DE102021111663A1

DE102021111663A1 - Steckbares Anschlusselement für einen Kühler eines Hochvoltspeichers

Info

Publication number: DE102021111663A1
Application number: DE102021111663.5A
Authority: DE
Inventors: Dominic MUELLER; Markus Stoll
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2021-05-05
Filing date: 2021-05-05
Publication date: 2022-11-10
Also published as: WO2022233526A1; JP2024519431A; KR20230135647A; CN116998036A; US20240072332A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Anschlusselement für einen Kühler eines Hochvoltspeichers, aufweisend eine Kühlmittelführung, die sich zwischen einer Zuleitungsschnittstelle und einer Ableitungsschnittstelle erstreckt, und eine Anschlussschnittstelle zum Anschließen eines Wärmetauschelements des Kühlers an die Kühlmittelführung, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuleitungsschnittstelle und die Ableitungsschnittstelle kongruente Schnittstellenkonturen aufweisen. Ferner betrifft die Erfindung ein Kühlelement und einen Kühler für einen Hochvoltspeicher.

Description

Die Erfindung betrifft ein Anschlusselement für einen Kühler eines Hochvoltspeichers, ein Kühlerelement mit einem solcher Anschlusselement und einen Kühler mit wenigstens zwei solchen Kühlerelementen.
Die Erfindung ist vorliegend zur Anwendung in einem Zwischenzellkühler für Batteriezellen innerhalb eines Hochvoltspeichers beschrieben, der eine Vielzahl von Rundzellen aufweist, die in mehreren Reihen angeordnet sind, zwischen denen ein Kühlerelement eingelegt ist. Da sich die Erfindung primär auf den Anschluss der einzelenen Kühlerelemente an den Kühlmittelhaushalt bezieht, ist die Erfindung selbstverständlich auch unabhängig von diesem Anwendungskontext nutzbar.
Bei Zwischenzellkühlern ist eine Versorgung der Kühlprofile durch ein Commonrail bekannt, welches durch ein direktes Aufdornen abwechselnd angeordneter, separat ausgebildeter Rohrstücke und Anschlusselemente mit beiderseits männlich ausgebildeten Schnittstellenkonturen montiert und ausgebildet wird.
Diese „Aufdorn-Lösung“ weist einen hohen Bauraumbedarf auf, insbesondere axial hinsichtlich einer Längsachse der Erstreckung der Commonrail. Zudem verursacht die Bauweise mit den zusätzlichen Rohrstücken zusätzliche Kosten, eine hohe Anzahl von Dichtstellen aufgrund zusätzlicher Trennstellen/Bauteile und damit viele Möglichkeiten für Montagefehler oder Leckagen. Die Aufdornlösung ermöglicht darüber hinaus keine einfache Demontage zur Nacharbeit, falls eine Dichtigkeitsprüfung nach der Montage eine Leckage ergibt.
Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der Erfindung, einen Kühler für einen Hochvoltspeicher zu verbessern.
Jeder der unabhängigen Ansprüche bestimmt mit seinen Merkmalen einen Gegenstand, der diese Aufgabe löst. Die abhängigen Ansprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
Gemäß einem Aspekt wird offenbart ein Anschlusselement für einen Kühler, insbesondere einen Zwischenzellkühler, eines Hochvoltspeichers, der insbesondere eine Vielzahl von Energiespeicherzellen aufweist, die in wenigstens zwei Reihen angeordnet sind, und der insbesondere in einem Kraftfahrzeug vorgesehen ist. Das Anschlusselement weist zumindest auf:

(a) eine Kühlmittelsammelleitung mit einer Kühlmittelführung, die sich zwischen einer Zuleitungsschnittstelle und einer Ableitungsschnittstelle für Kühlmittel erstreckt.
(b) eine Anschlussschnittstelle zum Anschließen, insbesondere eines Kühlpfades, eines Wärmetauschelements des Kühlers an die Kühlmittelführung, insbesondere hinsichtlich eines Kühlmittelaustauschs, wobei die Anschlussschnittstelle an der Kühlmittelführung insbesondere zwischen der Zuleitungsschnittstelle und der Ableitungsschnittstelle angeordnet ist.

