EP2422387A1

EP2422387A1 - Kühlmodul

Info

Publication number: EP2422387A1
Application number: EP10718075A
Authority: EP
Inventors: Felix Von Borck; Björn EBERLEH
Original assignee: Akasol Engineering GmbH
Current assignee: Akasol AG
Priority date: 2009-04-24
Filing date: 2010-04-23
Publication date: 2012-02-29
Also published as: US20120188714A1; EP2422386A1; WO2010121829A1; US20120183823A1; WO2010121831A1; US8830676B2; DE102009018787A1; WO2010121832A1; EP2422388A1

Abstract

Ein Kühlmodul für ein aus mehreren Zellen bestehendes Batteriemodul, zeichnet sich dadurch aus, dass das es an ersten und zweiten einander gegenüberliegenden Seiten Kühlplatten aufweist und mit sich zwischen diesen Seiten erstreckenden wärmeleitenden Verbindungsplatten versehen ist, die zwischen sich die Zellen aufnehmenden Fächer bilden, wobei das Kühlmodul vorzugsweise in etwa quaderförmig ist. Es wird auch das Zusammenschließen mehrerer Kühlmodule zu einem Kühlmodulsystem und die Anwendung in einem batteriebetriebenen Fahrzeug beschrieben.

Description

KÜHLMODUL

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kühlmodul für ein aus mehreren Zellen bestehendes Batteriemodul, insbesondere mit Akkumulatoren, insbesondere Lithiumionenzellen, die zur Bildung einer Traktionsbatterie bzw. eines -batteriemoduls für Fahrzeuge mit elektrischem Antriebsstrang verwendet werden. Solche Batteriemodule können z.B. in elektrischen Fahrzeugen, Hybridfahrzeugen mit Verbrennungsmotoren oder Hybridfahrzeugen mit Brennstoffzellen eingesetzt werden. Durch den modularen Aufbau eines erfindungsgemäßen Batteriemoduls kann es auch für andere Zwecke verwendet werden, z.B. bei stationären Anwendungen oder Klein- traktionsanwendungen, wie beispielsweise in einem Rollstuhl.

Das erfindungsgemäße Batteriemodul wird bevorzugt auf der Grundlage von Lithiumionenzellen aufgebaut, es kann aber im Prinzip auch jede andere verfügbare wieder aufladbare Batteriezelle zur Anwendung kommen.

Ein Batteriemodulsystem, das aus mehreren gleichartigen Batteriemodulen zusammengebaut ist, kann beispielsweise ausgelegt werden, um einen Leistungsbereich mit einem Energieinhalt zwischen 1 kWh und 400 kWh oder mehr abzudecken und kann ohne weiteres in einem Spannungsbereich zwischen 12 und 800 V arbeiten. Insbesondere kann ein Batteriemodul beispielsweise ausgelegt werden, um mit zwölf einzelnen Zellen, die jeweils eine Zellenspannung von 3,6 V und eine Kapazität von 40 Ah aufweisen, ein Batteriemodul mit einem gesamten Energieinhalt von 1,728 kWh aufzubauen, das je nach Verschattung der einzelnen Zellen Ausgangsspannungen im Bereich von 10,8 V bis 43,2 V bei Kapazitätsent- nähme im Bereich zwischen 160 A/h und 40 A/h aufweist. Beispielsweise bei einer 3s4p-Schaltung, d.h. mit jeweils vier parallel verschalteten Zellen, die drei Mal in Reihe hintereinander geschaltet sind, kann eine Ausgangsspannung von 10,8 V (3 x 3,6 V) erzeugt werden, und ein solches Batteriemodul ermöglicht dann eine Kapazitätsentnahme von bis zu 160 Ah. Mit einer Konfiguration von 12slp, d.h. mit zwölf Zellen in Reihe, kann eine Ausgangsspannung von 43,2 V erreicht werden (12 x 3,6 V), und es ist eine Stromabnahme von 40 A für eine Stunde möglich. Im Allgemeinen ist die Notation: XsYp so zu verstehen, dass X die Anzahl der Serienzellen angibt und Y die Anzahl der parallelen Zellen bedeutet. Durch die Verschaltungsvarianten ergeben sich also bei gleicher Modulgröße und gleichem Grundaufbau verschiedene Modulspannungen.

Um höhere Spannungen zu erreichen, können dann eine entsprechende Anzahl von Batteriemodulen elektrisch in Reihe geschaltet werden, wobei die Verschaltung der einzelnen Batteriemodule miteinander auch nach dem Muster XsYp erfolgen kann.

Ein Referenzsystem zum Einsatz in batterieelektrischen Kompaktfahrzeugen kann sich beispielsweise an folgenden Eckdaten orientieren: Gesamtenergieinhalt der Module 13,824 kWh (d.h. acht Batteriemodule mit je 1,732 kWh), Spannungslage 400 V und Dauerleistung ±20 kW. Hierzu ist anzumerken, dass für die Erzeugung einer Spannungslage von 400 V es notwendig sein kann, die Gesamtausgangsspannung der Batterie mit Hilfe eines Umrichters bzw. eines Transformators heraufzusetzen. Beispielsweise würde bei Verwendung von acht Batteriemodulen der oben genannten Art in einer 6s2p Konfiguration mit 21,6 V Ausgangsspannung je Batteriemodul eine Gesamtausgangsspannung bei einer Reihenschaltung aller acht Batteriemodule von 8 x 21,6 V = 172,38 V erreicht. Selbst wenn ein Batteriemodulsystem dieser Art für eine Dauerleistung von ±20 kW ausgelegt ist, können dennoch zu Beschleunigungszwecken Spitzenleistungen von beispielsweise 100 kW kurzfristig von der Batterie abverlangt werden, wodurch ausgezeichnete Beschleunigungswerte sich erzielen lassen.

Im Ladebetrieb kann beispielsweise mit einer Ladeleistung von 40 kW gearbeitet werden.

Die oben angegebenen Werte sind rein beispielhaft genannt, stellen aber andererseits Werte dar, die durchaus mit kommerziell verfügbaren Lithiumionenbatterien erreicht werden können.

Grundsätzlich kann auf der Zellebene die geeignetste erscheinende Technologie der Batterieauslegung nach den Kriterien technisches Potential, wie z.B. Energie- und Leistungsdichte, Sicherheit und Lebensdauer, Kostenpotential und Ressourcenverfügbarkeit ausgewählt werden. Auf der Systemebene bzw. Modulebene müssen zusätzlich die Sicherheit, die Langlebigkeit und Komfort im Betrieb berücksichtigt werden. Ferner sollen die zusätzlichen Maßnahmen, die erforderlich sind, um ein funktionsfähiges Batteriesystem zu erreichen, ein Minimum an Zusatzkosten, Gewicht und Volumen beanspruchen. Solche zusätzlichen Maßnahmen betreffen z.B. das elektrische Management des Batteriemoduls, das thermische Management des Batteriemoduls, die Integration auf Zell- und Modulebene sowie die Integration in einem Fahrzeug.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kühlmodul für ein Batteriemodul bzw. ein Batteriemodulsystem bestehend aus mehreren gleichartigen Modulen zur Verfügung zu stellen, das kompakt aufgebaut ist und thermisch optimiert ausgelegt ist, wodurch die Betriebstemperatur des Batteriemoduls bzw. des Batteriemodulsystems innerhalb von engen Grenzen gehalten werden kann, um das lokale Überhitzen einzelner Zellen oder erhöhte Temperaturen einer oder mehrerer Zellen möglichst zu vermeiden.

Um diese Aufgabe zu lösen, wird erfindungsgemäß ein Kühlmodul für ein aus mehreren Zellen bestehendes Batteriemodul vorgesehen, dass dadurch gekennzeichnet ist, dass das Kühlmodul an ersten und zweiten einander gegenüberliegenden Seiten Kühlplatten aufweist und mit sich zwischen diesen Seiten erstreckenden wärmeleitenden Verbindungsplatten versehen ist, die zwischen sich die Zellen aufnehmenden Fächer bilden, wobei das Kühlmodul vorzugsweise in etwa quaderförmig ist.

Wie nachfolgend später erläutert wird, ist es dann möglich, bei einer kompakten Bauweise die beiden Kühlplatten mittels einer Kühlflüssigkeit wirksam über zumindest im Wesentlichen ihrer gesamten Fläche zu kühlen und hierdurch auch möglich, Wärme von den beiden Kühlplatten verbindenden wärmeleitenden Verbindungsplatten abzuziehen, wodurch die Zellen, die benachbart zu den Kühlplatten angeordnet sind, ebenfalls intensiv gekühlt werden.

Besonders günstig bei einer derartigen Ausführungsform ist eine Anordnung, bei der jeweils zwei insbesondere flache quaderförmige Zellen in jedem Fach angeordnet sind, wobei gegebenenfalls jeweils eine Zelle auf der äußeren Seite der äußeren Verbindungsplatten angeordnet werden kann. Hierdurch ist jede Zelle auf mindestens einer Seite einer wärmeabführenden Verbindungsplatte benachbart angeordnet, wodurch Wärme günstig aus der schmalen flachen Zelle über die entsprechende Breitseite der Zelle abgezogen werden kann.

Die seitlich angeordneten Kühlplatten sind vorzugsweise von einer Kühlflüssigkeit durchströmbar ausgebildet, die vorzugsweise schlangenartig oder parallel durch entsprechende Passagen der Platten und gegebenenfalls durch eine Verbindungsleitung zwischen den Kühlplatten hindurchgepumpt werden kann. Auf diese Weise können die Kühlplatten vollflächig gekühlt werden, wodurch ebenfalls eine günstige Wärmeabfuhr von den Verbindungsplatten erreichbar ist.

Die schlangenartigen Passagen weisen jeweils einen Eingang und einen Ausgang auf, wobei die Eingänge und die Ausgänge vorzugsweise auf einer Seite des Batteriemoduls vorgesehen sind, insbesondere auf der gleichen Seite wie die Pole. Dies bedeutet, dass bei der Verwendung von mehreren Batteriemodulen in einem Batteriemodulsystem nicht nur die elektrische Verbindung zwischen den Modulen, sondern auch die Kühlflüssigkeits- verbindungen zwischen den Modulen besonders günstig von ein und derselben Seite vorgenommen werden können. Auch macht eine derartige Anordnung die Auslegung des Modulgehäuses einfacher, in dem das Batteriemodul eingebaut wird.

Die Kühlplatten selbst sind vorzugsweise jeweils durch mindestens eine Kanäle aufweisende Grundplatte und eine Abdeckplatte gebildet, wobei die Abdeckplatte mit der Grundplatte verschweißt, verlötet oder verklebt ist. Die Platte mit den Kanälen kann dann als einfaches Pressteil erzeugt werden, während die Abdeckplatte durch ein zumindest im Wesentlichen nicht verformtes Blechteil gebildet ist. Dies stellt eine preisgünstige Möglichkeit dar, eine solche Kühlplatte herzustellen. Alternativ kann die Kühlplatte auch als ein schlangenförmig/mäandernd gewundenes Rohr funktional ersetzt werden.

Besonders günstig ist es, wenn eine weitere Kühlplatte vorgesehen ist, die die erste Kühlplatte und die zweite Kühlplatte verbindet. Dabei können mehrere Kühlpassagen von einem gemeinsamen Eingang auf der einen Seite des Batteriemoduls über die weitere Kühlplatte zu einem gemeinsamen Ausgang auf der gegenüberliegenden Seite des Batteriemoduls parallel geführt sein.

Die Kühlplatten und die Verbindungsplatten bzw. - bleche bestehen vorzugsweise aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung. Aluminium bzw. Aluminiumlegierungen sind relativ leicht und sind thermisch und elektrisch gut leitend.

Besonders günstig ist es, wenn die Innenseiten der Kühlplatten durch planare Bleche oder zumindest durch Bleche mit im Bereich der Verbindungsbleche in einer Ebene liegenden Innenseiten gebildet sind und wenn die Verbindungsbleche benachbart zu den Kühlplatten rechtwinkelig abgebogene Seitenränder aufweisen, die flächig an den Innenseiten der Kühlplatten anliegen und an diesen verklebt, verlötet oder verschweißt sind.

Diese Anordnung bietet den Vorteil, dass bei der Positionierung der Verbindungsplatten keine strikten Toleranzen eingehalten werden müssen, die die abgewinkelten Seiten bzw. Ränder der Verbindungsplatten in einem weiten Toleranzbereich an die Innenseiten der Kühlplatten angebracht werden können.

Insbesondere soll mit dem erfindungsgemäßen Batteriemodul ein jeweiliges isolierendes, vorzugsweise zweiteiliges Gehäuse zur Anwendung gelangen, aus dessen einem Teil die Pole und die gegebenenfalls vorhandenen Kühlmittelanschlüsse heraus führbar sind.

