energiespeichers sowie einen weiteren Teil 8 aufweist. In Schritt S2 wird dieser weitere Teil 8 umgebogen. Dies kann beispielsweise mittels Walzbiegen erfolgen. Auf diese Weise entsteht das in 2B mit E2 bezeichnete Zwischenprodukt, das einen Kühlkanal 9 aufweist. Dieser Kühlkanal 9 ist einstückig mit der Kühlplatte verbunden und grenzt entsprechend an die Kühlplatte an. Er verläuft entlang einer Seite der Kühlplatte. Das heißt, dass der Kühlkanal nicht durch die Kühlplatte verläuft. In Schritt S3 wird der Kühlkanal 9 entlang seiner Verlaufsrichtung abgedichtet. Dies kann beispielsweise mittels Verlöten eines Endes des weiteren Teils 10 mit einem Bereich des Bleches erfolgen. Wie 2B zeigt, weist das Endprodukt E3 zwischen dem Ende des weiteren Teils 10 und dem Blech Lötzinn 11 auf, dass den Kühlkanal abdichtet. 2A shows a first embodiment of a method according to the invention for producing an embodiment of a cooling device according to the invention. The intermediates or the end product of this first embodiment are in 2 B shown. In step S1, a sheet E1 provided, which is a cooling plate 7 for attaching and cooling the at least one energy store and another part 8th having. In step S2, this further part 8th bent. This can be done for example by means of roll bending. This is how the in 2 B with E2 designated intermediate, which is a cooling channel 9 having. This cooling channel 9 is integrally connected to the cooling plate and adjoins the cooling plate accordingly. It runs along one side of the cooling plate. This means that the cooling channel does not run through the cooling plate. In step S3, the cooling channel 9 sealed along its course. This can be done, for example, by soldering one end of the other part 10 done with a portion of the sheet. As 2 B shows, the end product E3 between the end of the other part 10 and the tin solder 11 on that seals the cooling channel.

3A zeigt eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung. Die entsprechenden Zwischenprodukte bzw. das Endprodukt werden in 3B dargestellt. In Schritt S4 wird wiederum ein Blech E4 bereitgestellt, das eine Kühlplatte 7 zum Anbringen und Kühlen des mindestens einen Energiespeichers sowie einen weiteren Teil 8 aufweist. Der weitere Teil 8 wird in Schritt S5 gewalzt, um ihn dünner zu machen, so dass das Zwischenprodukt E5 entsteht (siehe 3B). Entsprechende Nuten 12a, 12b, 12c werden in Schritt S6 im weiteren Teil 8 des Bleches erzeugt. Anschließend wird der weitere Teil in Schritt S7 gebogen, so dass das Zwischenprodukt E7 entsteht. Dieses Zwischenprodukt E7 weist wiederum einen entsprechenden Kühlkanal 9 auf, der einstückig mit der Kühlplatte 7 verbunden ist und an die Kühlplatte angrenzt. In Schritt S8 wird der Kühlkanal entlang seiner Verlaufsrichtung abgedichtet. Dies kann beispielsweise mittels Verlöten erfolgen. Wie das Endprodukt E8 zeigt, ist zwischen einem Ende des weiteren Teils des Bleches 10 und einem Bereich des Bleches Lötzinn 11 angeordnet. 3A shows a second embodiment of a method according to the invention for producing an embodiment of a cooling device according to the invention. The corresponding intermediates or the end product are in 3B shown. In step S4, in turn, a sheet E4 is provided, which is a cooling plate 7 for attaching and cooling the at least one energy store and another part 8th having. The further part 8th is rolled in step S5 to make it thinner, so that the intermediate product E5 is formed (see 3B ). Corresponding grooves 12a . 12b . 12c become in the further part in step S6 8th of the sheet produced. Subsequently, the further part is bent in step S7, so that the intermediate product E7 is formed. This intermediate product E7 in turn has a corresponding cooling channel 9 on, in one piece with the cooling plate 7 is connected and adjacent to the cooling plate. In step S8, the cooling channel is sealed along its direction of travel. This can be done for example by means of soldering. As the final product E8 shows, is between one end of the other part of the sheet 10 and a portion of the sheet of solder 11 arranged.