Dabei weisen die Zuleitungsschnittstelle und die Ableitungsschnittstelle, insbesondere zueinander, kongruente Schnittstellenkonturen auf.
Dadurch können mehrere, gleich ausgestaltete Anschlusselemente ineinandergesteckt werden. Die Kühlmittelführung zwischen benachbarten Anschlusselementen kann somit bei geeigneter Abdichtung der ineinandergesteckten Zuleitungs- und Ableitungsschnittstelle kühlmitteldicht erreicht werden, ohne Verbindungsbauteile wie beispielsweise Rohrstücke, die beim bekannten Aufdornen bekannter Anschlusselemente benötigt werden.
Ein typischer Zwischenzellkühler benötigt eine Vielzahl von Kühlerelementen und damit Anschlusselementen; die Anzahl entspricht mindestens ca. der halben Zellreihenzahl, wenn wie bei bekannten Zwischenzellkühlern jede Zellreihe einseitig gekühlt wird. Die Erfindung spart daher eine Vielzahl (gemeinsam, deshalb kompliziert) zu montierender Verbindungsbauteile ein und ermöglicht damit eine viel einfachere, weniger fehleranfällige Montage.
Ferner ist eine kompaktere Bauweise und/oder Anordnung der benachbarten Anschlusselemente möglich, weil erstens nur eine von der Zuleitungsschnittstelle und der Ableitungsschnittstelle hervorstehend ausgebildet ist und zweitens die separaten Verbindungselemente wegfallen.
Das ermöglicht - insbesondere bei Rundzellen-Hochvoltspeichern mit typischerweise verwendeten Zelltypen wie beispielsweise 18650 - einen Aufbau zweiseitig kühlender Zwischenzellkühler, wie sie gemäß einer Ausführung mit jeweils einem Wärmetauschelement und damit einem Anschlusselement, zumindest bereichsweise, zwischen allen Zellenreihen vorgesehen ist.
Unter kongruenten Schnittstellenkonturen ist vorliegend insbesondere zu verstehen, dass eine der beiden Schnittstellen die Schnittstellenkontur als Innenkontur aufweist, und die andere der beiden als Außenkontur. Dabei sind Abweichungen der beiden kongruenten Schnittstellenkonturen voneinander insbesondere insoweit möglich, als dadurch eine Dichtwirkung einer Verbindung der beiden Schnittstellen bei benachbarten, erfindungsgemäß und gleich ausgebildeten Anschlusselementen hinsichtlich der Kühlmittelsammelleitung durch beide beteiligte Anschlusselemente hindurch nicht beeinträchtigt wird. Mit Abweichungen sind hier insbesondere Toleranzabweichungen und/oder Aufmaße gemeint, die ein ineinanderstecken ermöglichen, ohne eine Dichtwirkung zu beeinträchtigen. Es können aber auch weitergehende Abweichungen gemeint sein, beispielsweise ein Vorsehen einer verbleibenden Ausnehmung zwischen den erfindungsgemäß kongruenten Schnittstellenkonturen nach einem ineinanderstecken.
Gemäß einer Ausführung ist die eine von der Zuleitungsschnittstelle und der Ableitungsschnittstelle als männliches Steckelement ausgebildet, und die andere von der Zuleitungsschnittstelle und die Ableitungsschnittstelle als weibliches Steckelement.
