WO2018149959A1 - Kühlerplatte und verfahren zu ihrer herstellung - Google Patents

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Kurt Höhe
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    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Definitions

  • the present invention relates to a radiator plate for an electric vehicle, a battery system, an electric vehicle, and a method of manufacturing radiator plates.
  • cooler plates In principle, it is known to produce cooler plates from metals.
  • two plate-shaped metal sections which have channel structures, can be brazed together to form a radiator plate.
  • a cavity is formed by the topography of the channel structures between the two metal sections, through which liquid can be guided for cooling an electric vehicle.
  • Soldered radiator plates may be contaminated by flux or solder.
  • soldering in particular those in which solder is applied over the entire surface, often not economical.
  • the present invention is therefore inter alia the object of providing a quick, easy and inexpensive to produce cooler plate, which is to produce without twisting and thus geometrically exact highly automated.
  • This object is achieved by a method for manufacturing a radiator plate, the radiator plate itself, as well as a battery system and an electric vehicle according to the respective independent claims.
  • a specific advantage of laser beam welding is that the energy input is easy to dose and a minimum heat input and very fine welds can be realized.
  • One embodiment provides that the at least two metal sections welded together have an interrupted seam at least in regions to reduce the heat input during welding. By such a broken weld guide the heat input into the metal sections as low as necessary feasible, so that the distortion can be limited by heat to a tolerable level.
  • a development of the method provides that the laser welding is carried out by means of a fiber laser, a YAG laser, a C02 laser or a diode laser. It is advantageous that the laser beam is variable in each case in its intensity.
  • a development provides that the laser beam welding takes place in a laser beam welding device, wherein this has a clamping system for fixing the metal sections to be welded and a jet head for ejecting one or more laser beams.
  • either the clamping system and / or the jet head can be movably guided, so that the clamping system or the jet head are mutually displaceable.
  • This can e.g. done by an axis-guided Cartesian system, which is usually controlled automatically.
  • the jet head has a movable mirror system for guiding the beam, it being possible for different regions of the metal sections to be welded to be controlled in accordance with the mirror movement.
  • a movable mirror system for guiding the beam, it being possible for different regions of the metal sections to be welded to be controlled in accordance with the mirror movement.
  • the metal sections comprise, in certain regions, a positive fit and / or reach through.
  • pens can be used to avoid shifts in the plane be combined with plates that provide a boundary perpendicular to it.
  • warping of the metal sections is effected by heat, for the stiffening of the positive clamping system, the formation of stiffening webs is possible.
  • a large contact surface for heat dissipation is made possible by the positive encompassing, the surface of the clamping system directed towards the metal section can be made of a particularly good heat-conducting material such as copper or aluminum for better heat dissipation.
  • the device may also be cooled.
  • a development of the clamping system provides that sections of the plate-shaped metal sections are arranged without gaps on each other during laser welding.
  • the gap-free superimposition of the substantially flat sections of the plate-shaped metal sections ensures that the laser beam not only heats the metal head closest to the jet head and possibly even melts / burns it without entering into a connection with the section further away from the jet head.
  • the clamping system may have a unit for inert gas guide to the area to be welded.
  • any oxidation reaction initiated is stopped or cooling of the metal sections is achieved.
  • the shielding gas can be guided on the surface of the metal sections lying on the head closer to the head or further away from the steel head.
  • a particularly good limitation of the deformability of the metal sections is achieved in that the clamping system on the upper side facing the jet head has a radiation clearing for passing a laser beam onto an overhead metal section.
  • the clamping system on the underside facing away from the jet head provides a Festsch spaokung for preventing the solid welding of a metal portion of the shape of the clamping system.
  • Developments of the method provide that in the edge region of the metal sections, a substantially circumferential weld takes place to provide a liquid-tight cavity between the substantially flat metal sections. This is preferably a continuous seam, in particular at joints of two seams (which may be necessary, for example, when re-clamping large-area metal sections in the clamping tool), it is possible to provide overlapping seams.
  • the cavity between the metal sections may have one or more openings for coolant supply and / or removal.
  • At least one metal section i. in particular a flat surface of a metal portion, projecting a connecting piece, wherein the connecting piece is integrally formed from the metal portion.
  • the connecting piece can be formed by punching or other cutting, for example by laser cutting, a through hole and embossing and / or deep drawing of the edge of the passage opening.
  • a receiving opening for a separate connection piece can be formed.
  • the aforementioned receiving openings allow the inclusion of a separate connection piece.
  • This preferably has a plate-shaped or flange-shaped end piece is then welded in the region around the passage opening, in particular via the plate-shaped or flange-shaped end piece, to the metal section, in particular in a region adjoining the receiving opening.
  • such a receiving opening or such a connecting piece can not be formed around a passage opening in a flat surface of a metal portion, but in an edge region of the radiator plate.
  • two edge portions of the two metal portions to be welded together which come to lie one above the other in the finished radiator plate, deformed such that they bulge away from one another in the finished radiator plate. It is particularly preferred in this case if the curved sections and the neighboring sections are above the adjacent zenden edge of the respective metal portion survive or when the neighboring sections of free spaces, such as slit or wedge-shaped incisions adjacent. After placing the two metal sections on top of each other, the adjacent sections of the adjoining edge portions are at least partially connected to each other, in particular welded together.
  • the welding can comprise only the two metal sections or else directly weld a connecting piece introduced into the receiving opening.
  • This can be dispensed with a plate-shaped or flange-shaped end piece and welded directly through the adjacent walls of receiving opening and connecting piece.
  • the plate sections in areas adjacent to a cavity have substantially gap-free connection points. These can be provided as a kind of "islands" in the liquid circuit.
  • the islands may have an elongated shape, but alternatively be round, oval or rectangular. In a further development islands can be omitted in certain regions, so that in such a "lake” a mixing of the
  • Liquid can take place.
  • the here interconnected areas of the opposing metal sections are each by
  • welds connected can have different shapes. For example, linear arrangements with spot welds lying next to each other are possible (spot seams). But it is also possible to provide stitching (as arranged one behind the other but spaced apart line-shaped sections). Point seams and stitching are particularly advantageous when a particularly low heat input is intended in the metal sections. Furthermore, circular or oval sealing seams are possible within individual islands, in particular within circular or oval islands. In addition, wavy seams (wave seams) can be used, in particular as mutually phase-shifted double-shaft seams. Likewise, self-intersecting single seams (swept seams) are possible. These are particularly preferred when welding with a highly reflective material, such as aluminum, with a very thin laser beam. The self-overlapping of the fertilizer Seam seam results in a stable connection despite limited energy input.
  • the thickness of the metal sections in the unwelded state is 0.2 to 1.5 mm.
  • Suitable materials for the metal sections in particular aluminum, aluminum alloys, copper, copper alloys, metallized plastic or stainless steel in question.
  • metal sections also include sections of metallized plastic. Aluminum alloys of the groups / series 3xxx and 5xxx are particularly preferred.
  • a core aspect of the method for producing a radiator panel for an electric vehicle, in particular for cooling an electric battery of the electric vehicle, is thus that at least two plate-shaped metal sections are connected to form a radiator plate, wherein the connection of the metal sections is carried out by laser beam welding.
  • solder may also be used, in particular locally limited, if the indirect heating of this solder causes a residual seal which is not detrimental to the proper functioning of the cooler plate. For example, this can be done in peripheral areas.
  • metal sections of different size and / or area fillets can be applied to the addition of these.
  • seams can also be reinforced to avoid "tearing" of the seam.
  • the seam can be continued after the actual seam end so that a continuous seam portion is formed, which is offset in particular to the actual seam slightly and is introduced in the opposite direction.
  • the direction reversal can be done for example via a loop-shaped course of a transition seam section.
  • all of the metal sections mentioned here can be formed by means of embossing and / or deep-drawing and / or hydroforming or other forming processes to form at least one channel / cavity.
  • the metal sections can also be deformed in such a way that integral tabs are bent out of the plane and / or webs or wells are deep-drawn or formed. These are used to attach the battery to the radiator plates or the attachment of the radiator plates to parts of a vehicle or, for example, the equipotential bonding.
  • corresponding functional elements can also be manufactured and added separately, for example by means of laser welding.
  • the metal portions of the radiator plate may be different in composition and shape.
  • metal sections have connecting pieces which are formed out of the material itself or which are attached as external / additional components (see above). Reference is made to different arrangements of the connecting piece (perpendicular to the main plane / surface plane of the metal sections or in the edge region in this plane and substantially parallel to this).
  • the separate connecting pieces which in a formed as a receiving opening through opening of a metal section can also perform additional stiffening functions.
  • a separate connection piece is inserted into a passage opening of a metal section, that the connection piece is supported at least partially on an opposite, preferably also a cooling cavity bounding metal section and in particular a welding of the separate connection piece with both aforementioned metal sections. As a result, so a "puffing" of the cavity is avoided.
  • the metal sections or receiving openings are matched to the connecting pieces in multi-stage forming process.
  • the two metal sections which lie against each other in a finished radiator plate, together form a receiving opening in their edge region.
  • the respective edge region of both metal sections is deformed in each case so as to produce a curvature which is approximately semicircular in section at least in sections. If the two metal sections are already placed on top of each other after this single-stage forming process, the transition of the individual approximately semi-circular curvatures to one another, ie from one metal section to the other, frequently results in insufficient deformation. Often the transition from the vault to the adjacent, even-running area is too wide and blurred.
  • solder may be introduced in the still separate or already superimposed state of the metal sections, for example in the form of a solder wire, in particular in a recess provided for this purpose separately.
  • connection of the separate connection piece to a preferably cup-shaped formation of a metal portion in the region of a passage opening. This allows a very simple connection of the connection piece.
  • a component for influencing the flow can be provided, which is fixed by laser welding within a cavity between two metal sections.
  • a corrugated sheet for example with through holes, can be used.
  • radiator plate provides that the radiator plate is at least partially provided with a broken to reduce the heat input during welding seam.
  • at least one metal section can project from a connection piece or a receiving opening combined, for example, with a cup, wherein the connection piece or the receiving opening is formed integrally from the metal section. In particular, when such a receiving opening is present, it is possible to insert a separate connection piece in such a receiving opening of the metal sections or add or weld on or.
  • a further embodiment provides that at an edge portion of the radiator plate at least one connecting piece and / or a receiving opening is formed, which is formed from each one edge portion of the two metal portions welded together, wherein the two edge portions are at least partially welded together.
  • the edge section, in which the receiving opening or the connection piece is formed can be flush with the adjacent edge of the respective metal sections, separated from this by an incision or projecting therefrom.
  • the cooler plate according to the invention with respect to the coolant or the coolant guide is single-layered, ie only has a cavity perpendicular to the largest surface area. This is a departure from a "layering". Instead, an attempt is being made to build a full-surface radiator plate even on complicated battery geometries, which also requires little overall height due to its limited height.
  • the radiator plate is composed of a plurality of subcooler plates, these subcooler plates adjoin one another essentially in one plane and are preferably connected to one another via connecting pieces and / or lines for guiding coolant.
  • the patent application relates to a battery system for vehicles, comprising a drive battery for the electric motor contained and a connected to the battery cooler plate.
  • Electric vehicle which includes an electric motor for vehicle drive and a battery system claimed.
  • FIGS. 1A are identical to FIGS. 1A.
  • FIG. 1B oblique views of radiator plates according to the invention and an overlying vehicle drive battery for cooling the vehicle drive battery of an electric vehicle;
  • FIGS. 2A are identical to FIGS. 2A.
  • Fig. 3 details of welds between two interconnected metal sections (variants A to G);
  • 4A shows a partial section of a radiator plate according to the invention with connected external nozzle, a protruding from the plane tab and bolts for mounting the radiator plate.
  • 4B is a detail section of Fig. 4A;
  • FIG. 4D is an oblique view of two metal sections of a radiator plate and an associated detail view
  • FIGS. 6A are identical to FIGS. 6A.
  • FIGS. 7A are identical to FIGS. 7A.
  • FIGS. 9A An oblique view of a single metal portion in the region of a receiving opening in an edge region
  • FIG. 9B are plan views of edge portions of a metal portion in FIG.
  • FIGS. 10A are identical to FIGS. 10A.
  • Figure 11 is a schematic representation of an attachment of a flow-influencing member within a cavity of a radiator plate.
  • Fig. 12 is a schematic representation of a detail of a clamping system with a radiator plate.
  • FIGS. 1A and 1B show oblique views of radiator plates according to the invention and of an overlying vehicle drive battery 17 in each case
  • the cooling effect on the battery is optimized by ensuring, for example, a flat connection of the radiator plate to the battery.
  • the individual radiator plates are each preferably designed as a single layer with regard to the coolant guide, ie have a single cavity for guiding the fluid.
  • several cooler plates are arranged horizontally next to each other. net in order to use the space in the vehicle as well as possible and to cool the entire battery as completely as possible at a low overall height.
  • the invention also includes embodiments in which exactly one cooler plate is used.
  • the battery system 38 from FIG. 1A shows the battery 17 with underlying cooler plates 1a to 1d, in which the connection of the individual cooler plates 1a to 1d takes place either in the plane of the cooler plates or below this plane.
