DE112015002995T5 - Mehrseitige Wärmetauscher mit nachgiebigen Wärmeübertragungsflächen - Google Patents

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Hervé Palanchon
Benjamin A. Kenney
Allan K. So
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Dana Canada Corp
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Abstract

Ein Wärmetauscher für eine Batterie weist mehrere fluidtragende Paneele auf und definiert eine mehrseitige Umhüllung zum Umschließen von zumindest zwei Seiten der Batterie. Der Wärmetauscher weist ein erstes und ein zweites fluidtragendes Paneel auf, die einen ersten und einen zweiten Strömungskanal definieren, wobei das erste und das zweite fluidtragende Paneel unter einem Winkel zueinander angeordnet sind. Der Wärmetauscher kann auch ein drittes fluidtragendes Paneel enthalten, das einen dritten Strömungskanal definiert und unter einem Winkel zu dem zweiten fluidtragenden Paneel angeordnet ist. Der Wärmetauscher weist eine erste und eine zweite Platte auf, die entlang ihres jeweiligen Umfangs abdichtend miteinander verbunden sind und einen Fluidströmungsdurchgang zwischen ihren mittleren Fluidströmungsflächen definieren. Die zweite Platte kann nachgiebig sein, wobei ihre mittlere Fluidströmungsfläche von der mittleren Fluidströmungsfläche der ersten Platte weg verformbar ist als Antwort auf einen Druck eines Fluids innerhalb des Fluidströmungsdurchgangs.

Description

  • QUERVERWEIS AUF BEZOGENE ANMELDUNG
  • Diese Anmeldung beansprucht die Priorität und den Nutzen der provisorischen US-Patentanmeldung Nr. 62/017871, die am 27. Juni 2014 eingereicht wurde und deren Inhalt hier einbezogen wird:
  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die Erfindung bezieht sich Allgemein auf Wärmetauscher und insbesondere auf Wärmetauscher, die zwei oder mehr fluidtragende Paneele zum Kühlen von wärmeerzeugenden Elementen wie prismatischen Lithiumionen-Batteriezellen aufweisen.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Wiederaufladbare Batterien wie Batterien, die aus vielen Lithiumionenzellen bestehen, können für viele Anwendungen eingesetzt werden, beispielsweise für Anwendungen in elektrischen Fahrzeugen ("EV") und hybridelektrischen Fahrzeugen ("HEV"). Derartige Batterien können große Wärmemengen erzeugen, die abgeleitet werden müssen.
  • Ein allgemeiner Typ von Lithiumionen-Batteriezelle ist eine hartschalige prismatische Zelle mit einer im Allgemeinen rechteckigen prismatischen Form mit sechs quadratischen oder rechteckigen Flächen, die in abgewinkelten oder gerundeten Ecken zusammentreffen. Eine Fläche jeder Zelle trägt typischerweise den positiven und negativen Anschluss, die den elektrischen Strom führen. Die elektrochemisch aktiven Komponenten der Zelle sind gewunden und innerhalb der Schale angeordnet, die typischerweise aus einem Metall wie Aluminium oder Stahl besteht.
  • Eine typische prismatische Lithiumionen-Batteriezelle hat eine Länge (die sich entlang einer "In-Ebenen"-Richtung erstreckt), die mehrere Male größer als ihre Breite (die sich entlang einer "Durch-Ebenen"-Richtung erstreckt), derart, dass die Oberflächenbereiche der zwei gegenüberliegenden Flächen, die sich entlang der In-Ebenen-Richtung erstrecken, beträchtlich größer als die Oberflächenbereiche der Flächen, die sich in der Durch-Ebenen-Richtung erstrecken, sind, enthaltend die Fläche, die den positiven und den negativen Anschluss trägt. Die In-Ebenen- und Durch-Ebenen-Flächen der prismatischen Batteriezelle werden nachfolgend weiter mit Bezug auf 1 beschrieben.
  • Bei einer typischen Konstruktion werden individuelle prismatische Batteriezellen miteinander verpackt, um eine Batteriepack zu bilden, wobei die In-Ebenen-Flächen von benachbarten Zellen einander entweder berühren oder in enger Nähe zueinander sind, und die äußeren Flächen des Batteriepacks durch die Durch-Ebenen-Flächen der Zellen definiert sind. Das Anordnen eines Einzelplattenkühlers in Kontakt mit den Durch-Ebenen-Flächen der Batteriezellen entlang einer Seite des Batteriepacks ergibt jedoch keine gleichförmige Kühlung und kann zu einer beträchtlichen Temperaturungleichheit innerhalb der Zelle führen. Während die Temperaturgleichheit durch Vorsehen von Plattenkühler entlang mehr als einer Fläche des Batteriepacks verbessert werden kann, erfordert das Vorsehen mehrerer Plattenkühler eine große Anzahl von Kühlmittelverbindungen, wodurch die Komplexität, die Herstellungskosten und die Gefahr eines Lecks an einer fehlerhaften Verbindung erhöht werden.
  • Auch ist es, um einen adäquaten Wärmeaustausch zu gewährleisten, erwünscht, dass die Plattenkühler in engen Kontakt mit dem Batteriepack gebracht sind. Jedoch kann die Erzielung einer adäquaten Kompression zwischen einem Einzelplattenkühler und der Fläche eines Batteriepacks schwierig sein, teilweise aufgrund des Umstands, dass die Durch-Ebenen-Flächen der individuellen Batteriezellen und/oder des Plattenkühlers nicht absolut eben sind, und/oder aufgrund einer Fehlausrichtung der Batteriezellen in dem Pack. Beispielsweise können sich, wenn prismatische Batterien altern, Ausbauchungen in den äußeren Schalen der prismatischen Zellen bilden. Dieses Ausbauchen kann den Kontakt zwischen den Batteriezellen und den Plattenkühlern verringern, wodurch die Wärmeübertragung von den Batteriezellen zu dem Plattenkühler herabgesetzt wird.
  • Im Gegensatz zu aus prismatischen Zellen gebildeten Batteriepacks werden Batteriepacks, die aus dünneren Taschenzellen mit weichen Seiten gebildete Batteriepacks optimal gekühlt durch Vorsehen von Plattenkühlern, um die In-Ebenen-Flächen von benachbarten Zellen zu kühlen. Jedoch ist in dem Fall von relativen dicken prismatischen Zellen das Kühlen der In-Ebenen-Flächen weniger effizient als das Kühlen der Durch-Ebenen-Flächen. Aufgrund ihrer Form ist die thermische Leitfähigkeit einer prismatischen Lithiumionen-Batteriezelle stark anisotrop, wobei die thermische Leitfähigkeit der Durch-Ebenen-Flächen etwa zwei Größenordnungen höher als die thermische Leitfähigkeit der In-Ebenen-Flächen ist.
  • In einer Batteriepackkonstruktion, die für Taschenzellen anwendbar ist, sind wärmeleitende Rippen zwischen den In-Ebenen-Flächen von benachbarten Zellen angeordnet, wobei die Kanten der Rippen mit einem oder mehreren fluidtragenden Paneelen, die sich entlang der Seiten des Batteriepacks befinden, verbunden. Die Rippen übertragen Wärme von den In-Ebenen-Flächen der Taschenzellen zu dem durch die Paneele zirkulierenden Kühlmittel. Ein derartiges Batteriepack ist im US-Patent Nr. 8 383 260 für Essinger et al. beschrieben. Da dieser Typ von Struktur nur die In-Ebenen-Flächen der Zellen kühlt, und da er sich auf indirektes Kühlen durch die wärmeleitenden Rippen stützt, kann nicht erwartet werden, dass er für die Kühlung von prismatischen Zellen effektiv ist.
  • Somit verbleibt die Notwendigkeit, mehrseitige Plattenkühler für wiederaufladbare Batteriepacks, die aus prismatischen Zellen gebildet sind, vorzusehen, die eine verbesserte Wärmeübertragung und eine Temperaturgleichförmigkeit liefern, ohne die Einfachheit, Herstellbarkeit und Zuverlässigkeit zu opfern.
  • KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Gemäß einem Aspekt ist ein Wärmetauscher für eine Batterie vorgesehen, welcher Wärmetausche eine Länge und eine Breite hat und mehrere fluidtragende Paneele aufweist und eine mehrseitige Umhüllung zum Umschließen von zumindest zwei Seiten der Batterie definiert. Der Wärmetauscher weist auf: (a) ein erstes fluidtragendes Paneel, das einen ersten Strömungskanal definiert, der sich entlang der Länge des Wärmetauschers erstreckt, wobei das erste fluidtragende Paneel eine Breite hat; (b) ein zweites fluidtragendes Paneel, das einen zweiten Strömungskanal definiert, der sich entlang der Länge des Wärmetauschers erstreckt, wobei das zweite fluidtragende Paneel eine Breite hat und das erste und das zweite fluidtragende Paneel unter einem Winkel zueinander angeordnet sind; (c) einen ersten Verteiler, der sich quer über die jeweilige Breite des ersten und des zweiten Strömungskanals erstreckt; (d) einen zweiten Verteiler, der sich quer über die jeweilige Breite des ersten und des zweiten Strömungskanals erstreckt; (e) eine Einlassöffnung, die in einem der Verteiler angeordnet ist; und (f) eine Auslassöffnung, die in einem der Verteiler angeordnet ist.
  • In einem Ausführungsbeispiel sind der erste und der zweite Verteiler nahe entgegengesetzten Enden des Wärmetauschers angeordnet.
  • In einem Ausführungsbeispiel sind das erste und das zweite fluidtragende Paneel entlang einer ersten linearen Biegung miteinander verbunden, die sich zwischen dem ersten und dem zweiten Verteiler erstreckt. In einem Ausführungsbeispiel sind der erste und der zweite Strömungskanal durch die erste lineare Biegung voneinander getrennt.
  • In einem Ausführungsbeispiel erstreckt sich jeder von dem ersten und dem zweiten Verteiler im Wesentlichen quer zu der ersten linearen Biegung, und erstreckt sich über eine Breite des ersten fluidtragenden Paneels und eine Breite des zweiten fluidtragenden Paneels, derart, dass jeder von dem ersten und dem zweiten Verteiler gebogen ist.
  • In einem Ausführungsbeispiel sind das erste und das zweite fluidtragende Paneel unter einem Winkel von etwa 90 Grad zueinander angeordnet, wobei der Wärmetauscher einen L-förmigen Querschnitt in einer Ebene quer zu der ersten linearen Biegung hat und eine zweiseitige Umhüllung definiert.
  • In einem Ausführungsbeispiel weist der Wärmetauscher weiterhin auf: (g) ein drittes fluidtragendes Paneel, das einen dritte Strömungskanal definiert, der sich entlang der Länge des Wärmetauschers erstreckt, wobei das dritte fluidtragende Paneel eine Breite hat und das zweite und das dritte fluidtragende Paneel unter einem Winkel zueinander angeordnet sind; und wobei der erste Verteiler sich quer über die jeweilige Breite des ersten, zweiten und dritten Strömungskanals erstreckt; und wobei der zweite Verteiler sich quer über die jeweilige Breite des ersten, des zweiten und des dritten Strömungskanals erstreckt.
  • In einem Ausführungsbeispiel sind das zweite und das dritte fluidtragende Paneel entlang einer zweiten linearen Biegung miteinander verbunden, die sich zwischen dem ersten und dem zweiten Verteiler erstreckt, wobei die erste und die zweite lineare Biegung parallel zueinander sind. In einem Ausführungsbeispiel sind der zweite und der dritte Strömungskanal durch die zweite lineare Biegung voneinander getrennt. In einem Ausführungsbeispiel erstrecken sich jeweils der erste und der zweite Verteiler im Wesentlichen quer zu der ersten und der zweiten linearen Biegung, und erstrecken sich über eine Breite jedes von dem ersten, zweiten und dritten fluidtragenden Paneels, derart, dass jeder von dem ersten und dem zweiten Verteiler gebogen ist.
  • In einem Ausführungsbeispiel sind das erste und das zweite fluidtragende Paneel unter einem Winkel von etwa 90 Grad zueinander angeordnet, wobei das zweite und das dritte fluidtragende Paneel unter einem Winkel etwa 90 Grad zueinander angeordnet sind, der Wärmetauscher einen U-förmigen Querschnitt in einer Ebene quer zu der linearen Biegung hat und eine dreiseitige Umhüllung mit einem offenen Ende definiert, in der das erste und das dritte fluidtragende Paneel gegenüberliegende Seiten aufweist und das zweite Paneel eine Basis aufweist.
  • In einem Ausführungsbeispiel weist der Wärmetauscher auf: (i) eine erste Platte mit einer ersten Dicke und mit einer äußeren Umfangskante, die einen mittleren Fluidströmungsbereich umgibt, (ii) eine zweite Platte mit einer zweiten Dicke und mit einer äußeren Umfangskante, die einen mittleren Fluidströmungsbereich umgibt, wobei die erste und die zweite Platte entlang ihrer äußeren Umfangskanten abdichtend miteinander verbunden sind, wobei der mittlere Fluidströmungsbereich der ersten Platte dem mittleren Fluidströmungsbereich der zweiten Platte derart zugewandt ist, dass ein Fluidströmungsdurchgang zwischen den mittleren Fluidströmungsflächen der ersten und der zweiten Platte und innerhalb der äußeren Umfangsflächen der ersten und der zweiten Platte definiert ist; wobei der Fluidströmungsdurchgang die Strömungskanäle aufweist; und wobei die zweite Platte derart nachgiebig ist, dass die mittlere Fluidströmungsfläche der zweiten Platte in einer Richtung von der mittleren Fluidströmungsfläche der ersten Platte weg verformbar ist als Antwort auf einen Druck eines Fluids innerhalb des Fluidströmungsdurchgangs. In einem Ausführungsbeispiel ist die zweite Dicke geringer als die erste Dicke, wobei die erste Platte starr ist. In einem Ausführungsbeispiel ist die erste Platte nachgiebig, derart, dass die mittlere Fluidströmungsfläche der zweiten Platte in einer Richtung von der mittleren Fluidströmungsfläche der zweiten Platte weg verformbar ist, als Antwort auf einen Druck eines Fluids innerhalb des Fluidströmungsdurchgangs. In einem Ausführungsbeispiel ist zumindest ein Stützelement in dem Fluidströmungsdurchgang angeordnet und erstreckt sich zwischen der ersten und der zweiten Platte. In einem Ausführungsbeispiel ist das zumindest eine Stützelement mit einer von der ersten und der zweiten Platte verbunden.