gemäß einer Ausführung wird eine ausreichende Dichtwirkung durch eine Umlaufdichtung, insbesondere einen oder mehrere Dichtringe, an einer oder beiden Schnittstellen sichergestellt. Alternativ kann auch das Material des Anschlusselements geeignet ausgewählt werden, um bei geeigneter Montage einen zuverlässigen, umlaufenden Dichtkontakt zwischen zwei Anschlusselementen auszubilden, insbesondere durch eine geeignete Elastizität.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird offenbart ein Kühlerelement für einen Kühler, insbesondere einen Zwischenzellkühler, eines Hochvoltspeichers, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, aufweisend wenigstens ein Anschlusselement gemäß einer Ausführung der Erfindung und ein Wärmetauschelement mit einem Kühlpfad, der mittels einer Kühlpfadschnittstelle an der Anschlussschnittstelle einer Kühlmittelführung des Anschlusselements angeordnet ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird offenbart ein Zwischenzellkühler für einen Hochvoltspeicher, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, aufweisend wenigstens zwei Kühlerelemente gemäß einer Ausführung der Erfindung wobei die Kühlerelemente an der/den Zuleitungsschnittstelle/n eines Kühlelements mit der/den Ableitungsschnittstelle/n des benachbarten Kühlelements zur Leitung von Kühlmittel verbunden, insbesondere gesteckt und/oder kühlmitteldicht gefügt (beispielsweise mittels Löten oder Schweißen, o.ä.), sind.
Insbesondere weist der Zwischenzellkühler mehrere Kühlerelemente, beispielsweise in allen Zwischenräumen zwischen zwei Zellreihen des Hochvoltspeichers jeweils eines, auf, die entlang einer Längsachse angeordnet nebeneinander sind, die die Kühlmittelführung/en entlang der ineinandergesteckten Kühlmittelsammelleitungen ausbilden. Insbesondere bildet/n dann die Kühlmittelführung/en (gegebenenfalls getrennt, wenn in den Anschlusselementen jeweils mehrere, insbesondere zwei, Kühlmittelsammelleitungen, beispielsweise für eine Kühlmittelzuleitung und ein Kühlmittelableitung vorgesehen sind) eine Common Rail bezüglich des zu- oder abzuführenden Kühlmittels der einzelnen Wärmetauschelement aus.
Die Wärmtauschelemente sind jeweils beispielsweise als Kühlplatte oder gewelltes Kühlprofil und/oder jeweils zur Anordnung zwischen zwei Zellreihen des Hochvoltspeichers ausgebildet. Beispielsweise können die Wärmetauschelemente jeweils, zumindest bereichsweise, Zellenmänteln der Speicherzellen, zwischen denen sie angeordnet sind, nach- und/oder angeformt sein.
Als Material des Anschlusselements kommt insbesondere ein Kunststoff oder ein Metallwerkstoff (wie beispielsweise eine Aluminiumlegierung) in Betracht, der dazu geeignet ist, das verwendete Kühlmittel, beispielsweise Kühlwasser oder ein Kühlöl, im vorgesehenen Temperaturbereich zuverlässig zu leiten. Insbesondere ist das Anschlusselement mittels eines Kunststoff-Spritzguss- bzw. Aluminiumdruckguss-Verfahrens hergestellt. Insbesondere ist umlaufend, radial außen an der/den männlichen Schnittstellenkontur/en jeweils wenigstens eine Umlaufdichtung (insbesondere als O-Ring ausgebildet) vorgesehen, beispielsweise aus einem geeigneten Kautschuk-, Silikon- oder PolymerWerkstoff.
Als Wärmetauschelement kommt insbesondere ein Hohlprofil in Betracht, insbesondere aus einer Aluminiumlegierung, die dazu geeignet ist, das verwendete Kühlmittel, beispielsweise Kühlwasser oder ein Kühlöl, im vorgesehenen Temperaturbereich zuverlässig zu leiten. Beispielsweise ist das Hohlprofil mittels eines Strangpressverfahrens hergestellt und/oder weist beispielsweise eine aufgespritzte elektrische Isolierschicht aus einem dielektrischen Polymerwerkstoff auf.
Wenn das Wärmetauschelement und das Anschlusselement jeweils aus einem Metallwerkstoff, beispielsweise einer Aluminiumlegierung, hergestellt ist, kann die Verbindung kühlmitteldicht gelötet oder geschweißt sein. Wenn eines von dem Wärmetauschelement und dem Anschlusselement aus einem Kunststoff und das andere aus einem Metallwerkstoff hergestellt ist oder beide aus einem Kunststoff hergestellt sind, kann die Verbindung kühlmitteldicht geklebt sein.