Das Gehäuse kann ein Vorspannmittel, beispielsweise in Form einer Schaumstoffeinlage, auf dessen beiden einander zugewandten Innenseiten aufweisen, die auf der entgegengesetzten Seite des Batteriemoduls angeordneten Zellen an die diesen Zellen benachbart angeordneten wärmeleitenden Verbindungsplatten andrücken. Durch diese Vorspannung wird die Wärmeabfuhr von den außen angeordneten Zellen begünstigt. Die Zellen, die paarweise in den Fächern unterhalb des Kühlmoduls angeordnet sind, können entweder eng an den die jeweiligen Fächer bildenden Verbindungsplatten anliegen oder mittels einer Schaumstoffeinlage oder einer wärmeleitenden Paste oder Verklebung zwischen den Zellen in eine enge wärmeleitende Verbindung mit den Verbindungsplatten gebracht werden.

Besonders günstig ist es, wenn das Gehäuse ferner eine Anschlussstelle für ein Batteriemanagementsystem aufweist, die vorzugsweise an der gleichen Seite des Gehäuses vorgesehen ist wie die Pole und die Kühlmittelanschlüsse. Beim Einbau des Batteriemoduls in ein Fahrzeug können dann sowohl die elektrischen Anschlüsse zu den Polen als auch die Kühlmittelanschlüsse zu dem Kühlmodul und auch der Anschluss des Batteriemanagementsystems von einer Seite der Batterie aus erfolgen, wobei im Falle des Batteriemanagementsystems ein einfacher herkömmlicher Schnittstellenstecker oder Busstecker verwendet werden kann.

Wie oben erwähnt, können die erfindungsgemäßen Batteriemodule zu einem Batteriemodulsystem bestehend aus mehreren gleichartigen Batteriemodulen zusammengesetzt werden, wobei dies vorzugsweise so erfolgt, dass mehrere parallele Kühlkreise, insbesondere sieben bis neun parallele Kühlkreise vorgesehen sind, die über ein Verteilerrohr gespeist sowie an ein Sammelrohr angeschlossen sind. Besonders günstig ist es, wenn jeweils zwei bis vier und insbesondere zwei Batteriemodule in Reihe aneinander angeschlossen werden, wobei die Kühlpassagen innerhalb der Batteriemodule vorzugsweise mit einem Strömungsquerschnitt entsprechend dem eines Rohres mit einem lichten Durchmesser von 8 bis 9 mm ausgebildet sind. Mit einer derartigen Flüssigkeitskühlung können das Verteilerrohr und das Sammelrohr mit einer Hauptleitung kommunizieren, die eine Pumpe und einen Kühler gegebenenfalls mit Lüfter aufweist. Über den Kühler und den vorzugsweise verwendeten Lüfter kann dann Wärme dem Kühlsystem entzogen werden.

Die Hauptleitung bzw. ein etwaiger Vorratsbehälter für die Kühlflüssigkeit, von der die Hauptleitung abgeht, können ferner eine Heizeinrichtung aufweisen, die zur Vorwärmung der Kühlflüssigkeit und dementsprechend der einzelnen Zellen herangezogen werden kann, beispielsweise dann, wenn aufgrund der Außentemperatur die Betriebstemperatur der Batterien sonst zu niedrig wäre. Mit anderen Worten kann das vorhandene Kühlsystem ohne weiteres herangezogen werden, um die Batteriemodule vorzuwärmen, d.h. auch als Heizsystem verwendet werden.

Die Hauptleitung kann ferner einen (gegebenenfalls zusätzlichen) Wärmetauscher mit mindestens einem weiteren Kreislauf aufweisen, der eine Heizungsanlage bzw. eine Klimaanlage speist. Hierdurch kann die Wärme, die vom Batteriemodulsystem abgezogen wird, zur Klimatisierung bzw. zum Heizen der Fahrgastzelle des Fahrzeugs verwendet werden.

Das Batteriemodulsystem kann in Kombination mit einem Ventil stehen, das derart ansteuerbar ist, dass die Abluft von dem Kühler wahlweise mindestens teilweise in den Innenraum einer Fahrgastzelle zur Heizung oder nach außen lenkbar ist, falls die Fahrgastzelle ohnehin ausreichend erwärmt ist.

Besonders günstig ist es, wenn ein Ventil vorgesehen ist, das die Kühlflüssigkeit entweder durch einen durch die Hauptleitung und den Wärmetauscher gebildeten Kühlkreis oder durch einen weiteren durch einen Teil der Hauptleitung und eine den Wärmetauscher umgehende Nebenstromleitung gebildeten Kreislauf leitet.

Dabei kann die Nebenstromleitung durch einen weiteren Wärmetauscher eines Kältemittelkreislaufs führen, der beispielsweise einen Klimakompressor enthält.

Alternativ zu dieser Auslegung kann das Ventil so angeordnet werden, dass die Kühlflüssigkeit entweder durch einen durch die Hauptleitung und den Wärmetauscher gebildeten Kühlkreis oder durch einen weiteren durch einen Teil der Hauptleitung durch eine elektrisch betriebene Heizung und durch eine den Wärmetauscher umgehende Nebenstromleitung gebildeten Kreislauf leitet.

Die Erfindung wird nachfolgend näher erläutert anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung, in welcher zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Kühlmoduls,

Fig. 2A eine perspektivische Darstellung der Vorderseite des

⁵ Kühlmoduls der Fig. 1 mit eingesetzten Lithiumionenzellen sowie einer vorderen Platte, d.h. der Vorderseite eines erfindungsgemäßen Batteriemoduls ohne Gehäuse,

Fig. 2B eine Draufsicht auf eine Zelle, die in der Ausführung gemäß Fig. 2A zum Einsatz kommt,

Fig. 2C eine Seitenansicht der Zelle der Fig. 2B entsprechend dem Pfeil HC der Fig. 2B, Fig. 3A eine vordere Ansicht des Batteriemoduls der Fig. 2 mit der genannten vorderen Platten entfernt, nur mit den Anschlüssen der Zellen sichtbar,

Fig. 3B eine Sicht von oben auf die Darstellung gemäß Fig. 3A,

Fig. 3C eine perspektivische Darstellung einer Grundplatte des

Batteriemoduls der Fig. 2 und 3 mit Darstellung der Spannbolzen,

Fig. 4 eine Darstellung von einigen möglichen elektrischen

Konfigurationen eines erfindungsgemäßen Traktionsbatteriemoduls einschließlich der 6s2p Konfiguration, die bei dem erfindungsgemäßen Batteriemodul gemäß Fig. 2 und 3 verwendet wird,

Fig. 5 eine zweite schematische Darstellung der Verschaltung des Batteriemoduls gemäß Fig. 3A entsprechend der 6s2p Konfiguration der Fig. 4,

Fig. 6 eine weitere schematische Darstellung, die es erleichtert, den Schaltplan gemäß Fig. 5 in Einklang mit der Darstellung des erfindungsgemäßen Batteriemoduls gemäß Fig. 3 A zu bringen,

Fig. 7A-7E Zeichnungen, die die Konstruktion der Kühlplatte gemäß Fig. 1 genauer angeben, wobei die

Fig. 7A eine perspektivische Darstellung der erfindungsgemäßen linken Kühlplatte des Kühlmoduls gemäß Fig. 1 bei der Einlass- und Auslassrohre noch nicht angebracht sind,

Fig. 7B eine Schnittzeichnung des gepressten inneren Seitenteils der Kühlplatte der Fig. 7A an der Schnittebene VIIB-VΪIB der Fig. 7D,

Fig. 7C eine vergrößerte Darstellung des kreisförmigen Bereichs der Fig. 7B,

Fig. 7D eine Draufsicht auf die gepresste innere Platte der Fig.

7A und die

Fig. 7E eine perspektivische Darstellung der zu einem kleinen

Maßstab des verpressten inneren Seitenteils der Kühlplatte 18 der Fig. 7A,

Fig. 8A eine perspektivische Darstellung von vorne und von oben auf die untere Hälfte eines Gehäuses für das Batteriemodul gemäß Fig. 2,

Fig. 8B eine perspektivische Darstellung auf der Unterseite der

Gehäusehälfte der Fig. 8A,

Fig. 8C eine perspektivische Darstellung von vorne, von rechts und von oben auf die obere Hälfte des Gehäuses des Batteriemoduls,

Fig. 8D eine perspektivische Darstellung auf die Innenseite der oberen Gehäusehälfte der Fig. 8C, jedoch zu einem kleineren Maßstab, Fig. 8E eine perspektivische Darstellung von vorne, von rechts und von oben auf das Gehäuse des fertig gestellten Batteriemoduls,

Fig. 9 eine perspektivische Darstellung einer alternativen

Ausführung der Kühlplatten aus Figur 7 A durch die Verwendung eines oder mehrerer mäanderförmig gebogener Rohre anstelle einer Blechkonstruktion,

Fig. 1OA - IOC drei Zeichnungen zur Erläuterung der möglichen Auslegung der Kühlung bei einem erfindungsgemäßen Batteriemodulsystem mit acht einzelnen Batteriemodulen,

Fig. I IA ein erfindungsgemäßes Kühlsystem mit jeweils zwei

Batteriemodulen in Reihe,

Fig. 1 IB ein erfindungsgemäßes Kühlsystem ähnlich dem der

Fig. 1 IA, aber mit zwei getrennten Kühlpfaden je Batteriemodul,

Fig. 1 IC eine weitere erfindungsgemäße Auslegung eines Kühlsystems mit jeweils vier Batteriemodulen in Reihe,

Fig. 1 ID eine Zeichnung entsprechend der Fig. 1 IB, jedoch um vier weitere Module ergänzt, Fig. 12 A, 12B zwei Tabellen zur weiteren Erläuterung eines erfindungsgemäßen Kühlsystems,

Fig. 13 eine Darstellung eines erfindungsgemäßen Kühlsystems mit einer Pumpe und einem Kühler mit Lüfter, und

Fig. 14A eine Darstellung ähnlich der Fig. 13, jedoch mit einem weiteren Wärmetauscher,

Fig. 14B bis D mögliche Weiterbildungen des Kühlsystems gemäß

Fig. 13 bzw. 14A,

Fig. 15 eine Draufsicht ähnlich der Fig. 2B, jedoch in einer alternativen Ausführungsform,

Fig. 16A und 16B eine perspektivische Darstellung sowie eine Schnittzeichnung eines leitenden Abstandselements,

Fig. 16C und 16D eine perspektivische Darstellung sowie eine Schnittzeichnung eines isolierenden Abstandselements und

Fig. 17 eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Trennkamms für die einzelne Zellenanschlüsse der Zellen des Batteriemoduls vor einem abgewandelten erfindungsgemäßen Kühlmodul,

Fig. 18A eine schematische Darstellung der Kühlmittelführung bei einem Kuhlmodul ähnlich der Fig. 1 jedoch mit parallelen Kühlpassagen bzw. Kühlmittelführung und Fig. 18B eine schematische Darstellung entsprechend der Fig.

18A jedoch für das Kühlmodul der Fig. 17.

Bezug nehmend zunächst auf die Fig. 1 und 2 wird ein Kühlmodul 10 in perspektivischer Darstellung gezeigt, das in nachfolgend näher zu erläuternden Weise zur Wärmeabfuhr von den einzelnen Zellen 12 eines Batteriemoduls 14 verwendet wird. Das Kühlmodul 10 weist an ersten und zweiten einander gegenüberliegenden Seiten des Moduls Kühlplatten auf und ist ferner mit sich zwischen diesen Seiten erstreckenden wärmeleitenden Verbindungsplatten 20 in Blechform versehen, die zwischen sich die Zellen 12 aufnehmenden Fächer 22 bilden. Die Verbindungsplatten 20 verfügen über rechtwinklig abgebogene Seitenteile oder Seitenränder 24, die vollflächig mit den Kühlplatten 16, 18 verklebt sind oder an diesen angeschweißt oder angelötet sind, um einen hochwertigen Wärmeübergang zwischen den Verbindungsplatten 20 und den Kühlplatten 16, 18 sicherzustellen.

Es ist erfindungsgemäß festgestellt worden, dass eine Verbindungsplatte aus Aluminium oder eine Aluminiumlegierung mit einer Dicke von etwa 1 mm vollkommen ausreicht, um eine ausreichende Wärmeabfuhr und eine ausreichend gleichmäßige Temperatur der einzelnen Zellen zu erreichen.