  • In einem Ausführungsbeispiel weist der Wärmetauscher mehrere der Stützelemente auf, wobei jedes der Stützelemente einen Vorsprung aufweist mit einer Basis, die mit einer von der ersten und der zweiten Platte verbunden ist, und einem freien Ende, das nahe der und/oder in Kontakt mit der anderen von der ersten und der zweiten Platte ist. Bei einem Ausführungsbeispiel haben die Vorsprünge die Form von Stegen oder Vertiefungen, die in der mittleren Fluidströmungsfläche der ersten Platte und/oder der mittleren Fluidströmungsfläche der zweiten Platte gebildet sind, oder die Form eines Turbulizers oder einer gewellten Rippe.
  • In einem Ausführungsbeispiel bestehen die erste und die zweite Platte aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, und die äußeren Umfangskanten der ersten und der zweiten Platte sind durch Hartlöten oder Schweißen abdichtend miteinander verbunden. In einem Ausführungsbeispiel besteht zumindest die zweite Platte aus einem metallischen oder nichtmetallischen Material, das eine niedrigere thermische Leitfähigkeit als Aluminium hat. In einem Ausführungsbeispiel ist das metallische oder nichtmetallische Material, das eine niedrigere thermische Leitfähigkeit als Aluminium hat, Kunststoff.
  • In einem Ausführungsbeispiel enthält der Wärmetauscher die erste und zweite lineare Biegung, um das erste, zweite und dritte fluidtragende Paneel zu definieren, wobei die erste und die zweite Platte zwischen den Verteilern entlang der ersten und der zweiten linearen Biegung in Kontakt miteinander sind, um den Fluidströmungsdurchgang in drei getrennte Strömungskanäle zu unterteilen, von denen jeder sich zwischen dem ersten und dem zweiten Verteiler erstreckt.
  • Bei einem Ausführungsbeispiel weist der Wärmetauscher weiterhin ein oder mehrere wärmeerzeugende Elemente auf, von denen jedes innerhalb der mehrseitigen Umhüllung aufgenommen ist. In einem Ausführungsbeispiel weisen das eine oder die mehreren Wärmeerzeugungselemente mehrere prismatische Batteriezellen auf, die zusammen ein Batteriepack bilden, wobei jede der prismatischen Batteriezellen ein rechteckiges Prisma mit zwei In-Ebenen-Flächen und vier Durch-Ebenen-Flächen aufweist, wobei die Durch-Ebenen-Flächen parallel zu der ersten linearen Biegung und senkrecht zu den In-Ebenen-Flächen sind, und wobei jedes der fluidtragenden Paneele in Kontakt mit und/oder in enger Nähe zu einer der Durch-Ebenen-Flächen von jeder der Batteriezellen ist. In einem Ausführungsbeispiel weist der Wärmetauscher eine erste Platte mit einer ersten Dicke und eine zweite Platte mit einer zweiten Dicke auf, wobei die erste und die zweite Platte jeweils eine äußere Umfangskante haben, die eine mittlere Fluidströmungsfläche umgeben, wobei die erste und die zweite Platte entlang ihrer äußeren Umfangskanten abdichtend miteinander verbunden sind und die mittlere Fluidströmungsfläche der ersten Platte der mittleren Fluidströmungsfläche der zweiten Platte zugewandt ist, derart, dass ein Fluidströmungsdurchgang zwischen den mittleren Fluidströmungsflächen der ersten und der zweiten Platte und innerhalb der äußeren Umfangskanten der ersten und der zweiten Platte definiert ist; wobei der Fluidströmungsdurchgang die Strömungskanäle aufweist; und wobei die zweite Platte nachgiebig ist, derart, dass die mittlere Fluidströmungsfläche der zweiten Platte in einer Richtung von der mittleren Fluidströmungsfläche der ersten Platte weg verformbar ist als Antwort auf einen Druck eines Fluids innerhalb des Fluidströmungsdurchgangs; und wobei die prismatischen Batteriezellen abgerundete Ecken haben, derart, dass Spalte zwischen den abgerundeten Ecken der prismatischen Batteriezellen und der zweiten Platte des Wärmetauschers existieren. In einem Ausführungsbeispiel ist die zweite Platte mit vorgeformten Stegen versehen, die ausgestaltet sind, sich in durch die abgerundeten Ecken der Batteriezellen gebildete Spalte zu erstrecken.
  • In einem Ausführungsbeispiel besteht der erste Verteiler aus einem Einlassverteilerraum in Strömungsverbindung mit dem ersten und dem zweiten Strömungskanal; wobei die Einlassöffnung in dem ersten Verteiler angeordnet ist; wobei der zweite Verteiler aus einem Auslassverteilerraum in Strömungsverbindung mit dem ersten und dem zweiten Strömungskanal besteht; und wobei die Auslassöffnung in dem zweiten Verteiler angeordnet ist.
  • In einem Ausführungsbeispiel enthält der Wärmetauscher mehrere Stützelemente in dem Fluidströmungsdurchgang, wobei jedes der Stützelemente einen Steg oder eine Vertiefung aufweist, mit einer Basis, die mit einer von der ersten und der zweiten Platte verbunden ist, und einem freien Ende, das in der Nähe zu und/oder in Kontakt mit der anderen von der ersten und der zweiten Platte ist; wobei die Einlassöffnung in einem Bereich des ersten Verteilers angeordnet ist, der sich in dem ersten fluidtragenden Paneel befindet; wobei die Auslassöffnung in einem Bereich des zweiten Verteilers angeordnet ist, der sich in dem zweiten fluidtragenden Paneel befindet; und wobei eine Größe einer Gesamtoberfläche des ersten Strömungskanals, die durch die Stützelemente besetzt ist, kleiner als eine Größe einer Gesamtfläche des zweiten Strömungskanals, die durch die Stützelemente besetzt ist, ist. In einem Ausführungsbeispiel ist eine Dichte der Stützelemente in dem zweiten Strömungskanal größer als eine Dichte der Stützelemente in dem ersten Strömungskanal.
  • In einem Ausführungsbeispiel besteht der erste Verteiler aus einem Einlassverteilerraum in Strömungsverbindung mit dem ersten, zweiten und dritten Strömungskanal; wobei die Einlassöffnung in dem ersten Verteiler angeordnet ist; wobei der zweite Verteiler aus einem Auslassverteilerraum in Strömungsverbindung mit dem ersten, zweiten und dritten Strömungskanal besteht; und wobei die Auslassöffnung in dem zweiten Verteiler angeordnet ist.
  • In einem Ausführungsbeispiel enthält der Wärmetauscher mehrere Stützelemente in dem Fluidströmungsdurchgang, wobei jedes der Stützelemente einen Steg oder eine Vertiefung aufweist, mit einer Basis, die mit einer von der ersten und der zweiten Platte verbunden ist, und einem freien Ende, das nahe zu und/oder in Kontakt mit der anderen von der ersten und der zweiten Platte angeordnet ist; wobei die Einlassöffnung in einem Bereich des ersten Verteilers angeordnet ist, der sich in dem ersten fluidtragenden Paneel befindet; wobei die Auslassöffnung in einem Bereich des zweiten Verteilers angeordnet ist, der sich in dem dritten fluidtragenden Paneel befindet; wobei die Größe einer Gesamtfläche des ersten Strömungskanals, die durch die Stützelemente besetzt ist, kleiner als die Größe einer Gesamtfläche des zweiten Strömungskanals, die durch die Stützelemente besetzt ist, ist; und wobei eine Größe einer Gesamtfläche des zweiten Strömungskanals, die durch die Stützelemente besetzt ist, kleiner als eine Größe einer Gesamtfläche des dritten Strömungskanals, die durch die Stützelemente besetzt ist, ist. In einem Ausführungsbeispiel ist eine Dichte der Stützelemente in dem zweiten Strömungskanal größer als eine Dichte der Stützelemente in dem zweiten Strömungskanal, und eine Dichte der Stützelemente in dem dritten Strömungskanal ist größer als die Dichte der Stützelemente in dem zweiten Strömungskanal.
  • In einem Ausführungsbeispiel besteht der erste Verteiler aus einem Einlassverteilerraum in Strömungsverbindung mit dem ersten Strömungskanal, und einem Auslassverteilerraum in Strömungsverbindung mit dem zweiten Strömungskanal; wobei die Einlassöffnung in dem Einlassverteilerraum des ersten Verteilers angeordnet ist; wobei die Auslassöffnung in dem Auslassverteilerraum des ersten Verteilers angeordnet ist; und wobei der zweite Verteiler aus einem umgedrehten Verteilerraum in Strömungsverbindung mit dem ersten und dem zweiten Strömungskanal besteht.
  • In einem Ausführungsbeispiel enthält der Wärmetauscher mehrere Stützelemente in dem Fluidströmungsdurchgang, wobei jedes der Stützelemente einen Steg oder eine Vertiefung aufweist, mit einer Basis, die mit einer von der ersten und der zweiten Platte verbunden ist, und einem freien Ende, das in der Nähe von und/oder in Kontakt mit der anderen von der ersten und der zweiten Platte angeordnet ist; wobei eine Größe der Gesamtfläche des ersten Strömungskanals, die von den Stützelementen besetzt ist, kleiner als eine Größe einer Gesamtfläche des zweiten Strömungskanals, die von den Stützelementen besetzt ist, ist.
  • In einem Ausführungsbeispiel ist eine Dichte der Stützelemente in dem zweiten Strömungskanal größer als eine Dichte der Stützelemente in dem ersten Strömungskanal.
  • In einem Ausführungsbeispiel besteht der erste Verteiler aus: (a) einem Einlassverteilerraum in Strömungsverbindung mit dem ersten Strömungskanal und einem ersten Bereich des zweiten Strömungskanals nahe des ersten Strömungskanals; und (b) einem Auslassverteilerraum in Strömungsverbindung mit dem dritten Strömungskanal und einem zweiten Bereich des zweiten Strömungskanals nahe des dritten Strömungskanals; wobei die Einlassöffnung in dem Einlassverteilerraum des ersten Verteiler angeordnet ist; wobei die Auslassöffnung in dem Auslassverteilerraum des ersten Verteilers angeordnet ist; wobei der erste und der zweite Bereich des zweiten Strömungskanals durch eine längliche Strömungsbarriere getrennt sind, die sich zwischen dem ersten und dem zweiten Verteiler erstreckt; wodurch der zweite Verteiler aus einem umgedrehten Verteilerraum in Strömungsverbindung mit dem ersten, zweiten und dritten Strömungskanal besteht.
  • In einem Ausführungsbeispiel enthält der Wärmetauscher mehrere Stützelemente in dem Fluidströmungsdurchgang, wobei jedes der Stützelemente einen Steg oder eine Vertiefung aufweist, mit einer Basis, die mit einer von der ersten und der zweiten Platte verbunden ist, und einem freien Ende, das nahe der und/oder in Kontakt mit der anderen von der ersten und der zweiten Platte angeordnet ist; wobei eine Größe einer Gesamtfläche des ersten Strömungskanals und des ersten Bereichs des zweiten Strömungskanals, die durch die Stützelemente besetzt ist, kleiner als eine Größe einer Gesamtfläche des zweiten Bereichs des zweiten Strömungskanals und des dritten Strömungskanals, die durch die Stützelemente besetzt ist, ist. In einem Ausführungsbeispiel ist eine Dichte der Stützelemente in dem zweiten Bereich des zweiten Strömungskanals und des dritten Strömungskanal größer als eine Dichte der Stützelemente in dem ersten Strömungskanal und dem ersten Bereich des zweiten Strömungskanals.
  • In einem Ausführungsbeispiel besteht der erste Verteiler aus einem Einlassverteilerraum in Strömungsverbindung mit dem ersten Strömungskanal und einem umgedrehten Verteilerraum in Strömungsverbindung mit dem zweiten und dem dritten Strömungskanal; wobei der zweite Verteiler aus einem umgedrehten Verteilerraum in Strömungsverbindung mit dem ersten und dem zweiten Strömungskanal und einem Auslassverteilerraum in Strömungsverbindung mit dem dritten Strömungskanal besteht; wobei die Einlassöffnung in dem Einlassverteilerraum des ersten Verteilers angeordnet ist; und wobei die Auslassöffnung in dem Auslassverteilerraum des zweiten Verteilers angeordnet ist.