  • the battery system 38 'shown in Figure 1B shows radiator plates la' to ld 'below the battery 17, said radiator plates are fluidly connected to each other by connecting pieces 22, 22' and lines on the visible surface of the radiator plates la'-ld '. In both cases, therefore, a single cooling circuit is horizontal for all
  • Cooler plates arranged centrally, in Figure 1B with media connections or connecting pieces 22, 22 'between the part cooler plates. This is provided in particular in cramped installation conditions for the case that the installation of a single large plate or a plurality of exclusively identical plates is not possible. In addition, in such a modular design, the use of a limited selection of standardized cooler plates is possible.
  • FIG. 2A shows in cross-section two substantially plate-shaped metal sections 2a and 2b. These metal sections have substantially complementary and with respect to the mirror plane 8 mirror-image form.
  • the plates do not have to be mirror images. It is important that there is a common touch surface that can be connected. It is also possible that only one of the metal sections has depressions, see FIG. 2B.
  • the plate-shaped sections 2a and 2b have an uneven topography.
  • a cavity 3 which consists of a system of several interconnected tunnels 29.
  • channels 29a, 29b are formed for this purpose.
  • a tunnel 29 of the embodiment of Figure 2B is formed from a single channel 29a immediately adjacent to the metal portion 2b.
  • the cavity 3 or the system of the tunnel 29 is surrounded liquid-tight by a substantially peripheral edge portion 27a, 27b of the metal sections 2a, 2b surrounding weld 7, wherein not shown in Figures 2A and 2B openings forridgeffenzu- and -abschreib are provided.
  • the metal sections 2a and 2b are connected to each other between the tunnels 29 and cavities 3 by various welds. These are on the one hand stitching 5, which consist of juxtaposed line-shaped sections. Here, the distance between the adjacent line-shaped sections is slightly larger than the respective length of a linear section, but it could be even greater.
  • continuous seams 4 are shown in which the seam does not break off at its free end, but is continued so that a continuous seam portion is formed, which is offset from the actual seam and is introduced in the opposite direction, so that a. eyelet-shaped portion 4a is formed.
  • Wobber seams 9 are also shown, i. Self-intersecting stitched seams. These are particularly preferred when welding with a highly reflective material such as aluminum with a very thin laser beam.
  • FIG. 2B shows further geometries of weld seams, for example a point seam 10, which is advantageously included in FIG
  • FIGS. 2A and 2B show different ones for demonstration purposes
  • FIG. 2C The detailed representation of Figure 2C, in which the detail C of Figure 2B is rotated by 90 °, illustrates that it is perfectly sufficient if a contact of the two metal sections 2a, 2b is given only in a very narrow range.
  • the metal portion 2a is additionally impressed in the middle of its recesses, as shown on the underside of the metal portion 2a.
  • the islands are of comparable length but of very different width, in FIG.
  • the thickness of the metal sections 2a, 2b in the unwelded state is in each case 0.2 to 1.5 mm, the cut cooler plate shown in the figure or its two metal sections 2a, 2b are made of an aluminum alloy.
  • the radiator plate may be part of a system of radiator plates in which either one or more such radiator plates are arranged side by side in the bottom region of an electric vehicle (see Figures 1A and 1B), but it may also be used alone.
  • the cooler plate according to the invention is characterized in particular by the fact that on the one hand it is inexpensive to produce and on the other hand offers high demands on the tightness.
  • FIG. 3 shows various embodiments of a cooler plate according to the invention with double sealing seams 12 to 15, a wobble seam 9 and different embodiments of eye-shaped sections 4a at a seam end.
  • FIG. 3 Example A, shows a section of a radiator plate according to the invention which shows parts of plate-shaped metal sections 2 a and 2 b, which are connected to one another in sections via a double sealing seam 12.
  • the welds are all incorporated here as lap seams, ie substantially perpendicular to the contact plane 33 of the two metal sections 2a, 2b.
  • Example A this double seal 12 is realized by two mutually parallel welds.
  • Examples B to D show various other possibilities for double sealing seams.
  • the course of the seam takes place along the same route as the double-sealing seam 12 in Example A, but for better clarity, only the welding line courses are shown in Examples B to D without further details of the cooler plate.
  • Example B shows a double sealing seam 13. This consists of a plurality of oval-shaped closed welding lines, wherein the ovals join each other in a line and overlap in some areas.
  • Example C shows a double sealing seam 14, in which rectangular chambers adjoin one another and thus form the double sealing seam 14.
  • Example D shows two periodically intersecting serpentine lines which form a double seal 15 which also separates individual chambered portions of the seam.
  • Example E shows a continuous weld 9, which can be created in one go, but still achieves the effect of a double seam. It corresponds to a script without putting down the pen and is referred to as a "wobble seam.” A similar seam 9 is already shown in FIG.
  • a particularly high density offer the chamber systems of Examples B to E, since even here only in leakage, separate from each other Chambers are affected.
  • FIGS. 3F and 3G illustrate that a loop-shaped section 4a at the end of a seam always comprises at least two seam sections adjacent to one another.
  • a symmetrical division of the two seam sections (example F) or an asymmetrical division of the two seam sections (example G) can take place with respect to the width of the actual, ending seam.
  • a particularly advantageous aspect of the present invention is the minimization of the heat input in the manufacture of cooler plates, as in particular with thin metallic plates warping is to be feared, which should be minimized unconditionally. Very thin metal plates are very important in radiator applications for the mobile sector, where weight plays a major role.
  • a laser beam welding device is to be provided, as exemplified in the context of FIG. 12, which uses interrupted seams for the welded connection, in particular for the laser welding connection, of the two plates which build up the radiator plate.
  • the "scanner welding” offers.
  • the laser beam is deflected by means of at least one mirror, so that spatial jumps in laser welding are possible practically without loss of time, ie. it is not necessary to draw a continuous weld. It should be ensured that alternately different areas of the plate are welded, so as to achieve a homogenization of the heat input spatially and temporally, so that the plate is heated uniformly and not too strong during the welding process. This is a significant advantage over one-shot progressive welding which would distort the radiator panel.
  • the broken weld lines can have a variety of embodiments, it can be juxtapositions punctiform welds or curved or straight welding lines or alternately welding lines and welds. It is optimal if the distance between two welding elements (ie lines or points) is between 1 and 8 cm, preferably between 2 and 6 cm. Preferably, in particular the distance between two welding elements is at least as large, preferably at least 1.5 times as large as the length of such a welding element, with differently long welding elements of the longer thereof.
  • the minimum length of welded areas should always be such that a secure cohesion of the two plates is ensured even with a high fluid pressure inside the radiator plate, so that no "inflation" takes place.
  • FIG. 4A shows an example of a radiator plate, in which two metal sections
  • the radiator plate bolt 21 For mounting, the radiator plate bolt 21.
  • a tab 30 serves the potential equalization. Openings 19 allow the supply and removal of fluid.
  • Fluid openings 19 are as receiving openings 20 for separate connection formed 22, which are attached in the edge region of the radiator plate.
  • FIG. 4B shows a detail section from FIG. 4A.
  • the separate connecting piece 22 is again clearly visible, which is inserted into a receiving opening 20 in the edge region of the two metal sections 2a and 2b.
  • the passage opening of the nozzle thus serves as the actual fluid opening 19.
  • Figure 4C shows another example of a radiator plate in which a bolt 21 is partially cut. Between the approximately semicircular curved away from each other sections 26a, 26b of the metal sections 2a and
  • a residual cavity 31 between the two metal sections 2a and 2b can be seen in the surface plane 33 to the left and right of the separate metal stub, for example by means of solder not shown here, in particular during laser welding, in particular when introducing the circumferential weld seam 7 in FIG Edge region 27 can be closed, which is not shown here to illustrate the residual cavities 31.
  • solder not shown here
  • FIGS. 8A to 8C An alternative possibility for closing or for avoiding the residual cavity / residual gap 31 will be discussed in more detail in connection with FIGS. 8A to 8C.
  • the substantially semicircularly arching sections 26a, 26 thereby start directly on the recess edge 24a, 24b of the respective metal section 2a, 2b.
  • Figure 4D illustrates in close-up detail how the two metal sections 2a, 2b in the region of an island 18, i. a locally limited area, in which the two metal sections 2a and 2b lie on each other, are connected to each other by means of an annularly closed, here substantially oval, continuous weld seam 16. On the presentation of the underlying plate was omitted.
  • FIG. 5 again shows an example of a not yet joined radiator plate 1, in which a metal section 2a (FIG. 5A) is provided with impressed channels and a section 2b (FIG. 5B) without embossing / deformation, ie only flat, is formed.
  • Fluid openings 19 are provided in the planar metal section 2 b, in each case opposite a region in which there are no small-part structures in the embossed metal section 2 a, so that larger "lakes" form in the joined radiator plate 1 in the regions of the cavity 3 which are adjacent to the fluid openings 19.
  • the example is designed so that the actual tunnels or coolant channels run parallel to one another in such a way that they have an overall U-shaped course results, in which the tunnels are united in the region of the turn of the U-shape.
  • Figures 6A to 6C show an assembled version in which the metal portions 2a and 2b are welded together, for example, by an edge welding frontally.
  • a further metal section 2c is welded onto the section 2b.
  • Separate connecting pieces 22 are then once again applied to this shaped sheet 2c. All of the above joints are made by laser welding.
  • FIGS. 7A to 7D show examples of connecting pieces 22 welded onto metal sections 2a and 2b.
  • a connecting piece is shown in FIG. 7A
  • connection piece 22 welded by means of a double seam 12 concentrically around the opening 19 of the connecting piece and around the opening of the metal portion 2a on the metal portion 2a.
  • a double seam 12 instead of a double seam 12, a simple seam, i. only 12a possible, so that here the outer seam 12b is not shown to be massive.
  • the connecting piece has at least one extension 22a. This can be formed circumferentially as shown, but can also consist only of individual sections.
  • Figure 7B differs from Figure 7A in that the weld as
  • Single seam 16 is formed and from the bottom, i. the side of the metal section 2a which is closer to the metal section 2b in the finished radiator plate 1 is introduced, while the welds of FIG. 7A are introduced from the other surface.
  • connection piece is markedly extended downwards so that welding to the opposite metal portion 2b becomes possible.
  • the connecting piece 22 is therefore welded to both the metal portion 2a and the metal portion 2b via continuous single seams 16 ', 16.
  • Connecting piece 22 allow the supply or discharge of fluid from the Cavity 3 by means of the connecting piece 22.
  • FIG. 7D differs from FIG. 7C in that the connection piece of the
  • FIG. 7C shows a half-finished state, a second metal section 2b can then be welded on as in FIG. 7D.
  • the welding of the connecting piece 22 to the metal portion 2a is in the present configuration, but only possible as long as the second metal portion is not yet placed.
  • the embodiment of FIG. 7D offers the advantage that the internal pressure presses the socket against the metal portion 2a and thus supports the fastening.
  • FIG. 8A shows a schematic section of a region around a receiving opening 20 from FIG. 4C.
  • the receiving opening 20 is formed by two curved portions 26a, 26b of the edge regions 27a,
  • FIG. 8B illustrates a variant of FIG. 8A in which the above-mentioned residual cavity / residual gap 31 is reduced to a minimum so that the region 31 'deviating from the ideal circular shape is vanishingly small or even zero.
  • FIG. 8C illustrates that in a metal section 2a in the region of a curvature 26a an embossment completely encircling the curvature can be present, which ensures that this region has a semicircular cross-section or a complete circular shape after bringing the two metal sections together.
  • the circumferential embossing does not have to extend over the complete axial course of the receiving opening 20, but it is sufficient if it extends only in sections in the axial direction.
  • the receiving opening 20 should at its narrowest cross-section still sufficient clearance for insertion of a connecting piece, the tightness is also achieved here preferably via the fixed welding of the connecting piece.
  • FIGS. 9A and 9B illustrate, in plan views of the edge region 27a of a metal section 2a, that a curvature 26a for forming a receiving opening 20 can not only be formed in the immediate continuation of the outer edge 24a, as shown in FIG. 4C. Rather, it is also possible that
  • Outer edge 24a corresponds, but compared to this, both somewhat back- as could also jump something up.
  • the interruptions 34, 34 ' can be realized as simple, rounded at their edges rectangles.
  • they are designed so that they have their smallest width in the areas in which the curvature 26a is most clearly shaped, in the present example in the area immediately adjacent to the virtually continuous outer edge 24a or the outer edge 24a * of the receiving opening 20
  • a great deal of material is available for the formation of the curvature 26a.
  • FIG. 9A that, towards the inside of the cooling plate, the receiving opening or curvature decreases with respect to its width.
  • the receiving opening or curvature decreases with respect to its width.
  • the receiving opening or curvature decreases with respect to its width.
  • FIG. 10A again shows a schematic example of a cross section of the metal sections 2a and 2b.
  • an integral with the metal portion 2a connecting piece 22 ' is shown, which releases a fluid port 19 to the cavity 3.
  • FIG. 10B shows an embodiment in which a separate connecting piece 22 is provided, which is introduced into a prefabricated cup 23 of the metal section 2a and welded thereto.
  • the lap seam 40 is introduced obliquely relative to the axial direction of the connecting piece 22, since adjacent elements do not obstruct the laser beam.
  • Cup 23 forms here a receiving opening 20, unlike in many previous embodiments, the receiving opening 20 is formed here but from a single metal section 2a.
  • a passage opening is first introduced and subsequently the area surrounding the passage opening is reshaped.
