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DE102021201596A1 - Kühlrahmen für eine Batteriezellen-Anordnung - Google Patents

Kühlrahmen für eine Batteriezellen-Anordnung Download PDF

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DE102021201596A1
DE102021201596A1 DE102021201596.4A DE102021201596A DE102021201596A1 DE 102021201596 A1 DE102021201596 A1 DE 102021201596A1 DE 102021201596 A DE102021201596 A DE 102021201596A DE 102021201596 A1 DE102021201596 A1 DE 102021201596A1
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cooling
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battery cell
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Mahle International GmbH
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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kühlrahmen (1) für eine Batteriezellen-Anordnung (20). Die Kühlrahmen (1) umfasst eine Kühlplatte (2), die eine von einem Kühlmittel durchströmbare Kanalstruktur (3) besitzt, welche durch wenigstens einen in der Kühlplatte (3) vorgesehenen Durchbruch (4) gebildet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Kühlrahmen für eine Batteriezellen-Anordnung sowie eine Batteriezellen-Anordnung mit mindestens einem solchen Kühlrahmen.
  • Batteriemodule, die aus mehreren Batteriezellen bestehen, kommen insbesondere in Fahrzeugen mit elektrischem Antrieb zum Einsatz, um die zum Antreiben der elektrischen Maschine des Fahrzeugs erforderliche elektrische Energie speichern und im Bedarfsfall bereitstellen zu können. Besagte Batteriezellen entwickeln im Betrieb typischerweise Abwärme, die abgeführt werden muss, um eine Beschädigung oder gar Zerstörung der Batteriezellen aufgrund von Überhitzung zu verhindern.
  • Zur Kühlung der Batteriezellen ist es bekannt, diese stapelartig neben- oder aufeinander anzuordnen und zwischen den einzelnen Batteriezellen jeweils eine Kühleinrichtung zum Kühlen der Batteriezellen vorzusehen. Dabei kann es sich um ein System aus Kühlkanälen handeln, durch welches ein Kühlmittel geführt wird, welches im Betrieb von den Batteriezellen erzeugte Abwärme durch Wärmeübertragung aufnimmt und auf diese Weise von den Batteriezellen abführt. Derart ausgestaltete, herkömmliche Kühleinrichtungen sind jedoch technisch aufwendig zu realisieren, da ein möglichst flächiges System an Kühlkanälen realisiert sein muss und dieses thermisch gut an die Batteriezellen angekoppelt werden müssen. Dabei ist zu berücksichtigen, dass die durch die Erwärmung der Batteriezellen bedingte thermische Ausdehnung zu einem sogenannten „Ausbauchen“ der Batteriezellen - und damit einhergehend zu mechanischen Spannungen - zwischen der Kühleinrichtung und den Batteriezellen führen kann. Dieser Effekt muss von den zwischen den Batteriezellen angeordneten Kühleinrichtungen kompensiert werden.
  • Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, bei der Entwicklung von Kühleinrichtungen für Batteriezellen neue Wege aufzuzeigen. Insbesondere soll eine - bevorzugt kostengünstig herstellbare - Kühleinrichtung geschaffen werden, welche voranstehend erläutertes Problem adressiert.
  • Diese Aufgabe wird den Gegenstand des unabhängigen Patentanspruchs 1 bzw. dem nebengeordneten Patentanspruch 12 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
  • Grundidee der Erfindung ist demnach, eine Kühleinrichtung zum Kühlen von Batteriezellen als Kühlrahmen auszubilden, der zwischen zwei benachbarten Batteriezellen eines Stapels aus aufeinandergestapelten Batteriezellen angeordnet ist. Ein solcher Kühlrahmen ist dabei durch eine Kühlplatte gebildet, in welcher eine Kanalstruktur ausgebildet ist, die wiederum von einem Kühlmittel durchströmt werden kann, welches durch Wärmeübertragung Abwärme von den Batteriezellen aufnehmen kann.
  • Besagte Kanalstruktur ist erfindungsgemäß durch wenigstens einen in der Kühlplatte vorgesehenen Durchbruch gebildet, entlang welchem das Kühlmittel strömen kann. Ein solcher, technisch extrem einfacher Aufbau der Kühlplatte bzw. des Kühlrahmens ermöglicht die gewünschte Kompensation besagten „Ausbauchens“ der Batteriezellen bei Erwärmung. Insbesondere können sogenannte, von den Batteriezellen beim Ausbauchen erzeugte „Swelling-Kräfte““ kompensiert werden. Aufgrund des einfachen Aufbaus des Kühlrahmens ist dieser auch kostengünstig herzustellen.