Die Erfindung basiert nun unter anderem auf der Idee, die Anschlusselemente derart auszuführen, dass Sie direkt ineinander gestapelt werden können. Es ist kein weiteres Verbindungselement erforderlich, insbesondere kein separates. Insbesondere erfolgt also eine Integration des Commonrails in die Anschlusselemente der einzelnen Wärmetauschelemente.
Wenn mit den gestapelten Anschlusselementen sowohl eine Zuleitungs-Commonrail für kühles Kühlmittel als auch eine Ableitungs-Commonrail für warmes Kühlmittel vorgesehen ist, besitzt jedes der ineinander zu stapelnden Anschlusselemente zwei männliche Stutzen mit einem radial außen liegenden Schnittstellenkontur und zwei weibliche Anschlüsse mit einer dazu kongruenten, radial innen liegenden Schnittstellenkontur. Die männlichen Stutzen des ersten Anschlusselements greifen in die weiblichen Anschlüsse des nächsten Anschlusselements und bilden somit ein warmes und ein kühles Commonrail aus. Zwischen den männlichen und weiblichen Anschlüssen sind die Anschlussschnittstellen für die Wärmetauschelemente angeordnet, die insbesondere als Kühlplatten und/oder -profile ausgebildet sind.
Die Dichtung zwischen den männlichen und weiblichen Anschlüssen wird beispielsweise durch O-Ringe sichergestellt.
Um die Toleranzen zwischen den beiden Schnittstellenkonturen (Vor- und Rücklauf) gering zu halten, sind gemäß einer Ausführung beide Schnittstellenkonturen aus einem Teil gefertigt. Mit geeigneten Toleranzausgleichsmaßnahmen kann gemäß einer alternativen Ausführung auch eine mehrteilige Lösung vorgesehen sein.
Um eine gute Verteilung des Kühlmittels durch das/die Commonrail/s zu ermöglichen, ist gemäß einer Ausführung der Strömungsquerschnitt des Commonrails deutlich größer auszuführen als der eines einzelnen Wärmetauschelements.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung wird eine Nacharbeits-/Reparaturlösung ermöglicht, indem eine zusätzliche Nut im männlichen Stutzen und eine Querbohrung im weiblichen Anschluss an der gleichen Axialposition (im montierten Zustand) vorgesehen wird. Durch die Querbohrung kann im Fehlerfall Dichtmittel in die Nut eingebracht werden, um die Abdichtung sicherzustellen, beispielsweise wenn der O-Ring beschädigt ist.
Alternativ zu der Nut im männlichen Stutzen wird eine solche Nacharbeit bei vorhandener Querbohrung möglich, wenn die ansonsten kongruenten Schnittstellenkonturen im Axialbereich der Querbohrung derart voneinander abweichen, dass bei der Montage eine umlaufende Ausnehmung verbleibt, die mit Dichtmasse gefüllt werden kann.
Gemäß einer Ausführung weist das Anschlusselement eine erste Seitenwand auf, von der ausgehend die eine von der Zuleitungsschnittstelle und der Ableitungsschnittstelle sich von der Anschlussschnittstelle weg erstreckt, und eine zweite Seitenwand, von der ausgehend die andere von der Zuleitungsschnittstelle und der Ableitungsschnittstelle sich zu der Anschlussschnittstelle hin erstreckt, wobei gemäß einer Ausführung die beiden Seitenwände dazu ausgebildet sind, bei ineinandergesteckten, sprich montierten, erfindungsgemäß und gleich ausgebildeten, Anschlusselementen aneinander anzuliegen. Dadurch kann eine längsaxial maximal dichte Stapelung der Anschlusselemente und damit auch der Kühlerelemente erreicht werden.