  • In einem Ausführungsbeispiel enthält der Wärmetauscher mehrere Stützelemente in dem Fluidströmungsdurchgang, wobei jedes der Stützelemente einen Steg oder eine Vertiefung aufweist, mit einer Basis, die mit einer von der ersten und der zweiten Platte verbunden ist, und einem freien Ende, das nahe der und/oder in Kontakt mit der anderen von der ersten und der zweiten Platte angeordnet ist; wobei eine Größe einer Gesamtfläche des ersten Strömungskanals, die von den Stützelementen besetzt ist, kleiner als eine Größe einer Gesamtfläche des zweiten Strömungskanals, die von den Stützelementen besetzt ist, ist; und wobei eine Größe einer Gesamtfläche des zweiten Strömungskanals, die von den Stützelementen besetzt ist, kleiner als eine Größe einer Gesamtfläche des dritten Strömungskanals, die von den Stützelementen besetzt ist, ist. In einem Ausführungsbeispiel ist eine Dichte der Stützelemente in dem zweiten Strömungskanal größer als eine Dichte der Stützelemente in dem ersten Strömungskanal, und eine Dichte der Stützelemente in dem dritten Strömungskanal ist größer als die Dichte der Stützelemente in dem zweiten Strömungskanal.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die Ausführungsbeispiele werden nun nur beispielhaft mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in denen:
  • 1 eine perspektivische Ansicht einer herkömmlichen prismatischen Lithiumionen-Batteriezelle ist;
  • 2 eine perspektivische Draufsicht auf einen Wärmetauscher ist, gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
  • 3 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht des Wärmetauschers nach 2 ist;
  • 4 ein Querschnitt entlang der Linie 4-4' in 2 ist;
  • 5 ein vergrößerter Bereich des Querschnitts nach 4 ist, der die durch die lineare Biegung 52 zwischen Paneelen 56 und 58 gebildete Ecke zeigt;
  • 6 ein vergrößerter Bereich des Querschnitts nach 4 ist, der die Kante des Paneels 60 zeigt;
  • 7 eine perspektivische Unteransicht des Wärmetauschers nach 2 ist;
  • 8 und 9 Teilquerschnitte durch eines der Paneele des Wärmetauschers nach 2 sind, in einer Ebene, die parallel zu den Durch-Ebenen-Flächen der Batteriezellen ist;
  • 10 eine perspektivische Draufsicht auf einen Wärmetauscher gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel ist;
  • 11 ist eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht des Wärmetauschers nach 10 ist;
  • 12 ein Teilquerschnitt entlang der Linie 12-12' in 10 ist;
  • 13 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht eines Wärmetauschers mit zwei Paneelen gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel ist;
  • 14 eine schematische Draufsicht ist, die den Wärmetauscher mit zwei Paneelen nach 13 in flacher Form zeigt;
  • 15 eine schematische Draufsicht ist, die den Wärmetauscher mit drei Paneelen nach 2 in flacher Form zeigt;
  • 16 eine schematische Draufsicht ist, die einen Wärmetauscher mit zwei Paneelen und zwei Durchgängen in flacher Form zeigt;
  • 17 eine schematische Draufsicht ist, die einen Wärmetauscher mit drei Paneelen und zwei Durchgängen in flacher Form zeigt; und
  • 18 eine schematische Draufsicht ist, die einen Wärmetauscher mit drei Paneelen und drei Durchgängen in flacher Form zeigt.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • Die hier beschriebenen Wärmetauscher sind ausgestaltet zum Kühlen von Wärme erzeugenden Objekten mit einer oder zwei zu kühlenden Oberflächen. In den hier offenbarten spezifischen Ausführungsbeispielen können die Wärme erzeugenden Objekte wieder aufladbare Batteriepacks für elektrische oder hybride Fahrzeuge aufweist, und spezifischer wiederaufladbare Batteriepacks, die aus prismatischen Hartschalen-Batteriezellen gebildet sind. Es ist darauf hinzuweisen, dass die in den Zeichnungen gezeigten Wärmetauscher und/oder Batteriepacks nicht maßstabsgerecht zu sein brauchen.
  • Jeder Batteriepack kann mehrere prismatische Lithiumionen-Batteriezellen 1 aufweisen. Wie in 1 gezeigt ist, hat jede Batteriezelle 1 eine harte äußere Schale, die im Allgemeinen die Form eines rechteckigen Prismas mit sechs quadratischen oder rechteckigen Flächen haben kann, die in 1 mit 2 bis 7 bezeichnet sind. Die Fläche 7 trägt den positiven und negativen Anschluss 8, 9, die den elektrischen Strom führen.
  • Die In-Ebenen-Flächen der Batteriezelle 1 in 1 sind mit 2 und 3 bezeichnet, und sie sind jeweils durch die Länge und die Höhe der Zelle 1 in der In-Ebenen-Richtung definiert. Die Durch-Ebenen-Flächen der Batteriezelle 1 sind mit 4, 5, 6 und 7 bezeichnet. Die Flächen 4 und 6 sind jeweils durch die Breite und Höhe der Zelle 1 definiert, während die Flächen 5 und 7 durch die Breite und Länge der Zelle 1 definiert sind. In der folgenden Beschreibung sind die Durch-Ebenen-Flächen 4 und 6 manchmal als die Seiten der Zelle 1 bezeichnet; die Durch-Ebenen-Flächen 5 und 7 sind manchmal als die Unterseite und bzw. Oberseite der Zelle 1 bezeichnet, und die In-Ebenen-Flächen 2 und 3 sind manchmal als die Vorderseite und Rückseite der Zelle 1 bezeichnet.
  • Ein Wärmetauscher 50 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel wird nachfolgend mit Bezug auf die 2 bis 9 beschrieben.
  • Der Wärmetauscher 50 ist ein Beispiel für einen Wärmetauscher vom Paneeltyp mit einer oder mehreren linearen Biegungen, um eine mehrfach facettierte Wärmetauscherstruktur mit mehreren fluidtragenden Paneelen zu definieren, wobei jedes der Paneele eine Facette der Gesamtstruktur aufweist. Bei diesem Ausführungsbeispiel gibt es zwei lineare Biegungen 52, 54, die parallel zueinander im gegenseitigen Abstand angeordnet sind. Die Biegungen 52, 54 bilden jeweils einen Winkel von etwa 90 Grad und definieren zusammen eine dreiseitige Umhüllung mit offenem Ende, die ein erstes, zweites und drittes fluidtragendes Paneel 56, 58, 60 aufweist. Das erste und das dritte fluidtragende Paneel 56, 60 weisen gegenüberliegende Seiten der dreiseitigen Umhüllung auf, und das zweite fluidtragende Paneel 58 weist die Basis der Umhüllung auf.
  • In dem Wärmetauscher 50 hat jedes der fluidtragenden Paneele 56, 58, 60 eine nach innen gewandte Seite und eine nach außen gewandte Seite. Die nach innen gewandten Seiten der fluidtragenden Paneele 56, 58, 60 sind dem Inneren der durch den Wärmetauscher 50 gebildeten Hülle zugewandt.
  • Der Wärmetauscher 50 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist aus zwei mehrfachfacettierten Platten gebildet, wobei die nach außen gewandten Seiten der fluidtragenden Paneele 56, 58, 60 durch eine relativ dickt Platte 12 gebildet sind, und die nach innen gewandten Seiten der fluidtragenden Paneele 56, 58, 60 sind durch eine relativ dünne zweite Platte 14 gebildet.
  • Die erste Platte 12 hat eine erste Dicke und eine äußere Umfangskante 16, die eine mittlere Fluidströmungsfläche 20 umgibt. Die erste Platte 12 ist so geformt, dass sie einen Umfangsabdichtflansch 18 definiert, der sich entlang der äußeren Umfangskante 16 erstreckt, und durch den die erste Platte 12 mit der zweiten Platte 14 verbunden ist. Es ist ersichtlich, dass in jedem der Paneele 56, 58, 60 die mittlere Fluidströmungsfläche 20 und der Umfangsabdichtflansch 18 jeweils im Wesentlichen eben sind, wobei die Ebene des Umfangsabdichtflansches 18 relativ zu der Ebene der mittleren Fluidströmungsfläche 20 erhaben ist. Dies ist beispielsweise aus den Querschnitten der 4 bis 6 ersichtlich, die in einer Ebene liegen, die parallel zu den In-Ebenen-Flächen 2, 3 der Batteriezellen ist.
  • Die zweite Platte 14 hat eine zweite Dicke, die geringer als die erste Dicke der ersten Platte 12 ist, und hat auch eine eine mittlere Fluidströmungsfläche 24 umgebende äußere Umfangskante 22. Aus den Zeichnungen ist ersichtlich, dass in jedem der Paneele 56, 58, 60 die äußere Umfangskante 22 und die mittlere Fluidströmungsfläche 24 der zweiten Platte 14 im Wesentlich koplanar sind.
  • Die erste und die zweite Platte 12, 14 sind entlang ihrer äußeren Umfangskanten 16, 22 abdichtend miteinander verbunden, wobei die mittlere Fluidströmungsfläche 20 der ersten Platte 12 der mittleren Fluidströmungsfläche 24 der zweiten Platte 14 zugewandt ist und einen Abstand von dieser aufweist, um einen Fluidströmungsdurchgang 26 zu definieren, der sich über die drei fluidtragenden Paneele 56, 58, 60 erstreckt. Die äußeren Kanten des Durchgangs 26 sind durch die äußeren Umfangskanten 26, 22 der ersten und der zweiten Platte 12, 14 definiert.
  • Wie nachfolgend weiter beschrieben wird, enthält der Wärmetauscher 50 auch eine Einlassöffnung 65 und eine Einlassarmatur 66 sowie eine Auslassöffnung 67 und eine Auslassarmatur 68 in Fluidverbindung mit dem Fluidströmungsdurchgang 26. Aufgrund der größeren Dicke der ersten Platte 12 kann es erwünscht sein, sowohl die Einlass- und die Auslassöffnung 65, 67 und ihre entsprechenden Armaturen 66, 68 in der ersten Platte 12 anzuordnen, wie in den 2 und 3 gezeigt ist.
  • In dem illustrierten Ausführungsbeispiel ist die zweite Dicke der zweiten Platte 14 beträchtlich geringer als die erste Dicke der ersten Platte 12. Die erste Dicke der ersten Platte 12 ist ausreichend, dem Wärmetauscher 50 eine strukturelle Starrheit zu verleihen, wobei die erste Platte 12 auch genügend dick ist, dass sie durch den Druck eines Fluids nicht wesentlich verformt wird, wie durch ein gasförmiges oder flüssiges Kühlmittel oder Kältemittel, das durch den Fluidströmungsdurchgang 26 strömt. Während die erste Dicke der ersten Platte 12 zumindest teilweise von dem Material abhängt, aus dem sie besteht, kann die erste Dicke in dem Bereich von etwa 1 bis etwa 2 mm sein.
  • Die zweite Dicke der zweiten Platte 14 kann ausreichend dünn sein, um die zweite Platte 14 verformbar oder nachgiebig zu machen. Die Nachgiebigkeit der zweiten Platte 14 ermöglicht der mittleren Fluidströmungsfläche 24 der zweiten Platte 14, als Antwort auf den Druck des durch den Fluidströmungsdurchgang 26 strömenden Fluids in einer Richtung von der mittleren Fluidströmungsfläche 20 der ersten Platte 12 weg verformbar zu sein. Während die zweite Dicke der zweiten Platte 12 zumindest teilweise von dem Material abhängt, aus dem sie besteht, kann die zweite Dicke in dem Bereich von etwa 0,1 bis etwa 1,0 mm sein, wobei die erste Dicke typischerweise etwas 2- bis etwas das 3-Fache der zweiten Dicke ist.
  • In einem Ausführungsbeispiel können die erste und die zweite Platte 12, 14 aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung bestehen, in welchem Fall die äußeren Umfangskanten 16, 22 der ersten und der zweiten Platte 12, 14 durch Hartlöten oder Schweißen abdichtend miteinander verbunden sein können. Es ist jedoch darauf hinzuweisen, dass es nicht erforderlich ist, die erste Platte 12 und/oder die zweite Platte 14 aus Aluminium zu bilden. Beispielsweise braucht in Ausführungsbeispielen, in denen die zweite Platte 14 relativ dünn und nachgiebig ist, das die zweite Platte bildende Material nicht eine so hohe thermische Leitfähigkeit wie Aluminium aufzuweisen. Beispielsweise kann eine adäquate Wärmeübertragung durch die zweite Platte 14 erzielt werden, wenn die zweite Platte 14 aus einem Material einer niedrigeren Wärmeleitfähigkeit als der von Aluminium gebildet ist, wie aus Kunststoff.
  • Die Bildung der zweiten Platte 14 aus Kunststoff kann zusätzlichen Nutzen liefern, dahingehend, dass die Anwesenheit einer Schicht aus elektrisch nicht leitendem Zwischenmaterial (nicht gezeigt) überflüssig macht, die anderenfalls auf die zweite Platte 14 laminiert werden müsste, um eine elektrische Verbindung zwischen den Batteriezellen 1 und dem Wärmetauscher 50 zu verhindern. Wenn die erste Platte 12 aus einem Metall wie Aluminium und die zweite Platte 14 aus Kunststoff bestehen, ist darauf hinzuweisen, dass die Platten 12 und 14 nicht notwendigerweise wie in den Zeichnungen gezeigt mit einer zwischen den flachen, ebenen Umfangskanten 16, 22 der ersten und der zweiten Platte 12, 14 gebildeten Verbindung zusammengesetzt sein müssen. Stattdessen kann, wie bei der Konstruktion von zusammengesetzten Radiatorbehältern bekannt ist, die Umfangskante 16 oder 22 von einer der Platten 12 oder 14 gefalzt oder in anderer Weise über die Umfangskante 16 oder 22 der anderen Platte 12 oder 14 verformt sein, um eine abgedichtete Verbindung herzustellen. Diese alternative Ausbildung ist in strichlierten Linien in 6 gezeigt, wobei die Umfangskante 16 der dickeren ersten Platte 12 über die Umfangskante 22 der dünneren zweiten Platte 14 gefalzt ist, und wobei das Umfalzen der ersten Platte 12 durch die Bezugszahl 28 identifiziert ist.
  • Es ist darauf hinzuweisen, dass es auch möglich ist, beide Platten 12, 14 aus einem metallischen oder nichtmetallischen Material, das ein anderes als Aluminium ist, einschließlich Kunststoff zu gestalten. Auch ist es möglich, die zweite Platte 14 aus Aluminium zu gestalten und die erste Platte aus einem metallischen oder nichtmetallischen Material, das ein anderes als Aluminium ist, einschließlich Kunststoff zu gestalten.