  • Figure IOC shows a particularly simple embodiment of a radiator plate with a separate, welded-on connection piece 22.
  • the metal portion 2a has a cylindrical receiving opening 20, in which the connecting piece 22 is inserted.
  • the attachment and sealing takes place via a circumferential, perpendicular to the axial direction of the connecting piece 22 extending weld 41, which in turn is designed as a lap seam.
  • the receiving opening can be provided with a thread, such as by milling the same and later screwing a connection piece.
  • the connection piece may already have a complementary thread or when screwing a
  • Connecting piece blanks are provided with a thread self-tapping.
  • a thread in the shell of the receiving opening 20 is self-tapping screwed.
  • the thread addition by gluing / soldering and / or welding, in particular
  • FIG. 11 shows schematically a flow-influencing component, for example a corrugated component within a cavity 3 between a metal section 2a and a metal section 2b.
  • the fixation of the component 39 takes place inside the cavity from the outside (on both sides) by laser welding, so that in each case portions of the component 39 attach either to portions of the metal portion 2a or the metal portion 2b.
  • FIG. 12 shows a clamping device 50 for welding two metal sections 2a, 2b.
  • the clamping device comprises a lower guide plate 52, a lateral guide plate 53, an upper guide plate 54, from which a free end of a pin 55 of the lower guide plate projects a plurality of tensioners 51.
  • a number of radiation clearances 56 in the upper guide plate 52 can be seen in FIG. Similar clippings are available elsewhere to avoid the hardfacing in the lower guide plate, but not visible here.
  • a method for producing a cooler plate for electric batteries wherein two substantially flat metal portions are connected by laser beam welding (with or without additional solder), wherein the substantially flat plate-shaped metal portions are arranged in sections without gaps during laser welding and to reduce the heat input during welding the welds in the region of junctions of a liquid-tight cavity between the metal sections are designed as line-shaped sections disposed one behind the other but spaced apart from each other, preferably
  • Metal sections are used with a thickness of 0.2 to 1.5 mm (also different thickness metal sections are joined together, these can also consist of different alloys), where
  • welding the welds as a series arranged, but spaced-apart line-shaped sections are executed and / or where

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Abstract

Das vorliegende Schutzrecht bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer Kühlerplatte (2a, 2b), die Kühlerplatte (2a, 2b) selbst sowie ein Batteriesystem und ein Elektrofahrzeug. Beim Verfahren zur Herstellung der Kühlerplatte (2a, 2b) werden mindestens zwei plattenförmige Metallabschnitte (2a, 2b) durch Laserstrahlschweißen miteinander verbunden.

Description

Kühlerplatte und Verfahren zu ihrer Herstellung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kühlerplatte für ein Elektrofahrzeug, ein Batteriesystem, ein Elektrofahrzeug sowie ein Verfahren zur Herstellung von Kühlerplatten.
Grundsätzlich ist es bekannt, Kühlerplatten aus Metallen herzustellen. Hierzu können insbesondere zwei plattenförmige Metallabschnitte, welche Kanalstrukturen aufweisen, unter Bildung einer Kühlerplatte miteinander verlötet werden. Hierbei entsteht durch die Topographie der Kanalstrukturen zwischen den beiden Metallabschnitten ein Hohlraum, durch welchen Flüssigkeit führbar ist zur Kühlung eines Elektrofahrzeugs.
Bei gelöteten Kühlerplatten kann es zu einer Verschmutzung durch Flussmittel oder Lot kommen. Zudem sind Lötverfahren, insbesondere solche, bei denen vollflächig Lot aufgetragen wird, häufig nicht wirtschaftlich.
Die Verschweißung der plattenförmigen Metallabschnitte, z.B. durch WIG- Verschweißung stellt aufgrund des hohen Wärmeeintrags und die dadurch entstehende Verformung der Metallabschnitte keine Alternative dar, da auf diese Art verformte Kühlerplatten keine glattflächige Auflagefläche mehr bieten und somit der Wirkungsgrad des Kühlsystems, welches solche verwundenen Kühlerplatten enthält, stark herabgesetzt wird. Zudem sind die Schweißnähte breiter als gewünscht. Weiterhin wäre eine Automatisierung beim WIG- Schweißen zumindest sehr aufwändig und mit sehr langen Taktzeiten verbunden, so dass zusätzlich zu technischen Unzulänglichkeiten auch wirtschaftliche Nachteile die Suche nach alternativen Verfahren notwendig machen.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher unter anderem die Aufgabe zugrunde, eine schnell, einfach und kostengünstig herstellbare Kühlerplatte zu schaffen, welche ohne Verwindungen und somit geometrisch exakt hochautomatisiert zu fertigen ist.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Herstellung einer Kühlerplatte, die Kühlerplatte selbst, sowie ein Batteriesystem und ein Elektrofahrzeug nach den jeweils unabhängigen Ansprüchen gelöst.
Dadurch, dass die Verbindung der Metallabschnitte unter Bildung einer Kühlerplatte durch Laserstrahlschweißen erfolgt, ist kein zusätzliches Material mehr zwingend notwendig, um die Metallabschnitte miteinander zu verbinden. Es findet außerdem keine Verschmutzung durch Flussmittel, Lot oder Kleber statt, diese zusätzlichen Materialien können auch nicht den zwischen den Kanalstrukturen entstehenden Hohlraum (bzw. die Kanäle) verkleben. Zudem wird durch das Laserschweißen eine hohe Festigkeit der Schweißverbindung garantiert. Allerdings kann, vor allem an peripheren Stellen noch eine lokale Lotanwendung (d.h. "Laserlöten") sinnvoll sein, um eventuelle Restspalte zu schließen.
Für das Verfahren ist ein hoher Automatisierungsgrad möglich, es sind keine zusätzlichen Arbeitsgänge, wie etwa Beschichtung mit Lot, zwingend nötig, die Prozesszeiten können entsprechend kurz gehalten werden. Ein spezifischer Vorteil des Laserstrahlschweißens liegt darin, dass der Energieeintrag gut dosierbar ist und ein minimaler Wärmeeintrag sowie sehr feine Schweißnähte realisierbar sind. Eine Ausführungsform sieht vor, dass die mindestens zwei miteinander verschweißten Metallabschnitte zumindest bereichsweise zur Verringerung des Wärmeeintrags beim Schweißen eine unterbrochene Naht aufweisen. Durch eine derart unterbrochene Schweißnahtführung ist der Wärmeeintrag in die Metallabschnitte so gering wie nötig realisierbar, so dass die Verwindung durch Wärme sich auf ein tolerierbares Maß hin begrenzen lässt.
Weiterbildungen werden in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Eine Weiterbildung des Verfahrens sieht vor, dass das Laserschweißen mittels eines Faserlasers, eines YAG-Lasers, eines C02-Lasers oder eines Diodenlasers durchgeführt wird. Hierbei ist vorteilhaft, dass der Laserstrahl jeweils in seiner Intensität variabel ist.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass das Laserstrahlschweißen in einer Laserstrahlschweißvorrichtung stattfindet, wobei diese ein Spannsystem zur Fixierung der zu verschweißenden Metallabschnitte sowie ein Strahlkopf zum Ausstoß einer oder mehrerer Laserstrahlen aufweist.
Hierbei kann wahlweise das Spannsystem und/oder der Strahlkopf beweglich geführt sein, so dass Spannsystem bzw. der Strahlkopf gegeneinander verschieblich sind. Dies kann z.B. durch ein achsgeführtes kartesisches System geschehen, welches üblicherweise auch automatisiert steuerbar ist.
Eine Weiterbildung des Strahlkopfes sieht vor, dass der Strahlkopf zur Strahlführung ein bewegliches Spiegelsystem aufweist, wobei nach Maßgabe der Spiegelbewegung unterschiedliche Bereiche der zu verschweißenden Metallabschnitte ansteuerbar sind. Hierdurch wird (infolge der geringen Trägheit der Spiegel) eine extrem schnelle Verschweißung möglich, es sind ohne weiteres 4 - 30 m pro Minute Schweißnaht an den Metallabschnitten realisierbar. Ebenso sind Leerwegsgeschwindigkeiten bis zu 300 m/min möglich, was eine sehr variable Schweißabfolge zulässt.
Eine Weiterbildung des Spannsystems sieht vor, dass die Metallabschnitte bereichsweise formschlüssig umfasst und/oder durchgriffen werden. Beispielsweise können Stifte zur Vermeidung von Verschiebungen in der Ebene mit Platten, die eine Begrenzung senkrecht hierzu bieten, kombiniert werden. Hierdurch wird bereits weitgehend vermieden, dass ein Verziehen der Metallabschnitte durch Wärme erfolgt, zur Versteifung des formschlüssigen Spannsystems ist die Ausbildung von Versteifungsstegen möglich. Außerdem wird durch die formschlüssige Umfassung eine große Kontaktfläche zur Wärmeabführung ermöglicht, die zu dem Metallabschnitt hin gerichtete Oberfläche des Spannsystems kann zur besseren Wärmeabführung aus einem besonders gut wärmeleitenden Material wie z.B. Kupfer oder Aluminium sein. Zur Wärmeabfuhr kann die Vorrichtung auch gekühlt sein.
Eine Weiterbildung des Spannsystems sieht vor, dass Abschnitte der platten- förmigen Metallabschnitte spaltfrei aufeinander angeordnet sind während der Laserverschweißung. Durch die spaltfreie Aufeinanderlegung der im Wesentlichen flachen Abschnitte der plattenförmigen Metallabschnitte wird erreicht, dass durch den Laserstrahl nicht ausschließlich der dem Strahlkopf nächstliegende Metallabschnitt erwärmt und unter Umständen sogar geschmolzen/verbrannt wird ohne eine Verbindung mit dem dem Strahlkopf weiter entfernt liegenden Teilabschnitt einzugehen.
Außerdem kann das Spannsystem eine Einheit zur Schutzgasführung auf den zu verschweißenden Bereich hin aufweisen. Hierdurch wird eine eventuell in Gang gesetzte Oxidationsreaktion gestoppt bzw. eine Kühlung der Metallabschnitte erreicht. Das Schutzgas kann dabei auf der dem Strahlkopf näher oder der dem Stahlkopf weiter entfernt liegenden Oberfläche der aufeinandergelegten Metallabschnitte geführt werden.
Eine besonders gute Begrenzung der Verformbarkeit der Metallabschnitte wird dadurch erreicht, dass das Spannsystem an der dem Strahlkopf zugewandten Oberseite eine Strahlungsfreimachung zum Durchleiten eines Laserstrahls auf einen oben liegenden Metallabschnitt aufweist. Hierdurch wird einerseits der Zugang zu der Schweißstelle ermöglicht, andererseits wird auch in nächster Nähe hierzu die Wärmeabführung ermöglicht. Hierzu ist es außerdem vorteilhaft, dass das Spannsystem an der dem Strahlkopf abgewandten Unterseite eine Festschweißfreimachung zum Verhindern des Festschweißens eines Metallabschnitts an der Form des Spannsystems vorsieht. Weiterbildungen des Verfahrens sehen vor, dass im Randbereich der Metallabschnitte eine im Wesentlichen umlaufende Verschweißung stattfindet zur Schaffung eines flüssigkeitsdichten Hohlraums zwischen den im Wesentlichen flachen Metallabschnitten. Hierbei handelt es sich vorzugsweise um eine durchlaufende Naht, insbesondere bei Stoßstellen zweier Nähte (welche z.B. beim Umspannen großflächiger Metallabschnitte im Spannwerkzeug notwendig sein können) ist es möglich, Überlappnähte vorzusehen.
Zur Schaffung eines Kühlmittelkreislaufs kann der Hohlraum zwischen den Metallabschnitten eine oder mehrere Öffnungen zur Kühlmittelzu- und/oder - abfuhr aufweisen.
Hierzu kann in einer ersten Ausführungsform aus mindestens einem Metallabschnitt, d.h. insbesondere einer flächigen Oberfläche eines Metallabschnitts, ein Anschlussstutzen auskragen, wobei der Anschlussstutzen integral aus dem Metallabschnitt geformt ist. Der Anschlussstutzen kann dabei durch Ausstanzen oder sonstiges Ausschneiden, beispielsweise auch durch Laserschneiden, einer Durchgangsöffnung und Prägen und/oder Tiefziehen des Randes der Durchgangsöffnung gebildet werden. Analog kann eine Aufnahmeöffnung für einen separaten Anschlussstutzen gebildet werden.
Die vorgenannten Aufnahmeöffnungen ermöglichen die Aufnahme eines gesonderten Anschlussstutzens. Dieser weist vorzugsweise ein teller- oder flanschförmiges Endstück auf wird dann im Bereich um die Durchgangsöffnung insbesondere über das teller- oder flanschförmige Endstück auf den Metallabschnitt, insbesondere in einem an die Aufnahmeöffnung angrenzenden Bereich, aufgeschweißt.