Jede Kühlplatte 16 bzw. 18 verfügt über einen jeweiligen rohrförmigen Eingang 26 und einen rohrförmigen Ausgang 28 für eine Kühlflüssigkeit, die beispielsweise, wie in Fig. 9 gezeigt, durch eine schlangenförmige Kühlpassage in jeder Kühlplatte 16, 18 von dessen Eingang 26 zu dessen Ausgang 28 strömen kann. Dabei können die rohrförmigen Eingänge und Ausgänge 26, 28 beispielsweise an geeigneten Stellen an die Kühlplatten 16, 18 angeschweißt, angelötet bzw. angeklebt sein und mit der jeweiligen Schlangenpassage kommunizieren. Die rohrförmigen Eingänge und Ausgänge 26, 28 sind mit einer Schlauchtülle 30 bzw. 32 versehen, damit flexible Schläuche flüssigkeitsdicht an die Schlauchtüllen angeschlossen werden können.

Eine in Fig. 1 nicht gezeigte, in Fig. 9 aber doch dargestellte Verbindungsleitung 34 kann den Ausgang der linken Kühlplatte 18 (Ausgang in Fig. 1 nicht ersichtlich) mit dem Eingang 26 der rechten Kühlplatte 16 verbinden. Wie insbesondere aus Fig. 2 A hervorgeht, werden die einzelnen Zellen 12 vorzugsweise paarweise in den Fächern des Kühlmoduls eingesetzt, wobei zusätzlich eine Zelle 12' auf der Oberseite der oberen Verbindungsplatte 20' in Fig. 1 und eine weitere Zelle (nicht sichtbar) unterhalb der untersten Verbindungsplatte 20" in Fig. 1 angeordnet wird. Da in diesem Beispiel fünf Fächer 22 mittels sechs einzelnen Verbindungsplatten 20 gebildet sind, die jeweils zwei Zellen aufnehmen und zwei weitere Zellen auf der äußeren Seite der äußeren Verbindungsplatten 20', 20" angeordnet werden, umfasst das Batteriemodul 14 gemäß Fig. 2A zwölf einzelne Zellen 12. Selbstverständlich könnte diese Anzahl der einzelnen Zellen durch die Verwendung von weiteren Verbindungsplatten 20 und die entsprechende Ausbildung von weiteren Zellen 12 aufnehmenden Fächern 22 erhöht werden, beispielsweise auf vierzehn oder mehr. Dennoch scheint die Verwendung von zwölf Zellen 12 bei jedem Batteriemodul 14 eine besonders günstige Auslegung zu sein. Vor den Batteriezellen in Fig. 2 A befindet sich eine Platine 302 des Batterie-Managementsystems, das das Laden und Entladen der Batteriezellen in an sich bekannter Weise steuert. Die Platine 302 wird an das Modul mit Schrauben 304 befestigt, die in die Abstandselemente 44 bzw. 46 eingreifen. Auch kann die Auslegung des Kühlmoduls so gewählt werden, dass nur eine Zelle 12 in jedes Fach aufgenommen wird. Zur Steigerung der Wärmeübertragung von den Zellen an die Verbindungsplatten (und gegebenenfalls umgekehrt) kann zwischen den Zellen und den Verbindungsplatten eine wärmeleitende Paste (Leitpaste) ein definierter Anpressdruck oder Kleber vorgesehen werden.

Jede Zelle 12 weist in diesem Beispiel einen positiven und einen negativen Anschluss 36 bzw. 38 auf, wobei die positiven und negativen Anschlüsse 36 bzw. 38 insbesondere in Form von schwarzen waagrechten Linien aus den Fig. 2 und 3 ersichtlich sind. Sie sind in zwei Reihen, eine linke Reihe 40 und eine rechte Reihe 42 angeordnet, wobei in diesem Beispiel beide Reihen an der gleichen (vorderen) Seite des Batteriemoduls 14 angeordnet sind. Dies ist allerdings nicht zwingend erforderlich, die eine Reihe könnte beispielsweise an der Vorderseite des Batteriemoduls und die andere Reihe an der Rückseite des Batteriemoduls angeordnet werden. Wie insbesondere aus der Fig. 3A hervorgeht, sind die Breitseiten benachbarter flächiger Anschlüsse 36, 38 einer jeweiligen Reihe 40, 42 einander zugewandt angeordnet. Aus Fig. 3A geht hervor, dass die Anschlüsse 36, 38 jeder Reihe 40, 42 durch gezielt angeordnete leitende Abstandselemente 44 und isolierende Abstandselemente 46 in Abstand zueinander gehalten sind. Wie insbesondere auch aus den Fig. 5 und 6 ersichtlich und etwas später näher erläutert wird, sind innerhalb des Batteriemoduls 14 die Zellen 12 durch gezielte Anordnung ihrer positiven und negativen Anschlüsse 36, 38 in der einen oder anderen Reihe 40, 42 paarweise elektrisch parallel zueinander geschaltet und die sechs so gebildeten Zellenpaare sind e- lektrisch in Reihe geschaltet. Dabei ist die Anschlussanordnung der Fig. 3A relativ leicht in Fig. 5 zu erkennen, und man kann dann die genaue Verschattung der Zellen aus Fig. 6 besser sehen, die relativ leicht in Einklang mit Fig. 5 gebracht werden kann. Die in Fig. 3A, 5 und 6 gezeigte Anordnung der Zellen entspricht der 6s2p Variante der Fig. 4. Die anderen Varianten der Fig. 4, d.h. die 12s Ip, 4s3p und 3s4p Varianten, können durch entsprechende Anordnung der Anschlüsse 36 und 38 in den zwei Reihen 40 und 42 mit entsprechender Positionierung von leitenden und isolierenden Abstandselementen 44, 46 realisiert werden, und zwar unter Anwendung der gleichen Teile wie in der Ausführung gemäß Fig. 3A. Durch den flexiblen modularen Aufbau entstehen viele Freiheitsgrade.

Die Anschlüsse 36, 28 jeder Reihe sowie die dazwischen angeordneten Abstandselemente werden durch eine Spanneinrichtung 48 aneinander ge- presst.

Die Spanneinrichtung 48 für jede Reihe ist durch mindestens einen Spannbolzen 50 gebildet, vorzugsweise durch zwei oder drei solche Spannbolzen 50 (wie in Fig. 3 A gezeigt). Die wärmeleitende Platte 52 (oder Grundplatte) ist hier an ihren beiden Enden 54, 56 an die jeweilige rechte und linke Kühlplatte 16, 18 wärmeleitend angeschraubt.

Jeder Spannbolzen 50 ist in diesem Beispiel durch eine Nietverbindung 57 in Form einer Bördelung mit der wärmeleitenden Grundplatte 52 verbunden. Stattdessen könnte aber auch eine Klebeverbindung, eine Lötverbindung oder eine Schweißverbindung verwendet werden. Die Verwendung von mehreren Spannbolzen bzw. Verschraubungen pro Pol ermöglicht es, den Anpressdruck zu erhöhen und sorgt zudem für eine besserte Verteilung der Kraft und der Redundanz. Die Polabgänge 66, 70 sind unabhängig von den Durchgangsbohrungen für die Spannbolzen 50 ausgeführt. Sie können somit flexibel nach Bedarf herausgeführt werden. Besonders günstig ist es, wenn die Spannbolzen 50 zur Erzeugung einer wärmeleitenden Verbindung aus Aluminium ausgeführt sind. Der Aufbau kann so gewählt werden, dass die Spannbolzen jeweils durch ein Aluminiumrohr mit einer sehr dünnen elektrisch isolierenden, mechanisch sehr stabilen und thermisch möglichst gut leitfähigen Beschichtung ausgeführt werden (anstatt eine getrennte isolierende Hülse vorzusehen, die der Wärmezufuhr abträglich ist). Die Verwendung von durchgehenden Spannbolzen 50 minimiert den Montageaufwand. Ferner besteht die Möglichkeit zur thermischen Anbindung der als Rohre ausgeführten Spannbolzen 50 diese mit durchströmender Kühlflüssigkeit zur Ableiterkühlung vorzusehen.

Die Isolation der Pole gegen die Verschraubung und Grundplatte kann beispielsweise über Pertinax, Keramik oder Nomex- Papier erfolgen.

Die isolierenden Abstandselemente können ferner aus Pertinax oder Keramik bestehen.

Die bevorzugte Ausbildung der Abstandselemente, seien es leitende Elemente oder isolierende Elemente, wird später anhand der Fig. 16A bis 16D näher erläutert.

Die elektrische Isolierung der durch Rohre gebildeten Spannbolzen kann auch durch Faserwerkstoffe oder Oberflächenbehandlung erfolgen.

Um elektrische Kurzschlüsse zu vermeiden, sind die Spannbolzen 50 jeweils von einer isolierenden Hülse 58 umgeben. An ihren in Fig. 3 oberen Enden 60 sind die Spannbolzen jeweils mit einem Gewinde versehen, auf das eine jeweilige Mutter 62 aufgeschraubt wird, wobei jede Mutter 62 ü- ber eine Scheibe 63 angeordnet ist und angezogen werden kann, um die einzelnen Batterieanschlüsse 36, 38 an den dazwischen liegenden Ab- Standselementen 44, 46 2x1 verspannen und hierdurch dafür zu sorgen, dass Übergangswiderstände zwischen den einzelnen Zellenanschlüssen 36, 38 und den dazwischen liegenden leitenden Anschlusselementen 44 ausgeschlossen bzw. minimiert werden. Die Scheiben 63 können durch einzelne Scheiben gebildet sein oder die Form einer länglichen Platte mit zwei Löchern zur Aufnahme der Spannbolzen 50 aufweisen. Wie insbesondere aus der Fig. 2B ersichtlich, haben die Zellen 12 zumindest im Wesentlichen die Form eines flachen Quaders, wobei die positiven und negativen flächigen Anschlüsse 36, 38 jeder Zelle 12 in einer Ebene oder in jeweiligen Ebenen angeordnet sind, die zu den Breitseiten der quaderförmigen Zelle parallel angeordnet ist bzw. sind.

Um die Einführung der Zellen in das Batteriemodul entsprechend der Fig. 2A zu ermöglichen, haben die Anschlüsse 36, 38 je zwei U-förmige Ausnehmungen 37, 39 - wie aus der Fig. 2B ersichtlich - die es ermöglichen, die Zellen 12 von hinten in das Kühlmodul 10 einzusetzen und nach vorne zu schieben, damit sie in den Klemmbereich der Spannbolzen gelangen. Ebenfalls wäre es möglich, die Zellen 12 vorher in das Kühlmodul 10 einzusetzen, von vorne oder von hinten, und die Spannbolzen 50 und Abstandselemente 44, 46 von vorne zwischen den Anschlüssen 36, 38 einzuführen, damit die Spannbolzen 50 in die U-förmigen Ausnehmungen gelangen.

Das Bezugszeichen 66 deutet auf den positiven Pol des Batteriemoduls 14 und ist an einem ersten Ende 68 der linken Reihe 40 der Anschlüsse angeschlossen, während der andere, der negative Pol 70 an das dem genannten ersten Ende 68 entgegengesetzten zweiten Ende 72 der linken Reihe angeschlossen ist. Der zweite Pol 70 ist über eine leitende Platte 74 und eine Verlängerung nach oben 76 zu dem genannten ersten Ende 68 der linken Reihe benachbarten ersten Ende 78 der rechten Reihe geführt, damit elektrische Verbindungen zu den beiden Polen 60 und 70 an einer gemeinsamen Seite des Batteriemoduls 14 vornehmbar sind. In diesem Beispiel sind sowohl der positive Pol 66 wie auch der negative Pol 70 bzw. die entsprechende Verlängerung 76 mit einem jeweiligen Innengewinde 80 bzw. 82 versehen. Dies ermöglicht es, elektrische Anschlussleitungen (nicht gezeigt) an das jeweilige Batteriemodul 14 anzuschließen bzw. das jeweilige Batteriemodul 14 mit weiteren gleichartigen Modulen zur Bildung eines Batteriemodul Systems anzuschließen. Ferner sind die Innengewinde 80 und 82 innerhalb nach oben vorstehender zylindrischer Bünde vorgesehen (nicht gezeigt), die beim Einbau des Batteriemoduls in ein (isolierendes) Gehäuse einerseits den erforderlichen elektrischen Kontakt sicherstellen und andererseits aber eine Abdichtung gegen Wassereintritt ermöglichen, beispielsweise mittels eines an den zylindrischen Bund platzierten O-Rings, der gegen das Gehäuse den zylindrischen Bund und die Unterseite eines elektrischen Anschlusses abdichtet.

Ein Abstandselement 46 der rechten Reihe ist zur Halterung der Verlängerung 76 seitlich der rechten Reihe 42 verlängert, d.h. mit einer entsprechenden Verlängerung 84 versehen.