  • Angesichts der relativ dünnen, flexiblen Natur der zweiten Platte 14 des Wärmetauschers 50 ist zumindest ein Stützelement in dem Fluidströmungsdurchgang 26 vorgesehen für den Zwecke des Stützens der zweiten Platte 14 und des Aufrechterhaltens ihres Abstands von der ersten Platte 12. Jedes dieser Stützelemente erstreckt sich zwischen der ersten und der zweiten Platte 12, 14. Die Stützelemente können verschiedene Formen haben und können entweder getrennt von beiden Platten 12, 14 gebildet sein, oder sie können integral mit einer der Platten 12, 14 gebildet oder mit dieser verbunden sein.
  • Der in den 6 und 7 gezeigte Wärmetauscher 50 enthält mehrere Stützelemente 30, die jeweils eine Basis 30, die mit einer von der ersten und der zweiten Platte 12 oder 14 verbunden ist, und ein freies Ende 34, das nahe der und/oder in Kontakt mit der anderen der Platten 12 oder 14 angeordnet ist, haben. In dem illustrierten Ausführungsbeispiel ist die Basis jedes Stützelements 30 verbunden und integral gebildet mit der mittleren Fluidströmungsfläche 20 der ersten Platte 12. Jedoch können, wie in anderen, nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispielen illustriert ist, zumindest einige dieser Stützelemente 30 stattdessen mit der zweiten Platte 14 verbunden sein.
  • in dem Wärmetauscher 50 weisen die Stützelemente 30 mehrere Vorsprünge in der Form von intermittierend angeordneten Stegen oder Vertiefungen, die in der mittleren Fluidströmungsfläche 24 der zweiten Platte 14 gebildet sind, auf. Wie in dem vergrößerten Querschnitt der 4 gezeigt ist, hat jedes Stützelement 30 eine Basis 30, die mit der zweiten Platte 14 verbunden ist, und ein freies Ende 34, das in enger Nähe zu und/oder in Kontakt mit der mittleren Fluidströmungsfläche 20 der ersten Platte 12 angeordnet ist. Jedoch sind die freien Enden 34 der Stützelemente 30 nicht in irgendeiner Weise mit der ersten Platte 12 verbunden, um eine Verformung oder Verbiegung der mittleren Fluidströmungsfläche 24 der zweiten Platte 14 von der ersten Platte 12 weg als Antwort auf einen Fluiddruck innerhalb des Fluidströmungsdurchgangs 26 zu ermöglichen. Zusätzlich zum Vorsehen einer Stütze für die zweite Platte 14 können die Stützelemente 30 auch dazu dienen, eine Wärmeübertragung von der zweiten Platte 14 zu der ersten Platte 12 zu erhöhen, und auch die Strömung von Kühlmittel innerhalb des Fluidströmungsdurchgangs 26 zu leiten.
  • Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Stützelemente 30 in der zweiten Platte 14 durch Prägen gebildet, und die freien Enden 34 können flach sein. Alternativ können, wie in den 8 und 9 gezeigt ist, die Stützelemente 30 mehrere Vorsprünge in der Form von intermittierend beabstandeten Stegen oder Vertiefungen, die in der mittleren Fluidströmungsfläche 20 der ersten Platte 12 gebildet sind, aufweisen, wobei jedes Stützelement 30 eine Basis 32, die mit der ersten Platte 12 verbunden ist, und ein freies Ende 34, das in enger Nähe zu und/oder in Kontakt mit der mittleren Fluidströmungsfläche 24 der zweiten Platte 14 angeordnet ist, haben. Wie auch in den 8 und 9 gezeigt ist, können die freien Enden 34 der Stützelemente 30 abgerundet anstatt flach sein, wie in den 4 und 5 gezeigt ist.
  • Anstelle des Vorsehens von Stützelementen 30 in der Form von Stegen oder Vertiefungen können Stützelemente einen Turbulenzen erhöhenden Einsatz wie Turbulizer oder gewellte Rippen aufweisen. Jeder Turbulizer oder jede Rippe kann zwischen der ersten und der zweiten Platte 12 und 14 aufgenommen sein, und er/sie kann an entweder der ersten oder der zweiten Platte 12 oder 14 durch Hartlöten oder Schweißen befestigt sein. Die hier verwendeten Begriffe "gewellte Rippe" und "Turbulizer" sollen sich auf gewellte, Turbulenz erhöhende Einsätze mit mehreren sich axial erstreckenden Graten oder Kämmen, die durch Seitenwände verbunden sind, beziehen, wobei die Kämme abgerundet oder flach sind. Wie hier definiert ist, hat eine "Rippe" kontinuierliche Kämme, während ein "Turbulizer" Kämme hat, die entlang ihrer Länge unterbrochen sind, so dass eine axiale Strömung durch den Turbulizer gewunden ist. Turbulizer werden manchmal als versetzte oder durchstochene Streifenrippen bezeichnet, und Beispiele für derartige Turbulizer sind im US-Patent Nr. Re. 35 890 (So) und US-Patent Nr. 6 273 183 (So et al.) beschrieben. Die Patente für So und So et al. werden hier in ihrer Gesamtheit einbezogen. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist darauf hinzuweisen, dass ein getrennter Turbulenz erhöhender Einsatz in jedem Paneel 56, 58, 60 vorgesehen sein kann.
  • Die 2 und 4 illustrieren, dass die zweite Platte 14 des Wärmetauschers 50 in Kontakt mit einem wärmeerzeugenden Element ist, das in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel einen Batteriepack 48 aufweist, der mehrere prismatische Batteriezellen 1 enthält, von denen jedes drei ihrer Durch-Ebenen-Flächen 4, 5, 6 in Kontakt mit und/oder nahe einem jeweiligen fluidtragenden Paneel 60, 58, 56 hat, und insbesondere in Kontakt mit und/oder nahe der zweiten Platte 14 ist. Für den Zweck der folgenden Diskussion werden die prismatischen Batteriezellen 1 in 2 als 1a, 1b, 1c, 1d und 1e bezeichnet.
  • Die In-Ebenen-Flächen 2, 3 von benachbarten Batteriezellen 1 des Batteriepacks 48 sind allgemein durch kleine Räume 38 getrennt. Die Größe dieser Räume ist in den Querschnitten der 8 und 9 etwas übertrieben dargestellt, die sich in einer Ebene befinden, die parallel zu den Durch-Ebenen-Flächen 4, 5, 6, 7 der Batteriezellen 1 ist. Wie in diesen Zeichnungen gezeigt ist, können die Ecken der Batteriezellen 1 derart abgerundet sein, dass die Räume 38 an den abgerundeten Ecken der Batteriezellen 1 weiter werden.
  • In 8 ist der Wärmetauscher 50 keinem Druck ausgesetzt, und die zweite Platte 14 ist im Wesentlichen flach und unverformt. Wie in 8 gezeigt ist, kann es einige Flächen geben, bei denen der Kontakt zwischen dem Wärmetauscher 50 und den Durch-Ebenen-Flächen 4, 5 und 6 (nur die Durch-Ebenen-Fläche 6 ist gezeigt) der Batteriezellen 1 nicht ideal ist, beispielsweise aufgrund von Ausbauchungen 40 wie in der Batteriezelle 1b, oder anderen Unregelmäßigkeiten auf den äußeren Schalen der Batteriezellen 1, oder aufgrund einer Fehlausrichtung wie in der Batteriezelle 1d, die jeweils zu der Bildung von Spalten 42 zwischen dem Wärmetauscher 40 und den Durch-Ebenen-Flächen 4, 5, 6 der Batteriezellen 1 führen.
  • 3 illustriert den Wärmetauscher 50 in einem unter Druck stehenden Zustand, in welchem eine nach außen gerichtete Kraft durch ein durch den Fluidströmungsdurchgang 26 strömendes Fluid auf die zweite Platte 14 ausgeübt wird, mit der Tendenz, die zweite Platte 14 von der ersten Platte 12 weg zu schieben, in einen engen Eingriff mit dem Batteriepack 48. Die Bildung des engen Kontakts zwischen der zweiten Platte 14 und dem Batteriepack 48 führt zu einer verbesserten Wärmeübertragung und kann eine lokale Verformung oder Verbiegung der zweiten Platte 14 von der ersten Platte 12 weg ergeben. Beispielsweise können einige lokale Ausbauchungen der zweiten Platte 14 in Räume 38 zwischen benachbarten Batteriezellen 1 auftreten. Es ist darauf hinzuweisen, dass der Mangel einer Verbindung zwischen den freien Enden 34 der Stützelemente 30 und der benachbarten ersten oder zweiten Platte 12, 14 das Auftreten dieser Verformung ermöglicht.
  • Zusätzlich bewirkt, wenn die Durch-Ebenen-Flächen 4, 5 und 6 der Batteriezellen 1 nicht eben oder falsch ausgerichtet sind, der Fluiddruck innerhalb des Fluidströmungsdurchgangs 26 eine lokale Verformung der zweiten Platte 14 und schiebt sie in Kontakt mit den Durch-Ebenen-Flächen 4, 5, 6 der Batteriezellen 1, um Spalte 42 im Wesentlichen zu eliminieren und hierdurch die Wärmeübertragung zu verbessern. Diese Verbesserung der Wärmeübertragung zwischen dem Batteriepack 48 und dem Wärmetauscher 10 verringert auch die Notwendigkeit, die zweite Platte 14 aus einem Material wie Aluminium, das eine hohe thermische Leitfähigkeit hat, zu bilden.
  • In Ausführungsbeispielen, bei denen die Ecken der Batteriezellen 1 abgerundet sind, kann es wünschenswert sein, die zweite Platte 14 mit Rippen 44 zu versehen, wie in den 8 und 9 gezeigt ist, um teilweise die erweiterten Bereiche der Räume 38 zu füllen, insbesondere zwischen den abgerundeten Ecken von Batteriezellen 1 und der zweiten Platte 14. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Rippen 44 während der Herstellung der zweiten Platte 14 vorgeformt werden und nicht durch Fluiddruck innerhalb des Wärmetauschers 50 geschaffen werden. Jedoch werden die Rippen 44 selbst verformt, um die Fläche der Spalte 38 in der Nähe der abgerundeten Ecken der Batteriezellen 1 vollständiger zu verringern, nachdem der Wärmetauscher 50 unter Druck gesetzt wurde, wie in 9 gezeigt ist.
  • Der Wärmetauscher 50 weist weiterhin einen ersten Verteiler 62 und einen zweiten Verteiler 64 auf, wobei eine Einlassöffnung 65 und eine Einlassarmatur 66 in dem ersten Verteiler 62 angeordnet sind und eine Auslassöffnung 67 und eine Auslassarmatur 68 in dem zweien Verteiler 64 angeordnet sind. Daher ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der erste Verteiler 62 ein Einlassverteiler und der zweite Verteiler 64 ist ein Auslassverteiler. Die Armaturen 66, 68 sind für eine Verbindung mit Kühlmittelleitungen eines Kühlmittel-Zirkulationssystems (nicht gezeigt) ausgestaltet. Der erste und der zweite Verteiler 62, 64 befinden sich an entgegengesetzten Enden der dreiseitigen Umhüllung, wobei sich jeder nahe einem der offenen Enden befindet. Somit ist eine Fluidströmungsrichtung entlang der Längen der Paneele 56, 58, 60 definiert, wobei die Richtung der Fluidströmung im Allgemeinen parallel zu den linearen Biegungen 52, 54 und zu den Durch-Ebenen-Flächen 4, 5, 6, 7 der Batteriezellen 1 ist.
  • Wie aus den 2 bis 5 und 7 ersichtlich ist, erstrecken sich der erste und der zweite Verteiler 62, 64 kontinuierlich entlang des ersten, zweiten und dritten Paneels 56, 58, 60 in einer Richtung, die quer zu den linearen Biegungen 52, 54 und der Richtung der Fluidströmung und parallel zu den In-Ebenen-Flächen 2, 3 der Batteriezellen 1 ist. Demgemäß verteilen der erste und der zweite Verteiler 62, 64 das Fluid über die Breite jedes Paneels 56, 58, 60, wobei die Breite quer zu der Richtung der Fluidströmung ist. Dies gewährleistet eine gleichförmige Fluidverteilung über die dreiseitige Umhüllung des Wärmetauschers 50.
  • In dem Wärmetauscher 50 sind der erste und der zweite Verteiler 62, 64 in der relativ starren ersten Platte 12 gebildet und weisen kontinuierliche erhabene U-förmige Bereiche oder Blasen auf, die sich quer entlang der gesamten Fluidströmungsfläche 20 der ersten Platte 12 erstrecken, wobei diese erhabenen Bereiche durch Prägen während der Herstellung der Platte 12 gebildet sein können.
  • Es ist aus den Querschnitten der 4 und 5 ersichtlich, dass die erste Platte 12 und die zweite Platte 14 an den durch lineare Biegungen 52, 54 gebildeten Ecken in kontinuierlichem Kontakt miteinander sind, ausgenommen in dem ersten und dem zweiten Verteiler 62, 64, an denen die Trennung zwischen der ersten und der zweiten Platte 12, 14 aufrechterhalten wird, um dem ersten und dem zweiten Verteiler 62, 64 zu ermöglichen, Fluid über alle drei fluidtragenden Paneele 56, 58, 60 zu verteilen. Der Kontakt zwischen der ersten und der zweiten Platte 12, 14 an den Ecken 52, 54 erstreckt sich über die Länge des Fluidströmungsdurchgangs 26 und vermeidet eine Fluidströmung entlang der Ecken der Wärmetauschers 50, an denen kein direkter Kontakt zwischen dem Wärmetauscher 50 und den Batteriezellen 1 besteht, und folglich keine Kühlung auftritt. Dies hat die Wirkung des Teilens des Fluidströmungsdurchgangs 26 in drei getrennte Kanäle 70, 72, 74, von denen jeder in Strömungsverbindung mit dem ersten und dem zweiten Verteiler 62, 64 ist.
  • In diesem Ausführungsbeispiel erstreckt sich die Kontaktfläche zwischen den Biegungen 52, 54 im Wesentlichen über den gesamten Abstand zwischen dem ersten und dem zweiten Verteiler 62, 64 und zwischen dem ersten und dem zweiten Verteiler an den Kanten der ersten und der zweiten Platte 12, 14.