In einer zweiten Ausführungsform kann eine solche Aufnahmeöffnung oder ein solcher Anschlussstutzen nicht um eine Durchgangsöffnung in einer flächigen Oberfläche eines Metallabschnitts gebildet sein, sondern in einem Randbereich der Kühlerplatte. Dabei werden zwei Randabschnitte der zwei miteinander zu verschweißenden Metallabschnitte, die in der fertigen Kühlerplatte übereinander zu liegen kommen, derart verformt, dass sie sich in der fertigen Kühlerplatte voneinander weg wölben. Hierbei ist es besonders bevorzugt, wenn die gewölbten Abschnitte und die Nachbarabschnitte über den angren- zenden Rand des jeweiligen Metallabschnitts überstehen oder wenn die Nachbarabschnitte an Freimachungen, beispielsweise schlitz- oder keilförmige Einschnitte, angrenzen. Nach Auflegen der beiden Metallabschnitte aufeinander werden die aufeinander liegenden Nachbarabschnitte der sich voneinander weg wölbenden Randabschnitte zumindest abschnittsweise miteinander verbunden, insbesondere miteinander verschweißt. Die Verschweißung kann dabei nur die beiden Metallabschnitte umfassen oder aber unmittelbar einen in die Aufnah- meöffnung eingebrachten Anschlussstutzen mit verschweißen. Hierbei kann auf ein teller- oder flanschförmiges Endstück verzichtet werden und unmittelbar durch die einander benachbarten Wandungen von Aufnahmeöffnung und Anschlussstutzen geschweißt werden. Besonders vorteilhaft ist, dass die Plattenabschnitte in Bereichen benachbart zu einem Hohlraum im Wesentlichen spaltfreie Verbindungsstellen aufweisen. Diese können quasi als "Inseln" im Flüssigkeitskreislauf vorgesehen sein. Die Inseln können eine längliche Form haben, alternativ aber auch rund, oval oder rechteckig sein. In einer Weiterbildung können in bestimmten Regionen Inseln ausgelassen werden, so dass in einem derartigen "See" eine Vermischung der
Flüssigkeit stattfinden kann. Die hier miteinander verbundenen Bereiche der sich gegenüber liegenden Metallabschnitte sind hierbei jeweils durch
Schweißnähte verbunden. Diese Schweißnähte können verschiedene Formen aufweisen. So sind z.B. linienförmige Anordnungen mit nebeneinander liegen- den Schweißpunkten möglich (Punktnähte). Es ist aber auch möglich, Steppnähte vorzusehen (als hintereinander angeordnete aber voneinander beabstandete linienförmige Abschnitte). Punktnähte und Steppnähte sind dann besonders vorteilhaft, wenn ein besonders geringer Wärmeeintrag in die Metallabschnitte beabsichtigt ist. Weiter sind kreisförmige oder ovale Dicht- nähte innerhalb einzelner Inseln, insbesondere innerhalb kreisförmiger oder ovaler Inseln möglich. Zudem können wellenförmige Nähte (Wellennähte), insbesondere als gegeneinander phasenversetzte Doppelwellennähte eingesetzt werden. Ebenso sind sich selbst überschneidende einzugige Nähte (Wobbeinähte) möglich. Diese sind besonders bevorzugt, wenn bei einem stark reflektierenden Material, wie beispielsweise Aluminium, mit einem sehr dünnen Laserstrahl geschweißt wird. Das Sich-Selbst-Überschneiden der dün- nen einzugigen Naht resultiert in einer stabilen Verbindung trotz begrenzten Energieeintrags.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass die Stärke der Metallabschnitte im ungeschweißten Zustand 0,2 bis 1,5 mm beträgt. Als Materialien kommen für die Metallabschnitte insbesondere Aluminium, Aluminiumlegierungen, Kupfer, Kupferlegierungen, metallisierter Kunststoff oder Edelstahl in Frage. I m Kontext dieser Erfindung umfassen Metallabschnitte auch Abschnitte aus metallisiertem Kunststoff. Besonders bevorzugt sind dabei Aluminiumlegie- rungen der Gruppen/Serien 3xxx und 5xxx.
Ein Kernaspekt des Verfahrens zur Herstellung einer Kühlerplatte für ein Elekt- rofahrzeug, insbesondere zur Kühlung einer Elektrobatterie des Elektrofahr- zeugs, ist also, dass mindestens zwei plattenförmige Metallabschnitte unter Bildung einer Kühlerplatte miteinander verbunden werden, wobei die Verbindung der Metallabschnitte durch Laserstrahlschweißen erfolgt. Hierbei kann in einigen Ausführungsformen auch, insbesondere lokal begrenzt, Lot zu Hilfe genommen werden, wenn die mittelbare Erhitzung dieses Lots eine Restabdichtung bewirkt, die für ein einwandfreies Funktionieren der Kühlerplatte nicht schädlich ist. Beispielsweise kann dies in peripheren Bereichen geschehen.
Weiterbildungen sehen vor, dass innerhalb des flüssigkeitsdichten Hohlraums einer Kühlerplatte gegenüberliegende Metallabschnitte zur Bildung von "I n- sein" verschweißt sind. Diese I nseln sind sowohl zur Strömungsführung als auch zur Stabilisierung der Platten, insbesondere wenn diese aus dünnwandigem Metallblech gefertigt sind, sinnvoll, da dadurch ein "Aufblähen" des Hohlraums vermieden wird. Neben den in den Figuren gezeigten bzw. nahegelegten Verschweißungen auf der Fläche ist es auch möglich, im Bereich von Stirnseiten oder Absätzen zu schweißen. So kann beispielsweise bei bündig aneinanderliegenden Rändern von zu fügenden Metallabschnitten eine Stirnseitenverschweißung allein und/oder zusätzlich erfolgen. Hierdurch wird die Dichtwirkung verbessert.
Insbesondere bei nicht-randbündigen zu verschweißenden Metallabschnit- ten, also Metallabschnitten unterschiedlicher Größe und/oder Fläche können Kehlnähte zur Fügung dieser aufgebracht werden.
In Ergänzung zu den oben genannten Weiterbildungen können auch Nahten- den verstärkt werden, um so ein "Aufreißen" der Naht zu vermeiden. Hierzu kann die Naht im Anschluss an das eigentliche Nahtende so fortgesetzt werden, dass ein fortlaufender Nahtabschnitt entsteht, der zur eigentlichen Naht insbesondere geringfügig versetzt ist und in Gegenrichtung eingebracht wird. Die Richtungsumkehr kann beispielsweise über einen ösenförmigen Verlauf eines Übergangsnahtabschnittes erfolgen.
Sämtliche hier genannten Metallabschnitte können selbstverständlich mittels Prägens und/oder Tiefziehens und/oder Hydroformens oder anderer Umformverfahren unter Ausbildung mindestens eines Kanals / eines Hohlraums umgeformt werden. Die Metallabschnitte können allerdings neben dieser Tiefenverformung in der Fläche auch so verformt werden, dass integrale Laschen aus der Ebene herausgebogen werden und/oder Stege bzw. Näpfchen tiefgezogen oder angeformt werden. Diese dienen der Befestigung der Batterie an den Kühlerplatten bzw. der Befestigung der Kühlerplatten an Teilen eines Fahrzeugs oder beispielsweise auch dem Potentialausgleich. Entsprechende Funktionselemente können aber auch gesondert gefertigt und angefügt werden, beispielsweise mittels Laserschweißens.
Je nach gewünschtem Wärmeleitverhalten können die Metallabschnitte der Kühlerplatte in Zusammensetzung und Form unterschiedlich sein. Hierzu kann vorgesehen sein, dass zwei Platten unterschiedlicher Materialien und Dicken/Geometrien miteinander gefügt werden.
Außerdem kann vorgesehen sein, dass Metallabschnitte Anschlussstutzen aufweisen, die aus dem Material selbst herausgeformt sind oder die als externe/zusätzliche Bauteile angefügt werden (siehe oben). Hierbei wird auf unterschiedliche Anordnungen der Anschlussstutzen (senkrecht zur Hauptebene/Flächenebene der Metallabschnitte bzw. im Randbereich in dieser Ebene und im Wesentlichen parallel zu dieser) verwiesen.
Es sei ergänzt, dass insbesondere die separaten Anschlussstutzen, die in einer als Aufnahmeöffnung ausgebildeten Durchgangsöffnung eines Metallabschnitts eingesetzt werden, auch zusätzliche versteifende Funktionen ausführen können. So ist es beispielsweise möglich, dass ein separater Anschlussstutzen so in eine Durchgangsöffnung eines Metallabschnitts eingesetzt wird, dass der Anschlussstutzen sich zumindest bereichsweise auf einer gegenüberliegenden, vorzugsweise ebenfalls einen Kühlhohlraum begrenzenden Metallabschnitt abstützt und insbesondere ein Verschweißen des separaten Anschlussstutzens mit beiden vorgenannten Metallabschnitten erfolgt. Hierdurch wird also ein "Aufblähen" des Hohlraums vermieden.
Weiterhin ist es möglich, dass in mehrstufigen Umformverfahren die Metallabschnitte bzw. Aufnahmeöffnungen auf die Anschlussstutzen abgestimmt werden. Wie bereits erwähnt, können die beiden Metallabschnitte, die in einer fertigen Kühlerplatte aneinanderliegen, in ihrem Randbereich gemeinsam eine Aufnahmeöffnung ausbilden. Hierzu wird der betreffende Randbereich beider Metallabschnitte jeweils so verformt, dass sich eine im Schnitt zumindest abschnittsweise näherungsweise halbkreisförmige Wölbung ergibt. Werden die beiden Metallabschnitte bereits nach diesem einstufigen Umformverfahren aufeinander gelegt, so weist häufig der Übergang der einzelnen nähe- rungsweise halbkreisförmigen Wölbungen zueinander, d.h. von einem Metallabschnitt zum anderen, eine unzureichende Umformung auf. Häufig ist der Übergang von der Wölbung zum angrenzenden, eben verlaufenden Bereich zu breit und zu unscharf. Um dem zu begegnen, wird beispielsweise noch im gesonderten Zustand der Metallabschnitte jeweils eine Nachverformung der Ränder der näherungsweise halbkreisförmigen Wölbung durchgeführt, so dass sich eine wesentlich schärfere Kante zum angrenzenden Bereich hin sowie eine verbesserte Verrundung der halbkreisförmigen Wölbung ergibt. Alternativ oder ergänzend kann im noch gesonderten oder bereits aufeinandergelegten Zustand der Metallabschnitte Lot eingebracht werden, beispielswei- se in Form eines Lötdrahtes, insbesondere in eine hierfür gesondert vorgesehene Vertiefung. Sowohl die Nachverformung als auch das Lot ermöglichen eine Schließung von Restspalten, entweder unmittelbar oder wenn anschließend, nach Aufeinanderlegen der Metall-abschnitte aufeinander, vorzugsweise beidseitig, eine Laserverschweißung der Metallabschnitte durchgeführt wird, um einen separaten Anschlussstutzens an die Metallabschnitte im Bereich der vorherigen Restspalte flüssigkeitsdicht anzubinden. Weiterhin sehen Weiterbildungen vor, dass die Anbindung des separaten Anschlussstutzens an eine vorzugsweise napfförmige Ausformung eines Metallabschnitts im Bereich einer Durchgangsöffnung erfolgt. Dies ermöglicht eine sehr einfache Anbindung des Anschlussstutzens.
Ebenso kann ein Bauteil zur Strömungsbeeinflussung vorgesehen sein, der mittels Laserschweißens innerhalb eines Hohlraums zwischen zwei Metallabschnitten fixiert wird. Beispielsweise kann ein gewelltes Blech, beispielsweise mit Durchgangsöffnungen, eingesetzt werden.
Die vorgenannten Merkmale, die oft im Zuge von Herstellverfahren genannt wurden, betreffen vorwiegend Kühlerplatten für die Kühlung von Batterien oder anderen Akkumulatoren in Elektrofahrzeugen. Lediglich zur Vermeidung von Wiederholungen wird eine gesonderte Aufzählung all dieser Merkmale in
Bezug auf die gegenständlichen Kühlerplatten vermieden; jegliche auch zunächst verfahrensmäßig formulierten Merkmale sind bei Bedarf in Vorrichtungsmerkmale bezüglich der Kühlerplatte, des Batteriesystems bzw. des Elektrofahrzeugs überführbar, falls dies zur Abgrenzung sinnvoll erscheinen sollte. Hierbei können die gegenständlichen Merkmale in den Verfahren gegebenenfalls direkt übernommen und/oder als Product-by-Process formulierte Merkmale in die gegenständlichen Ansprüche übernommen werden; dies gilt für sämtliche Merkmale aus den beiliegenden Verfahrensansprüchen. Eine Weiterbildung der Kühlerplatte sieht vor, dass die Kühlerplatte zumindest bereichsweise mit einer zur Verringerung des Wärmeeintrags beim Schweißen unterbrochenen Naht versehen ist. Ebenso kann aus mindestens einem Metallabschnitt ein Anschlussstutzen auskragen oder eine, beispielsweise mit einem Näpfchen kombinierte Aufnahmeöffnung, wobei der An- schlussstutzen oder die Aufnahmeöffnung integral aus dem Metallabschnitt geformt ist. I nsbesondere wenn eine derartige Aufnahmeöffnung vorhanden ist, ist es möglich, einen separaten Anschlussstutzen in eine solche Aufnahmeöffnung der Metallabschnitte ein- oder anzufügen bzw. ein- oder anzuschweißen.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass an einem Randabschnitt der Kühlerplatte mindestens ein Anschlussstutzen und/oder eine Aufnahmeöffnung ausgebildet ist, der bzw. die aus je einem Randabschnitt der zwei miteinander verschweißten Metallabschnitte ausgebildet ist, wobei die beiden Randabschnitte zumindest abschnittsweise miteinander verschweißt sind. Der Randab- schnitt, in dem die Aufnahmeöffnung bzw. der Anschlussstutzen ausgebildet ist, kann dabei bündig mit dem angrenzenden Rand der jeweiligen Metallabschnitte verlaufen, von diesem durch einen Einschnitt getrennt sein oder gegenüber diesem vorspringen. In der Regel ist es ausreichend, dass die erfindungsgemäße Kühlerplatte bezüglich des Kühlmittels bzw. der Kühlmittelführung einschichtig ist, d.h. lediglich einen Hohlraum senkrecht zur größten Flächenausdehnung aufweist. Dies ist eine Abkehr von einer "Schichtung". Stattdessen wird versucht, auch an komplizierte Batteriegeometrien eine vollflächige Kühlerplatte anzubauen, die aufgrund begrenzter Bauhöhe auch wenig Bauhöhe benötigt.