An dieser Stelle soll kurz erwähnt werden, dass die Enden der Verbindungsplatte 74 ebenfalls von den Spannbolzen 50 der linken und rechten Reihe 40, 42 durchsetzt sind. Es wird aber zwischen der leitenden Verbindungsplatte 74 und dem unteren positiven Zellenanschluss 36 der rechten Reihe eine isolierende Platte gesetzt, da sonst ein Kurzschluss zwischen den rechten und linken Anschlüssen der untersten Zelle 12' erfolgen wird, was natürlich nicht sein darf. Die oberen Enden 68 und 78 der linken und rechten Reihe 40, 42 sind ebenfalls mit einer isolierenden Platte 79 miteinander verbunden, durch die sich die Spannbolzen 50 erstrecken. Wie oben kurz angedeutet, werden die seitlich eingeordneten Kühlplatten 16, 18 des Kühlmoduls 10 im Betrieb von einer Kühlflüssigkeit durchströmt, die vorzugsweise schlangenartig durch entsprechende Passagen der Platten 16, 18 und gegebenenfalls durch eine Verbindungsleitung 36 zwischen den Kühlplatten 16, 18 hindurchgepumpt werden kann.

Die konkrete Ausbildung der Kühlplatten geht im Detail aus den Fig. 7 A bis 7E hervor. Wie die Fig. 7A zeigt, wird der rohrförmige Eingang der Kühlpassage, der in diesem Beispiel linken Platte von oben nach unten geführt und ist dort an einen seitlichen Lappen 86 der Kühlplatte 16 angebracht, was beispielsweise durch eine Lötverbindung, eine Schweißverbindung oder eine geklebte Verbindung erfolgen kann. Die schlangenför- mige Kühlpassage führt dann im Beispiel der Fig. 7A mit einem ersten senkrechten Abschnitt 88 nach oben, dann mit einem zweiten waagerechten Abschnitt 90 nach rechts, dann über einen weiteren kurzen senkrechten Abschnitt 92 nach unten, über den vierten waagerechten Abschnitt 94 nach links, über einen fünften senkrechten Abschnitt 96 auf der linken Seite der Kühlplatte nach unten, über einen sechsten waagerechten Abschnitt 98 nach rechts, über einen siebten senkrechten Abschnitt 100 auf der rechten Seite der Kühlplatte nach unten, und über einen achten waagerechten Abschnitt 102 der Kühlpassage nach links zu einem weiteren senkrechten Abschnitt 104, der anschließend über einen weiteren waagrechten Abschnitt 106 nach rechts zu einem weiteren Lappen 108 führt, an dem der rohrförmige Ausgang 28 angeschlossen ist (hier ebenfalls mittels einer Lötverbindung, einer Schweißverbindung oder einer Klebeverbindung).

Die Passagen 86, 88, 90, 92, 94, 96, 98, 100, 102, 104 und 106 selbst werden, wie aus der Fig. 7B ersichtlich ist, durch eine entsprechende Ver- pressung eines Blechteils bzw. einer Grundplatte 85 erzeugt, die zu Rippen 99 zwischen den Kühlpassagen 86, 88, 90, 92, 94, 96, 98, 100, 102, 104, 106, 108 sowie oben und unten am Blechteil führt, an denen ein e- benes Abschlussblech 110 angeschlossen werden kann, auch hier mittels einer Lötverbindung, einer Schweißverbindung oder einer Klebeverbindung. Das Ergebnis vor Anbringung der Anschlussrohre 26, 28 ist in perspektivischer Darstellung (zu einem kleineren Maßstab) der Fig. 7E zu entnehmen. Die linken und rechten Kühlplatten 6, 18 sind identisch aufgebaut, so dass nur drei verschiedene Teile erforderlich sind, um beide Kühlplatten zu bilden. Es handelt sich um das verrippte Blechteil der Fig. 7B, das Abschlussblech 110 sowie das gedrehte Rohrteil, die die Eingangs- und Ausgangsrohre 26, 28 bilden. Alle Teile bestehen aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung.

Durch die Verwendung eines rohrförmigen Eingangs 26 und eines rohr- förmigen Ausgangs 28 kann auf diese Weise der eigentliche Eingang und der eigentliche Ausgang auf der gleichen Seite des Batteriemoduls vorgesehen werden, und zwar vorzugsweise auf der gleichen Seite wie die Polanschlüsse 80 und 82, d.h. die obere Seite des Batteriemoduls 14, wie man dem konkreten Beispiel gemäß Fig. 2 A und 3 A entnehmen kann. Es wäre allerdings schon möglich, die Eingangs- und Ausgangsverbindungen zu den schlangenartigen Kühlplatten andersartig zu realisieren, beispielsweise dadurch, dass man die Anschlussrohre 26, 28 beide an der oberen Seite der Kühlplatte gemäß Fig. 7A herausführt (anstelle an der unteren Seite wie in Fig.7A gezeigt) oder das Eingangsrohr 26 oder das Ausgangsrohr 28 oben und das jeweils andere Ausgang 28 bzw. Eingang 26 unten anordnet. Es soll wohl auch zum Ausdruck gebracht werden, dass es nicht absolut zwingend erforderlich ist, die linken und rechten Platten 16, 18 des Kühlmoduls 10 als direkt gekühlte Platten auszubilden, in dem Sinne, dass dort Flüssigkeitspassagen für eine Kühlflüssigkeit vorliegen, sondern es wäre denkbar, auch eine rückseitige Platte des Kühlmoduls vorzusehen und diese mit Kühlpassagen entsprechend auszubilden, während die linke und rechte Platte 18, 16 des Kühlmoduls 10 durch einfache Blechplatten ausgebildet werden. Die bevorzugte Anordnung ist jedoch die Ausführung gemäß Fig. 1 bzw. 7 A bis 7E und 9.

Die Geometrie der Kühlpassagen gemäß Fig. 7A kann so geändert werden, dass die Kanäle parallel durchflössen werden. So entsteht weniger Druckverlust und es können mehrere Kühlplatten bzw. Kühlmodule in Reihe verschaltet werden. Dies bedeutet, dass die rohrförmigen Anschluss- und Abflussrohre 26, 28 jeweils an mehreren parallel zueinander verlaufenden Kühlpassagen der Kühlplatten angeschlossen werden müssen, anstelle der schlangenförmigen Anordnung gemäß Fig. 7A bis 7E.

Das Kühlmodul 10 gemäß Fig. 1 mit den eingesetzten Zellen 12 gemäß Fig. 2 und 3 wird in einem zweiteiligen isolierenden Gehäuse 111 aufgenommen, von denen Details den Fig. 8A bis 8E zu entnehmen sind. Die Fig. 8A zeigt, dass die untere Hälfte 112 des Gehäuses 111 zumindest im Wesentlichen quaderförmig ist, dessen Unterseite 114 gemäß Fig. 8B zur Versteifung mit Rippen 116 versehen ist. Auf der Innenseite der unteren Hälfte 2 des Gehäuses befindet sich eine Schaumstoffeinlage 108, die die unterste Zelle 12 gegen die unterste Verbindungsplatte 204 des Kühlmoduls 10 vorspannt bzw. andrückt, um den Abtransport von Wärme aus dieser Zelle zu begünstigen. Man sieht ferner in der Fig. 8A, dass jeweils zwei Gewindeeinsätze 120 auf der ersten und zweiten Längsseite 122, 124 der unteren Hälfte 122 des Gehäuses vorgesehen sind und dass weitere Gewindeeinsätze 126 in entsprechendem Abstand von der inneren Seite des Bodenteils der unteren Gehäusehälfte vorgesehen sind. Diese dienen der Anschraubung und Befestigung des Kühlmoduls 10 bzw. des Batteriemoduls innerhalb des Gehäuses.

Die obere Hälfte 128 des Gehäuses ist ähnlich ausgebildet, nur wird hier die Verrippung 130, die zur Versteifung der oberen Seite der oberen Hälfte 128 des Gehäuses 111 vorgesehen ist, auf der Innenseite der oberen Half- te des Gehäuses vorgesehen. Diese Verrippung 120 liegt im zusammengebauten Zustand des Gehäuses 111 mit eingebautem Batteriemodul 14 an der oberen Breitseite der oberen Zelle 12' gegebenenfalls über eine Schaumstoffzwischenlage und drückt die obere Zelle 12' gegen die obere Verbindungsplatte 20', um auch dort eine gute Wärmeabfuhr zu gewährleisten.

Fig. 8C entnimmt man auf der vorderen Längsseite 132 der oberen Hälfte des Gehäuses zwei Bohrungen 134, die es ermöglichen, Schrauben einzusetzen, die in den entsprechenden Gewindeeinsätzen 120 der ersten Längsseite 122 der unteren Hälfte 112 des Gehäuses 111 eingreifen. Zwei weitere Bohrungen sind an der hinteren Längsseite 136 der oberen Hälfte 128 des Gehäuses 111 gemäß Fig. 8C vorgesehen, sind jedoch dort nicht ersichtlich, dagegen in der Darstellung der Fig. 8D schon.

Wie dem fertig gestellten Gehäuse mit eingebautem Batteriemodul gemäß Fig. 8E zu entnehmen ist, sind die zwei Pole 66 und 70 bzw. den dort vorhandenen Innengewinden 80, 82 durch die Bohrungen 138 zugänglich, so dass dort der elektrische Anschluss vorgenommen werden kann. Der e- lektrische Anschluss erfolgt daher von der oberen Seite des Batteriegehäuses, jedoch unterhalb der oberen Seite. Die elektrischen Verbindungskabel können auch unterhalb der oberen Seite des Gehäuses geführt werden, beispielsweise innerhalb der Stufen, die sich um die obere Seite herum erstrecken, so dass die elektrischen Leitungen weder die Bauhöhe des Moduls noch die Einbauhöhe im Fahrzeug vergrößern. Der rohrförmige Eingang 26 und der rohrförmige Ausgang 28 für das Kühlsystem bzw. die entsprechenden Schlauchtüllen 30, 32 ragen durch die Bohrungen 140 der oberen Gehäusehälfte hindurch. Auch hier erfolgt der Kühlmittelan- schluss unterhalb der oberen Seite des Batteriemoduls und auch hier ist es möglich, die externen Anschlussschläuche so zu führen, dass sie weder die Bauhöhe des Batteriemoduls noch dessen Einbauhöhe vergrößern. Gegebenenfalls können die genannten Stufen größer bzw. tiefer ausgeführt werden, um dies zu ermöglichen.

Ferner ist das Batteriemanagementsystem mit einem Stecker versehen, der durch die Öffnung 142 an der oberen Seite 146 der oberen Hälfte 128 des Gehäuses 111 zugänglich ist, wobei das Gehäuse 111 hier mit zwei Gewindeeinsätzen 148 ausgestattet ist, die zur Aufnahme von Befestigungsschrauben des Steckers dienen.

Das Gehäuse ist ein zweiteiliges Spritzgussteil und kann folgende Auslegung haben: Die kritische Dimension ist die kurze Seite (Bauhöhe 155 mm). Daher sind alle Anschlüsse (Pole, Kühlung und Daten) versenkt ausgeführt. Der Datenstecker wird in der Praxis mit einem angepassten Stecker noch weiter versenkt, um eine Abdichtung ohne zusätzlichen Bauraum zu ermöglichen. Die Abmessungen können bspw. wie folgt gewählt werden:

Grundmaße: ca. 300x245x155 mm

Volumen: ca. 11 1

Energiedichte: ca. 152 Wh /1

Masse: ca. 14, 15 kg

Spezifische Energie: ca. 122 Wh/ Kg.

Die zwei Gehäusehälften 112, 128 können mit einem umlaufenden Nut- und Federsystem zur Abdichtung aneinander geschlossen werden. Gegebenenfalls kann der Batteriemanagementstecker mit einer abdichtenden Kappe und Dichtungen zwischen Gehäuse und Kühlmittelanschlussrohren 26, 28 versehen werden.

Die Module können allerdings mit oder ohne Gehäuse zu einer Batterie integriert werden. Die Systemgrenze und die damit zu realisierenden Funktionen, wie z.B. Dichtung gegen Verunreinigung von außen, EMV und mechanische Sicherheit, können somit flexibel um ein Modul bis hin zur gesamten Batterie gelegt werden. Das Modul ohne Außengehäuse (Zellstack) kann z.B. in eine Folie eingeschweißt werden. Diese Stacks werden dann in der Anzahl größer 1 in ein Systemgehäuse verbaut.

Ausgehend von einem Batteriemodulsystem mit acht einzelnen Batteriemodulen 14 der oben beschriebenen Art werden nunmehr einige erfindungsgemäße Überlegungen zum Kühlsystem beschrieben.

Bevor die Ausbildung des Kühlsystems näher beschrieben wird, ist es angebracht, einige Worte zur Kühlung eines Traktionsbatteriesystems und zum Klimatisierungsbedarf eines Fahrzeugs, das das Batteriesystem aufweist, zu sagen.