  • Wie in den 3 bis 5 gezeigt ist, kann der Kontakt zwischen den Platten 12, 14 in dem Bereich der Biegungen 52, 54 durch sich auswärts erstreckende längliche Stege 53, 55 erhalten werden, die in der zweiten Platte 14 in dem Bereich der jeweiligen Biegungen 52, 54 vorgesehen sind. Die Stege 53, 55 sind kontinuierlich und haben eine Länge, die im Wesentlichen dieselbe wie die Länge der zweiten Platte 14 ist, wie in 3 gezeigt ist.
  • Die 2 und 7 zeigen einen Batteriepack 48, der in der dreiseitigen Umhüllung des Wärmetauschers 50 aufgenommen ist. Der Batteriepack 48 weist mehrere Batteriezellen 1 auf, wobei jede der Batteriezellen 1 eine äußere Schale in der Form eines rechteckigen Prismas hat. Die Batteriezellen 1 sind Seite an Seite innerhalb der dreiseitigen Umhüllung angeordnet. Jede Batteriezelle 1 hat drei ihrer Durch-Ebenen-Flächen 4, 5, 6 in Kontakt mit den jeweiligen Paneelen 60, 58, 56 des Wärmetauschers 50, derart, dass der Wärmetauscher 50 entlang drei ihrer Durch-Ebenen-Flächen 4, 5 und 6 von den Batteriezellen 1 entfernt.
  • Der Wärmetauscher 50 weist weiterhin ein Druckelement in der Form eines Spannbandes 84 auf, das einen nach innen gerichteten Druck auf das erste Paneel 56 und das dritte Paneel 60 ausübt, wodurch diese in engen Eingriff mit den jeweiligen Durch-Ebenen-Flächen 6, 4 der Batteriezellen 1 des Batteriepacks 48 gebracht werden. Das Spannband 84 erstreckt sich vollständig um die dreiseitige Umhüllung herum. Jedoch ist darauf hinzuweisen, dass andere Typen von Anordnungen zur Sicherstellung eines engen Eingriffs zwischen dem Wärmetauscher 50 und dem Batteriepack 48 verwendet werden können.
  • Ein Wärmetauscher 100 gemäß einen zweiten Ausführungsbeispiel wird nun mit Bezug auf die 10 bis 12 beschrieben. Der Wärmetauscher 100 teilt eine Anzahl von Elementen gemeinsam mit dem Wärmetauscher 50. Gleiche Bezugszahlen werden in der folgenden Beschreibung und in den Zeichnungen verwendet, um sich auf gleiche Elemente zu beziehen, und die vorstehende Beschreibung dieser Elemente in Verbindung mit dem Wärmetauscher 50 gilt auch für den Wärmetauscher 100.
  • Der Wärmetauscher 100 enthält zwei lineare Biegungen 52, 54, um eine dreiseitige Umhüllung mit offenem Ende zu definieren, die drei fluidtragende Paneele 56, 58, 60 aufweist. Wie bei dem Wärmetauscher 50 werden die nach innen gewandten Seiten der fluidtragenden Paneele durch die zweite Platte 14 definiert, und die nach außen gewandten Seiten werden durch die erste Platte 12 definiert.
  • Der Hauptunterschied zwischen den Wärmetauschern 50 und 100 besteht darin, dass bei dem Wärmetauscher 100 der erste und der zweite Verteiler 62, 64 auf der Innenseite der dreiseitigen Umhüllung definiert sind, derart, dass der erste und der zweite Verteiler 62, 64 an der zweiten Platte 14 anstatt an der ersten Platte 12 gebildet sind. Die Orte des ersten und des zweiten Verteilers 62, 64 sind typischerweise durch Verpackungsbedingungen bestimmt, und es ist darauf hinzuweisen, dass der Wärmetauscher 100 funktionsmäßig dem Wärmetauscher 50 ähnlich ist. Wie bei dem Wärmetauscher 50 weisen der erste und der zweite Verteiler 62, 64 einen Einlass- bzw. Auslassverteiler auf.
  • In dem Wärmetauscher 100 können wie in dem Wärmetauscher 50 der erste und der zweite Verteiler 62, 64 in die zweite Platte 14 geprägt sein. Jedoch sind in dem illustrierten Ausführungsbeispiele der erste und der zweite Verteiler 62, 64 durch Anbringen getrennt gebildeter, dreiseitige erhabene Blasen 104, 106 über jeweiligen Queröffnungen 108, 109, die an den Enden der zweiten Platte 14 gebildet sind, gebildet. Die dreiseitigen erhabenen Blasen 104, 106 haben Flansche für die Anbringung an der zweiten Platte 14, beispielsweise durch Hartlöten oder Schweißen, und können dicker als die zweite Platte 14 sein.
  • Durch gleichzeitiges Kühlen mehrerer der Durch-Ebenen-Flächen haben die Erfinder gefunden, dass die Wärmetauscher 50 und 100 mit mehreren Paneelen eine verbesserte Kühlung und Temperaturgleichförmigkeit gegenüber Wärmetauschern mit einem einzigen Paneel in Kontakt mit einer der In-Ebenen-Flächen ergeben. Zusätzlich ergibt das Vorsehen der inneren Platte 14 aus dünnerem, verformbarem Material eine verbesserte Wärmeübertragung und/oder Kosteneinsparungen aufgrund der Menge und des Typs von Materialien, aus denen die innere Platte 14 gebildet sein kann.
  • Obgleich dies in den Zeichnungen nicht gezeigt ist, können die Wärmetauscher 50, 100 Merkmale enthalten, um die Batteriezellen 1 innerhalb der dreiseitigen Umhüllung zu halten. Beispielsweise können das erste und das dritte Paneel 56, 60 nach innen biegbare Zungen an ihren oberen Kanten enthalten, wobei das Einwärtsbiegen der Zungen über die oberen Seiten der Batteriezellen 1 diese in ihrer Lage innerhalb der Umhüllung hält.
  • Obgleich die vorstehend beschriebenen Wärmetauscher 50 und 100 drei Paneele haben, ist darauf hinzuweisen, dass Wärmetauscher gemäß anderen Ausführungsbeispielen zwei Paneele aufweisen können, mit einer einzelnen 90-Grad-Biegung, um einen Wärmetauscher mit einer Gesamt-L-Form, um zwei der vier Durch-Ebenen-Flächen der Batteriezellen 1 zu kühlen.
  • Eine auseinandergezogene Ansicht eines L-förmigen Wärmetauschers 110, der zwei Paneele aufweist, ist in 13 gezeigt. Der Wärmetauscher 110 teilt eine Anzahl von Elementen gemeinsamt mit dem Wärmetauscher 50. Gleiche Bezugszahlen werden in der folgenden Beschreibung und in den Zeichnungen verwendet, um sich auf gleiche Elemente zu beziehen, und die vorstehende Beschreibung dieser Elemente in Verbindung mit dem Wärmetauscher 50 gilt auch für den Wärmetauscher 110.
  • Der Wärmetauscher 110 weist eine erste und eine zweite Platte 12, 14 auf, die kombiniert sind, um ein erstes und ein zweites fluidtragendes Paneel 56, 58 zum Kühlen der jeweiligen Durch-Ebenen-Flächen 6,5 oder 4,5 der einen Batteriepack 48 (nicht gezeigt) bildenden Batteriezellen 1 zu kühlend, mit derselben Konfiguration wie die vorbeschriebenen Batteriezellen 1 und Batteriepacks 48. Das erste und das zweite fluidtragende Paneel 56, 58 sind durch eine lineare Biegung 52, die in der ersten Platte 12 gebildet ist, und einen entsprechenden Steg 53, der in der zweiten Platte gebildet ist, getrennt, die sich beide jeweils parallel zu den Durch-Ebenen-Flächen der Batteriezellen 1 erstrecken. Die Biegung 52 bildet einen Winkel von etwa 90°.
  • Jedes fluidtragende Paneel 56, 58 hat eine einwärts gewandte Seite und eine auswärts gewandte Seite, und ist aus zwei Platten 12, 14 mit mehreren Facetten gebildet, wobei die auswärts gewandten Seiten der Paneele 56, 58 durch die relativ dicke erste Platte 12 gebildet sind und die einwärts gewandten Seiten der Paneele 56, 58 durch die relativ dünne zweite Platte 14 gebildet sind. Die erste Platte 12 hat eine äußere Umfangskante 16, die eine mittlere Fluidströmungsfläche 20 umgibt, und mit einem Umfangsabdichtflansch 18, durch den die erste Platte 12 mit der zweiten Platte 14 verbunden ist. Die zweite Platte 14 hat eine äußere Umfangskante 22, die eine mittlere Fluidströmungsfläche 24 umgibt. Die erste und die zweite Platte 12, 14 sind entlang ihrer äußeren Umfangskanten 16, 22 abdichtend miteinander verbunden, um einen Fluidströmungsdurchgang 26 zu definieren, der in 13 nicht gezeigt ist.
  • Der Wärmetauscher 110 enthält auch eine Einlassöffnung 65 und eine Einlassarmatur 66, eine Auslassöffnung 67 und eine Auslassarmatur 68, einen ersten Verteiler 62 und einen zweiten Verteiler 64, die sich an entgegengesetzten Enden der dickeren ersten Platte 12 befinden. Wie bei den vorbeschriebenen Ausführungsbeispielen sind der erste und der zweite Verteiler 62, 64 des Wärmetauschers 10 der Einlass- bzw. Auslassverteiler. Mehrere Stützelemente 30 sind in der zweiten Platte 14 angeordnet, wobei die Stützelemente 30 mehrere Vorsprünge in der Form von intermittierend beabstandeten Stegen oder Vertiefungen aufweisen. Ein sich auswärts erstreckender länglicher Steg 53 kann in der zweiten Platte 14 in dem Bereich der Biegung 52 angeordnet sein, um den Fluidströmungsdurchgang in zwei getrennte Kanäle zu teilen.
  • In vorbeschriebenen Ausführungsbeispielen ist der Fluidströmungsdurchgang 26 des Wärmetauschers in dem Fall des Wärmetauschers 110 mit zwei Paneelen in den ersten und den zweiten Strömungskanal 70, 72 geteilt. In dem Fall der Wärmetauscher 50, 100 mit drei Paneelen ist der Fluidströmungsdurchgang in den ersten, zweiten und dritten Strömungskanal 70, 72, 74 geteilt. Die vorstehend beschriebenen Wärmetauscher 50, 100, 110 sind "Einweg"-Wärmetauscher, in denen die Strömung von Fluid durch den Fluidströmungsdurchgang 26 und die Strömungskanäle 70, 72 und 74 (wo anwendbar) von dem ersten Verteiler 62 zu dem zweiten Verteiler 64 unidirektional ist.
  • Daher besteht bei den vorbeschriebenen Wärmetauschern 50, 100 mit drei Paneelen der erste Verteiler 62 aus einem Einlassverteilerraum, der in Strömungsverbindung mit dem ersten, dem zweiten und dem dritten Strömungskanal 70, 72, 74 ist, in welchem sich die Einlassöffnung 65 befindet. In gleicher Weise besteht der zweite Verteiler 64 aus einem Auslassverteilerraum, der in Strömungsverbindung mit dem ersten, dem zweiten und dem dritten Strömungskanal 70, 72, 74 ist, in welchem die Auslassöffnung 67 angeordnet ist.
  • In dem vorbeschriebenen Wärmetauscher 110 mit zwei Paneelen besteht der erste Verteiler 62 aus einem Einlassverteilerraum, der in Strömungsverbindung mit dem ersten und dem zweiten Strömungskanal 70, 72 ist, in welchem sich die Einlassöffnung 65 befindet. In gleicher Weise besteht der zweite Verteiler 64 aus einem Auslassverteilerraum, der in Strömungsverbindung mit dem ersten und dem zweiten Strömungskanal 70, 72 ist, in welchem sich die Auslassöffnung 67 befindet.
  • 14 ist eine schematische Draufsicht, die einen Wärmetauscher 110 mit zwei Paneelen in flacher Form zeigt, zeigend die einwärts gewandten Seiten der fluidtragenden Paneele 56 und 58, wobei Pfeile die Strömungsrichtung durch die Strömungskanäle 70, 72 von dem ersten Verteiler 62 zu dem zweiten Verteiler 64 zeigen. Wie gezeigt ist, befindet sich die Einlassöffnung 65 in dem ersten Verteiler 62 und in dem ersten fluidtragenden Paneel 56. Die Auslassöffnung 67 befindet sich in dem zweiten Verteiler 64 und in dem zweiten fluidtragenden Paneel 58.
  • 15 ist eine schematische Draufsicht, die den Wärmetauscher 50 drei Paneelen in flacher Form zeigt, zeigend die einwärts gewandten Seiten der fluidtragenden Paneele 56, 58 und 60, wobei Pfeile die Strömungsrichtung durch die Strömungskanäle 70, 72, 74 zeigen. Wie vorstehend beschrieben ist, hat der Wärmetauscher 50 eine Einwegkonfiguration mit einer unidirektionalen Fluidströmung von dem ersten Verteiler 62 zu dem zweiten Verteiler 64. Die Ausbildung des Wärmetauschers 100 ist im Wesentlichen dieselbe wie die in 15 gezeigte Ausbildung des Wärmetauschers 50. In diesem Ausführungsbeispiel ist jeder Verteiler 62, 64 in Strömungsverbindung mit sämtlichen der Strömungskanäle 70, 72, 74, wobei sich die Einlassöffnung 65 in dem ersten Verteiler 62 und in dem ersten fluidtragenden Paneel 56 befindet und die Auslassöffnung 67 sich in dem zweiten Verteiler 64 und dem dritten fluidtragenden Paneel 60 befindet.
  • 16 ist eine schematische Draufsicht, die einen Wärmetauscher 150 mit zwei Paneelen in flacher Form zeigt, zeigend die einwärts gewandten Seiten der fluidtragenden Paneele 56 und 58, wobei Pfeile die Strömungsrichtung durch die Strömungskanäle 70, 72 zeigen. Der Wärmetauscher 150 ist identisch mit dem vorbeschriebenen Wärmetauscher 110, mit den folgenden Ausnahmen.
