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Die Erfindung betrifft eine Kühlvorrichtung für eine Traktionsbatterie nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft auch die Traktionsbatterie mit der Kühlvorrichtung.
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Eine Traktionsbatterie wird in einem Elektrofahrzeug zum Versorgen des Antriebs mit Energie eingesetzt. Üblicherweise umfasst die Traktionsbatterie mehrere Batteriezellenstapel, die im Betrieb der Traktionsbatterie Wärme erzeugen. Um einen Batteriezellenstapel zu kühlen, kann an diesem eine von einem Kühlmittel durchströmbare Kühlvorrichtung wärmeübertragend angeordnet sein. Üblicherweise besteht eine derartige Kühlvorrichtung aus zwei Platten, zwischen denen ein vom Kühlmittel durchströmbarer Kanal gebildet ist. Das Kühlmittel wird dann über zusätzliche Leitungen in den Kanal zugeführt und aus dem Kanal ausgeführt. Nachteiligerweise kann die Führung der Leitungen sehr komplex sein, da diese sich in einem engeren zur Verfügung stehenden Raum mehrmals kreuzen müssen, da eine Kreuzung der Strömung bei einer Lösung mit zwei Platten ausgeschlossen ist.
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Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, für eine Kühlvorrichtung der gattungsgemäßen Art eine verbesserte oder zumindest alternative Ausführungsform anzugeben, bei der die beschriebenen Nachteile überwunden werden. Die Aufgabe der Erfindung ist es auch, eine entsprechende Traktionsbatterie bereitzustellen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Eine Kühlvorrichtung ist für eine Traktionsbatterie vorgesehen. Die Kühlvorrichtung weist dabei eine Grundplatte mit einer ersten Hauptfläche und mit einer der ersten Hauptfläche gegenüberliegenden zweiten Hauptfläche auf. Zudem weist die Kühlvorrichtung wenigstens eine Kanalplatte, die an der ersten Hauptfläche der Grundplatte anliegt, auf. Zwischen der Grundplatte und der wenigstens einen Kanalplatte ist wenigstens ein vom Kühlmittel durchströmbarer erster Kanal gebildet. Erfindungsgemäß weist die Kühlvorrichtung wenigstens eine Zusatzplatte, die an der zweiten Hauptfläche der Grundplatte anliegt, auf. Zwischen der Grundplatte und der wenigstens einen Zusatzplatte ist dabei wenigstens ein vom Kühlmittel durchströmbarer zweiter Kanal gebildet. In der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung können der erste Kanal und der zweite Kanal sich in der Kühlvorrichtung kreuzen, wodurch die Strömungsführung des Kühlmittels in der Kühlvorrichtung vereinfacht ist. Dadurch kann die Führung von Leitungen zu der Kühlvorrichtung und der Aufbau der Kühlvorrichtung vereinfacht werden.
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Der wenigstens eine erste Kanal der Kühlvorrichtung kann eine erste Strömungsebene für das in der Kühlvorrichtung strömende Kühlmittel und der wenigstens eine zweite Kanal der Kühlvorrichtung kann eine zweite Strömungsebene für das in der Kühlvorrichtung strömende Kühlmittel bilden. Die beiden Strömungsebenen können dann übereinanderliegen und sind durch die Grundplatte zumindest bereichsweise fluidisch voneinander getrennt. Dadurch können der erste Kanal und der zweite Kanal sich in der Kühlvorrichtung beliebig oft kreuzen und dadurch die Strömungsführung des Kühlmittels in der Kühlvorrichtung vereinfacht werden.
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Vorteilhafterweise können der wenigstens eine erste Kanal und der wenigstens eine zweite Kanal in wenigstens einem Verbindungsbereich bezüglich der Grundplatte übereinander liegen. In dem wenigstens einen Verbindungsbereich können die beiden Kanäle durch die Grundplatte hindurch fluidisch miteinander verbunden sein. Dabei können die beiden Kanäle über wenigstens eine in der Grundplatte geformte durchgehende Verbindungsöffnung fluidisch miteinander verbunden sein. In dem Verbindungsbereich können dabei eine einzige Verbindungsöffnung oder mehrere zueinander identische oder voneinander abweichende Verbindungsöffnungen vorgesehen sein. Die Anordnung und die Ausgestaltung der wenigstens einen Verbindungsöffnung kann dabei von der gewünschten Strömungsführung des Kühlmittels in der Kühlvorrichtung abhängen.