Hierzu ist in einer Weiterbildung vorgesehen, dass die Kühlerplatte aus mehreren Teilkühlerplatten zusammengesetzt ist, wobei diese Teilkühlerplatten sich im Wesentlichen in einer Ebene aneinander anschließen und vorzugswei- se über Anschlussstutzen und/oder Leitungen zur Führung von Kühlmittel miteinander verbunden sind.
Des Weiteren betrifft die Patentanmeldung ein Batteriesystem für Fahrzeuge, enthaltend eine Antriebsbatterie für den enthaltenen Elektromotor sowie eine mit der Batterie verbundene Kühlerplatte. Schließlich wird auch ein
Elektrofahrzeug, welches einen Elektromotor zum Fahrzeugantrieb sowie ein Batteriesystem enthält, beansprucht.
Ergänzende Weiterbildungen werden in den übrigen abhängigen Ansprüchen angegeben.
Die Erfindung wird anhand von Figuren beispielhaft erläutert. Dabei bezeichnen in den einzelnen Beispielen gleiche oder ähnliche Bezugszeichen gleiche oder ähnliche Elemente, so dass deren Erläuterung gegebenenfalls nicht wie- derholt wird. I n den nachfolgenden Beispielen sind auch für die Erfindung nicht wesentliche Merkmale beschrieben. Dies sind neben den gemäß den unabhängigen Ansprüchen vorgesehenen Merkmalen weitere optionale und vorteilhafte Merkmale. Diese können sowohl für sich als auch in Kombination mit weiteren derartigen Merkmalen in dem jeweiligen Beispiel oder auch mit weiteren derartigen Merkmalen in anderen Beispielen in Kombination erfin- dungsgemäß eingesetzt werden. Es zeigen:
Fign. 1A
und 1B Schrägansichten erfindungsgemäßer Kühlerplatten sowie einer darüber liegenden Fahrzeugantriebsbatterie zur Kühlung der Fahrzeugantriebsbatterie eines Elektrofahrzeugs;
Fign. 2A
bis 2C verschiedene Ausführungsformen von erfindungsgemäßen Kühlerplatten mit verschiedenen Dichtnähten sowie eine zugehöri- ge Detailansicht;
Fig. 3 Details von Schweißnähten zwischen zwei miteinander verbundenen Metallabschnitten (Varianten A bis G); Fig. 4A einen Teilschnitt einer erfindungsgemäßen Kühlerplatte mit angeschlossenen externen Stutzen, einer aus der Ebene herausragenden Lasche sowie Bolzen zur Befestigung der Kühlerplatte; Fig. 4B einen Detailschnitt aus Fig. 4A;
Fign. 4C
und 4D eine Schrägansicht zweier Metallabschnitte einer Kühlerplatte sowie eine zugehörige Detailansicht;
eine Oberseite (A) bzw. eine Unterseite (B) zweier zu einer erfindungsgemäßen Kühlerplatte zu fügender Metallabschnitte;
Fign. 6A
bis 6C zwei Aufsichten einer erfindungsgemäßen Kühlerplatten sowie Details zu einem Hohlraum einer Kühlerplatte, wobei hier separate Anschlussstutzen angeordnet sind und diese Anschlussstutzen an einer zusätzlichen Platte angebunden sind (d.h. insgesamt mindestens drei Metallabschnitte);
Fign. 7A
bis 7D jeweils Details eines Schnitts mit angebundenen externen
Anschlussstutzen; Fig. 8A
Bis 8C Schnittdarstellungen jeweils zweier Metallabschnitte und eine
Schrägansicht eines einzelnen Metallabschnitts im Bereich einer Aufnahmeöffnung in einem Randbereich; Fign. 9A
und 9B Draufsichten auf Randabschnitte eines Metallabschnittes im
Bereich einer Aufnahmeöffnung;
Fign. 10A
bis IOC Details zu Anschlussstutzen;
Fig. 11 eine schematische Darstellung einer Befestigung eines Bauteils zur Strömungsbeeinflussung innerhalb eines Hohlraums einer Kühlerplatte;
Fig. 12 eine schematische Darstellung eines Ausschnitts eines Spannsystems mit einer Kühlerplatte.
Die Figuren 1A und IB zeigen Schrägansichten erfindungsgemäßer Kühlerplat- ten sowie jeweils einer darüber liegenden Fahrzeugantriebsbatterie 17. In
Figur 1A und IB wird die Kühlwirkung an der Batterie dadurch optimiert, dass beispielsweise eine flache Anbindung der Kühlerplatte an die Batterie gewährleistet wird. Außerdem ist anzumerken, dass die einzelnen Kühlerplatten jeweils im Hinblick auf die Kühlmittelführung vorzugsweise einschichtig ausge- führt sind, d.h. einen einzigen Hohlraum zur Flüssigkeitsführung haben. Außerdem sind hier mehrere Kühlerplatten horizontal nebeneinander angeord- net, um den Bauraum im Fahrzeug möglichst gut zu nutzen und bei geringer Bauhöhe möglichst vollflächig die gesamte Batterie zu kühlen. Die Erfindung umfasst jedoch auch Ausführungsformen, bei der genau eine Kühlerplatte eingesetzt wird.
Das Batteriesystem 38 aus Figur 1A zeigt hierbei die Batterie 17 mit darunter liegenden Kühlerplatten la bis ld, bei denen die Verbindung der einzelnen Kühlerplatten la bis ld entweder in der Ebene der Kühlerplatten oder unterhalb dieser Ebene erfolgt. Das in Figur 1B gezeigte Batteriesystem 38' zeigt Kühlerplatten la' bis ld' unterhalb der Batterie 17, wobei diese Kühlerplatten durch Anschlussstutzen 22, 22' und Leitungen auf der sichtbaren Oberfläche der Kühlerplatten la'-ld' miteinander fluidleitend verbunden sind. In beiden Fällen ist also ein einziger Kühlkreislauf für sämtliche horizontal
nebeneinanderliegenden Kühlerplatten ermöglicht. Als Beispiel für eine Bausi- tuation sind hier also jeweils zwei kleine Kühlerplatten außen und zwei große
Kühlerplatten mittig angeordnet, in Figur 1B mit Medienverbindungen bzw. Anschlussstutzen 22, 22' zwischen den Teilkühlerplatten. Dies ist insbesondere bei beengten Einbauverhältnissen für den Fall vorgesehen, dass der Verbau einer einzigen großen Platte bzw. einer Mehrzahl ausschließlich identischer Platten nicht möglich ist. Zudem ist bei einem derartigen modularen Aufbau die Verwendung einer begrenzten Auswahl standardisierter Kühlerplatten möglich.
Figur 2A zeigt im Querschnitt zwei im Wesentlichen plattenförmige Metallab- schnitte 2a und 2b. Diese Metallabschnitte weisen im Wesentlichen komplementäre und bezüglich der Spiegelebene 8 spiegelbildliche Form auf. Die Platten müssen nicht spiegelbildlich sein. Wichtig ist, dass eine gemeinsame Berührfläche vorhanden ist, die verbunden werden kann. Es ist auch möglich, dass nur einer der Metallabschnitte Vertiefungen aufweist, siehe Figur 2B. Die plattenförmigen Abschnitte 2a und 2b weisen eine unebene Topographie auf.
Zwischen den Metallabschnitten, auf deren zueinander hin weisenden Oberflächen, ist ein Hohlraum 3 angeordnet, welcher aus einem System mehrerer miteinander verbundenen Tunnels 29 besteht. In den einzelnen Metallabschnitten 2a, 2b sind hierfür Kanäle 29a, 29b eingeformt. Ein Tunnel 29 des Ausführungsbeispiels der Figur 2B wird aus einem einzigen Kanal 29a, der unmittelbar an den Metallabschnitt 2b angrenzt, gebildet. Der Hohlraum 3 bzw. das System des Tunnels 29 wird durch eine im Wesentlichen den Randbereich 27a, 27b der Metallabschnitte 2a, 2b umlaufende Verschweißung 7 flüssigkeitsdicht umrandet, wobei in Figur 2A und 2B nicht dargestellte Öffnungen zur Kühlmittelzu- und/oder -abfuhr vorgesehen sind.
Die Metallabschnitte 2a und 2b sind zwischen den Tunnels 29 bzw. Hohlräumen 3 durch verschiedene Schweißnähte miteinander verbunden. Dies sind zum einen Steppnähte 5, welche aus aneinander gereihten linienförmigen Abschnitten bestehen. Hier ist der Abstand zwischen den einander nächstlie- genden linienförmigen Abschnitten etwas größer als die jeweilige Länge eines linienförmigen Abschnitts, er könnte jedoch auch noch größer sein. Außerdem sind durchgängige Nähte 4 gezeigt, bei denen die Naht nicht an ihrem freien Ende abbricht, sondern so fortgesetzt wird, dass ein fortlaufender Nahtabschnitt entsteht, der zur eigentlichen Naht versetzt ist und in Gegenrichtung eingebracht wird, so dass ein. ösenförmiger Abschnitt 4a entsteht. Es sind außerdem Wobbeinähte 9 gezeigt, d.h. sich selbst überschneidende einzugige Nähte. Diese sind besonders bevorzugt, wenn bei einem stark reflektierenden Material, wie beispielsweise Aluminium mit einem sehr dünnen Laserstrahl geschweißt wird. Das Überschneiden der dünnen einzugigen Naht resultiert in einer stabilen Verbindung trotz begrenzten Energieeintrags. Schließlich ist eine im Randbereich 27a, 27b gegebene durchgehende Naht 7 gezeigt. I n der Figur ist diese durchgehende Naht 7 jedoch nicht in sich geschlossen, da lediglich eine mittig durchgetrennte Kühlerplatte zum Zwecke der besseren Sichtbarkeit des Hohlraumes 3 gezeigt ist. Figur 2B zeigt weitere Geometrien von Schweißnähten, beispielsweise eine Punktnaht 10, die vorteilhafterweise bei
Stahlplatten eingesetzt wird. Zudem ist eine aus Kreuzstichen bestehende Naht 11 gezeigt, die ähnliche Vorteile wie die Wobbeinaht bietet. Schließlich ist eine Wellennaht 6 gezeigt. Sämtliche der hier gezeigten Schweißnähte sind durch Laserstrahlschweißen entstanden. Bezüglich Einzelheiten des Laserschweißens bzw. der Laserstrahlschweißvorrichtung, in welcher dieses geschah, wird zur Vermeidung von Wiederholungen voll umfänglich und ausdrücklich auf die Beschreibungseinleitung mit den dort geschilderten Weiterbildungen Bezug genommen. Die Figuren 2A und 2B zeigen zu Demonstrationszwecken jeweils unterschiedliche
Nahtgeometrien zwischen den Tunnels 29. In der Praxis ist es jedoch vorteil- haft, wenn in einer Kühlerplatte zwischen den Tunnels 29 ein einziger Typ von Naht eingesetzt wird.
Die Detaildarstellung der Figur 2C, in der der Ausschnitt C der Figur 2B um90° gedreht ist, verdeutlicht, dass es vollkommen ausreichend ist, wenn eine Berührung der beiden Metallabschnitte 2a, 2b nur in einem sehr schmalen Bereich gegeben ist. Hierzu ist der Metallabschnitt 2a in der Mitte seiner Vertiefungen zusätzlich angeprägt, wie an der Unterseite des Metallabschnitts 2a gezeigt ist. Die I nseln sind also in den Ausführungsformen der Figuren 2A und 2B von vergleichbarer Länge, aber von sehr unterschiedlicher Breite, in Figur
2B also näherungsweise linienförmig.
Die Stärke der Metallabschnitte 2a, 2b beträgt im ungeschweißten Zustand jeweils 0,2 bis 1,5 mm, die in der Figur gezeigte geschnittene Kühlerplatte ist bzw. ihre beiden Metallabschnitte 2a, 2b sind aus einer Aluminiumlegierung.
Die Kühlerplatte kann Bestandteil eines Systems von Kühlerplatten sein, bei dem entweder eine einzige oder mehrere solche Kühlerplatten nebeneinander im Bodenbereich eines Elektrofahrzeuges angeordnet werden (vgl. Figu- ren 1A und 1B), sie kann jedoch auch allein verwendet werden.
Die erfindungsgemäße Kühlerplatte zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass sie einerseits kostengünstig herstellbar ist und andererseits hohe Anforderungen an die Dichtigkeit bietet.