4A zeigt eine dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung. Die entsprechenden Zwischenprodukte bzw. das Endprodukt sind wiederum in 4B dargestellt. In Schritt S9.1 wird ein Blech E9.1 bereitgestellt. Dieses wird in Schritt S9.2 in einem Bereich gewalzt, um es dünner zu machen, so dass das Blech E9.2 entsteht. Das Blech E9.2 weist also wiederum eine Kühlplatte 7 zum Anbringen und Kühlen des mindestens eines Energiespeichers sowie einen weiteren Teil 8 auf. In Schritt S10 wird eine Bohrung durch den weiteren Teil des Bleches 8 gebohrt, die sich entlang einer Seite der Kühlplatte erstreckt. Auf diese Weise wird ein einstückig mit der Kühlplatte 7 verbundener und an die Kühlplatte 7 angrenzender Kühlkanal 9 zur Aufnahme eines Kühlmittels hergestellt. 4A shows a third embodiment of a method according to the invention for producing an embodiment of a cooling device according to the invention. The corresponding intermediates or the end product are again in 4B shown. In step S9.1, a sheet E9.1 is provided. This is rolled in a range in step S9.2 to make it thinner, so that the sheet E9.2 is formed. The plate E9.2 thus again has a cooling plate 7 for attaching and cooling the at least one energy store and another part 8th on. In step S10, a hole is made through the other part of the sheet 8th drilled, which extends along one side of the cooling plate. In this way, a one-piece with the cooling plate 7 connected and to the cooling plate 7 adjacent cooling channel 9 made for receiving a coolant.

5 zeigt eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung mit zwei Energiespeichern 1a, 1b. Die Energiespeicher 1a, 1b sind wiederum durch Ableitelemente 3a, 3b und eine Laser- oder Ultraschallschweißstelle 4 miteinander verbunden. Die Energiespeicher 1a, 1b sind auf der Kühlplatte 7 angeordnet, die einstückig mit dem angrenzenden Kühlkanal 9 verbunden ist. Der Kühlkanal 9 wurde durch Biegen eines weiteren Teils des Bleches 8 und Verlöten eines Endes 10 des weiteren Teils des Bleches hergestellt. An der Kühlplatte 7 sind Fixierhilfen 13a, 13b angeordnet, die ein Verschrauben der Kühlvorrichtung mit einem Gehäuse erleichtern. 5 shows an embodiment of a cooling device according to the invention with two energy storage 1a . 1b , The energy storage 1a . 1b are again by diverting elements 3a . 3b and a laser or ultrasonic weld 4 connected with each other. The energy storage 1a . 1b are on the cooling plate 7 arranged in one piece with the adjacent cooling channel 9 connected is. The cooling channel 9 was by bending another part of the sheet 8th and soldering one end 10 the other part of the sheet produced. At the cooling plate 7 are fixing aids 13a . 13b arranged, which facilitate screwing the cooling device with a housing.

6 illustriert eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Energiespeichervorrichtung 14 in einer Explosionsdarstellung. Diese Energiespeichervorrichtung umfasst mehrere Kühlvorrichtungen 15a15f, auf denen entsprechende Energiespeicher angeordnet sind. Der Kühlmittelverteiler 16a, 16b besteht aus zwei Teilen, wobei einer der Zuführung von Kühlmittel zu den Kühlkanälen und ein weiterer zum Abfluss von Kühlmittel aus den Kühlkanälen dient. Die Übergänge zwischen dem Kühlmittelverteiler 16a, 16b und den Kühlkanälen der Kühlvorrichtungen 15a15f sind mittels Dichthüllen 17a17i abgedichtet. Ein Gehäuse 18a18d, das aus vier Teilen besteht, die mit den Kühlvorrichtungen verschraubt werden, umschließt die Energiespeichervorrichtung. In 7 ist die Ausführungsform einer Energiespeichervorrichtung 14 noch einmal in einem zusammengebauten Zustand in einer seitlichen Draufsicht dargestellt. 6 illustrates an embodiment of an energy storage device according to the invention 14 in an exploded view. This energy storage device comprises a plurality of cooling devices 15a - 15f on which corresponding energy storage are arranged. The coolant distributor 16a . 16b consists of two parts, one of which serves to supply coolant to the cooling channels and another to drain coolant from the cooling channels. The transitions between the coolant distributor 16a . 16b and the cooling channels of the cooling devices 15a - 15f are by means of sealing sheaths 17a - 17i sealed. A housing 18a - 18d , which consists of four parts, which are bolted to the cooling devices, enclosing the energy storage device. In 7 is the embodiment of an energy storage device 14 shown again in an assembled state in a side plan view.