Gemäß einer Ausführung sind die erste und die zweite Seitenwand derart ausgebildet, dass sie bei einem ineinanderstecken zweier, insbesondere erfindungsgemäß und gleich ausgebildeter, Anschlusselemente miteinander einen Anschlag ausbilden, bei und/oder ab welchem die Dichtung, insbesondere durch das Ineinanderstecken der Zuleitungsschnittstelle und der Ableitungsschnittstelle, zuverlässig ausgebildet ist. Dadurch kann leicht eine einfache optische, akustische und/oder haptische Überprüfung der korrekten Montage stattfinden. Ferner wird eine axial dichte Stapelung der Anschlusselemente und damit auch der Kühlerelemente weiter optimiert.
Gemäß einer Ausführung sind die kongruenten Schnittstellenkonturen so ausgebildet, dass bei einer ausgebildeten Verbindung ein umlaufender Hohlraum, insbesondere eine Ausnehmung und/oder eine Nut, zwischen den beiden Schnittstellenkonturen verbleibt. Dieser Hohlraum kann im Falle einer negativen Dichtheitsprüfung ohne eine Demontage der bereits montierten Kühlerelemente mit einer Dichtmasse gefüllt werden, und so die Verbindung nachträglich und zuverlässig abdichten.
Gemäß einer Ausführung verläuft an der aufnehmend, insbesondere als weibliches Steckelement, ausgebildeten Schnittstelle eine durchgehende Ausnehmung von einer Außenoberfläche hin zu einem Teil der Schnittstellenkontur, an welchem bei einer Verbindung der umlaufende Hohlraum ausgebildet ist. Damit ist es einfach, nötigenfalls den Hohlraum mit einer, insbesondere fluiden und/oder aushärtbaren, Dichtmasse zu befüllen - auch im montierten Zustand der Kühlerelemente.
Gemäß einer Ausführung weist das Anschlusselement zwei voneinander getrennte Kühlmittelsammelleitungen auf, von denen eine als (kühle) Kühlmittelzuleitung und eine als (warme) Kühlmittelableitung ausgeführt ist. Dadurch reicht für jedes Wärmetauschelement ein einziges Anschlusselement aus. Die Montage wird damit stark vereinfacht, indem die Anzahl und die Komplexität der Fügevorgänge beim Zusammenstecken der Kühlerelemente an den einteiligen Anschlusselementen mittels der kongruenten Schnittstellen sinkt.
Gemäß einer Ausführung ist an der Kühlmittelzuleitung eine Auslass-Anschlussschnittstelle zum Anschließen einer kühlen Seite, insbesondere eines Kühlpfades, eines Wärmetauschelements angeordnet, und an der Kühlmittelableitung eine Einlass-Anschlussschnittstelle zum Anschließen einer warmen Seite, insbesondere eines Kühlpfades, des Wärmetauschelements. Damit kann ein Kühlerelement aus einem einzigen Anschlusselement und einem einzigen Wärmetauschelement ausgebildet werden, und mehrere solche identische Kühlerelement zu einem Zwischenzellkühler zusammengesteckt werden.
Weitere Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den Figuren:

1 zeigt einen Ausschnitt eines Zwischenzellkühlers mit mehreren ineinandergesteckten Anschlusselementen gemäß einer beispielhaften Ausführung der Erfindung in.
Fig .2 zeigt den Ausschnitt des Zwischenzellkühlers aus 1 mit geschnittenen Fluidführungen in den Anschlusselementen.
3 zeigt beispielhaft einen Ausschnitt eines der Kühlerelemente des Zwischenzellkühlers aus 1 in einer Schrägansicht auf die radial außen liegenden Schnittstellenkonturen.
4 zeigt beispielhaft einen Ausschnitt eines der Kühlerelemente des Zwischenzellkühlers aus 1 in einer Schrägansicht auf die radial innen liegenden Schnittstellenkonturen.