Figur 3 zeigt verschiedene Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Kühlerplatte mit Doppeldichtnähten 12 bis 15, einer Wobbeinaht 9 sowie unterschiedlichen Ausführungsformen von ösenförmigen Abschnitten 4a an einem Nahtende. Es sind darüber hinaus aber auch weitere Ausführungsformen von Mehrfachdichtnähten möglich; prinzipiell sind also beliebige Anzahlen mehrerer nebeneinander liegender Dichtnähte realisierbar. Zur Verdeutlichung ist in Figur 3, Beispiel A, ein Ausschnitt einer erfindungsgemäßen Kühlerplatte gezeigt, welcher Teile von plattenförmigen Metallabschnitten 2a sowie 2b zeigt, welche abschnittsweise über eine Doppeldichtnaht 12 miteinander verbunden sind. Die Schweißnähte sind hier sämtlich als Überlappnähte eingebracht, d.h. im Wesentlichen senkrecht zur Kontaktebene 33 der beiden Metallabschnitte 2a, 2b.
Nach Figur 3, Beispiel A ist diese Doppeldichtnaht 12 durch zwei parallel zueinander verlaufende Schweißnähte realisiert.
Beispiele B bis D zeigen verschiedene weitere Möglichkeiten für Doppeldichtnähte. Der Nahtverlauf erfolgt hierbei entlang derselben Strecke wie die Doppeldichtnaht 12 in Beispiel A, zur besseren Übersichtlichkeit sind in Beispielen B bis D jedoch nur die Schweißlinienverläufe ohne weitere Details der Kühlerplatte gezeigt.
Beispiel B zeigt eine Doppeldichtnaht 13. Diese besteht aus mehreren ovalförmig geschlossenen Schweißlinien, wobei die Ovale sich linienförmig aneinander anschließen und bereichsweise überschneiden.
Beispiel C zeigt eine Doppeldichtnaht 14, bei welcher rechteckförmige Kammern sich aneinander anschließen und somit die Doppeldichtnaht 14 bilden.
Beispiel D zeigt zwei sich periodisch kreuzende Schlangenlinien, welche eine Doppeldichtnaht 15 bilden, welche ebenfalls einzelne kammerförmige Abschnitte der Naht voneinander trennt.
Beispiel E zeigt eine durchgehende Schweißnaht 9, die in einem Zug erstellt werden kann, aber dennoch die Wirkung einer Doppelnaht erzielt. Sie entspricht einer Schreibschrift ohne Absetzen des Stiftes und wird als„Wobbel- naht" bezeichnet. Eine ähnliche Naht 9 ist bereits in Figur 2A gezeigt.
Für sämtliche der Beispiele A bis E sei betont, dass bezüglich der einzelnen Schweißnaht hier sämtliche Optionen wie oben geschildert anwendbar sind.
Darüber hinaus besteht der Vorteil von Doppeldichtnähten darin, dass die Flüssigkeitsdichtigkeit dieser Doppeldichtnaht gegenüber einfachen Nähten deutlich erhöht wird.
Eine besonders hohe Dichtigkeit bieten die Kammersysteme nach Beispielen B bis E, da hierin selbst bei Leckage lediglich einzelne, voneinander getrennte Kammern betroffen sind.
Figuren 3F und 3G illustrieren, dass ein ösenförmiger Abschnitt 4a am Ende einer Naht, im mer aus mindestens zwei zueinander benachbarten Nahtab- schnitten besteht. Dabei kann je nach Bauraum eine bezüglich der Breite der eigentlichen, endenden Naht, symmetrische Aufteilung der beiden Nahtabschnitte (Beispiel F) oder eine unsymmetrische Aufteilung der beiden Nahtabschnitte (Beispiel G) erfolgen. Ein besonders vorteilhafter Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Minimierung des Wärmeeintrags bei der Herstellung von Kühlerplatten, da insbesondere bei dünnen metallischen Platten ein Verziehen zu befürchten ist, welches unbedingt minimiert werden sollte. Sehr dünne Metallplatten sind bei Kühleranwendungen für den mobilen Bereich, bei dem das Gewicht eine hohe Rolle spielt, sehr wichtig.
Diese Minimierung erfolgt erfindungsgemäß auf verschiedene Weise.
Zum einen ist eine Laserstrahlschweißvorrichtung vorzusehen, wie sie im Kon- text der Figur 12 noch beispielhaft erläutert wird, welche unterbrochene Nähte zur Schweißverbindung, insbesondere zur Laserschweißverbindung, der beiden Platten dient, welche die Kühlerplatte aufbauen. Hier bietet sich insbesondere das "Scannerschweißen" an. Hierbei wird, wie oben ausführlich beschrieben, mittels mindestens eines Spiegels der Laserstrahl umgelenkt, so dass praktisch ohne Zeitverlust räumliche Sprünge beim Laserschweißen möglich sind, d.h. es nicht notwendig ist, eine kontinuierliche Schweißnaht zu ziehen. Hierbei sollte darauf geachtet werden, dass abwechselnd unterschiedliche Bereiche der Platte geschweißt werden, um somit eine Homogenisierung des Wärmeeintrags räumlich und zeitlich zu erreichen, so dass die Platte wäh- rend des Schweißvorgangs gleichmäßig und nicht zu stark erwärmt wird. Dies ist ein beträchtlicher Vorteil gegenüber einem von nur einer Stelle aus fortschreitenden Schweißen, was zu einem Verziehen der Kühlerplatte führen würde.
Hierbei ist außerdem die Zuführung von Schutzgas auch auf den Außenseiten der späteren Kühlerplatte möglich, da hierdurch die Oxidation im Bereich der Schweißnähte minimiert wird und dadurch spätere Oxidablagerungen vermieden werden. Hierdurch wird der Wirkungsgrad einer späteren Kühlerplatte nochmals erhöht. Die unterbrochenen Schweißlinien können die verschiedensten Ausführungsformen haben, es können Aneinanderreihungen punktförmiger Verschweißungen sein oder auch gekrümmte oder gerade Schweißlinien bzw. abwechselnd Schweißlinien und Schweißpunkte. Hierbei ist es optimal, wenn der Abstand zwischen zwei Schweißelementen (d.h. Linien bzw. Punkten) zwischen 1 und 8 cm, vorzugsweise zwischen 2 und 6 cm beträgt. Vorzugsweise ist insbesondere der Abstand zwischen zwei Schweißelementen mindestens genau so groß, vorzugsweise mindestens 1,5 mal so groß, wie die Länge eines solchen Schweißelementes, bei unterschiedlich langen Schweißelementen des längeren davon. Die Mindestlänge von geschweißten Bereichen sollte hierbei stets so sein, dass auch bei einem hohen Flüssigkeitsdruck innerhalb der Kühlerplatte ein sicherer Zusammenhalt der beiden Platten gesichert ist, so dass kein "Aufblasen" stattfindet.
Hierzu werden vorzugsweise in der Laserstrahlschweißvorrichtung zwei Plat- ten spaltfrei aneinander gelegt und dann miteinander verschweißt. Zusätzlich ist aber auch die mechanische Stabilität erhöht. Zudem ist auch eine bessere Anlage der somit "ebenen" Kühlerplatten an den zu kühlenden Bauteilen möglich, Kontaktprobleme treten seltener auf. Außerdem ist festzustellen, dass durch gezielt ausgerichtete Verschweißungen im Bereich der Kühlmittelkanäle durch die Verschweißungen der Medienfluss kontrolliert werden kann. Das heißt, dass das innerhalb des Hohlraums der Kühlerplatte strömende Kühlmedium geregelt, um somit eine noch gleichmäßigere Wärmeverteilung zu erreichen und den Wirkungsgrad der Kühlerplatten zu erhöhen. Figur 4A zeigt einer Beispiel einer Kühlerplatte, bei der zwei Metallabschnitte
2a und 2b jeweils einen innenliegenden Hohlraum 3 einschließen, innerhalb dessen Verschweißungen im Bereich von Inseln 18 zur Fluidsteuerung bzw. zum Verhindern des "Aufblähens" bei Betriebsdruck gegeben sind. Zur Montage weist die Kühlerplatte Bolzen 21 auf. Eine Lasche 30 dient dem Potential- ausgleich. Öffnungen 19 ermöglichen die Zu- und Abführung von Fluid. Diese
Fluidöffnungen 19 sind als Aufnahmeöffnungen 20 für separate Anschluss- stutzen 22 ausgebildet, die im Randbereich der Kühlerplatte angefügt sind.
Figur 4B zeigt einen Detailschnitt aus Figur 4A. Hier ist der separate Anschlussstutzen 22 nochmals gut zu sehen, der in eine Aufnahmeöffnung 20 im Rand- bereich der beiden Metallabschnitte 2a und 2b eingefügt ist. Die Durchgangsöffnung des Stutzens dient somit als eigentliche Fluidöffnung 19.
Figur 4C zeigt ein weiteres Beispiel einer Kühlerplatte, in der ein Bolzen 21 teilweise geschnitten ist. Zwischen den näherungsweise halbkreisförmig von- einander weg gewölbten Abschnitten 26a, 26b der Metallabschnitte 2a und
2b, die eine Aufnahmeöffnung 20 bilden, ist ein separater Anschlussstutzen 22 untergebracht. I n der Flächenebene 33 links und rechts von dem separaten Metallstutzen ist hierbei ein Resthohlraum/Restspalt 31 zwischen den beiden Metallabschnitten 2a und 2b zu sehen, der beispielsweise mittels hier nicht dargestelltem Lot, insbesondere bei einem Laserverschweißen, insbesondere beim Einbringen der umlaufenden Schweißnaht 7 im Randbereich 27 verschlossen werden kann, was hier zur Verdeutlichung der Resthohlräume 31 nicht dargestellt ist. Auf eine alternative Möglichkeit zum Verschluss bzw. zur Vermeidung des Resthohlraums/Restspalts 31 wird im Zusammenhang mit Figuren 8A bis 8C weiter eingegangen. Die im Wesentlichen halbkreisförmig sich wölbenden Abschnitte 26a, 26 beginnen dabei unmittelbar an der Aus- senkante 24a, 24b des jeweiligen Metallabschnitts 2a, 2b.
Figur 4D illustriert in einer Detailaufsicht, wie die beiden Metallabschnitte 2a, 2b im Bereich einer Insel 18, d.h. eines lokal begrenzten Bereichs, in dem die beiden Metallabschnitte 2a und 2b aufeinander liegen, mittels einer ringförmig geschlossenen, hier im Wesentlichen ovalen, durchgängig verlaufenden Schweißnaht 16 miteinander verbunden sind. Auf die Darstellung der unten liegenden Platte wurde dabei verzichtet.
Figur 5 zeigt wiederum ein Beispiel einer noch nicht gefügten Kühlerplatte 1, bei der eine Metallabschnitt 2a (Figur 5A) mit eingeprägten Kanälen versehen und ein Abschnitt 2b (Figur 5B) ohne Prägung/Verformung, d.h. nur eben, ausgebildet ist. In dem ebenen Metallabschnitt 2b sind Fluidöffnungen 19 vorgesehen, denen in dem geprägten Metallabschnitt 2a jeweils ein Bereich gegenüberliegt, in dem keine kleinteiligen Strukturen vorhanden sind, so dass sich in der gefügten Kühlerplatte 1 in den den Fluidöffnungen 19 benachbarten Bereichen des Hohlraums 3 größere„Seen" ausbilden. Das Beispiel ist so ausgebildet, dass die eigentlichen Tunnel bzw. Kühlmittelkanäle parallel zueinander verlaufen und zwar so, dass sich ein insgesamt U-förmiger Verlauf ergibt, bei dem die Tunnel im Bereich der Kehre der U-Form vereinigt sind.
Die Figuren 6A bis 6C zeigen eine zusammengebaute Version, bei der die Metallabschnitte 2a und 2b miteinander verschweißt sind, beispielsweise auch durch eine Randverschweißung stirnseitig. Außerdem ist ein weiterer Metall- abschnitt 2c auf den Abschnitt 2b aufgeschweißt. Auf dieses Formblech 2c sind dann noch einmal separate Anschlussstutzen 22 aufgebracht. Sämtliche der oben genannten Fügungen erfolgen hierbei mittels Laserschweißens.
Die Figuren 7A bis 7D zeigen Beispiele auf Metallabschnitte 2a bzw. 2b aufge- schweißter Anschlussstutzen 22. Hierbei ist in Figur 7A ein Anschlussstutzen
22 mittels einer Doppelnaht 12 konzentrisch um die Öffnung 19 des Anschlussstutzens und um die Öffnung des Metallabschnitts 2a auf den Metallabschnitt 2a geschweißt. Anstelle einer Doppelnaht 12 wäre ebenso eine einfache Naht, d.h. nur 12a möglich, so dass hier die äußere Naht 12b nicht mas- siv dargestellt ist. Zur Vereinfachung der Positionierung des Anschlussstutzens
22 in der Öffnung des Metallabschnitts 2a weist der Anschlussstutzen mindestens einen Fortsatz 22a auf. Dieser kann wie dargestellt umlaufend ausgebildet sein, kann aber auch nur aus einzelnen Abschnitten bestehen. Figur 7B unterscheidet sich von Figur 7A dadurch, dass die Schweißnaht als
Einfachnaht 16 ausgebildet ist und von der Unterseite, d.h. der in der fertigen Kühlerplatte 1 dem Metallabschnitt 2b näherliegenden Seite des Metallabschnitts 2a eingebracht ist, während die Schweißnähte der Figur 7A von der anderen Oberfläche her eingebracht sind.