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Der wenigstens eine erste Kanal und der wenigstens eine zweite Kanal können in wenigstens einem Überlagerungsbereich bezüglich der Grundplatte übereinander liegen. Dabei können die beiden Kanäle in dem wenigstens einen Überlagerungsbereich durch die Grundplatte fluidisch voneinander getrennt sein. Dadurch können der wenigstens eine erste Kanal und der wenigstens eine zweite Kanal in der Kühlvorrichtung unabhängig voneinander geführt werden und sich auch beliebig oft kreuzen.
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Vorteilhafterweise kann die Kühlvorrichtung wenigstens einen Kühlmitteleinlass und/oder wenigstens einen Kühlmittelauslass aufweisen. Der wenigstens eine Kühlmitteleinlass kann dabei unmittelbar in den wenigstens einen ersten Kanal und/oder in den wenigstes einen zweiten Kanal führen. Der wenigstens eine Kühlmittelauslass kann dabei unmittelbar aus dem wenigstes einen zweiten Kanal und/oder aus dem wenigstens einen ersten Kanal nach außen führen. Über den Kühlmitteleinlass kann das Kühlmittel in die Kühlvorrichtung zugeführt und über den Kühlmittelauslass aus der Kühlvorrichtung ausgeführt werden. Um das Zu- bzw. Ausführen des Kühlmittelst in die bzw. aus der Kühlvorrichtung zu vereinfachen, kann an dem Kühlmitteleinlass bzw. an dem Kühlmittelauslass ein Stutzen zum Anschließen von externen Leitungen angeordnet oder geformt sein.
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Die Kühlvorrichtung kann wenigstens einen Kühlmittelauslass aufweisen, wobei der wenigstens eine Kühlmittelauslass unmittelbar aus dem wenigstes einen zweiten Kanal nach außen führt. Dabei kann der wenigstens eine zweite Kanal einen Sammler für das in dem wenigstens einen ersten Kanal strömende Kühlmittel bilden. Dadurch kann das in der Kühlvorrichtung strömende Kühlmittel in dem Sammler gesammelt und aus dem Sammler nach außen geführt werden. Denkbar ist es dabei, dass die Kühlvorrichtung mehrere zweite Kanäle aufweist und der Sammler durch einen dieser zweiten Kanäle gebildet ist.
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Der wenigstens eine erste Kanal kann durch wenigstens eine in der Kanalplatte ausgeformte und von der Grundplatte abstehende rillenförmige Ausformung geformt sein. Alternativ oder zusätzlich kann der wenigstens eine erste Kanal durch wenigstens eine in der Grundplatte ausgeformte und von der Kanalplatte abstehende rillenförmige Ausformung geformt sein. Analog kann der wenigstens eine zweite Kanal durch wenigstens eine in der Zusatzplatte ausgeformte und von der Grundplatte abstehende rillenförmige Ausformung geformt sein. Alternativ oder zusätzlich kann der wenigstens eine zweite Kanal durch wenigstens eine in der Grundplatte ausgeformte und von der Zusatzplatte abstehende rillenförmige Ausformung geformt sein.
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Vorteilhafterweise können die Grundplatte und die Kanalplatte dichtend miteinander verbunden sein. Analog können die Grundplatte und die Zusatzplatte dichtend miteinander verbunden sein. Beispielwiese können die Grundplatte und die Kanalplatte und/oder die Grundplatte und die Zusatzplatte stoffschlüssig - mittels einer Verlötung oder einer Verklebung - oder formschlüssig - mittels einer Verschraubung mit einer Dichtung - dichtend miteinander verbunden sein.
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Die Erfindung betrifft auch eine Traktionsbatterie mit wenigstens einer oben beschriebenen Kühlvorrichtung und mit wenigstens einem Batteriezellenstapel aus mehreren Batteriezellen. Die wenigstens eine Kühlvorrichtung ist dabei mit dem wenigstens einen Batteriezellenstapel wärmeübertragend verbunden. Dadurch kann die in dem wenigstens einen Batteriezellenstapel erzeugte Wärme durch die Kühlvorrichtung abgeführt und dadurch der wenigstens eine Batteriezellenstapel gekühlt werden.
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Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.
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Es zeigen, jeweils schematisch
- 1 bis 3 Ansichten einer erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung von der einer Kanalplatte zugewandter Seite;
- 4 bis 7 Ansichten der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung von der einer Zusatzplatte zugewandter Seite.