Ein Hauptziel des erfindungsgemäßen Kühlsystems ist, die Betriebssicherheit des Traktionsbatteriesystems sicherzustellen, mit der Motivation, das Überschreiten von spezifizierten Temperaturgrenzen zu vermeiden, das sonst zu einer dauerhaften Schädigung des Batteriesystems und im Extremfall zu Feuer oder Explosion führen könnte. Um dies zu erreichen, wird das Batterie System gekühlt, und zwar mit dem Ziel, gefährliche und schädliche Temperaturgrenzen nicht zu überschreiten. Für viele Batterietechnologien soll die Temperatur nicht über 30⁰C steigen, um eine maximale Lebensdauer zu erhalten. Erfahrungsgemäß führt jede Temperaturerhöhung von 10⁰C über 30°C hinaus, zu einer Lebensdauerreduktion um ca. die Hälfte, was aber technologieabhängig ist.

Bei einem Traktionsbatteriesystem besteht auch ein Klimatisierungsbedarf, z.B. um das Kaltstartverhalten zu verbessern. Dies ist deshalb notwendig, weil bei tiefen Temperaturen die Leistungsfähigkeit der verwende- ten Zellen stark abnimmt. Um dem zu begegnen, muss das Batteriesystem beispielsweise im Winterbetrieb beheizt werden.

Im Allgemeinen werden entsprechend dem erfindungsgemäßen Konzept das Traktionsbatteriesystem, das üblicherweise aus mehreren Batteriemodulen besteht, und/ oder die einzelnen Batteriemodule thermisch gut isoliert. Dies verhindert, dass die Batteriemodule bzw. die darin enthaltenen Zellen schnell abkühlen mit der Folge, dass sie anschließend aufwendig beheizt werden müssen, um das erneute Anlassen des Fahrzeugs zu ermöglichen.

Eine Möglichkeit die Batteriezellen zu beheizen liegt darin, eine Widerstandsheizung zu verwenden, die direkt an den elektrisch leitenden Abstandselementen anliegt. Es kann bspw. ein Heizwiderstand für jedes leitende Abstandselement vorgesehen werden. Da die elektrisch leitenden Abstandselemente naturgemäß gut wärmeleitend sind und eine hochwertige elektrisch- und wärmeleitende Verbindung bzw. einen Übergang zu den metallischen Fahnen der Elektroden der Zellen haben, kann die elektrisch erzeugte Wärme direkt in das Innere der jeweiligen Zellen eingebracht werden, was für die Erwärmung der Zellen besonders energieeffi- zient ist. Bei einer gut isolierten Anordnung reicht bereits ein Energieeintrag von 1 Watt pro Zelle aus. Diese Energie kann von den Batteriemodulen selbst oder bei der Aufladung der Batteriemodule vom Netz oder von einem zugeordneten Verbrennungsmotor, Verbrennungsheizung oder Brennstoffzellensystem geliefert werden. Die Widerstände können auch an einer Platine angebracht werden, die zum Batteriemanagementsystem gehört und gegen die Abstandselemente gedrückt wird.

Die Erwärmung der Batteriemodule kann aber auch bzw. alternativ zu der beschriebenen elektrische Heizung über das vorhandene Kühlsystem erreicht werden, wie weiter unten näher beschrieben wird. Ferner ist es angebracht, die einzelnen Batteriemodule für sich und/oder im Verbund thermisch gegen die Umgebung zu isolieren, um einerseits die Eigenwärme der Batterien zu speichern und andererseits Wärmeverluste bei Beheizung der Batterien herabzusetzen. Wenn z.B. das Batteriesystem im Betrieb eine Temperatur nahe 30⁰C aufweist, kann durch geeignete Isolierung innerhalb der Modulgehäuse und/oder außerhalb der Modulgehäuse der Wärmeverlust des Batteriesystems herabgesetzt werden, so dass das Batteriesystem nicht sehr schnell auskühlt und ausreichend warm bleibt, um nach einer Fahrpause wieder den Betrieb wirtschaftlich aufnehmen zu können.

Auch soll ein Temperaturausgleich zwischen den Zellen der einzelnen Batteriemodule 14 erfolgen, mit der Motivation, die Kapazität der Zellen maximal auszunutzen und die verfügbare Leistung maximal über den gesamten Lebenszyklus bereitzustellen. Auch dies erfordert das Kühlen oder gar das Heizen der einzelnen Zellen 12 der Batterie module 14. Man strebt ein gleichmäßiges Temperaturniveau an, was zu äquivalentem Zellverhalten und gleichmäßiger Entladung und Alterung der Zellen führt. Mit anderen Worten kann man durch das richtige Temperaturniveau und einen entsprechenden Temperaturausgleich dafür sorgen, dass alle Zellen 12 die maximale Leistung über den längstmöglichen Zeitraum zur Verfügung stellen und dass bei Erreichen der maximalen Lebensdauer alle Zellen 12 am Ende ihrer jeweiligen Lebensdauer sind, so dass ein wirtschaftlicher Austausch von Batteriemodulen 14 erfolgen kann, da man einzelne Batteriemodule nicht vorzeitig austauschen muss und beim Versagen eines Batteriemoduls 14 alle Zellen 12 ebenfalls am Ende ihres Arbeitslebens sind.

Es sind grundsätzlich zwei Möglichkeiten der Wärmeübertragung von bzw. an die Zellen 12 eines einzelnen Batteriemoduls 14 denkbar. Es kann ein Energieaustausch der Zelle 12 mit der Umgebung entweder über Luftkühlung erfolgen oder durch Flüssigkeitskühlung. Mit einer Luftkühlung ist ein direkter Kontakt zwischen Zellengehäuse und Umgebungsluft erforderlich, jedoch bedingen die schlechte Wärmeleitfähigkeit und die geringe Dichte der Luft große Volumenströme und große Austauschflächen sowie eine ausgeprägte Geräuschentwicklung.

Bei der Flüssigkeitskühlung dagegen kann eine bessere Übertragung der Energie über Wärmeleitung und Konvektion von Gehäuse 111 in eine Kühlflüssigkeit und im Anschluss über Konvektion in die Umgebungsluft erfolgen. Bei einer Flüssigkeitskühlung kann eine bessere Wärmeleitfähigkeit erreicht werden, da die wärmeleitenden Elemente 16, 18, 20, 52, 46, 36, 38 in direkter Berührung mit den Zellen 12 stehen und diese zusammen mit einem die Kühlflüssigkeit kühlenden Wärmetauscher erlauben, kleinere Volumenströme und Austauschflächen sowie eine geringe Geräuschentwicklung. Die Verwendung einer Flüssigkeitskühlung macht allerdings zusätzliche Komponenten in Form von Schlauchverbindungen und Dichtungen sowie einen Wärmetauscher zur Umgebung notwendig.

Wenn man sich für eine Flüssigkeitskühlung entscheidet, muss man gleichzeitig Überlegungen anstellen im Zusammenhang mit der hydraulischen Auslegung des gesamten Kühlsystems. In den Rohren/ Schläuchen/ Kühlpassagen und Komponenten des Kühlsystems entstehen Druckverluste. Bei Strömungselementen in Form von Rohren mit rundem Querschnitt und entsprechenden Umlenkungen kann man diese Druckverluste mit empirischen Formeln abschätzen. Zusätzlich zu den Widerständen in jedem Kühlmodul bringen die externen Schlaufen sowie der Kühler Widerstände in den Kreis ein, die zusätzlich berücksichtigt werden müssen, sobald ein konstruktiver Ansatz vorhanden ist. Die Pumpe, die zur Zirkulierung des Kühlmittels erforderlich ist, prägt gegen diese Widerstände einen hiervon abhängigen Volumenstrom ein und erzeugt einen stabilen Arbeitspunkt, dort wo der von der Pumpe lieferbare Druck die Kennlinie des Kühlsystems in Form des Volumenstroms als Funktion des angebrachten Drucks schneidet. Besonders günstig ist es, wenn eine kleinere Pumpe für die Kühlflüssigkeit zur Anwendung kommt, beispielsweise eine kleine Automotive-Umwälzpumpe mit einer typischen Leistung von 10 bis 30 W, die bei einem Druckverlust im System von 75 bis 450 mbar einen Volumenstrom pro Modul von > 50 l/h erreichen kann.

Die Fig. 10A zeigt eine Möglichkeit, die Kühlmodule 10 aller acht Batteriemodule 14 in Reihe zu schalten. Dies ist aber keine günstige Anordnung, da die Temperatur des Kühlsystems bestehend aus den acht in Reihe aneinander geschlossenen Kühlmodule 10 kontinuierlich steigt, so dass das letzte Modul 10' bzw. 14' am wärmsten ist.

Werden dagegen gemäß Fig. 1OB alle Kühlmodule 10 parallel geschaltet, so kann man auf diese Weise sicherstellen, dass alle Module die gleiche Kühlmitteltemperatur aufweisen.

Werden allerdings alle acht Module gemäß diesem Beispiel parallel durchströmt, muss man einen zusätzlichen Aufwand treiben, um sicherzustellen, dass der Volumenstrom für jedes Modul 10 gleich ist.

Günstiger ist es, wie in Fig. IOC gezeigt, Mischformen zu verwenden, in denen mehrere Kühlpfade parallel zueinander angeordnet sind und in jedem Kühlpfad mehrere Module 10 in Reihe geschaltet werden. Es gilt zu ermitteln, wie viele Module in Reihe geschaltet werden können, ohne dass die entstehende Temperaturdifferenz zu groß wird.

Nach umfangreichen Überlegungen und Untersuchungen ist die Anmelderin der Überzeugung, dass die Temperaturdifferenz, die tolerierbar ist, 5°C nicht überschreiten soll. Ferner ist gefunden worden, dass ein Kühlsystem, das wirtschaftlich arbeitet und wirtschaftlich zu realisieren ist, sich dann am günstigen realisieren lässt, wenn, bei einem Batteriemodulsystem bestehend aus mehreren gleichartigen Batteriemodulen 14 mit jeweiligen Kühlmodulen 10, diese derart zusammengeschlossen bzw. zusammenschließbar sind, dass mehrere parallele Kühlkreise 150 entstehen, die über ein Verteilerrohr 152 gespeist sowie an einem Sammelrohr 154 angeschlossen sind. Jeder Kühlkreis 150 kann jeweils zwei bis vier Kühlmodule 10 bzw. Batteriemodule 14 in Reihe umfassen, wobei die Kühlpassagen innerhalb der Batteriemodule 14 jeweils einen freien Strömungsquerschnitt entsprechend dem eines Rohres mit einem lichten Durchmesser von 8 bis 9 mm aufweist.

Einige Beispiele eines solchen Kühlsystems sind den Fig. I IA bis HD zu entnehmen.

Bei der Ausführung gemäß Fig. 1 IA sind jeweils zwei Batteriemodule bzw. Kühlmodule 10 entsprechend den Fig. 1 bis 3 in Reihe geschaltet, d.h. jedes Batteriemodul 14 bzw. Kühlmodul 10 hat einen Eingang 26 und einen Ausgang 28, welcher durch die hydraulische Auslegung jedes Kühlmoduls entsprechend der Fig. 9 realisiert werden kann, wobei der Ausgang 28 des ersten Kühlmoduls 10 der zwei in Reihe geschalteten Module 10, 10' an den Eingang 26 des nächsten Moduls 10' in Strömungsrichtung angeschlossen ist und der Eingang 26 des ersten der zwei in Reihe geschalteten Module 10, 10' an ein Verteilerrohr 152 angeschlossen ist und der Ausgang 28 des zweiten Moduls 10' der zwei in Reihe geschalteten Module 10' an ein Sammelrohr 156 angeschlossen ist. Alternativ hierzu könnte gemäß der Fig. 1 IB gearbeitet werden. Hier werden die Kühlpassagen durch die einzelnen Kühlplatten 16, 18 des jeweiligen Moduls 10 nicht durch eine Verbindungsleitung 34 verbunden, sondern jedes Modul hat zwei getrennte Eingänge 26 und zwei getrennte Ausgänge 28, nämlich einen Eingang und einen Ausgang für jede Kühlplatte 16, 18. Bei einer derartigen Anordnung können ohne weiteres bis zu vier Module 10 in Reihe geschaltet werden, wie in Fig. I IB gezeigt, so dass parallele Strömungspfade 158 (vier parallele Strömungspfade 158 in Fig. I IB) erzeugt werden, die jedoch sich ergebende zwei Reihen 160 von Modulen bisher an ein Verteilerrohr 152 und ein Sammelrohr 156 angeschlossen sind.