In Figur 7C ist der Anschlussstutzen nach unten hin deutlich verlängert, so dass eine Anschweissung an den gegenüberliegenden Metallabschnitt 2b möglich wird. Der Anschlussstutzen 22 ist also sowohl mit dem Metallabschnitt 2a als auch mit dem Metallabschnitt 2b jeweils über kontinuierliche Einfachnähte 16', 16 verschweißt. Ausnehmungen 19a im unteren Bereich des
Anschlussstutzens 22 ermöglichen die Zu- oder Ableitung von Fluid aus dem Hohlraum 3 mittels des Anschlussstutzens 22. Alternativ kann auch auf die Verschweißung des Anschlussstutzens 22 mit dem Metallabschnitt 2b verzichtet werden (also keine Schweißnähte 16 in Fig. 7C). Figur 7D unterscheidet sich von Figur 7C dadurch, dass der Stutzen von der
Unterseite, d.h. der in der fertigen Kühlerplatte dem Metallabschnitt 2b näherliegenden Oberfläche des Metallabschnitts 2a, her an den Metallabschnitt 2a angeschweißt ist. Figur 7C zeigt dabei einen halbfertigen Zustand, ein zweiter Metallabschnitt 2b kann anschließend wie in Figur 7D aufgeschweißt wer- den. Das Anschweißen des Anschlussstutzens 22 an den Metallabschnitt 2a ist bei der vorliegenden Konfiguration aber nur solange möglich, wie der zweite Metallabschnitt noch nicht aufgelegt ist. Gegenüber den vorhergehenden An- bindungsmöglichkeiten für Anschlussstutzen 22 der Figurengruppe 7 bietet die Ausführungsform der Figur 7D den Vorteil, dass der Innendruck den Stut- zen gegen den Metallabschnitt 2a drückt und damit die Befestigung unterstützt.
Figur 8A zeigt einen schematischen Ausschnitt eines Bereichs um eine Aufnahmeöffnung 20 aus Figur 4C herum. Die Aufnahmeöffnung 20 wird durch zwei voneinander weg gewölbte Abschnitte 26a, 26b der Randbereiche 27a,
27b der Metallabschnitte 2a und 2b aufgespannt. 35 deutet die späteren Berührbereiche zwischen der Aufnahmeöffnung 20 und einem in ihr aufgenommenen Anschlussstutzen an. Mit Pfeilen 31 gekennzeichnet ist hierbei beidseitig ein von der idealen Kreisform abweichender Bereich an der Grenz- fläche der Metallabschnitte 2a und 2b. Dieser Bereich lässt, wird er im gezeigten Zustand belassen, zum Anschlussstutzen 22 - hier nicht gezeigt - beidseitig jeweils einen Hohlraum frei, den es zur Sicherstellung bestmöglicher Dichtigkeit im Bereich der Aufnahmeöffnung 20 zu vermeiden gilt. Figur 8B stellt eine Variante zu Figur 8A dar, bei der der oben genannte Resthohlraum/Restspalt 31 auf ein Minimum reduziert ist, so dass der von der idealen Kreisform abweichende Bereich 31' verschwindend gering oder sogar Null ist. Dies wurde dadurch erreicht, dass die Übergangsbereiche der gewölbten Abschnitte 26a, 26b zu den horizontal verlaufenden Abschnitten 25a, 25b der Metallabschnitte 2a, 2b in einem mechanischen Umformprozess nachver- formt wurden, so dass die„Ecken" in Richtung der Mitte des virtuellen Kreises verschoben wurden. Die beiden Metallabschnitte 2a, 2b sind hier im aufeinander gelegten Zustand dargestellt, um die Reduktion des Resthohlraum/Restspalt von 31 auf 31' zu illustrieren. Die mechanische Umformung erfolgt vorzugsweise für jeden der Metallabschnitte 2a, 2b im vom anderen Metallabschnitt 2b, 2a gesonderten Zustand. Die mechanische Umformung kann dabei, wie gezeigt, über die gesamte axiale Länge der Aufnahmeöffnung 19 erfolgen. Es ist aber grundsätzlich ausreichend, wenn die Umformung nur in einem Abschnitt der axialen Erstreckung der Aufnahmeöffnung 19 erfolgt. Figur 8B ist dabei so zu verstehen, dass die Aufnahmeöffnung 19 so groß sein muss, dass ausreichend Spiel für das Einschieben eines Anschlussstutzens vorhanden ist. Die benötigte Dichtigkeit wird üblicherweise beim Verschweißen des Anschlussstutzens mit den beiden Metallabschnitten 2a, 2b hergestellt.
Figur 8C illustriert, dass in einem Metallabschnitt 2a im Bereich einer Wölbung 26a eine die Wölbung vollständig umlaufende Prägung vorhanden sein kann, die sicherstellt, dass dieser Bereich im Querschnitt halbkreisförmig bzw. nach Aufeinanderbringen der beiden Metallabschnitte eine vollständige Kreisform aufweist. Wie aus Figur 8C ersichtlich, muss die umlaufende Prägung sich nicht über den kompletten axialen Verlauf der Aufnahmeöffnung 20 erstrecken, vielmehr ist es ausreichend, wenn sie sich in axialer Richtung nur abschnittsweise erstreckt. Wie schon zuvor genannt, soll die Aufnahmeöffnung 20 an ihrem engsten Querschnitt noch ausreichend Spiel zum Einführen eines Anschlussstutzens aufweisen, die Dichtigkeit wird auch hier vorzugsweise über das Festschweißen des Anschlussstutzens erzielt.
Figuren 9A und 9B illustrieren in Draufsichten auf den Randbereich 27a eines Metallabschnitts 2a, dass eine Wölbung 26a zur Ausbildung einer Aufnahmeöffnung 20 nicht nur in unmittelbarer Fortsetzung der Aussenkante 24a, wie in Figur 4C dargestellt, eingeformt sein kann. Vielmehr ist es auch möglich, die
Aussenkante 24a beidseitig zu einer solchen Wölbung 26a zu unterbrechen bzw. nach I nnen zu ziehen, wie in Figur 9A verdeutlich ist. Hierdurch ergeben sich zusätzlich zur sonstigen Aussenkante 24a beidseitig zur Aufnahmeöffnung 20 zurückgezogene Aussenkantenabschnitte 24a' sowie ein gegenüber diesen vorspringenden Aussenkantenabschnitt 24a*, der hier einer Fortsetzung der
Aussenkante 24a entspricht, gegenüber dieser aber sowohl etwas zurück- als auch etwas vorspringen könnte. Die Unterbrechungen 34, 34' können dabei als einfache, an ihren Kanten abgerundete Rechtecke realisiert werden. Vorteilhafterweise sind sie jedoch so gestaltet, dass sie ihre geringste Breite in den Bereichen aufweisen, in denen die Wölbung 26a am deutlichsten ausge- formt ist, im vorliegenden Beispiel im Bereich unmittelbar benachbart zur virtuell fortlaufenden Aussenkante 24a bzw. der Aussenkante 24a* der Aufnahmeöffnung 20. Hierdurch steht besonders viel Material für die Ausbildung der Wölbung 26a zur Verfügung. Aus Figur 9A wird ebenfalls deutlich, dass zum I nneren der Kühlplatte hin die Aufnahmeöffnung bzw. Wölbung hinsicht- lieh ihrer Breite abnimmt. Vorteilhafterweise nimmt aber nicht nur die Breite ab, sondern der Radius, so dass ein trichterförmiger Übergang, der hier als 26' bezeichnet ist, zum eigentlichen Hohlraum 3 gebildet wird.
Alternativ zur Ausbildung von Aussparungen 34, 34 im Metallabschnitt 2a be- nachbart zur Aufnahmeöffnung 20, ist es auch möglich, die Aufnahmeöffnung
20 so auszubilden, dass sie über die übrige Aussenkante 24a übersteht, so dass sie ihre eigene überstehende Aussenkante 24a* aufweist, wie dies in Figur 9B dargestellt ist. Die übrige Ausführung der Wölbung 26a entspricht der der Figur 9A.
Figur 10A zeigt nochmals ein schematisches Beispiel eines Querschnitts der Metallabschnitte 2a und 2b. Hierbei ist ein mit dem Metallabschnitt 2a integraler Anschlussstutzen 22' gezeigt, der eine Fluidöffnung 19 zum Hohlraum 3 freigibt.
Figur 10B zeigt eine Ausführungsform, bei der ein separater Anschlussstutzen 22 vorgesehen ist, der in einen vorgefertigten Napf 23 des Metallabschnitts 2a eingebracht und mit diesem verschweißt ist. Die Überlappnaht 40 ist dabei relativ zur Achsrichtung des Anschlussstutzens 22 schräg eingebracht, da so benachbarte Elemente den Laserstrahl nicht behindern. Der vorgefertigte
Napf 23 bildet hier eine Aufnahmeöffnung 20 aus, anders als in vielen vorangehenden Ausführungsbeispielen ist die Aufnahmeöffnung 20 hier aber aus einem einzigen Metallabschnitt 2a ausgeformt. Zur Ausbildung der Aufnahmeöffnung wird zunächst eine Durchgangsöffnung eingebracht und anschlie- ßend der die Durchgangsöffnung umgebende Bereich umgeformt. Figur IOC zeigt eine besonders einfache Ausführungsform einer Kühlerplatte mit separatem, festgeschweißtem Anschlussstutzen 22. Der Metallabschnitt 2a weist eine zylinderförmige Aufnahmeöffnung 20 auf, in die der Anschlussstutzen 22 eingesteckt ist. Die Befestigung und Abdichtung erfolgt über eine umlaufende, senkrecht zur Achsrichtung des Anschlussstutzens 22 verlaufende Schweißnaht 41, die wiederum als Überlappnaht ausgeführt ist. Alternativ oder zusätzlich zu dieser Schweißnaht 41 kann die Aufnahmeöffnung mit einem Gewinde versehen werden, etwa durch Einfräsen desselben und späteres Eindrehen eines Anschlussstutzens. Hierbei kann der Anschlussstutzen bereits ein komplementäres Gewinde aufweisen oder beim Eindrehen eines
Anschlussstutzenrohlings mit einem Gewinde selbstschneidend versehen werden. Alternativ ist es auch möglich, dass durch Eindrehen eines mit einem Außengewinde versehenen Anschlussstutzens ein Gewinde in den Mantel der Aufnahmeöffnung 20 selbstschneidend eingedreht wird. In jedem Fall kann die Gewindefügung durch Kleben/Löten und/oder Schweißen, insbesondere
Laserschweißen, zusätzlich fixiert werden.
Figur 11 zeigt schematisch ein Strömungsbeeinflussendes Bauteil, beispielsweise ein gewelltes Bauteil innerhalb eines Hohlraums 3 zwischen einem Me- tallabschnitt 2a und einem Metallabschnitt 2b. Hierbei erfolgt die Fixierung des Bauteils 39 innerhalb des Hohlraums von außen (beidseitig) durch Laserschweißen, so dass jeweils Abschnitte des Bauteils 39 sich entweder an Abschnitte des Metallabschnitts 2a oder des Metallabschnitts 2b anfügen. Figur 12 stellt eine Spannvorrichtung 50 zum Verschweißen zweier Metallabschnitte 2a, 2b dar. Die Spannvorrichtung umfasst im gezeigten Ausschnitt eine untere Führungsplatte 52, eine seitliche Führungsplatte 53, eine obere Führungsplatte 54, aus der ein freies Ende eines Stiftes 55 der unteren Führungsplatte herausragt, sowie mehrere Spanner 51. I m gezeigten Ausschnitt sind mehrere Strahlungsfreimachungen 56 in der oberen Führungsplatte 52 erkennbar. Ähnliche Freimachungen sind an anderer stelle zur Vermeidung des Festschweißens in der unteren Führungsplatte vorhanden, aber hier nicht sichtbar.
Weitere Details zu der erfindungsgemäßen Lehre sind in den Patentansprüchen enthalten. Es sei darauf hingewiesen, dass die Produkte der Herstel- lungsverfahrensansprüche selbstverständlich mit den genannten Merkmalen auch als Produkte nochmals einzeln und explizit beanspruchbar sind. Des Weiteren sind sämtliche Ansprüche, sofern noch nicht explizit durch Anspruchsverweisungen gezeigt, miteinander kombinierbar.