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1 zeigt teilweise eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung 1 für eine Traktionsbatterie eines Fahrzeugs. 2 zeigt eine Ansicht und 3 zeigt teilweise eine weitere Ansicht der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung 1. Die Kühlvorrichtung 1 weist dabei eine Grundplatte 2 mit einer ersten Hauptfläche 2a und mit einer zweiten Hauptfläche 2b auf. Die Hauptflächen 2a und 2b liegen dabei einander gegenüber. Zudem weist die Kühlvorrichtung 1 eine Kanalplatte 3 und eine Zusatzplatte 4 auf. In 1-3 ist die Kühlvorrichtung von einer der Kanalplatte 3 zugewandten Seite gezeigt.
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Die Kanalplatte 3 liegt dabei an der ersten Hauptfläche 2a der Grundplatte 2 an und ist mit dieser fluiddicht - beispielweise stoffschlüssig - verbunden. Zwischen der Grundplatte 2 und der Kanalplatte 3 sind mehrere vom Kühlmittel durchströmbare erste Kanäle 5a gebildet. Dazu sind in der Kanalplatte 3 mehrere - hier rillenförmige längliche - Ausformungen geformt. Einer der ersten Kanäle 5a bildet dabei einen Verteiler 6 ab, in dem die restlichen ersten Kanäle 5a einseitig fluidisch münden. Die Zusatzplatte 4 liegt an der zweiten Hauptfläche 2b der Grundplatte 2 an und ist mit dieser fluiddicht - beispielweise stoffschlüssig - verbunden. Zwischen der Grundplatte 2 und der Zusatzplatte 4 ist ein vom Kühlmittel durchströmbarer zweiter Kanal 5b gebildet. Dazu ist in der Zusatzplatte 4 eine längliche rillenförmige Ausformung geformt.
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Die Kanäle 5a und 5b liegen bereichsweise übereinander. Dabei sind die Kanäle 5a und 5b in Überlagerungsbereichen 12 durch die Grundplatte 2 fluidisch voneinander getrennt und in Verbindungsbereichen 13 über Verbindungsöffnungen 11 fluidisch miteinander verbunden. Die ersten Kanäle 5a abgesehen des Verteilers 6 sind dabei über die jeweiligen Verbindungsöffnungen 11 mit dem zweiten Kanal 5b fluidisch verbunden, so dass der zweite Kanal 5b einen Sammler 7 für die jeweiligen ersten Kanäle 5a bildet. Die ersten Kanäle 5a und der zweite Kanal 5b liegen in zwei voneinander durch die Grundplatte 2 getrennten Strömungsebenen 8a und 8b. Dadurch ist die Strömungsführung in der Kühlvorrichtung 1 deutlich vereinfacht.
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Die Kühlvorrichtung 1 weist zudem einen Kühlmitteleinlass 9a, der in den ersten Kanal 5a bzw. den Verteiler 6 führt, und einen Kühlmittelauslass 9b auf, der in den zweiten Kanal 5b bzw. aus dem Sammler 7 nach außen führt. Über den Kühlmitteleinlass 9a kann das Kühlmittel in den ersten Kanal 5a bzw. in den Verteiler 6 zugeführt und über den Kühlmittelauslass 9b kann das Kühlmittel aus den zweiten Kanal 5b bzw. aus dem Sammler 7 ausgeführt werden.
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4 zeigt teilweise eine Ansicht der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung 1. 5 zeigt teilweise eine Schnittansicht der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung 1. 6 zeigt eine Ansicht der Kühlvorrichtung 1 ohne die Zusatzplatte 4. 7 zeigt teilweise eine weitere Ansicht der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung 1. In 6 sind ein erster Stutzen 10a an dem Kühlmitteleinlass 9a und ein zweiter Stutzen 10b an dem Kühlmittelauslass 10b gezeigt. In 4-7 ist die Kühlvorrichtung 1 von einer der Zusatzplatte 4 zugewandten Seite gezeigt.
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In der Kühlvorrichtung 1 strömt das Kühlmittel über den Kühlmitteleinlass 9a in den Verteiler 6 und dann in die einzelnen ersten Kanäle 5a in der Strömungsebene 8a. Aus den ersten Kanälen 5a strömt das Kühlmittel über die Verbindungsöffnungen 11 in den zweiten Kanal 5b bzw. den Sammler 7 in der zweiten Strömungsebene 8b. Aus dem zweiten Kanal 5b bzw. aus dem Sammler 7 strömt das Kühlmittel anschließend über den Kühlmittelauslass 9b nach außen.