Bei Bedarf können mehrere Kühlmodule 10, d.h. Batteriemodule 14 aneinander angeschlossen werden, wobei das System gemäß Fig. 1 IA bzw. Fig. I IB entsprechend ergänzt wird. Zum Beispiel, wenn beispielsweise anstatt acht Batteriemodule 14 mit acht Kühlmodulen 10 zwölf Batteriemodule 14 mit zwölf Kühlmodulen 10 vorgesehen sind, dann werden entsprechend der Fig. HD jeweils drei Batteriemodule bzw. Kühlmodule 10, 10', 10" in Reihe geschaltet, anstelle von zwei Batteriemodulen bzw. Kühlmodulen, wie in Fig. 1 IA gezeigt. Dagegen werden bei einer entsprechenden Ausdehnung des Beispiels gemäß Fig. 1 IB in Fig. 1 IC jeweils sechs Module in Reihe geschaltet, anstelle von vier Modulen 10 in Fig. HB.

Die Tabellen gemäß Fig. 12A und 12B zeigen für zwei verschiedene Entnahmeleistungsraten (1,5 C und 2 C) an, wie sich die Temperaturdifferenz bei den Kühlmodulen bzw. Batteriemodulen in der Praxis gestaltet, je nachdem, wie viele Module parallel zueinander geschaltet werden und je nachdem wie viele serielle Module in Betracht kommen. Die in den Fig. 12A und 12B angegebenen Werte gelten für einen Rohrdurchmesser von 8 mm, was einen äquivalenten Strömungsquerschnitt durch die Strömungspassagen der Zellen bestimmt.

Die mit einem Punkt versehenen Bereiche der Tabelle gemäß Fig. 12A und 12B zeigen Systeme an, die für verschiedene Leistungsentnahmen mit ei- ner Temperaturdifferenz zwischen Einlauf und Auslauf kleiner als 5°C arbeiten. Man sieht, dass die Temperaturdifferenz von der Leistungsentnahmerate (in diesen Beispielen 1,5 C bzw. 2 C) abhängt und dass beispielsweise eine Variante mit zwölf Batteriemodulen und bis zu drei seriellen Modulen gut geeignet ist, da Reserven auf bis zu 2 C vorhanden sind. Natürlich muss man bei dieser Betrachtung nicht nur die Entnahmerate, sondern zugleich auch die Höhe der notwendigen Energiemenge berücksichtigen, die bei einem kleineren Fahrzeug durchaus im Bereich zwischen 16 und 40 KWh liegen kann. Gegenüber einem lichten Rohrdurchmesser von 6 mm zeigt sich bei einem lichten Rohrdurchmesser von 8 mm ein deutlich besserer Wirkungsgrad, da der Temperaturunterschied ΔT ca. 50 % kleiner ist. Dagegen führt eine Steigerung des lichten Rohrdurchmessers auf 9 mm zu keiner weiteren ausgeprägten Besserung.

In der Fig. 13 sieht man, dass das Verteilerrohr 152 und das Sammelrohr 156 mit einer Hauptleitung 160 kommunizieren, die eine Pumpe 162 und einen Kühler 164 in diesem Beispiel mit Lüfter 166 aufweist. Wenn die Temperatur des Kühlmittels droht, eine bestimmte Grenze zu überschreiten, wird der Lüfter 166 eingeschaltet, um die durch eine Hauptleitung und den Kühler fließende Kühlflüssigkeit zusätzlich zu kühlen, d.h. zusätzlich zu der normalen Luftströmung durch den entsprechend im Fahrzeug platzierten Kühler 164, der von der an dem Fahrzeug vorbei strömenden Luft durchströmt wird.

Wie in Fig. 14A zusätzlich gezeigt, kann die Hauptleitung 160 ferner einen Wärmetauscher 168 mit mindestens einem weiteren Kreislauf aufweisen, der eine Heizung bzw. Klimaanlage 172 speist. Auf diese Weise kann die überschüssige Wärme, die über das Kühlsystem von den Batteriemodulen 14 entfernt wird, zur Heizung des Innenraums eines Fahrzeugs verwendet werden, das mit dem Traktionsbatteriesystem ausgestattet ist. Bei Bedarf kann auch ein Kältemittelkreislauf, der durch einen Klimakompressor ab- gekühlt wird, für zusätzliche aktive Kühlung des Systems sorgen. Bei Bedarf kann auch die Heizung von außen mit Energie versehen werden, um über das Kühlsystem die Zellen 12 der einzelnen Batteriemodule 14 aufzuwärmen, sofern dies notwendig ist, um die Zellen auf ein vernünftiges Batteriebetriebstemperaturniveau zu bringen. Das Kühlsystem arbeitet dann in diesem Modus als Heizsystem für die Batteriemodule. Sobald eine vernünftige Betriebstemperatur erreicht wird, wird die Zusatzheizung abgeschaltet und das Fahrzeug kann unter Anwendung der Energie des Traktionsbatteriesystems in Betrieb genommen werden. Sollte eine externe Energiequelle zur Aufwärmung der Batterie nicht zur Verfügung stehen, beispielsweise dann, wenn das Fahrzeug in der Nacht auf der Straße geparkt ist, so kann ein Teil der noch vorhandenen Energie der Batterien zur Aufwärmung der Batterien verwendet werden, beispielsweise durch An- schluss der Batterieleistung an eine elektrische Heizeinrichtung der Heizung 172, die die Kühlflüssigkeit vorübergehend erwärmt, und wobei auch ein Teil der elektrischen Energie verwendet werden kann, um die Pumpe 162 zu betreiben und hierdurch die erwärmte Kühlflüssigkeit durch die einzelnen Zellen 12 zu zirkulieren.

Es wird nun auf die Fig. 14B bis D verwiesen, die Weiterbildungen des Kühlsystems gemäß Fig. 13 bzw. 14A zeigen. In diesen Figuren werden gleiche Teile oder Teile mit der gleichen Funktion wie in Fig. 13 und 14A mit den gleichen Bezugszeichen versehen und es versteht sich dass die Beschreibung jedes Teils auch entsprechend für das Teil mit dem gleichen Bezugszeichen in den anderen Figuren gilt. Diese Konvention gilt für die Beschreibung der Figuren insgesamt.

Die Fig. 14B, 14C, 14D zeigen Weiterbildungen des externen Kühlsystems. Gemäß Fig. 14B misst ein Steuergerät 250 die Temperaturen der zusammengesetzten Batteriemodule an einigen ausgewählten Stellen bzw. Zellen der Batterie, des Kühlmittels und der Umgebung mittels nicht gezeigter Temperaturfühler. Es steuert alle Komponenten gemäß der Vorgaben zur Batterietemperierung an.

Bei Kühlbedarf an der Batterie schaltet das Umschaltventil auf Weg 254. Über einen Wärmetauscher 164 kann Wärme mit der Umgebungsluft oder einen anderen Kühlkreislauf ausgetauscht werden. Die Heizung 172 ist aus.

Bei Heizbedarf an der Batterie (kalte Umgebungstemperaturen) schaltet das Ventil auf Weg 256. Gleichzeitig wird die Heizung 172 zugeschaltet. Diese kann elektrisch (aus 230 V Wechselstromnetz oder Batterie) oder mit Kraftstoff betrieben sein. Der Weg und die aufzuheizende Flüssigkeitsmenge können durch Platzierung des Ventils 252 direkt am Batterietrog, d.h. an dem die zusammengesetzten Batteriemodule 14 bzw. Kühlmodule 10 aufnehmenden Fach oder Behälter (nicht gezeigt), klein gehalten werden. Es wird hierdurch keine Wärme an die Umgebung verloren.

Die Heizung 172 kann auch in Weg 256 platziert werden.

Als Ergänzung zu der Anordnung gemäß Fig. 14B kann im Weg bzw. in der Nebenstromleitung 256 ein Wärmetauscher/ Verdampfer 258 eingebaut werden, der Wärme an einen Kältemittelkreislauf 260 abführen kann, der beispielsweise zu einer Klimaanlage gehört.

Bei hohen Umgebungstemperaturen kann die Wärme nicht mehr an die Umgebung abgeführt werden. Muss dennoch gekühlt werden, muss ein aktives System, z.B. ein dem Kältemittelkreislauf 260 zugeordneter Klimakompressor 262 verwendet werden. In diesem Fall schaltet das Steuergerät 250 die Heizung 172 aus, den Klimakompressor 262 zu und das Umschaltventil auf Weg 256. Dadurch wird keine Wärme aus der Umgebung über den Wärmetauscher 164 in Weg 254 aufgenommen.

Die Fig. 14D zeigt eine Anordnung ähnlich der Fig. 14B, jedoch wird die Heizung 172 in der Nebenstromleitung 254 eingesetzt, um eine Ladung bei tiefen Temperaturen zu ermöglichen. Daher ist entweder das Ladegerät 26 oder die Heizung mit dem 230V-Netz zu verbinden.

Ist das Batteriesystem 10, 14 sehr kalt und soll geladen werden, passiert folgendes:

Über eine Schaltrelais 268 wird zunächst das Heizgerät 172 an 230V angelegt; die Heizung ist aktiv. Gleichzeitig schaltet das Umschaltventil 252 auf Weg 256. Ist die Batterietemperatur warm genug, schaltet das Relais das Ladegerät 264 an 230V. Der Ladevorgang kann beginnen.

Die Kombination von Fig. 14D mit dem zusätzlichen Wärmetauscher 258 in Fig. 14C ist ebenso möglich.

Bezug nehmend auf Fig. 15 wird eine alternative Ausführung der Anschlussklemmen bzw. -fahnen 36, 38 der Zelle 12 gezeigt. Anstelle von einseitig U-förmigen Ausschnitten 37 und 39, wie sie für die Anschlussklemmen gemäß Fig. 2B gezeigt sind, werden hier kreisrunde Öffnungen 37' und 39' in den beiden Anschlussklemmen 36, 38 vorgesehen, die eine Fortsetzung der positiven (*) und negativen (-) Elektroden der Zelle 12 darstellen. Obwohl hier, wie auch in Fig. 2B, jeweils zwei Ausschnitte vorgesehen sind, kann auch eine andere Anzahl von Ausschnitten vorgesehen werden, wie beispielsweise die drei U-förmigen Ausschnitte gemäß Fig. 17A. Die Anschlussklemmen 36 und 38 selbst bestehen aus einem Aluminiumblech oder Kupferblech geringer Dicke, wie beispielsweise (ohne Einschränkung) 0,3 mm.

Es ist in der Praxis relativ schwierig, eine Verbindung zu einer solchen Anschlussklemme aus Aluminium zu erreichen, die über einen Zeitraum von mehreren Jahren einen kontinuierlichen niedrigen Übergangswiderstand aufweist. Einerseits bildet sich auf einem Aluminiumblech in kürzester Zeit eine isolierende Oxidschicht, andererseits müssen metallischer Korrosion bei der Kontaktierung der Anschlussklemmen und sich über einen längeren Zeitraum möglicherweise ändernden Klemmkräften, die wiederum häufig Temperatur abhängig sind, vorgebeugt werden.

Um hier Abhilfe zu schaffen, werden vorzugsweise leitende Abstandselemente gemäß Fig. 16A und 16B und isolierende Abstandselemente gemäß Fig. 16C und 16D verwendet. Gleichartige Abstandselemente 44, 46 werden sowohl für die Ausführung der Anschlussklemmen gemäß Fig. 2B als auch für die gemäß Fig. 15 verwendet (d.h. abgesehen von der Form der Ausschnitte 37, 39 bzw. 37', 39').

Konkret besteht das leitende Abstandselement 44 gemäß Fig. 16A aus einem die Form eines Quaders aufweisenden Block 200 aus Aluminium mit zwei Durchgangslöchern 202, die im Durchmesser dem Durchmesser der kreisförmigen Öffnungen 37' bzw. 39' der Ausführung gemäß Fig. 15 bzw. dem Durchmesser des gerundeten Bodens der U-förmigen Ausschnitte 37 bzw. 39 der Ausführung gemäß Fig. 2B entsprechen. Wie aus der Schnittzeichnung gemäß Fig. 16B (an der Schnittebene XVlB-XVlB der Fig. 16A) zu entnehmen, ist der Block 200 aus Aluminium allseitig mit einer galvanischen Nickelbeschichtung 204 versehen. Die oberen und unteren Seiten 206, 208 des beschichteten Aluminiumblockes werden aufgerauht, beispielsweise durch Sandstrahlen, Schleifen, Bürsten oder anderweitig, wo- durch kleinere Erhebungen und Vertiefungen an den genannten Seiten 206 und 208 entstehen bzw. vorhanden sind. Diese graben sich bei Zusammenbau eines Batteriemoduls leicht in die Oberfläche der Anschlussklemmen 36, 38, durchbrechen dort die Oxidschicht und stellen einen ausgezeichneten Kontakt zu den Anschlussklemmen her. Die Ni- Beschichtung 204 kann auch innerhalb der Löcher 202 vorgesehen werden, dies ist jedoch nicht zwingend erforderlich.