1 zeigt einen Ausschnitt eines als Zwischenzellkühler ausgebildeten Kühlers 1 für einen ansonsten nicht dargestellten Hochvoltspeicher eines Kraftfahrzeugs. Der

Der Kühler 1 weist mehrere Kühlerelemente 2 auf, die allesamt zumindest hinsichtlich ihrer Anschlusselemente 4 identisch ausgebildet sind, die entlang einer Längsachse L der Kühlmittelführungen 14 und 16, die sie ausbilden, kühlmitteldicht (Abdichtung jeweils durch zwei Umlaufdichtungen 18, hier O-Ringe) aufeinander gesteckt sind. So bilden die Anschlusselemente 4 eine Zuleitungs-Commonrail (kühle Kühlmittelführung 14) und eine Ableitungs-Commonrail (warme Kühlmittelführung 16) aus.
Der Verlauf der beiden Commonrails 14 und 16 ist ebenso wie die Positionen der Umlaufdichtungen 18 der Schnittansicht in der 2 zu entnehmen.
Jedes der Kühlerelemente 2 weist genau ein Anschlusselement 4 und genau eine Wärmeplatte als Wärmetauschelement 10 mit einem Kühlpfad 12, der mittels Kühlpfadschnittstellen an einer Zuleitungs-Anschlussschnittstelle 15 der kühlen Kühlmittelführung 14 und an einer Ableitungs-Anschlussschnittstelle 17 der kühlen Kühlmittelführung 14 des jeweiligen Anschlusselements 4 angeordnet ist.
Die Zellreihen des Kühlers 1 sind in den Figuren nicht dargestellt. Zwischen zwei benachbarten Wärmetauschelementen 10 ist jeweils eine zu kühlende Zellreihe angeordnet, sodass jede Reihe beidseits an den Mantelflächen der Zellen gekühlt wird. Für eine verbesserte Kühlung ist jedes Wärmetauschelement 10 wellenförmig an die Mantelflächen der einzelnen Zellen angeformt, sodass benachbarte Zellreihen im Abstand ihrer Mittellängsachsen von dem jeweiligen Anschlusselement leicht versetzt zueinander angeordnet sind.
Die Anschlusselemente 4 sind mittels eines Aluminium-Druckguss-Verfahrens hergestellt. Die Wärmetauschelemente 10 sind mit Strangpress-Aluminium-Hohlprofilen ausgeführt, die mit einem aufgesprayten Dielektrikum versehen sind. An einem nicht dargestellten Umlenkungsbereich sind die Wärmetauschelemente 10 entweder umgebogen, oder sie bestehen aus zwei Hohlprofilen, zwischen denen im Umlenkbereich eine Rohrleitung zur Kühlmittelumlenkung angeordnet ist. Die Anschlussschnittstellen 15 und 17 sind mit den Kühlpfadschnittstellen verlötet oder auf andere geeignete Weise fachmännisch kühlmitteldicht verbunden, um den Kühlmittelübergang in den und aus dem Kühlpfad 12 zuverlässig sicherzustellen.
Die 3 und 4 zeigen beispielhaft einen Ausschnitt eines der Kühlerelemente 2 des Kühlers 1 aus 1 in zwei unterschiedlichen Schrägansichten. Die Ansicht der 3 ist auf die radial außen liegenden Schnittstellenkonturen 22, 26 (der männlichen Steckpartner 20, 24) der beiden Commonrails 14 und 16 gerichtet, die der Fig .4 auf die radial innen liegenden Schnittstellenkonturen 32, 36 (weibliche Steckpartner 30, 34) der beiden Commonrails 14 und 16.
Für die kühle Commonrail 14 ist der kühle Kühlmittelstrom (Strich-Punkt-Linie) entlang der Längsachse L in jedem Anschlusselement 4 von dem weiblichen Steckpartner 30 hin zu dem männlichen Steckpartner 20 gerichtet, sodass der weibliche Steckpartner die kühle Zuleitungsschnittstelle 30 ausbildet, der männliche Steckpartner die kühle Ableitungsschnittstelle 20.