  • Der Wärmetauscher 150 mit zwei Paneelen nach 16 ist ein Beispiel für einen Zweiwege-Wärmetauscher, bei dem das Fluid einer Richtungsänderung beim Durchgang durch den Fluidströmungsdurchgang 26 unterzogen wird. Daher besteht in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der erste Verteiler 62 aus einem Einlassverteilerraum 152 in Strömungsverbindung mit dem ersten Strömungskanal 70 und einem Auslassverteilerraum 154 in Strömungsverbindung mit dem zweiten Strömungskanal 72. Die Einlassöffnung 65 ist in dem Einlassverteilerraum 152 angeordnet und befindet sich in dem ersten fluidtragenden Paneel 56, und die Auslassöffnung 67 ist in dem Auslassverteilerraum 154 angeordnet und befindet sich in dem zweiten fluidtragenden Paneel 58. Daher sind in diesem Ausführungsbeispiel die Einlass- und die Auslassöffnung 65, 67 für das Fluid beide in dem ersten Verteiler 62 angeordnet und befinden sich an demselben Ende des Wärmetauschers 150. Der Einlass- und der Auslassverteilerraum 152, 154 sind gegeneinander abgedichtet. Beispielsweise kann der erste Verteiler 62 mit einer inneren Barriere 156 versehen sein, um den Einlass- und den Auslassverteilerraum 152, 154 gegeneinander abzudichten, wobei die Barriere 156 im Wesentlichen kolinear mit der linearen Biegung 52 ist. Die innere Barriere 156 kann eine Ablenkplatte aufweisen, die sich innerhalb des ersten Verteilers 62 befindet, oder kann durch Umfalzen des ersten Verteilers 62 an der Biegung 52 gebildet sein. Alternativ können der Einlass- und der Auslassverteilerraum 152, 154 getrennt in der ersten Platte 12 gebildet sein.
  • Der zweite Verteiler 64 des Wärmetauschers 150 besteht aus einem Umkehrungsverteilerraum 158, in welchem das Fluid die Richtung von dem ersten Strömungskanal 70 zu dem zweiten Strömungskanal 72 ändert. Der Umkehrungsverteilerraum 158 ist daher in Strömungsverbindung mit dem ersten und dem zweiten Strömungskanal 70, 72.
  • 17 ist eine schematische Draufsicht, die einen Wärmetauscher 160 mit drei Paneelen in flacher Form zeigt, zeigend die einwärts gewandten Seiten von fluidtragenden Paneelen 56, 58 und 60, wobei Pfeile die Strömungsrichtung durch die Strömungskanäle 70, 72, 74 zeigen. Der Wärmetauscher 160 ist identisch mit den vorstehend beschriebenen Wärmetauschern 50, 100 mit drei Paneelen, mit folgenden Ausnahmen.
  • Der Wärmetauscher 160 mit drei Paneelen nach 17 ist ein Beispiel für einen Zweiwege-Wärmetauscher, bei dem das Fluid während des Strömens durch den Fluidströmungsdurchgang 26 einer Richtungsänderung unterzogen wird. Daher besteht bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der erste Verteiler 62 aus einem Einlassverteilerraum 162 in Strömungsverbindung mit dem ersten Strömungskanal 70 und einem ersten Bereich 72a des zweiten Strömungskanals 72 nahe dem ersten Strömungskanal 70, und einem Auslassverteilerraum 164 in Strömungsverbindung mit dem dritten Strömungskanal 74 und einem zweiten Bereich 72b des zweiten Strömungskanals 72. Die Einlassöffnung 65 ist in dem Einlassverteilerraum 162, spezifisch in dem ersten fluidtragenden Paneel 56 angeordnet, und die Auslassöffnung 67 ist in dem Auslassverteilerraum 164, spezifisch in dem dritten fluidtragenden Paneel 60 angeordnet. Daher sind in diesem Ausführungsbeispiel die Einlass- und die Auslassöffnung 65, 67 für das Fluid beide in dem ersten Verteiler 62 angeordnet und befinden sich an demselben Ende des Wärmetauschers 160. Der Einlass- und der Auslassverteilerraum 162, 164 sind gegeneinander abgedichtet. Beispielsweise kann der erste Verteiler 62 mit einer inneren Barriere 166 versehen sein, um den Einlass- und den Auslassverteilerraum 162, 164 gegeneinander abzudichten. Die innere Barriere 166 kann eine Ablenkplatte aufweisen oder kann durch Umfalzen des ersten Verteilers 62 gebildet sein. Alternativ können der Einlass- und der Auslassverteilerraum 162, 164 in der ersten Platte 12 getrennt gebildet sein.
  • Der erste und der zweite Bereich 72a, 72b des zweiten Strömungskanals sind durch eine längliche Strömungsbarriere 170 voneinander getrennt, die sich zwischen dem ersten und dem zweiten Verteiler 62, 64 erstreckt. Wie gezeigt ist, ist die Strömungsbarriere 167 im Wesentlichen kolinear mit der inneren Barriere 166, die den Einlass- und den Auslassverteilerraum 162, 164 des ersten Verteilers 62 voneinander trennt. Die Strömungsbarriere 167 kann einen in der ersten Platte 12 und/oder der zweiten Platte 14 gebildeten Steg aufweisen, wobei die erste und die zweite Platte 12, 14 in gegeneinander abgedichtetem Kontakt entlang der Länge der Strömungsbarriere 167 sind. Es ist festzustellen, dass sich keine Biegung in dem zweiten fluidtragenden Paneel 58 entlang der Strömungsbarriere 167 befindet. Stattdessen befindet sich in dem vorliegenden Ausführungsbeispiele die Strömungsbarriere 167 angenähert entlang der Mitte des zweiten fluidtragenden Paneels 58.
  • Der zweite Verteiler 64 des Wärmetauschers 160 besteht aus einem Umkehrungsverteilerraum 168, in welchem das Fluid die Richtung von Strömungskanälen 70, 72a zu Strömungskanälen 72b, 74 ändert. Der Umkehrungsverteilerraum 168 ist daher in Strömungsverbindung mit dem ersten und dem zweiten Strömungskanal 70, 72.
  • 18 ist eine schematische Draufsicht, die einen Wärmetauscher 170 mit drei Paneelen in flacher Form zeigt, zeigend die einwärts gewandten Seiten der fluidtragenden Paneele 56, 58 und 60, wobei Pfeile die Strömungsrichtung durch die Strömungskanäle 70, 72, 74 zeigen. Der Wärmetauscher 170 ist identisch mit den vorbeschriebenen Wärmetauschern 50, 100 mit drei Paneelen, mit folgenden Ausnahmen.
  • Der Wärmetauscher mit drei Paneelen nach 18 ist ein Beispiel für einen Dreiwege-Wärmetauscher, bei dem das Fluid während der Strömung durch den Fluidströmungsdurchgang 26 zwei Richtungsänderungen unterzogen wird. Daher besteht in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der erste Verteiler 62 aus einem Einlassverteilerraum 172 in Strömungsverbindung mit dem ersten Strömungskanal 70 und einem Umkehrungsverteilerraum 174 in Strömungsverbindung mit dem zweiten und dem dritten Strömungskanal 72, 74, wobei die Einlassöffnung 65 in dem Einlassverteilerraum 172 angeordnet ist. Der erste Verteiler 62 ist mit einer inneren Barriere 176 versehen, um den Einlassverteilerraum 172 gegenüber dem Umkehrungsverteilerraum 174 des ersten Verteilers 62 abzudichten. Die innere Barriere 176 kann im Wesentlichen kolinear mit der linearen Biegung 52 zwischen den fluidtragenden Paneelen 56, 58 sein. Alternativ können der Einlass- und der Umkehrungsverteilerraum 172, 174 getrennt in der ersten Platte 12 gebildet sein.
  • Der zweite Verteiler 64 besteht aus einem Umkehrungsverteilerraum 178 in Strömungsverbindung mit dem ersten und dem zweiten Strömungskanal 70, 72, und einem Auslassverteilerraum 180 in Strömungsverbindung mit dem dritten Strömungskanal 74, wobei die Auslassöffnung 67 in dem Auslassverteilerraum 180 angeordnet ist. Der zweite Verteiler 64 kann mit einer inneren Barriere 182 versehen sein, um den Umkehrungsverteilerraum 178 gegenüber dem Auslassverteilerraum 180 des zweiten Verteilers 64 abzudichten. Die innere Barriere 182 kann im Wesentlichen kolinear mit der linearen Biegung 54 zwischen den fluidtragenden Paneelen 58, 60 sein. Alternativ können der Umkehrungs- und der Auslassverteilerraum 178, 180 getrennt in der ersten Platte 12 gebildet sein.
  • Daher sind in diesem Ausführungsbeispiel die Einlass- und die Auslassöffnung 65, 67 für das Fluid in dem jeweiligen ersten und zweiten Verteiler 62, 64 angeordnet und befinden sich an entgegengesetzten Enden des Wärmetauschers 170.
  • In den vorbeschriebenen Wärmetauschern 50, 100 und 110 haben die Stützelemente 30 die Form von Stegen oder Vertiefungen, die im Wesentlichen die gleiche Größe und Form haben, die im Wesentlichen in gleichförmigen Abständen über jeder der flachen Oberflächen (Facetten) der ersten und/oder zweiten Platte 12, 14 angeordnet sind, und wobei im Wesentlichen dasselbe Muster von Stützelementen 30 bei allen die erste und/oder die zweite Platte 12, 14 bildenden flachen Oberflächen vorgesehen ist. Daher hat in diesen Ausführungsbeispielen jedes der Paneele 56, 58, 60, die den Wärmetauscher 50, 100 oder 110 bilden, ein im Wesentlichen gleichförmiges Muster von Stützelementen 30, und im Wesentlichen dasselbe Muster ist in jedem der Paneele 56, 58, 60 vorhanden.
  • Bei einigen Ausführungsbeispielen kann es wünschenswert sein, die Größe, die Form und/oder das Muster der Stützelemente 30 innerhalb jeder der flachen Oberflächen, die die zweite Platte 14 bilden, zu variieren, und/oder die flachen Oberflächen mit Stützelementen 30 zu versehen, die in Bezug auf die Größe, die Form und/oder das Muster voneinander verschieden sind. Diese Variation der Stützelemente 30 kann eine verbesserte Temperaturgleichförmigkeit in dem Wärmetauscher und/oder in den Batteriezellen 1 erzielen, und sie wird nachfolgend mit Bezug auf die 14 bis 18 diskutiert.
  • Die Variation der Größe, der Form und/oder des Musters der Stützelemente 30 erzeugt Variationen in der Größe der Gesamtfläche der Strömungskanäle 70, 72, 74, die durch die Stützelemente 30 besetzt ist, wodurch Variationen der Flächen der Strömungskanäle 70, 72, 74 relativ zueinander erzeugt werden. In einigen Ausführungsbeispielen werden die Variationen in der Größe der von den Stützelementen 30 besetzten Gesamtfläche erreicht durch Variieren des Musters und/oder des Abstands der Stützelemente 30 auf der ersten und/oder zweiten Platte 14, wodurch die Dichte der Stützelemente 30 in den Strömungskanälen geändert wird. Es ist darauf hinzuweisen, dass der maximale Abstand zwischen den Stützelementen 30 (d.h., die minimale Dichte der Elemente 30) derjenige ist, der eine adäquate Stützung für die erste und die zweite Platte 12, 14 liefert, um einen adäquaten Abstand zwischen den Platten 12, 14 aufrechtzuerhalten.
  • In dem Einweg-Wärmetauscher 110 mit zwei Paneelen nach 14 ist die Einlassöffnung 65 in einem Bereich des ersten Verteilers 62, der sich in dem ersten fluidtragenden Paneel 56 befindet, angeordnet, der den ersten Strömungskanal 70 definiert. Die Auslassöffnung 67 ist in einem Bereich des zweiten Verteilers 64, der sich in dem zweiten fluidtragenden Paneel 58 befindet, angeordnet, der den zweiten Strömungskanal 72 definiert. In diesem Ausführungsbeispiel ist eine Größe der Gesamtfläche des ersten Strömungskanals 70, die von den Stützelementen 30 besetzt ist, geringer als eine Größe der Gesamtfläche des zweiten Strömungskanals 72, die von den Stützelementen 30 besetzt ist. Beispielsweise kann die Dichte der Stützelemente 30 in dem zweiten Strömungskanal 72 größer als die Dichte der Stützelemente 30 in dem ersten Strömungskanal 70 sein, wodurch abgestufte Wärmeübertragungsflächen in den Strömungskanälen 70, 72 gebildet werden. In einem Ausführungsbeispiel kann die Dichte der Stützelemente 30 in dem ersten Strömungskanal 70 eine minimale Dichte (D) sein, die zum Stützen und Aufrechterhalten der zweiten Platte 14 in beabstandeter Beziehung zu der ersten Platte 12 erforderlich ist, und die Dichte der Stützelemente 30 in dem zweiten Strömungskanal 72 kann etwa das Zweifache der minimalen Dichte sein (d.h., 2 × D).