Zusätzlich sind aber auch noch die folgenden Aspekte mit diesen Ansprüchen bzw. beliebigen Teilen der vorliegenden Schutzrechtsanmeldung verbindbar, beispielsweise mit einem der folgenden Aspekte, wobei diese auch untereinander beliebig kombinierbar sind:
1. Verfahren zur Herstellung einer Kühlerplatte für Elektrobatterien, wobei zwei im Wesentlichen flache Metallabschnitte durch Laserstrahlschweißen (mit oder ohne zusätzliches Lot) verbunden werden, wobei die im Wesentlichen flachen plattenförmigen Metallabschnitte während der Laserverschweißung abschnittsweise spaltfrei aufeinander angeordnet werden und zur Verringerung des Wärmeeintrags beim Schweißen die Schweißnähte im Bereich von Verbindungsstellen eines flüssigkeitsdichten Hohlraums zwischen den Metallabschnitten als hintereinander angeordnete, aber voneinander beabstandete linienför- mige Abschnitte ausgeführt werden, wobei vorzugsweise
2. Metallabschnitte mit einer Stärke von 0,2 bis 1,5 mm verwendet werden (auch unterschiedlich dicke Metallabschnitte sind miteinander fügbar, diese können auch aus unterschiedlichen Legierungen bestehen), wobei
3. beispielsweise genau zwei flache plattenförmige Metallabschnitte während der Laserverschweißung abschnittsweise spaltfrei aufeinander angeordnet und zur Verringerung des Wärmeeintrags beim
Schweißen die Schweißnähte als hintereinander angeordnete, aber voneinander beabstandete linienförmige Abschnitte ausgeführt werden und/oder wobei
4. der horizontale Abstand zwischen zwei linienförmigen Elementen einer unterbrochenen Schweißnaht zwischen 1 und 8 cm, vorzugsweise zwischen 2 und 6 cm beträgt , wobei beispielsweise abwechselnd unterschiedliche Bereiche der zu fügenden Metallabschnitte geschweißt werden, um so mit einer Homogenisierung des Wärmeeintrags räumlich und zeitlich zu erreichen wobei beispielsweise ein linienförmiger Abschnitt der Schweißnähte gekrümmt ist und/oder eine kreisförmige Zusatzbewegung des Laserstrahls während der Linearbewegung erfolgt.

Claims

Patentansprüche
Verfahren zur Herstellung einer Kühlerplatte (1, la-ld, la'-ld') für ein Elektrofahrzeug, insbesondere zur Kühlung einer Elektrobatterie des Elektrofahrzeugs, wobei mindestens zwei plattenförmige Metallabschnitte (2a, 2b, 2c) unter Bildung einer Kühlerplatte (1, la-ld, la'- ld') miteinander verbunden werden, wobei die Verbindung der Metallabschnitte (2a, 2b, 2c) durch Laserstrahlschweißen erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Laserschweißen mittels eines Faser-, YAG-, C02- und/oder Diodenlasers, jeweils mit oder ohne Zugabe von Lot zwischen den zu verbindenden Abschnitten, durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Laserstrahlschweißen in einer Laserstrahlschweißvorrichtung stattfindet, wobei diese ein Spannsystem (50) zur Fixierung der zu verschweißenden Metallabschnitte (2a, 2b, 2c) sowie einen Strahlkopf zum Ausstoß eines oder mehrerer Laserstrahlen aufweist.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannsystem (50) und/oder der Strahlkopf beweglich geführt sind und/oder
dadurch gekennzeichnet, dass der Strahlkopf zur Strahlführung ein bewegliches Spiegelsystem aufweist, wobei nach Maßgabe der Spiegelbewegung unterschiedliche Bereiche der zu verschweißenden Metallabschnitte (2a, 2b, 2c) ansteuerbar sind
und/oder dadurch gekennzeichnet, dass das Spannsystem (50) die Metallabschnitte (2a, 2b, 2c) bereichsweise formschlüssig umfasst
und/oder dadurch gekennzeichnet, dass das Spannsystem (50) so ausgestaltet ist, dass die plattenförmigen Metallabschnitte (2a, 2b, 2c) abschnittsweise spaltfrei aufeinander angeordnet sind während der Laserver- schweißung
und/oder
dadurch gekennzeichnet, dass das Spannsystem (50) eine Einheit zur Schutzgasführung auf den zu verschweißenden Bereich aufweist und/oder
dadurch gekennzeichnet, dass das Spannsystem (50) an der dem Strahlkopf zugewandten Oberseite (54) eine Bestrahlungsfreimachung (56) zum Durchleiten eines Laserstrahls auf einen Metallabschnitt (2a) aufweist
und/oder
dadurch gekennzeichnet, dass das Spannsystem (50) an der dem Strahlkopf abgewandten Unterseite (52) eine Festschweißfreimachung zum Verhindern des Festschweißens eines Metallabschnitts (2b) aufweist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschweißung im Randbereich der Metallabschnitte (2a, 2b, 2c) im Wesentlichen umlaufend stattfindet zur Schaffung eines flüssigkeitsdichten Hohlraums (3) zwischen den Metallabschnitten (2a, 2b, 2c).
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des flüssigkeitsdichten Hohlraums (3) gegenüberliegende Metallabschnitte (2a, 2b) verschweißt werden zur Bildung von "Inseln" (18).
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei überlappenden zu fügenden Metallabschnitten (2a, 2b, 2c) Überlappnähte und/oder bei bündig aneinanderliegenden Rändern von zu fügenden Metallabschnitten (2a, 2b, 2c) eine Stirnsei- tenverschweißung und/oder bei nichtrandbündigen zu verschweißenden Metallabschnitten (2a, 2b, 2c) Kehlnähte zur Fügung eingebracht werden.
8. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum (3) mindestens eine Fluidöffnung (19) zur Kühlmittelzu- und/oder -abfuhr aufweist.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Stärke der Metallabschnitte (2a, 2b, 2c) im ungeschweißten Zustand 0,2 bis 1,5 mm beträgt.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Material der Metallabschnitte (2a, 2b, 2c) Aluminium, Aluminiumlegierungen, Kupfer, Kupferlegierungen, metalli- sierter Kunststoff oder Edelstahl ist, insbesondere eine Aluminiumlegierung der Gruppe 3xxx oder der Gruppe 5xxx.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Plattenabschnitte (2a, 2b, 2c) im Bereich des Hohlraums (3) zumindest bereichsweise durch Punktnähte (10), Steppnähte (5), Mehrfachdichtnähte (12, 13, 14, 15), kreisförmige oder ovale Dichtnähte (16) oder Wellennähte (6) oder sich selbst überschneidende einzugige Nähte (9) verschweißt sind.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Nahtenden verstärkt sind durch gegenläufige, seit- lieh versetzte Nahtabschnitte, insbesondere ösenförmige Nahtabschnitte (4a) die vorzugsweise mit dem Nahtende verbunden sind.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Metallabschnitte (2a, 2b, 2c) mittels Prägens, Tiefziehens und/oder eines anderen Umformver- fahrens unter Ausbildung mindestens eines Kanals (29a, 29b) verformt ist.
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Metallabschnitte integrale Laschen (30) zur Positionierung einer zu kühlenden Batterie (17) und/oder zum Potentialausgleich aufweist und/oder Stege oder Bolzen
(21) zur formschlüssigen Aufnahme der Batterie (17) und/oder zur Be- festigung der Kühlerplatten (1, la-ld, la'-ld') und/oder der Batterie (17) an einem Rahmen eines Fahrzeugs aufweist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zu fügenden Metallabschnitte (2a, 2b, 2c) in Zusammensetzung und Form unterschiedlich sind, wobei diese insbesondere unterschiedliche Dicken und/oder unterschiedliche Legierungen und/oder unterschiedliche Prägungen aufweisen können.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass aus mindestens einem der Metallabschnitte (2a, 2b, 2c) ein Anschlussstutzen (22') und/oder eine Aufnahmeöffnung (20) herausgeformt ist.
Verfahren nach dem vorhergehenden Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Anschlussstutzen (22') und/oder eine Aufnahmeöffnung (20) aus einem flächigen Abschnitt eines der Metallabschnitte (2a, 2b, 2c) herausgeformt ist, wobei das Verfahren mindestens ein Schnitt- und/oder Stanzschritt und mindestens einen Präge-, Tiefzieh- und/oder sonstigen Umformschritt umfasst.
Verfahren nach einem der beiden vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Anschlussstutzen (22) und/oder eine Aufnahmeöffnung (20) aus einem Randabschnitt (27a, 27b) zweier Metallabschnitte (2a, 2b, 2c) herausgeformt ist, wobei das Verfahren mindestens einen Präge-, Tiefzieh- und/oder sonstigen Umformschritt und mindestens einen Schweißschritt aufweist.
Verfahren nach dem vorhergehenden Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlussstutzen (22') und/oder die Aufnahmeöffnung (20) eine über die übrige Aussenkante (24a, 24b) auskragende Aussenkante (24*, 24b*) aufweist oder der Randabschnitt (27a, 27b) auf mindestens einer Seite des Anschlussstutzens (22) und/oder der Aufnahmeöffnung (20) eine Freimachung (34, 34') aufweist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Anschlussstutzen (22) als separa- tes Bauteil ausgebildet und im Bereich einer Aufnahmeöffnung (20) an mindestens einen der Metallabschnitte (2a, 2b, 2c) angeschweißt ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass ein separater Anschlussstutzen (22) in eine Durchgangsöffnung (20) eines Metallabschnitts (2a, 2b) so eingesetzt wird, dass der Anschlussstutzen (22) sich zumindest bereichsweise auf einer gegenüberliegenden, vorzugsweise ebenfalls einen Kühlhohlraum (3) begrenzenden Metallabschnitt (2b, 2a) abstützt und insbesondere ein Verschweißen des separaten Anschlussstutzens (22) mit einem (2a) oder beiden vorgenannten Metallabschnitten (2a, 2b) erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass im Randbereich (27a, 27b) zweier in einer fertigen Kühlerplatte (1, la-ld, la'-ld') aneinanderliegender Metallabschnitte (2a, 2b) jeweils eine näherungsweise halbkreisförmige Wölbung (26a. 26b) zur Ausbildung einer Aufnahmeöffnung (20) für einen separaten Anschlussstutzen (22) in einer fertigen Kühlerplatte (1, la-ld, la'-ld') geformt wird und anschließend insbesondere noch im gesonderten Zustand der Metallabschnitte (2a, 2b) jeweils eine Nachverformung der Metallabschnitte im späteren Berührbereich (35) zu den separaten Anschlussstutzen (22) durchgeführt wird zur Schließung von Restspalten (31) und/oder im noch gesonderten oder bereits aufeinandergelegten Zustand der Metallabschnitte (2a, 2b) Lot eingebracht wird zur Schließung von Restspalten (31) und anschließend, nach Aufeinanderlegen der Metallabschnitte (2a, 2b) aufeinander, vorzugsweise beidseitig, eine Laserverschweißung der Metallabschnitte (2a, 2b) erfolgt zur flüssigkeitsdichten Verbindung des separaten Anschlussstutzens (22) an die Metallabschnitte (2a, 2b) im Bereich der vorherigen Restspalte (31).
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Anbindung des separa- ten Anschlussstutzens (22) an einer vorzugsweise napfförmigen Ausformung (23) eines Metallabschnitts (2a, 2b) erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bauteil (39) zur Strömungsbeeinflussung mittels Laserverschweißens innerhalb eines Hohlraums (3) zwischen zwei Metallabschnitten (2a, 2b) fixiert wird.
Kühlerplatte, insbesondere für die Kühlung von Batterien (17) in Elekt- rofahrzeugen und insbesondere nach einem der vorhergehenden Verfahren hergestellt, wobei die Kühlerplatte (1, la-ld, la'-ld') mindestens zwei miteinander verschweißte Metallabschnitte (2a, 2b, 2c) aufweist.
Kühlerplatte nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlerplatte (1, la-ld, la'-ld') zumindest bereichsweise mit einer zur Verringerung des Wärmeeintrags beim Schweißen unterbrochenen Naht (5, 10) versehen ist.
Kühlerplatte nach einem der Ansprüche 25 oder 26, dadurch gekennzeichnet, dass aus mindestens einem Metallabschnitt (2a, 2b, 2c) ein Anschlussstutzen (22') oder eine Aufnahmeöffnung (20) auskragt, wobei der Anschlussstutzen (22') und/oder die Aufnahmeöffnung (20) integral aus dem mindestens einen Metallabschnitt (2a, 2b, 2c) geformt ist.
Kühlerplatte nach einem der Ansprüche 25 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass auf mindestens einem Metallabschnitt (2a, 2b, 2c) im Bereich um eine Aufnahmeöffnung (20) ein Anschlussstutzen (22) an- oder eingeschweißt ist.
Kühlerplatte nach einem der Ansprüche 25 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass an einem Randabschnitt der Kühlerplatte (1, la-ld, la'- ld') mindestens ein Anschlussstutzen (22) ausgebildet ist, der aus je einem Randabschnitt (27a, 27b) der zwei miteinander verschweißten Metallabschnitte(2a, 2b) ausgebildet ist, wobei die beiden Randabschnitte (27a, 27b) zumindest abschnittsweise miteinander verschweißt sind.
30. Kühlerplatte nach einem der Ansprüche 25 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass diese eine einschichtige Kühlmittelführung aufweist.
31. Kühlerplatte nach einem der Ansprüche 25 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass diese aus mehreren Teilkühlerplatten (la-ld, la'-ld') zusammengesetzt ist, wobei diese Teilkühlerplatten (la-ld, la'-ld') sich im Wesentlichen in einer Ebene aneinander anschließen und vorzugsweise über Anschlussstutzen (22, 22') und/oder Leitungen zur Führung von Kühlmittel miteinander verbunden sind.
32. Batteriesystem (38) für Fahrzeuge, enthaltend eine Batterie (17) sowie eine damit verbundene Kühlerplatte (1, la-ld, la'-ld' nach einem der
Ansprüche 24 bis 31.
33. Elektrofahrzeug, enthaltend einen Elektromotor zum Fahrzeugantrieb sowie ein Batteriesystem (38) nach Anspruch 32.
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