Für die warme Commonrail 16 ist der Kühlmittelstrom (Strich-Doppelpunkt-Linie) entlang der Längsachse L in jedem Anschlusselement 4 von dem männlichen Steckpartner 24 hin zu dem weiblichen Steckpartner 34 gerichtet, sodass der männliche Steckpartner die warme Zuleitungsschnittstelle 24 ausbildet, der weibliche Steckpartner die warme Ableitungsschnittstelle 34.
Jedes der identisch ausgebildeten Anschlusselemente 4 weist im Ausführungsbeispiel einen Aluminiumkörper 5 mit zwei Kühlmittelsammelleitungen 14_4 und 16_4 auf, an denen jeweils die Anschlussschnittstelle 15 bzw. 17 zwischen der Zuleitungsschnittstelle 30 bzw. 24 und der Ableitungsschnittstelle 20 bzw. 34 angeordnet ist (vgl. 4).
Die männlich ausgebildeten Schnittstellen 20 und 24 weisen jeweils eine radial außen liegende Umfangskontur 22 bzw. 26 auf, die zumindest zu der radial innen liegenden Schnittstellenkontur 32 bzw. 36 der weiblich ausgebildeten Schnittstellen 30 und 34 kongruent ausgebildet ist.
Dadurch können mehrere, gleich ausgestaltete Anschlusselemente ineinandergesteckt werden. Die Kühlmittelführung zwischen benachbarten Anschlusselementen kann somit bei geeigneter Abdichtung der ineinandergesteckten Zuleitungs- und Ableitungsschnittstelle kühlmitteldicht erreicht werden, ohne Verbindungsbauteile wie beispielsweise Rohrstücke, die beim bekannten Aufdornen bekannter Anschlusselemente benötigt werden.
Im Ausführungsbeispiel sind sogar beide männliche Schnittstellen 20 und 24 identisch ausgebildet, und damit auch die korrespondierenden weiblichen Schnittstellen 30 und 34, um die Anschlusselemente noch einfacher zu gestalten.
Der beispielhafte Kühler 1 kann damit axial so eng gebaut werden, dass eine beidseitige Kühlung der Mantelflächen der Rundzellenreihen ermöglicht wird.
Beim montierten Kühler 1 liegen eine erste Seitenwand 41 des Anschlusselements 4 und eine zweite Seitenwand 42 des benachbarten Anschlusselements aneinander an und bilden miteinander einen Anschlag aus, bei dem die Dichtung durch die O-Ringe 18 zuverlässig ausgebildet ist. Dadurch kann leicht eine einfache optische Überprüfung der korrekten Montage stattfinden. Ferner wird eine axial dichte Stapelung der Anschlusselemente und damit auch der Kühlerelemente optimiert.
An jeder weiblichen Schnittstelle 32, 36 ist eine durchgehende Ausnehmung 43 bzw. 44 (entweder bereits aus der Spritzgießform oder als Bohrung) angeordnet, durch die nötigenfalls zur Nacharbeit einer fehlerhaften O-Ring-Dichtung eine Dichtmasse in einen umlaufenden Hohlraum 45 bzw. 46 eingespritzt werden kann, der beim Anschlag benachbarter Anschlusselemente 4 zwischen den beiden ansonsten kongruenten Schnittstellenkonturen 22 und 32 bzw. 26 und 36 verbleibt.
Bezugszeichenliste

1: Kühler
2: Kühlerelemente
4: Anschlusselemente
5: Aluminiumkörper
10: Wärmetauschelement
12: Kühlpfad
14: kühle Kühlmittelführung (kühle Commonrail)
14_4: kühle Kühlmittelsammelleitung
15: kühle Anschlussschnittstelle
16: warme Kühlmittelführung (warme Commonrail)
16_4: kühle Kühlmittelsammelleitung
17: warme Anschlussschnittstelle
18: Umlaufdichtungen
20: kühle Ableitungsschnittstelle
22, 26: radial außen liegenden Schnittstellenkonturen
24: warme Zuleitungsschnittstelle
30: kühle Zuleitungsschnittstelle
32, 36: radial innen liegenden Schnittstellenkonturen
34: warme Ableitungsschnittstelle
41, 42: Seitenwände
43, 44: durchgehende Ausnehmung
45, 46: umlaufender Hohlraum
L: Längsachse

Claims

Anschlusselement (4) für einen Kühler (1) eines Hochvoltspeichers, aufweisend eine Kühlmittelführung (14, 16), die sich zwischen einer Zuleitungsschnittstelle (24, 30) und einer Ableitungsschnittstelle (20, 34) erstreckt, und eine Anschlussschnittstelle (15, 17) zum Anschließen eines Wärmetauschelements (10) des Kühlers an die Kühlmittelführung, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuleitungsschnittstelle und die Ableitungsschnittstelle kongruente Schnittstellenkonturen (22, 32; 26, 36)) aufweisen.