Die isolierenden Abstandselemente 46 gemäß Fig. 16C und 16D weisen eine Form auf, die der des leitenden Abstandselements 44 gemäß Fig. 16A und 16B zumindest im Wesentlichen identisch ist. Sie bestehen auch hier aus einem die Form eines Quaders aufweisenden Aluminiumblocks 210. Um sicherzustellen, dass die so konzipierten Abstandselemente isolierend sind, werden die entsprechenden Aluminiumblöcke vollflächig eloxiert, wodurch eine dünne hochwertige Isolationsschicht 212 auf allen Oberflächen der Blöcke entsteht. Falls die Bohrungen 214 bereits vorher angefertigt sind, liegt diese anodisierte Schicht auch in den Bohrungen 214 vor (nicht gezeigt). Um sicherzugehen, dass eine etwaige Beschädigung der ohnehin harten anodisierten Schicht nicht zu einem unerwünschten leitenden Übergang zwischen dem isolierenden Abstandselement 46 und einem leitenden Abstandselement 44 oder einer Anschlussklemme 36, 38 einer Batteriezelle führt, wird auf die anodisierte Schicht eine weitere isolierende Schicht 216 abgelagert. Diese Schicht 216 kann, selbst wenn in Fig. 16D nicht so gezeigt, auch innerhalb der Bohrungen 212 abgelagert werden, gegebenenfalls auf einer dort vorgesehenen eloxierten Schicht. Es handelt sich bei der isolierenden Schicht 216 um eine sehr dünne Schicht einer organischen oder anorganischen Verbindung oder eine Lackschicht aus einem isolierenden Lack oder um eine Harzschicht eines entsprechend isolierenden Harzes. Die Ni-Schicht 204 des leitenden Abstandselements gemäß Fig. 16A, 16B und die anodisierte Schicht 212 sowie die darauf aufgebrachte isolierende Schicht 216 werden verhältnismäßig dünn gehalten, beispielsweise etwa 200 μm für die Ni-Schicht 204 und die eloxierte Schicht 212 und etwa 300 μm für die isolierende Schicht 216. Da sowohl die leitenden Abstandselemente 44 als auch die isolierenden Abstandselemente 46 zumindest im Wesentlichen aus Aluminium bestehen, wird die thermische Dehnung der Abstandselemente insgesamt in etwa der thermischen Dehnung von Aluminium entsprechen. Ferner, da die Spannbolzen bevorzugt aus Aluminium bestehen, wird sichergestellt (da die Wärmedehnungskoeffizienten der Teile bis auf die dünne Beschichtungen zumindest im Wesentlichen gleich sind), dass nach Anziehen der Mutter der Schraubbolzen eine zumindest im Wesentlichen konstante Klemmkraft zwischen den leitenden Abstandselementen 44, den isolierenden Elementen 46 und den Anschlussklemmen der Batteriezellen des Batteriemoduls entsteht, egal welche Temperaturschwankungen in der Praxis vorkommen. Durch diese Klemmkraft wird nicht nur sichergestellt, dass die Unebenheiten der Ni-Be Schichtung 204 der leitenden Abstandselemente einen guten elektrischen Kontakt zu den Anschlussklemmen der Batteriezellen herstellen, sondern der Klemmdruck führt auch zu einer Art Dichtung zwischen den aneinander liegenden Oberflächen, so dass Feuchtigkeit oder korrosionsfördernde Substanzen nicht ohne weiteres zu einer Verschlechterung der leitenden Übergänge zwischen den leitenden Abstandselementen 44 und den Anschlussklemmen 36, 38 führt.

Die Verwendung von Aluminium als Grundstoff der leitenden Abstandselemente 44 und der isolierenden Elemente 46 bietet sich deshalb an, weil es sich um das gleiche Material handelt wie die Anschlussklemmen 36, 38 einerseits und Aluminium andererseits eine relativ geringe Dichte aufweist, so dass das Gewicht des Batteriemoduls klein gehalten werden kann. Denkbar wäre es allerdings, sowohl die leitenden Abstandselemente als auch die isolierenden Abstandselemente aus einem anderen Material herzustellen, wobei es dann angebracht wäre, die Spannbolzen aus dem gleichen Material oder aus einem Material mit einem vergleichbaren Wärmedehnungskoeffizienten auszubilden, um die erwünschte zumindest im Wesentlichen konstante Klemmkraft zu erreichen.

Die Fig. 17 zeigt eine alternative Ausbildung der Kühlplatten 16, 18 der Fig. 1. Diese Kühlplatten werden in Fig. 17 zu einem einheitlichen Gebilde umfunktioniert, so dass sich eine dreiseitige Kühlplattenanordnung 220 ergibt. Konkret geht die Kühlplatte 222 auf der rechten Seite 223 des Kühlmoduls 220 der Fig. 17 über eine Kühlplatte 224 an der Rückseite 225 des Kühlmoduls 220 in die Kühlplatte 226 der linken Seite 227 über. Ferner werden hier die Kühlpassagen 228 der Kühlplatten parallel ausgeführt in dem Sinne, dass alle einzelnen Kühlpassagen 228 der Kühlplatten parallel zueinander und mit gleichmäßigem Abstand um die drei Seiten 223, 225, 227 des Kühlmoduls herum geführt sind und erstrecken sich zwischen einer Verteilerpassage auf der linken Seite 227 des Kühlmoduls 220 über die Rückseite 225 zu einer Sammelpassage 230 auf der rechten Seite 223 des Kühlmoduls 230.

Die Verteilerpassage auf der linken Seite 226 ist identisch aufgebaut zu der Sammelpassage 230 auf der rechten Seite 223. Die Sammelpassage 230 kommuniziert über eine lange schmale Verbindungspassage 232 mit dem rohrförmigen Ausgang 28 mit der Schlauchtülle 32. Genauso kommuniziert der rohrförmige Eingang 26 mit der Schlauchtülle 30 über eine längliche Verbindungspassage (in Fig.17 nicht sichtbar) mit der Verteilerpassage (ebenfalls nicht sichtbar). Kühlflüssigkeit strömt somit durch die Schlauchtülle 30 in den rohrförmigen Eingang 26 hinein, von dort über die genannte längliche Verbindungspassage und die Verteilerpassage in die einzelnen parallel zueinander verlaufenden Passagen 228 des Kühlmoduls 220 über die linke Seite 227 des Kühlmoduls 220 und anschließend über die hintere Seite 225 des Kühlmoduls und über die rechte Seite 223 des Kühlmoduls 220 in das Sammelelement 230 und dann über die längliche Verbindungspassage 232 zu dem rohrförmigen Ausgang 28 und über die Schlauchtülle 32 weiter in den Kühlkreislauf.

Bei dieser Ausführung sind die Kühlbleche bzw. die Verbindungsplatten 20 mit rechtwinklig gebogenen Seitenteilen 24 an der linken Seite 227 und der rechten Seite 223 des Kühlmoduls 220 sowie an der hinteren Seite 225 vorgesehen, und diese sind dann an ebene Blechteile an den inneren linken, hinteren und rechten Seiten 227, 225 und 223 des Kühlmoduls 220 angeklebt, angeschweißt bzw. angelötet, um einen guten Wärmeübergang zwischen den Verbindungsplatten 20 und den Kühlplatten an den drei Seiten 227, 225, 223 zu erzeugen.

Die Außenseite der Kühlplattenbereiche 222, 224, 226 des Kühlmoduls 220 ist ebenfalls durch ein Blechteil gebildet, das ähnlich wie bei dem Blechteil der Fig. 7A bis 7D an Stellen eingedrückt ist, um Rippen 99 zu bilden, die die Kühlpassagen 228 einschließlich die Verbindungspassage von dem rohrförmigen Eingang 26 in die Verteilerpassage und den Übergang auf der anderen Seite des Kühlmoduls 220 in das Sammelelement 230 und die Verbindungspassage 232 in den rohrförmigen Ausgang 26 zu bilden. Die inneren ebenen Blechteile sind mit dem äußeren Blechteil mittels Kleben, Schweißen, Löten oder anderweitig wasserdicht verbunden.

Das Eingangsrohr 26 mit Schlauchtülle 30 und das Ausgangsrohr 28 mit Schlauchtülle 32 können identisch aufgebaut sind und mit einem länglichen V-förmigen Schlitz oder diskreten Bohrungen unterschiedlicher Größen ausgeführt werden, wenn dies erforderlich ist, um eine gleichmäßige Strömung durch die parallel zueinander verlaufenden Kühlpassagen 228 sicherzustellen. An sich ist die Verwendung eines diskreten Rohres 26, 28 entbehrlich, da die Blechteile der Kühlplatten so gebildet werden können, dass Rohrteile bzw. entsprechende Kanäle entstehen. In diesem Falle ist dann nur eine Schlauchtülle 30 bzw. 32 notwendig, die zwischen den Blechteilen der Kühlplatten abgedichtet angeordnet ist, beispielsweise durch Kleben, Löten oder Schweißen, gegebenenfalls mit einer eingeklemmten O-Ring Dichtung. Die Verbindungspassagen wie 232 können schließlich auch weggelassen werden, wenn die Rohre 26, 28 oder die entsprechenden Kanäle direkt mit der Verteilerpassage bzw. Sammelpassage kommuniziert oder gar diese direkt bilden.

Die Fig. 17 zeigt ferner ein kammartiges Teil 240 mit Schlitzen 242, die in den Abständen der einzelnen Anschlussklemmen 36, 38 der einzelnen Zellen angeordnet sind und Abmessungen aufweisen, die die Anschlussklemmen aufnehmen. Auf diese Weise kann die kammartige isolierende Platte 240 wie die Pfeile 244 zeigen, auf die Anschlussklemmen 36, 38 der Zellen gesteckt werden, um diese in einer geordneten Anordnung zu halten und um sicherzustellen, dass die Einfügung der leitenden Abstandselemente 44 und der isolierenden Abstandselemente 46 in geordneter Weise zwischen benachbarten Anschlussklemmen 36, 38 durchgeführt werden kann.

Eine gleichartige Platte kann auch bei dem Batteriemodul gemäß Fig. 2A vorgesehen werden, wobei es hier möglich ist, da die hintere Seite des Kühlmoduls offen ist, die Zellen nach vorne durch die Schlitze 242 der kammartigen Platte hindurch zu schieben wie auch die Platte auf die bereits installierten Zellen aufzuschieben.

In Fig. 17 wird die kammartige Platte mit einer mittleren Versteifungsrippe 246 gezeigt. Dies ist allerdings nicht zwingend erforderlich.

Bezug nehmend auf die Fig. 18A zeigt diese rein schematisch die parallele Stromführung bei einer Anordnung mit einer Kühlplatte 18 auf der linken Seite des Kühlmoduls und einer Kühlplatte 16 auf der rechten Seite des Kühlmoduls 10. Dabei weisen die beiden Kühlplatten 16, 18 ein Eingangsrohr 26 mit Schlauchtülle 30 und ein Ausgangsrohr 28 mit Schlauchtülle 32 auf. Zwischen dem Eingangsrohr 26 und dem Ausgangsrohr 28 jeder Kühlplatte 16, 18 erstrecken sich in diesem Beispiel sechs Kühlpassagen, die alle parallel durchströmt werden, d.h. Flüssigkeit fließt in jeder der Kühlpassagen 228 vom Eingangsrohr 26 bis zum Ausgangsrohr 28.

Die Ausbildung der rechten Kühlplatte 16 ist identisch zu der der Kühlplatte 18. Auch hier fließt die Kühlflüssigkeit vom Eingangsrohr 26 durch jede Kühlpassage 228 parallel zum Ausgangsrohr 28.

Die zwei Ausgangstüllen 32 des Ausgangsrohres 28 der Kühlplatte 18 und des Ausgangsrohres 28 der rechten Kühlplatte 16 können durch eine Verbindungsleitung 34 verbunden werden, wobei, wenn die Flüssigkeit erst in das Eingangsrohr 26 der linken Kühlplatte 18 hineinströmt, der rohrför- mige Ausgang 28 der rechten Kühlplatte 16 dann als Eingangsrohr funktioniert und die Ausgangs Strömung der rechten Kühlplatte 16 durch das Rohr 26 erfolgt, d.h. dieses Rohr 26 funktioniert hier als Ausgangsrohr. Anstatt die zwei Ausgangsrohre 28 der linken und rechten Kühlplatten 18 und 16 mit einer Verbindungsleitung 34 zu verbinden, kann die Strömung durch die beiden Kühlplatten getrennt und parallel erfolgen, wodurch eine Kühleinrichtung entsprechend der Fig. I IB realisiert werden kann.