8A zeigt einen Teil der Energiespeichervorrichtung 14 aus 7 in einer Schnittdarstellung. Der Kühlmittelverteiler 16a ist über eine Dichthülse 17a mit einem Kühlkanal 9 verbunden. Der Kühlmittelverteiler 16a wird mittels einer Schraube 19 an die Kühlvorrichtung 15a angeschraubt. Die Dichthülse 17a ist in 8B noch einmal im Detail dargestellt. Dieser Figur ist zu entnehmen, dass die Dichthülse 17a an jeder Seite einen zweifach ausgelegten Dichtring aufweist. Die einzelnen Dichtringe sind mit den Bezugszeichen 20a20d bezeichnet. 8A shows a part of the energy storage device 14 out 7 in a sectional view. The coolant distributor 16a is via a sealing sleeve 17a with a cooling channel 9 connected. The coolant distributor 16a is by means of a screw 19 to the cooling device 15a screwed. The sealing sleeve 17a is in 8B again shown in detail. This figure shows that the sealing sleeve 17a on each side has a double-designed sealing ring. The individual sealing rings are denoted by the reference numerals 20a - 20d designated.

Durch die Erfindung kann eine thermische Anbindung zwischen dem Kühlmittel und der Kühlplatte dadurch erreicht werden, dass die Kühlplatte einstückig mit einem Kühlkanal verbunden ist, der von einem Kühlmittel durchströmt wird. In entsprechenden Energiespeichervorrichtungen können die Kühlkanäle gleichzeitig als Abstandshalter zwischen den einzelnen Kühlvorrichtungen dienen. Im Gegensatz zum Stand der Technik werden keine weiteren Kühlelemente, wie z. B. ein Grundblock bzw. Grundkörper, für die Zusammenfassung der Kühlvorrichtungen zu einer Energiespeichervorrichtung benötigt, wodurch ein geringes Gewicht der Energiespeichervorrichtung erreicht werden kann. Gleichzeitig kann der Platzbedarf bei einer hohen mechanischen Festigkeit minimiert werden. Die Kühlvorrichtungen können besonders günstig hergestellt werden, beispielsweise mittels Walzbiegen. Durch den einfachen Aufbau der Kühlvorrichtung und der Energiespeichervorrichtung sowie das effiziente Herstellungsverfahren können Kostenvorteile entstehen. Eine effiziente Wärmeabfuhr von den Energiespeichern und ein geringer Temperaturgradient in der Kühlplatte kann erreicht werden. Durch die zweifachen Dichtringe ist das Leckagerisiko gering. By the invention, a thermal connection between the coolant and the cooling plate can be achieved in that the cooling plate is integrally connected to a cooling channel, which is flowed through by a coolant. In corresponding energy storage devices, the cooling channels can simultaneously serve as spacers between the individual cooling devices. In contrast to the prior art, no further cooling elements, such. As a basic block or body, for the summary of the cooling devices to an energy storage device required, whereby a low weight of the energy storage device can be achieved. At the same time the space requirement can be minimized with a high mechanical strength. The cooling devices can be produced particularly cheaply, for example by means of roll bending. The simple construction of the cooling device and the energy storage device as well as the efficient manufacturing process can result in cost advantages. Efficient heat removal from the energy storage devices and a low temperature gradient in the cooling plate can be achieved. Due to the double sealing rings, the risk of leakage is low.