Anschlusselement gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die eine von der Zuleitungsschnittstelle und der Ableitungsschnittstelle als männliches Steckelement (20, 24) ausgebildet ist, und die andere als weibliches Steckelement (30, 34).
Anschlusselement gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine erste Seitenwand (41), von der ausgehend die eine von der Zuleitungsschnittstelle und der Ableitungsschnittstelle sich von der Anschlussschnittstelle weg erstreckt, und durch eine zweite Seitenwand (42), von der ausgehend die andere von der Zuleitungsschnittstelle und der Ableitungsschnittstelle sich zu der Anschlussschnittstelle hin erstreckt, wobei die beiden Seitenwände (41, 42) dazu ausgebildet sind,.
Anschlusselement gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Seitenwand (41) und die zweite Seitenwand (42) derart ausgebildet sind, dass sie bei ineinandergesteckten Anschlusselementen aneinander anliegen.
Anschlusselement gemäß Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Seitenwand (41) und die zweite Seitenwand (42) derart ausgebildet sind, dass sie bei einem ineinanderstecken zweier Anschlusselemente miteinander einen Anschlag ausbilden, bei welchem die Dichtung zuverlässig ausgebildet ist.
Anschlusselement gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die kongruenten Schnittstellenkonturen so ausgebildet sind, dass bei einer ausgebildeten Verbindung ein umlaufender Hohlraum (45, 46) zwischen den beiden Schnittstellenkonturen verbleibt.
Anschlusselement gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass an der aufnehmend ausgebildeten Schnittstelle eine durchgehende Ausnehmung (43, 44) von einer Außenoberfläche hin zu einem Teil der Schnittstellenkontur verläuft, an welchem bei einer Verbindung der umlaufende Hohlraum (45, 46) ausgebildet ist.
Anschlusselement gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch zwei voneinander getrennte Kühlmittelsammelleitungen (14, 16), von denen eine als Kühlmittelzuleitung (14) und eine als Kühlmittelableitung (16) ausgeführt ist.
Anschlusselement gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass an der Kühlmittelzuleitung (14) eine Auslass-Anschlussschnittstelle (15) zum Anschließen einer kühlen Seite eines Wärmetauschelements angeordnet ist, und an der Kühlmittelableitung (16) eine Einlass-Anschlussschnittstelle (17) zum Anschließen einer warmen Seite des Wärmetauschelements.
Kühlerelement (2) für einen Kühler (1) eines Hochvoltspeichers, aufweisend wenigstens ein Anschlusselement (4) gemäß einem der vorherigen Ansprüche und ein Wärmetauschelement (10) mit einem Kühlpfad (12), der mittels einer Kühlpfadschnittstelle mit der Anschlussschnittstelle (15, 17) einer Kühlmittelführung (14, 16) des Anschlusselements kühlmitteldicht verbunden ist.
Kühler (1) für einen Hochvoltspeicher, aufweisend wenigstens zwei Kühlerelemente (2) gemäß Anspruch 10, wobei die Kühlerelemente an der/den Zuleitungsschnittstelle/n eines Kühlelements mit der/den Ableitungsschnittstelle/n des benachbarten Kühlelements zur Leitung von Kühlmittel verbunden, insbesondere ineinandergesteckt, sind.