Die Fig. 18B zeigt im Prinzip ein schematisches Flussdiagramm für das Kühlmodul gemäß Fig. 17 mit Kühlplatten 222 an der rechten Seite des Kühlmoduls, 224 an der Rückseite des Kühlmoduls und 226 an der linken Seite des Kühlmoduls. Hier kann die Kühlflüssigkeit über die Schlauchtülle 30 und das Eingangsrohr 26 durch die sich parallel zueinander erstreckenden Kühlpassagen 228 zu dem Ausgangsrohr 28 mit der Schlauchtülle 32 erfolgen. Nicht gezeigt in Fig. 18B sind die Verbindungs- passagen und die Verteiler- bzw. Sammelpassagen des Kühlmoduls gemäß Fig. 17, da diese für die schematische Darstellung der Strömung unwichtig sind und auch in einer konkreten Ausführungsform weggelassen werden könnten.

Bezugszeichenliste

10 Kühlmodul

12 Zellen

14 Batteriemodul

16 Kühlplatte

18 Kühlplatte

20 Verbindungsplatte

22 Fach 4 Seitenteile oder Seitenränder der Verbindungsplatten oder Verbindungsbleche 6 rohrförmiger Eingang 8 rohrförmiger Ausgang 0 Schlauchtülle 2 Schlauchtülle 4 Verbindungsleitung 6 positiver Anschluss 7 U-förmige Ausnehmung 7" kreisförmige Öffnung 8 negativer Anschluss 9 U-förmige Ausnehmung 9' kreisförmige Öffnung 0 linke Reihe 2 rechte Reihe 4 leitendes Abstandselement 6 isolierendes Abstandselement 8 Spanneinrichtung 0 Spannbolzen 2 wärmeleitende Platte 4 rechtes Ende der Platte 52 linkes Ende der Platte 52 Nietverbindung isolierende Hülse Ende eines Spannbolzens mit Gewinde Mutter Scheibe positiver Pol erstes oberes Ende der linken Reihe negativer Pol zweites unteres Ende der linken Reihe leitende Platte Verlängerung erstes oberes Ende der rechten Reihe isolierende Platte Innengewinde des einen Polanschlusses Innengewinde des anderen Polanschlusses Abstandselement Grundplatte Lappen erster senkrechter Abschnitt der Kühlpassage zweiter waagerechter Abschnitt der Kühlpassage dritter senkrechter Abschnitt der Kühlpassage vier waagerechter Abschnitt der Kühlpassage fünfter senkrechter Abschnitt der Kühlpassage sechster waagerechter Abschnitt der Kühlpassage Rippen siebter senkrechter Abschnitt der Kühlpassage achter waagrechter Abschnitt der Kühlpassage neunter senkrechter Abschnitt der Kühlpassage zehnter waagrechter Abschnitt der Kühlpassage Lappen 109 Rippen

110 Abschlussblech

111 Gehäuse

112 untere Hälfte des Gehäuses 114 untere Seite des Gehäuses

116 Verrippung der Unterseite des Gehäuses

118 Schaumstoff

120 Gewindeeinsatz

122 erste Längsseite der unteren Hälfte des Gehäuses

124 zweite Längsseite der unteren Hälfte des Gehäuses

126 Gewindeeinsatz

128 obere Hälfte des Gehäuses

130 Vorsprung

132 erste Längsseite der oberen Hälfte des Gehäuses

134 Bohrungen

136 hintere Längsseite der oberen Gehäusehälfte dl 28

138 Bohrungen

140 Bohrungen

142 Öffnung

144 Schraubbohrungen

146 obere Seite des Gehäuses 111

148 Gewindeeinsätze

150 Kühlkreis

152 Verteilerrohr

154 Sammelrohr

156 Sammelrohr

158 paralleler Kühlpfad

160 Hauptleitung

162 Pumpe

164 Kühler

166 Lüfter 168 Wärmetauscher

170 weiterer Kreislauf

172 Heizung/ Klimaanlage

200 Aluminium Block

202 Durchgangslöcher

204 Nickelbeschichtung

206 obere Seite von 200

208 untere Seite von 200

210 Aluminium Block

212 Eloxierschicht

214 Bohrungen

216 Isolationsschicht

220 Kühlplattenanordnung/ Kühlmodul

222 rechte Kühlplatte

223 rechte Seite von 220

224 hintere Kühlplatte

225 hintere Seite von 220

226 linke Kühlplatte

227 linke Seite von 220

228 Kühlpassagen 230 Sammelpassage 232 Verbindungspassage 240 kammartiges Teil 242 Schlitze

244 Pfeilrichtung

246 Versteifungsrippe

250 Steuergerät

252 Umschaltventil

254 Weg der Kühlflüssigkeit

256 Weg der Kühlflüssigkeit, Nebenstromleitung

258 Wärmetauser/ Verdampfer 260 Kältemittelkreislauf

262 Klimakompressor

264 Ladegerät

266 Schaltrelais

268 Netz

302 Platine für Batterie- Managementsystem

304 Schrauben für Platine

Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. Kühlmodul (10) für ein aus mehreren Zellen bestehendes Batteriemodul, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmodul (10) an ersten und zweiten einander gegenüberliegenden Seiten Kühlplatten (16, 18) aufweist und mit sich zwischen diesen Seiten erstreckenden wärmeleitenden Verbindungsplatten (20) versehen ist, die zwischen sich die Zellen aufnehmenden Fächer (22) bilden, wobei das Kühlmodul vorzugsweise in etwa quaderförmig ist.

2. Kühlmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils zwei insbesondere flache quaderförmige Zellen (12) in jedem Fach (22) angeordnet sind, wobei ggf. jeweils eine Zelle (12¹) auf der äußeren Seite der äußeren Verbindungsplatten (20) angeordnet werden kann, wodurch jede Zelle (12) auf mindestens einer Seite zu einer Wärme abführenden Verbindungsplatte (20) benachbart angeordnet ist bzw. jede Verbindungsplatte zwischen zwei Zellen angeordnet ist.

3. Batteriemodul nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die seitlich angeordneten Kühlplatten (16, 18) von einer Kühlflüssigkeit durchströmbar sind, die vorzugsweise schlangenartig o- der parallel durch entsprechende Passagen (88, 90, 92, 94, 96, 98, 100, 102, 104, 106, 108) der Platten (16, 18) und ggf. durch eine Verbindungsleitung (34) zwischen den Kühlplatten (16, 18) hindurch gepumpt werden kann.

4. Kühlmodul nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die schlangenartigen Passagen (88, 90, 92, 94, 96, 98, 100, 102, 104, 106, 108) jeweils einen Eingang (26) und einen Ausgang (28) aufweisen, wobei die Eingänge (26) und die Ausgänge (28) auf einer Seite des Batteriemoduls (14) vorgesehen sind, vorzugsweise auf der oberen Seite des Kühlmoduls.

5. Kühlmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlplatten (16, 18) jeweils durch mindestens eine Kanäle aufweisende Grundplatte (85) und eine Abdeckplatte (110) gebildet sind, wobei die Abdeckplatte (HO) mit der Grundplatte (85) verschweißt, verlötet oder verklebt ist.

6. Kühlmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktion der Kühlplatten (16, 18) alternativ durch ein zusammenhängendes Rohr oder zwei getrennte Rohre in mäanderförmiger Ausbildung übernommen wird (Fig. 9), wobei die Verbindungsplatten (20) in diesem Fall wärmeleitend an die Rohre angebracht werden (schweißen, kleben, löten u.a.)

7. Kühlmodul nach einem der Ansprüche 1, 2, 3 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine weitere Kühlplatte (224) vorgesehen ist, die die erste Kühlplatte (226) und die zweite Kühlplatte (222) verbindet.

8. Kühlplatte nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Eingang (26, 30) an einem vorderen Bereich der ersten Kühlplatte (226) und ein Ausgang (28, 32) am vorderen Bereich der zweiten Kühlplatte (222) vorgesehen ist und dass sich parallel zueinander erstreckende Kühlpassagen vom Eingang (26, 30) durch die erste Kühlplatte (226), durch die weitere Kühlplatte (224) von einer Seite des Kühlmoduls (10) zur anderen Seite des Kühlmoduls (10) und durch die zweite Kühlplatte (222) bis zum Ausgang (28, 32) erstrecken.

9. Kühlmodul nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlplatten (222, 224, 226) und die Verbindungsplatten bzw. -bleche (20) aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung bestehen.

10 Kühlmodul nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenseiten der Kühlplatten (222, 224, 226) durch planare Bleche oder zumindest durch Bleche mit im Bereich der Verbindungsbleche in einer Ebene liegenden Innenseiten gebildet sind, und dass die Verbindungsbleche (20) benachbart zu den Kühlplatten (222, 224, 226) rechtwinkelig abgebogene Seitenränder (24) aufweisen, die flächig an die Innenseiten (223, 225, 227) der Kühlplatten (222, 224, 226) anliegen und an diesen verklebt, verlötet oder verschweißt sind.

11. Kühlmodul nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Kühlpassagen (228) von einem gemeinsamen Eingang (30, 26) auf der einen Seite (227) des Batteriemoduls über die weitere Kühlplatte (224) zu einem gemeinsamen Ausgang (28, 32) auf der gegenüberliegenden Seite (223) des Bätteriemoduls parallel geführt sind.

12. Kühlmodul nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der gemeinsame Eingang (30, 26) und der gemeinsame Ausgang (28, 32) an der Vorderseite des Batteriemoduls zumindest im Wesentlichen in der gleichen Ebene wie die Vorderseite des Batteriemoduls (14) liegt, in der die positiven und negativen Anschlüsse (36, 38) der Batteriezellen angeordnet sind, und die weitere Kühlplatte (224), die vorzugsweise integral mit den beiden an den sich gegenüberliegenden Seiten des Batteriemoduls angeordneten Kühlplatten (222 und 226) ist, auf der Rückseite (225) des Batteriemoduls angeordnet ist.

13. Kühlmodulsystem bestehend aus mehreren gleichartigen Kühlmodulen ( 10) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, die derart zusammengeschlossen bzw. zusammenschließbar sind, dass mehrere parallele Kühlkreise und insbesondere 4 bis 9 parallele Kühlkreise vorgesehen sind, die über ein Verteilerrohr (152) gespeist sowie an ein Sammelrohr (156) angeschlossen sind und jeweils 2 bis 4 und insbesondere zwei Kühlmodule in Reihe umfassen, wobei die Kühlpassagen innerhalb der Kühlmodule jeweils einen Strömungsquerschnitt entsprechend dem eines Rohres mit einem lichten Durchmesser von 8 bis 9 mm aufweisen.

14. Kühlmodulsystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Verteilerrohr (152) und das Sammelrohr (156) mit einer Hauptleitung (160) kommunizieren, die in einem Kühlkreislauf eine Pumpe (162) und einen Kühler (164) gegebenenfalls mit Lüfter (166) aufweist.

15. Kühlmodulsystem nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkreislauf bzw. ein etwaiger Vorratsbehälter für die Kühlflüssigkeit ferner eine Heizeinrichtung (172) aufweist.

16. Kühlmodulsystem nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Hauptleitung (160) ferner einen Wärmetauscher (168) mit mindestens einem weiteren Kreislauf aufweist, der eine Heizungsbzw. Klimaanlage (172) für ein zugeordnetes Fahrzeug speist.

17. Kühlmodulsystem nach Ansprüche 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass es in Kombination mit einem Ventil steht, das derart ansteuerbar ist, dass die Abluft von dem Kühler (164) wahlweise mindestens teilweise in den Innenraum einer Fahrgastzelle zur Heizung oder nach außen lenkbar ist.

18. Kühlmodulsystem nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ventil (252) vorgesehen ist, das die Kühlflüssigkeit entweder durch einen durch die Hauptleitung (160) und den Wärmetauscher (164) gebildeten Kühlkreis (Weg 254) oder durch einen weiteren durch einen Teil der Hauptleitung (160) und eine den Wärmetauscher (164) umgehende Nebenstromleitung (Weg 256) gebildeten Kreislauf leitet.

19. Kühlmodulsystem nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Nebenstromleitung durch einen weiteren Wärmetauscher (258) eines Kältemittelkreislaufs (260) führt, der beispielsweise einen Klimakompressor enthält. 0 Kühlmodulsystem nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ventil (252) vorgesehen ist, das die Kühlflüssigkeit entweder durch einen durch die Hauptleitung (160 und den Wärmetauscher (164) gebildeten Kühlkreis (Weg 254) oder durch einen weiteren durch einen Teil der Hauptleitung (160) durch eine elektrisch betriebene Heizung (172) und durch eine den Wärmetauscher (164) umgehende Nebenstromleitung (Weg 256) gebildeten Kreislauf leitet.