Die mit Bezug auf die Figuren gemachten Erläuterungen sind rein illustrativ und nicht beschränkend zu verstehen. An den gezeigten Ausführungsformen können viele Änderungen vorgenommen werden, ohne den Schutzbereich der Erfindung zu verlassen, wie er in den beigefügten Ansprüchen festgelegt ist. Insbesondere können Elemente der unterschiedlichen Ausführungsformen miteinander kombiniert werden. The explanations made with reference to the figures are purely illustrative and not restrictive. Many changes may be made to the embodiments shown without departing from the scope of the invention as defined by the appended claims. In particular, elements of the different embodiments can be combined with each other.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1a, 1b 1a, 1b
Energiespeicher energy storage
2a, 2b 2a, 2b
Kühlplatte cooling plate
3a, 3b 3a, 3b
Ableitelement diverter
4 4
Laser- oder Ultraschallschweißstelle Laser or ultrasonic welding point
5a, 5b 5a, 5b
Fußteil footboard
6 6
Kühlkörper heatsink
7 7
Kühlplatte cooling plate
8 8th
weiterer Teil des Blechs further part of the sheet
9 9
Kühlkanal cooling channel
10 10
Ende des weiteren Teils des Blechs End of the other part of the sheet
11 11
Lötzinn solder
12a–12c 12a-12c
Nut groove
13a–13b 13a-13b
Fixierhilfe Fixing
14 14
Ausführungsform einer erfindungsgemäßen EnergiespeichervorrichtungEmbodiment of an energy storage device according to the invention
15a–15f 15a-15f
Kühlvorrichtung mit Energiespeichern Cooling device with energy storage
16a, 16b 16a, 16b
Kühlmittelverteiler Coolant distributor
17a–17i 17a-17i
Dichthülse sealing sleeve
18a–18d 18a-18d
Gehäuse casing
19 19
Schraube screw
20a–20d 20a-20d
Dichtring seal
S1 S1
Bereitstellen eines Bleches Providing a sheet
S2 S2
Biegeumformen des weiteren Teils des Bleches Bending forming of the further part of the sheet
S3 S3
Abdichten des Kühlkanals entlang seiner Verlaufsrichtung Sealing the cooling channel along its course
S4 S4
Bereitstellen eines Bleches Providing a sheet
S5 S5
Walzen des Bleches Rolling the sheet
S6 S6
Erzeugen von Nuten Creating grooves
S7 S7
Biegeumform des weiteren Teils des Bleches Biegeumform the other part of the sheet
S8 S8
Abdichten des Kühlkanals entlang seiner Verlaufsrichtung Sealing the cooling channel along its course
S9.1 S9.1
Bereitstellen eines Bleches Providing a sheet
S9.2 S9.2
Walzen des Bleches Rolling the sheet
S10 S10
Bohren einer Bohrung durch den weiteren Teil des Bleches Drilling a hole through the other part of the sheet
E1 E1
Blech sheet
E2 E2
Blech mit Kühlkanal Sheet metal with cooling channel
E3 E3
Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung Embodiment of a cooling device according to the invention
E4 E4
Blech sheet
E5 E5
Blech mit gewalztem weiteren Teil Sheet metal with rolled further part
E6 E6
E5 mit Nuten E5 with grooves
E7 E7
Blech mit Kühlkanal Sheet metal with cooling channel
E8 E8
Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung Embodiment of a cooling device according to the invention
E9.1 E9.1
Blech sheet
E9.2 E9.2
Blech mit einer Kühlplatte und einem weiteren Teil Sheet with a cooling plate and another part
E10 E10
Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung Embodiment of a cooling device according to the invention

Claims (10)