  • In dem Einweg-Wärmetauscher 50 mit drei Paneelen nach 15 ist die Einlassöffnung 65 in einem Bereich des ersten Verteilers 62, der sich in dem ersten fluidtragenden Paneel 56 befindet, angeordnet, der den ersten Strömungskanal 70 definiert. Die Auslassöffnung 67 ist in einem Bereich des zweiten Verteilers 64, der sich in dem dritten fluidtragenden Paneel 60 befindet, angeordnet, der den dritten Strömungskanal 74 definiert. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Größe der Gesamtfläche des ersten Strömungskanals 70, die von den Stützelementen 30 besetzt ist, geringer als eine Größe der Gesamtfläche des zweiten Strömungskanals 72, die von den Stützelementen 30 besetzt ist, die geringer als eine Größe der Gesamtfläche des dritten Strömungskanals 74, die von den Stützelementen 30 besetzt ist, ist. Beispielsweise kann die Dichte der Stützelemente 30 in dem zweiten Strömungskanal 72 größer als die Dichte der Stützelemente 30 in dem ersten Strömungskanal 70 sein, und die Dichte der Stützelemente 30 in dem dritten Strömungskanal 74 kann größer als die Dichte der Stützelemente 30 in dem zweiten Strömungskanal 72 sein, wodurch abgestufte Wärmeübertragungsflächen in den Strömungskanälen 70, 72, 74 gebildet sind. In einem Ausführungsbeispiel kann die Dichte der Stützelemente 30 in dem ersten Strömungskanal 70 eine minimale Dichte (D) sein, die zum Stützen und Aufrechterhalten der zweiten Platte 14 in einer beabstandeten Beziehung zu der ersten Platte 12 erforderlich ist, die Dichte der Stützelemente 30 in dem zweiten Strömungskanal 72 kann etwa das Eineinhalbfache der minimalen Dichte (d.h. 1,5 × D) sein, und die Dichte der Stützelemente 30 in dem dritten Strömungskanal 74 kann etwa das Zweifache der minimalen Dichte (d.h. 2 × D) sein.
  • In dem Zweiwege-Wärmetauscher 150 mit zwei Paneelen nach 16 ist die Größe der Gesamtfläche des ersten Strömungskanals 70, die von den Stützelementen 30 besetzt ist, geringer als eine Größe der Gesamtfläche des zweiten Strömungskanals 72, die durch die Stützelemente 30 besetzt ist. Beispielsweise kann die Dichte der Stützelemente 30 in dem zweiten Strömungskanal 72 größer als die Dichte der Stützelemente 30 in dem ersten Strömungskanal 70 sein, wodurch abgestufte Wärmeübertragungsflächen in den Strömungskanälen 70, 72 gebildet sind, und die Dichte von der Einlassöffnung 65 zu der Auslassöffnung 67 hin zunimmt. In einem Ausführungsbeispiel kann die Dichte der Stützelemente 30 in dem ersten Strömungskanal 70 eine minimale Dichte (D) sein, die zum Stützen und Aufrechterhalten der zweiten Platte 14 in einer beabstandeten Beziehung zu der ersten Platte 12 erforderlich ist, und die Dichte der Stützelemente 30 in dem zweiten Strömungskanal 72 kann etwa das Zweifache der minimalen Dichte (d.h. 2 × D) sein.
  • In dem Zweiwege-Wärmetauscher 160 mit drei Paneelen nach 17 ist die Größe der Gesamtfläche des ersten Strömungskanals 70 und des ersten Bereichs 72a des zweiten Strömungskanals 72, die von den Stützelementen 30 besetzt ist, geringer als eine Größe der Gesamtfläche des zweiten Bereichs 72b des zweiten Strömungskanals 72 und des dritten Strömungskanals 74, die von den Stützelementen 30 besetzt ist, die geringer als eine Größe der Gesamtfläche des dritten Strömungskanals 74, die durch die Stützelemente 30 besetzt ist, ist. Beispielsweise kann die Dichte der Stützelemente 30 in dem zweiten Bereich 72b des zweiten Strömungskanals 72 und dem dritten Strömungskanal 74 größer als die Dichte der Stützelemente 30 in dem ersten Strömungskanal 70 und dem ersten Bereich 72a des zweiten Strömungskanals 72 sein, wodurch abgestufte Wärmeübertragungsflächen in den Strömungskanälen 70, 72, 74 gebildet sind. In einem Ausführungsbeispiel kann die Dichte von Stützelementen 30 in dem ersten Strömungskanal 70 und dem ersten Bereich 72a des zweiten Strömungskanals 72 eine minimale Dichte (D) sein, die zum Stützen und Aufrechterhalten der zweiten Platte 14 in einer beabstandeten Beziehung zu der ersten Platte 12 erforderlich ist, und die Dichte von Stützelementen 30 in dem zweiten Bereich 72b des zweiten Strömungskanals 72 kann etwa das Zweifache der minimalen Dichte (d.h., 2 × D) sein.
  • In dem Dreiwege-Wärmetauscher 170 mit drei Paneelen nach 18 ist die Größe der Gesamtfläche des ersten Strömungskanals 70, die durch die Stützelemente 30 besetzt ist, geringer als eine Größe der Gesamtfläche des zweiten Strömungskanals 72, die durch die Stützelemente 30 besetzt ist, die geringer ist als eine Größe der Gesamtfläche des dritten Strömungskanals 74, die durch die Stützelemente 30 besetzt ist. Beispielsweise kann die Dichte der Stützelemente 30 in dem zweiten Strömungskanal 72 größer als die Dichte der Stützelemente 30 in dem ersten Strömungskanal 70 sein, und die Dichte der Stützelemente 30 in dem dritten Strömungskanal 74 kann größer als die Dichte der Stützelemente 30 in dem zweiten Strömungskanal 72 sein, wodurch abgestufte Wärmeübertragungsflächen in den Strömungskanälen 70, 72, 74 gebildet sind. In einem Ausführungsbeispiel kann die Dichte der Stützelemente 30 in dem ersten Strömungskanal 70 eine minimale Dichte (D) sein, die zum Stützen und Aufrechterhalten der zweiten Platte 14 in einer beabstandeten Beziehung zu der ersten Platte 12 erforderlich ist, die Dichte der Stützelemente 30 in dem zweiten Strömungskanal 72 kann etwa das Eineinhalbfache der minimalen Dichte (d.h., 1,5 × D) sein, und die Dichte von Stützelementen 30 in dem dritten Strömungskanal 74 kann etwa das Zweifache der minimalen Dichte (d.h., 2 × D) sein.
  • Es ist darauf hinzuweisen, dass der spezifische Abstand von Stützelementen 30, der in den 14 bis 18 illustriert ist, nur Zwecken der Illustration dient, und in zahlreichen unterschiedlichen Weisen variiert werden kann. Das Vorsehen von abgestuften Wärmeübertragungsflächen, wie vorstehend diskutiert ist, durch Variieren der Größe, der Form, des Musters und/oder des Abstands der Stützelemente 30 ergibt eine verbesserte Oberflächentemperatur-Gleichförmigkeit durch Erhöhen der Oberfläche der Wärmeübertragungsflächen im Fluidströmungsdurchgang 26 zwischen der Einlassöffnung 65 und der Auslassöffnung 67. Beispielsweise ergibt eine Zunahme der Größe der Gesamtfläche eines Strömungskanals 70, 72 oder 74, die durch die Stützelemente 30 besetzt ist, eine entsprechende Zunahme der Oberfläche der Wärmeübertragungsflächen in diesen Strömungskanälen 70, 72, oder 74.
  • Obgleich die vorstehend beschriebenen Wärmetauscher 50, 100 und 110 mit mehreren Paneelen drei Paneele 56, 58, 60 enthalten, die aus einem einzelnen Paar aus der ersten und der zweiten Platte 12, 14 gebildet ist, ist darauf hinzuweisen, dass jedes Paneel 56, 58, 60 getrennt gebildete Paare aus der ersten und/oder der zweiten Platte 12, 14 aufweisen kann.
  • Obgleich die Erfindung in Verbindung mit bestimmten Ausführungsbeispielen beschrieben wurde, ist sie nicht hierauf beschränkt. Stattdessen enthält die Erfindung sämtliche Ausführungsbeispiele, die in den Bereich der folgenden Ansprüche fallen können.

Claims (41)

  1. Wärmetauscher für eine Batterie, welcher Wärmetauscher eine Länge und eine Breite hat, aufweisend mehrerer fluidtragende Paneele und definierend eine mehrseitige Umhüllung zum Umschließen von zumindest zwei Seiten der Batterie, wobei der Wärmetauscher aufweist: (a) ein erstes fluidtragendes Paneel, das einen ersten Strömungskanal definiert, der sich entlang der Länge des Wärmetauschers erstreckt, wobei das erste fluidtragende Paneel eine Breite hat; (b) ein zweites fluidtragendes Paneel, das einen zweiten Strömungskanal definiert, der sich entlang der Länge des Wärmetauschers erstreckt, wobei das zweite fluidtragende Paneel eine Breite hat, und wobei das erste und das zweite fluidtragende Paneel unter einem Winkel zueinander angeordnet sind; (c) einen ersten Verteiler, der sich quer über die Breiten des ersten und des zweiten Strömungskanals erstreckt; (d) einen zweiten Verteiler, der sich quer über die Breiten des ersten und des zweiten Strömungskanals erstreckt; (e) eine Einlassöffnung, die in einem der Verteiler angeordnet ist; und (f) eine Auslassöffnung, die in einem der Verteiler angeordnet ist.
  2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, bei dem der erste und der zweite Verteiler nahe entgegengesetzten Enden des Wärmetauschers angeordnet sind.
  3. Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das erste und das zweite fluidtragende Paneel entlang einer ersten linearen Biegung, die sich zwischen dem ersten und dem zweiten Verteiler erstreckt, miteinander verbunden sind.
  4. Wärmetauscher nach Anspruch 3, bei dem der erste und der zweite Strömungskanal durch die erste lineare Biegung voneinander getrennt sind.
  5. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem jeder von dem ersten und dem zweiten Verteiler sich im Wesentlichen quer zu der ersten linearen Biegung erstreckt und sich über eine Breite des ersten fluidtragenden Paneels und eine Breite des zweiten fluidtragenden Paneels derart erstreckt, dass jeder von dem ersten und dem zweiten Verteiler gebogen ist.
  6. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem das erste und das zweite fluidtragende Paneel unter einem Winkel von etwa 90 Grad zueinander angeordnet sind, wobei der Wärmetauscher einen L-förmigen Querschnitt in einer Ebene quer zu der ersten linearen Biegung hat und eine zweiseitige Umhüllung definiert.
  7. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 5, weiterhin aufweisend: (g) ein drittes fluidtragendes Paneel, das einen dritten Strömungskanal definiert, der sich entlang der Länge des Wärmetauschers erstreckt, wobei das dritte fluidtragende Paneel eine Breite hat, und wobei das zweite und das dritte fluidtragende Paneel unter einem Winkel zueinander angeordnet sind; wobei der erste Verteiler sich quer über die Breiten des ersten, zweiten und dritten Strömungskanals erstreckt; und wobei der zweite Verteiler sich quer über die Breiten des ersten, zweiten und dritten Strömungskanals erstreckt.
  8. Wärmetauscher nach Anspruch 7, bei dem das zweite und das dritte fluidtragende Paneel entlang einer zweiten linearen Biegung, die sich zwischen dem ersten und dem zweiten Verteiler erstreckt, miteinander verbunden sind, wobei die erste und die zweite lineare Biegung parallel zueinander sind.
  9. Wärmetauscher nach Anspruch 8, bei dem der zweite und der dritte Strömungskanal durch die zweite lineare Biegung voneinander getrennt sind.
  10. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 7 bis 9, bei dem sich jeder von dem ersten und dem zweiten Verteiler im Wesentlichen quer zu der ersten und der zweiten linearen Biegung erstreckt und sich über eine Breite von jedem von dem ersten, zweiten und dritten fluidtragenden Paneel erstreckt, derart, dass jeder von dem ersten und dem zweiten Verteiler gebogen ist.
  11. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 7 bis 10, bei dem das erste und das zweite fluidtragende Paneel unter einem Winkel von etwa 90 Grad zueinander angeordnet sind, und bei dem das zweite und das dritte fluidtragende Paneel unter einem Winkel von etwa 90 Grad zueinander angeordnet sind, wobei der Wärmetauscher einen U-förmigen Querschnitt in einer Ebene quer zu der linearen Biegung hat und eine dreiseitige Umhüllung mit einem offenen Ende definiert, in der das erste und das dritte fluidtragende Paneel gegenüberliegende Seiten bilden und das zweite Paneel eine Basis bildet.
  12. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 11, aufweisend: (i) eine erste Platte mit einer ersten Dicke und mit einer äußeren Umfangskante, die eine mittlere Fluidströmungsfläche umgibt; und (ii) eine zweite Platte mit einer zweiten Dicke und mit einer äußeren Umfangskante, die eine mittlere Fluidströmungsfläche umgibt, wobei die erste und die zweite Platte entlang ihrer äußeren Umfangskanten abdichtend miteinander verbunden sind und die mittlere Fluidströmungsfläche der ersten Platte der mittleren Fluidströmungsfläche der zweiten Platte zugewandt ist, derart, dass ein Fluidströmungsdurchgang zwischen den mittleren Fluidströmungsflächen der ersten und der zweiten Platte und innerhalb der äußeren Umfangskanten der ersten und der zweiten Platte definiert ist; wobei der Fluidströmungsdurchgang die Strömungskanäle aufweist; und wobei die zweite Platte nachgiebig ist, derart, dass die mittlere Fluidströmungsfläche der zweiten Platte in einer Richtung von der mit der mittleren Fluidströmungsfläche der ersten Platte weg verformbar ist als Antwort auf einen Druck eines Fluids innerhalb des Fluidströmungsdurchgangs.
  13. Wärmetauscher nach Anspruch 12, bei dem die zweite Dicke geringer als die erste Dicke ist, wobei die erste Platte starr ist.
  14. Wärmetauscher nach Anspruch 12 oder 13, bei dem die erste Platte nachgiebig ist, derart, dass die mittlere Fluidströmungsfläche der zweiten Platte in einer Richtung von der mittleren Fluidströmungsfläche der zweiten Platte weg verformbar ist als Antwort auf einen Druck eines Fluids innerhalb des Fluidströmungsdurchgangs.
  15. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 12 bis 14, bei dem zumindest ein Stützelement in dem Fluidströmungsdurchgang vorgesehen ist und sich zwischen der ersten und der zweiten Platte erstreckt.