Kühlvorrichtung (E3, E8, E10) zum Kühlen von mindestens einem Energiespeicher (1a, 1b) zur Speicherung von elektrischer Energie für ein Fahrzeug mit – einer Kühlplatte (7) zum Anbringen und Kühlen des mindestens einen Energiespeichers und – einem einstückig mit der Kühlplatte verbundenen und an die Kühlplatte angrenzenden Kühlkanal (9) zur Aufnahme eines Kühlmittels, wobei der Kühlkanal entlang einer Seite der Kühlplatte verläuft. Cooling device (E3, E8, E10) for cooling at least one energy store ( 1a . 1b ) for storing electrical energy for a vehicle with - a cooling plate ( 7 ) for attaching and cooling the at least one energy store and - a cooling channel connected integrally with the cooling plate and adjacent to the cooling plate ( 9 ) for receiving a coolant, wherein the cooling channel extends along one side of the cooling plate. Kühlvorrichtung nach Anspruch 1, wobei sich die Kühlplatte in einer Bezugsebene erstreckt und der Kühlkanal innerhalb der Bezugsebene verläuft.  Cooling device according to claim 1, wherein the cooling plate extends in a reference plane and the cooling channel extends within the reference plane. Kühlvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Kühlkanal an seinem äußeren Umfang orthogonal zur Bezugsebene eine größere Ausdehnung als die Kühlplatte und insbesondere eine im Wesentlichen rechteckige Form aufweist.  Cooling device according to claim 1 or 2, wherein the cooling channel at its outer periphery orthogonal to the reference plane has a greater extent than the cooling plate and in particular a substantially rectangular shape. Energiespeichervorrichtung (14) mit – mehreren Kühlvorrichtungen (15a15f) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kühlkanäle der Kühlvorrichtungen als Abstandshalter zwischen den Kühlvorrichtungen dienen, – mehreren Energiespeichern, die auf den Kühlvorrichtungen angeordnet sind, und – einem Kühlmittelverteiler (16a, 16b), der mit den Kühlkanälen der Kühlvorrichtungen verbunden ist. Energy storage device ( 14 ) with - a plurality of cooling devices ( 15a - 15f ) according to one of the preceding claims, wherein the cooling channels of the cooling devices serve as spacers between the cooling devices, - a plurality of energy accumulators, which are arranged on the cooling devices, and - a coolant distributor ( 16a . 16b ), which is connected to the cooling channels of the cooling devices. Energiespeichervorrichtung nach Anspruch 4, wobei Übergänge zwischen dem Kühlmittelverteiler (16a, 16b) und den Kühlkanälen (9) der Kühlvorrichtungen (15a15f) mittels Dichthülsen (17a17i) abgedichtet werden, die vorzugsweise zweifach ausgelegte Dichtringe (20a20d) aufweisen. Energy storage device according to claim 4, wherein transitions between the coolant distributor ( 16a . 16b ) and the cooling channels ( 9 ) of the cooling devices ( 15a - 15f ) by means of sealing sleeves ( 17a - 17i ) sealed, preferably the double-designed sealing rings ( 20a - 20d ) exhibit. Energiespeichervorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, mit einem Gehäuse (18a18d), wobei die Kühlvorrichtungen (15a15f) Fixierhilfen (13a, 13b) aufweisen, um ein Verschrauben der Kühlvorrichtungen mit dem Gehäuse zu erleichtern. Energy storage device according to claim 4 or 5, with a housing ( 18a - 18d ), the cooling devices ( 15a - 15f ) Fixing aids ( 13a . 13b ) to facilitate screwing the cooling devices to the housing. Verfahren zur Herstellung einer Kühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, mit den Schritten – Bereitstellen eines Bleches (S1, S4), insbesondere aus Aluminium, das eine Kühlplatte zum Anbringen und Kühlen des mindestens einen Energiespeichers sowie einen weiteren Teil aufweist, und – Biegeumformen (S2, S7), insbesondere Walzbiegen, des weiteren Teils des Bleches, um einen einstückig mit der Kühlplatte verbundenen und an die Kühlplatte angrenzenden Kühlkanal zur Aufnahme eines Kühlmittels herzustellen, so dass der Kühlkanal entlang einer Seite der Kühlplatte verläuft.  A method of manufacturing a cooling device according to any one of claims 1 to 3, comprising the steps - Providing a sheet (S1, S4), in particular of aluminum, which has a cooling plate for attaching and cooling the at least one energy storage device and another part, and - Biegeumformen (S2, S7), in particular roll bending, the other part of the sheet to produce an integrally connected to the cooling plate and adjacent to the cooling plate cooling channel for receiving a coolant, so that the cooling channel extends along one side of the cooling plate. Verfahren nach Anspruch 7, mit dem weiteren Schritt Abdichten des Kühlkanals (S3, S8) entlang seiner Verlaufsrichtung, wobei das Abdichten insbesondere mittels Verlöten oder Verschweißen eines Endes (10) des weiteren Teils des Bleches mit einem Bereich des Bleches erfolgt. Method according to claim 7, with the further step of sealing the cooling channel (S3, S8) along its direction of progression, the sealing in particular by means of soldering or welding of one end (FIG. 10 ) of the further part of the sheet with a portion of the sheet. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, mit dem weiteren Schritt Erzeugen von Nuten (12a12c) im weiteren Teil des Bleches, um das Biegeumformen zu erleichtern. Method according to claim 7 or 8, with the further step of creating grooves ( 12a - 12c ) in the other part of the sheet to facilitate bending forming. Verfahren zur Herstellung einer Kühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, mit den Schritten – Bereitstellen eines Bleches (S9.1, S9.2), insbesondere aus Aluminium, das eine Kühlplatte zum Anbringen und Kühlen des mindestens einen Energiespeichers sowie einen weiteren Teil aufweist, und – Bohren einer Bohrung durch den weiteren Teil des Blechs (S10), die sich entlang einer Seite der Kühlplatte erstreckt, um so einen einstückig mit der Kühlplatte verbundenen und an die Kühlplatte angrenzenden Kühlkanal zur Aufnahme eines Kühlmittels herzustellen.  A method of manufacturing a cooling device according to any one of claims 1 to 3, comprising the steps - Providing a sheet (S9.1, S9.2), in particular of aluminum, which has a cooling plate for attaching and cooling the at least one energy storage device and another part, and - Drilling a hole through the other part of the sheet (S10), which extends along one side of the cooling plate so as to produce an integrally connected to the cooling plate and adjacent to the cooling plate cooling channel for receiving a coolant.
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