  16. Wärmetauscher nach Anspruch 15, bei dem das zumindest eine Stützelement mit einer von der ersten und der zweiten Platte verbunden ist.
  17. Wärmetauscher nach Anspruch 15 oder 16, bei dem der Wärmetauscher mehrere Stützelemente aufweist, wobei jedes der Stützelemente einen Vorsprung mit einer Basis, die mit einer von der ersten und der zweiten Platte verbunden ist, und einem freien Ende, das nahe der und/oder in Kontakt mit der anderen von der ersten und der zweiten Platte ist, aufweist.
  18. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 15 bis 17, bei dem die Vorsprünge die Form von Stegen oder Vertiefungen haben, die in der mittleren Fluidströmungsfläche der ersten Platte und/oder der mittleren Fluidströmungsfläche der zweiten Platte gebildet sind, oder die Form eines Turbulizers oder einer gewellten Rippe haben.
  19. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 12 bis 18, bei dem die erste und die zweite Platte aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung bestehen und die äußeren Umfangskanten der ersten und der zweiten Platte durch Hartlöten oder Schweißen abdichtend miteinander verbunden sind.
  20. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 12 bis 18, bei dem zumindest die zweite Platte aus einem metallischen oder nichtmetallischen Material mit einer geringeren thermischen Leitfähigkeit als der von Aluminium besteht.
  21. Wärmetauscher nach Anspruch 20, bei dem das metallische oder nichtmetallische Material mit einer geringeren thermischen Leitfähigkeit als der von Aluminium Kunststoff ist.
  22. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 12 bis 21, bei dem der Wärmetauscher die erste und die zweite lineare Biegung enthält, um das erste, zweite und dritte fluidtragende Paneel zu definieren, wobei die erste und die zweite Platte entlang der ersten und der zweiten linearen Biegung zwischen den Verteilern in Kontakt miteinander sind, um den Fluidströmungsdurchgang in drei getrennte Strömungskanäle zu teilen, von denen jeder sich zwischen dem ersten und dem zweiten Verteiler erstreckt.
  23. Wärmetauscheranordnung, aufweisend einen Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 22, und weiterhin aufweisend ein oder mehrere Wärme erzeugende Elemente, von denen jedes innerhalb der mehrseitigen Umhüllung aufgenommen ist.
  24. Wärmetauscher nach Anspruch 23, bei dem das eine oder die mehreren wärmeerzeugenden Elemente mehrere prismatische Batteriezellen aufweisen, die zusammen einen Batteriepack bilden, wobei jede der prismatischen Batteriezellen ein rechteckiges Prisma mit zwei In-Ebenen-Flächen und vier Durch-Ebenen-Flächen bildet, wobei die Durch-Ebenen-Flächen parallel zu der ersten linearen Biegung und senkrecht zu den In-Ebenen-Flächen sind, und wobei jedes der fluidtragenden Paneele in Kontakt mit und/oder in enger Nähe zu einer der Durch-Ebenen-Flächen jeder der Batteriezellen ist.
  25. Wärmetauscher nach Anspruch 24, aufweisend eine erste Platte mit einer ersten Dicke und eine zweite Platte mit einer zweiten Dicke, wobei jede von der ersten und der zweiten Platte eine äußere Umfangskante hat, die eine mittlere Fluidströmungsfläche umgibt, wobei die erste und die zweite Platte entlang ihrer äußeren Umfangskanten abdichtend miteinander verbunden sind und die mittlere Fluidströmungsfläche der ersten Platte der mittleren Fluidströmungsfläche der zweiten Platte zugewandt ist, derart, dass ein Fluidströmungsdurchgang zwischen den mittleren Fluidströmungsflächen der ersten und der zweiten Platte und innerhalb der äußeren Umfangskanten der ersten und der zweiten Platte definiert ist; wobei der Fluidströmungsdurchgang die Strömungskanäle aufweist; und wobei die zweite Platte nachgiebig ist, derart, dass die mittlere Fluidströmungsfläche der zweiten Platte in einer Richtung von der mittleren Fluidströmungsfläche der ersten Platte weg verformbar ist als Antwort auf einen Druck eines Fluids innerhalb des Fluidströmungsdurchgangs; und wobei die prismatischen Batteriezellen abgerundete Ecken haben, derart, dass Spalte zwischen den abgerundeten Ecken der prismatischen Batteriezellen und der zweiten Platte des Wärmetauschers existieren.
  26. Wärmetauscher nach Anspruch 25, bei dem die zweite Platte mit vorgeformten Stegen versehen ist, die ausgestaltet sind, sich in durch die abgerundeten Ecken der Batteriezellen gebildete Spalte zu erstrecken.
  27. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem der erste Verteiler aus einem Einlassverteilerraum in Strömungsverbindung mit dem ersten und dem zweiten Strömungskanal besteht; wobei die Einlassöffnung in dem ersten Verteiler vorgesehen ist; wobei der zweite Verteiler aus einem Auslassverteilerraum in Strömungsverbindung mit dem ersten und dem zweiten Strömungskanal besteht; und wobei die Auslassöffnung in dem zweiten Verteiler vorgesehen ist.
  28. Wärmetauscher nach Anspruch 27, bei dem der Wärmetauscher mehrere Stützelemente in dem Fluidströmungsdurchgang enthält, wobei jedes der Stützelemente einen Steg oder eine Vertiefung mit einer Basis, die mit einer von der ersten und der zweiten Platte verbunden ist, und einem freien Ende, das nahe der und/oder in Kontakt mit der anderen von der ersten und der zweiten Platte ist, aufweist; wobei die Einlassöffnung in einem Bereich des ersten Verteilers, der sich in dem ersten fluidtragenden Paneel befindet, vorgesehen ist; wobei die Auslassöffnung in einem Bereich des zweiten Verteilers, der sich in dem zweiten fluidtragenden Paneel befindet, vorgesehen ist; und wobei eine Größe einer Gesamtfläche des ersten Strömungskanals, die durch die Stützelemente besetzt ist, kleiner als eine Größe einer Gesamtfläche des zweiten Strömungskanals, die durch die Stützelemente besetzt ist, ist.
  29. Wärmetauscher nach Anspruch 28, bei dem eine Dichte der Stützelemente in dem zweiten Strömungskanal größer als eine Dichte der Stützelemente in dem ersten Strömungskanal ist.
  30. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 7 bis 11, bei dem der erste Verteiler aus einem Einlassverteilerraum in Strömungsverbindung mit dem ersten, zweiten und dritten Strömungskanal besteht; wobei die Einlassöffnung in dem ersten Verteiler vorgesehen ist; wobei der zweite Verteiler aus einem Auslassverteilerraum in Strömungsverbindung mit dem ersten, zweiten und dritten Strömungskanal besteht; und wobei die Auslassöffnung in dem zweiten Verteiler vorgesehen ist.
  31. Wärmetauscher nach Anspruch 30, bei dem der Wärmetauscher mehrere Stützelemente in dem Fluidströmungsdurchgang enthält, wobei jedes der Stützelemente einen Steg oder eine Vertiefung mit einer Basis, die mit einer von der ersten und der zweiten Platte verbunden ist, und einem freien Ende, das nahe der und/oder in Kontakt mit der anderen von der ersten und der zweiten Platte ist, aufweist; wobei die Einlassöffnung in einem Bereich des ersten Verteilers, der sich in dem ersten fluidtragenden Paneel befindet, vorgesehen ist; wobei die Auslassöffnung in einem Bereich des zweiten Verteilers, der sich in dem dritten fluidtragenden Paneel befindet, vorgesehen ist; wobei eine Größe einer Gesamtfläche des ersten Strömungskanals, die durch die Stützelemente besetzt ist, geringer als eine Größe einer Gesamtfläche des zweiten Strömungskanals, die durch die Stützelemente besetzt ist, ist; und wobei eine Größe einer Gesamtfläche des zweiten Strömungskanals, die durch die Stützelemente besetzt ist, kleiner als eine Größe einer Gesamtfläche des dritten Strömungskanals, die durch die Stützelemente besetzt ist, ist.
  32. Wärmetauscher nach Anspruch 31, bei dem eine Dichte der Stützelemente in dem zweiten Strömungskanal größer als eine Dichte der Stützelemente in dem ersten Strömungskanal ist und eine Dichte der Stützelemente in dem dritten Strömungskanal größer als die Dichte der Stützelemente in dem zweiten Strömungskanal ist.
  33. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem der erste Verteiler aus einem Einlassverteilerraum in Strömungsverbindung mit dem ersten Strömungskanal und einem Auslassverteilerraum in Strömungsverbindung mit dem zweiten Strömungskanal besteht; wobei die Einlassöffnung in dem Einlassverteilerraum des ersten Verteilers vorgesehen ist; wobei die Auslassöffnung in dem Auslassverteilerraum des ersten Verteilers vorgesehen ist; und wobei der zweite Verteiler aus einem umgedrehten Verteilerraum in Strömungsverbindung mit dem ersten und dem zweiten Strömungskanal besteht.
  34. Wärmetauscher nach Anspruch 33, bei dem der Wärmetauscher mehrere Stützelemente in dem Fluidströmungsdurchgang enthält, wobei jedes der Stützelemente einen Steg oder eine Vertiefung mit einer Basis, die mit einer von der ersten und der zweiten Platte verbunden ist, und einem freien Ende, das nahe der und/oder in Kontakt mit der anderen von der ersten und der zweiten Platte ist, aufweist; wobei eine Größe einer Gesamtfläche des ersten Strömungskanals, die durch die Stützelemente besetzt ist, geringer als eine Größe einer Gesamtfläche des zweiten Strömungskanals, die durch die Stützelemente besetzt ist, ist.
  35. Wärmetauscher nach Anspruch 34, bei dem eine Dichte der Stützelemente in dem zweiten Strömungskanal größer als eine Dichte der Stützelemente in dem ersten Strömungskanal ist.
  36. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 7 bis 11, bei dem der erste Verteiler besteht aus: (a) einem Einlassverteilerraum in Strömungsverbindung mit dem ersten Strömungskanal und einem ersten Bereich des zweiten Strömungskanals nahe des ersten Strömungskanals; und (b) einem Auslassverteilerraum in Strömungsverbindung mit dem dritten Strömungskanal und einem zweiten Bereich des zweiten Strömungskanals nahe des dritten Strömungskanals; wobei die Einlassöffnung in dem Einlassverteilerraum des ersten Verteilers vorgesehen ist; wobei die Auslassöffnung in dem Auslassverteilerraum des ersten Verteilers vorgesehen ist; wobei der erste und der zweite Bereich des zweiten Strömungskanals durch eine längliche Strömungsbarriere, die sich zwischen dem ersten und dem zweiten Verteiler erstreckt, getrennt sind; wobei der zweite Verteiler aus einem umgedrehten Verteilerraum in Strömungsverbindung mit dem ersten, zweiten und dritten Strömungskanal besteht.
  37. Wärmetauscher nach Anspruch 36, bei dem der Wärmetauscher mehrere Stützelemente in dem Fluidströmungsdurchgang enthält, wobei jedes der Stützelemente einen Steg oder eine Vertiefung mit einer Basis, die mit einer von der ersten und der zweiten Platte verbunden ist, und einem freien Ende, das nahe der und/oder in Kontakt mit der anderen von der ersten und der zweiten Platte ist, aufweist; wobei eine Größe einer Gesamtfläche des ersten Strömungskanals und des ersten Bereichs des zweiten Strömungskanals, die durch die Stützelemente besetzt ist, kleiner als eine Größe einer Gesamtfläche des zweiten Bereichs des zweiten Strömungskanals und des dritten Strömungskanals, die durch die Stützelemente besetzt ist, ist.
  38. Wärmetauscher nach Anspruch 37, bei dem eine Dichte der Stützelemente in dem zweiten Bereich des zweiten Strömungskanals und dem dritten Strömungskanal größer als eine Dichte der Stützelemente in dem ersten Strömungskanal und dem ersten Bereich des zweiten Strömungskanals ist.
  39. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 7 bis 11, bei dem der erste Verteiler aus einem Einlassverteilerraum in Strömungsverbindung mit dem ersten Strömungskanal und einem umgedrehten Verteilerraum in Strömungsverbindung mit dem zweiten und dem dritten Strömungskanal besteht; wobei der zweite Verteiler aus einem umgedrehten Verteilerraum in Strömungsverbindung mit dem ersten und dem zweiten Strömungskanal und einem Auslassverteilerraum in Strömungsverbindung mit dem dritten Strömungskanal besteht; wobei die Einlassöffnung in dem Einlassverteilerraum des ersten Verteilers vorgesehen ist; und wobei die Auslassöffnung in dem Auslassverteilerraum des zweiten Verteilers vorgesehen ist.
  40. Wärmetauscher nach Anspruch 39, bei dem der Wärmetauscher mehrere Stützelemente in dem Fluidströmungsdurchgang enthält, wobei jedes der Stützelemente einen Steg oder eine Vertiefung mit einer Basis, die mit einer von der ersten und der zweiten Platte verbunden ist, und einem freien Ende, das nahe der und/oder in Kontakt mit der anderen von der ersten und der zweiten Platte ist, aufweist; wobei eine Größe einer Gesamtfläche des ersten Strömungskanals, die durch die Stützelemente besetzt ist, kleiner als eine Größe einer Gesamtfläche des zweiten Strömungskanals, die durch die Stützelemente besetzt ist, ist; und wobei eine Größe einer Gesamtfläche des zweiten Strömungskanals, die durch die Stützelemente besetzt ist, kleiner als eine Größe einer Gesamtfläche des dritten Strömungskanals, die durch die Stützelemente besetzt ist, ist.
  41. Wärmetauscher nach Anspruch 40, bei dem eine Dichte der Stützelemente in dem zweiten Strömungskanal größer als eine Dichte der Stützelemente in dem ersten Strömungskanal ist und eine Dichte der Stützelemente in dem dritten Strömungskanal größer als die Dichte der Stützelemente in dem zweiten Strömungskanal ist.
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