  • Ein erfindungsgemäßer Kühlrahmen für eine Anordnung aus mehreren Batteriezellen - im Folgenden als „Batteriezellen-Anordnung“ bezeichnet - umfasst eine Kühlplatte, vorzugsweise aus einem Kunststoff, die eine von einem Kühlmittel durchströmbare Kanalstruktur aufweist. Die Kühlstruktur ist dabei durch wenigstens einen in der Kühlplatte vorgesehenen Durchbruch gebildet. Entlang dieses Durchbruchs kann das Kühlmittel strömen, wenn die Kühlplatte zwischen zwei Batteriezellen bzw. deren Batteriezellengehäuse angeordnet ist, so dass diese Batteriezellen bzw. deren Batteriezellengehäuse den Durchbruch an der Oberseite und an der Unterseite abdecken. Zweckmäßig ist der Durchbruch also zur Oberseite und zur Unterseite der Kühlplatte hin abgedeckt ausgebildet, sodass der Durchbruch einen Kühlmittelkanal bildet, entlang welchem das Kühlmittel strömen kann. Selbstverständlich können in der Kühlplatte auch zwei oder mehr solche Durchbrüche vorgesehen sein, die fluidisch voneinander getrennt ausgebildet sind oder fluidisch miteinander kommunizieren.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der Kühlrahmen jeweils eine auf einer Oberseite und eine auf einer Unterseite der Kühlplatte angeordnete, insbesondere befestigte, Folie, welche beide die Kanalstruktur auf der Oberseite bzw. der Unterseite der Kühlplatte fluiddicht abdecken. Auf diese Weise wird ein Kühlrahmen geschaffen, bei welchem ein unerwünschter Austritt des Kühlmittels beim Durchströmen der Kanalstruktur bzw. des Durchbruchs auf die Oberseite oder Unterseite der Kühlplatte verhindert wird. Eine solche Baueinheit aus Kühlplatte und Folien lässt sich auch problemlos zwischen den zu kühlenden Batteriezellen bzw. deren Batteriezellengehäuse anordnen und verbauen. Bevorzugt ist das Folienmaterial besagter Folien eine Mehrverbundfolie aus Kunststoff und aus Metall.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der wenigstens eine Durchbruch zur Ausbildung eines Kühlmittelkanals längsförmig ausgebildet, erstreckt sich entlang einer Erstreckungsrichtung und mündet an einem ersten Erstreckungsende in einen Kühlmitteleinlass zum Einleiten des Kühlmittels in den Durchbruch und an einem zweiten Erstreckungsende in einen Kühlmittelauslass zum Ausleiten des Kühlmittels aus dem Kühlmittelkanal. Diese Eigenschaft ermöglicht ein einfaches Einleiten des Kühlmittels in die Kanalstruktur zum Durchströmen derselben und auch ein sich an das Durchströmen anschließendes Ausleiten des Kühlmittels aus der Kanalstruktur. Besagter Kühlmitteleinlass bzw. Kühlmittelauslass kann auf einfache Weise fluidisch mit einem geeigneten Kühlmittel-Reservoir verbunden werden oder fluidisch in einem Kühlkreislauf, in welchem das Kühlmittel zirkuliert, integriert werden.
  • Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung beträgt eine quer zur Erstreckungsrichtung gemessene Breite des längsförmigen Durchbruchs höchstens 6,5 mm, vorzugsweise ungefähr 6,5 mm. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass die Grundplatte trotz der vorhandenen Kanalstruktur bzw. des die Kanalstruktur ausbildenden Durchbruchs eine genügend hohe mechanische Steifigkeit besitzt, um bei Auftreten besagter Swelling-Kräfte eine unerwünschte plastische Deformation des Materials der Grundplatte zu vermeiden.
  • Besonders zweckmäßig ist eine Plattendicke der Kühlplatte in einer die Kühlplatte lateral außen begrenzenden, äußeren Randzone der Kühlplatte um wenigstens 0,5 mm größer als in einer zum Randzone komplementären, inneren Zone der Kühlplatte. Auf diese Weise können mittels der äußeren Randzone der Kühlplatte Vorspannkräfte, die während des Aufbaus bzw. der Montage oder des Zusammenbaus der Batteriezellen-Anordnung aus mehreren Batteriezellen und den dazwischen angeordneten Kühlrahmen bzw. Kühlplatten auf den Kühlrahmen wirken, kompensiert werden, sodass insbesondere keine plastische Deformation des Materials der Grundplatte eintritt. In der inneren Zone kann besagtes Ausbauchen besonders wirksam kompensiert werden. Bevorzugt fasst die äußere Randzone die innere Randzone, besonders bevorzugt vollständig umlaufend, ein.
  • Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform weist der wenigstens eine Durchbruch bzw. die Kanalstruktur in einer Draufsicht auf die Kühlplatte eine U-förmige oder/und eine S-förmige oder/und eine mäanderartige Kontur auf. Denkbar ist also auch eine, insbesondere abschnittsweise, Kombination der voranstehend genannten Konturformen. Mittels besagter Konturen wird jeweils sichergestellt, dass einerseits die Grundplatte flächig mit Kühlmittel durchströmt werden kann, sodass eine effektive thermische Ankopplung der zu kühlenden Batteriezellen bzw. deren Batteriezellengehäuse an das Kühlmittel sichergestellt ist; andererseits wird ebenso gewährleistet, dass die beim „Ausbauchen“ wirkenden Swelling-Kräfte besonders wirksam aufgenommen und kompensiert werden können.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist der wenigstens eine Durchbruch bzw. die Kanalstruktur in einer Draufsicht auf die Kühlplatte wenigstens abschnittsweise eine wellenförmige Kontur auf. Auch auf diese Weise wird eine homogene Durchströmung der Kühlplatte mit dem Kühlmittel und somit eine homogene Kühlung der am Kühlrahmen angeordneten und thermisch mit dem Kühlmittel verbundenen Batteriezellen bzw. deren Batteriezellengehäuse sichergestellt.
  • Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung sind in der wenigstens einen Kühlplatte zur Ausbildung eines jeweiligen Kühlmittelkanals wenigstens zwei Durchbrüche angeordnet, die mit ihren ersten Erstreckungsenden in dem Kühlmitteleinlass und mit ihren zweiten Erstreckungsenden in dem Kühlmittelauslass münden. Auch diese Maßnahme führt zu einer verbesserten flächigen Verteilung des Kühlmittels auf der Grundplatte und zu einer verbesserten thermischen Ankopplung des Kühlmittels an die zu kühlen Batteriezellen bzw. Batteriezellengehäuse.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung sind der Kühlmitteleinlass und der Kühlmittelauslass an derselben Seite der Kühlplatte angeordnet. Alternativ dazu können der Kühlmitteleinlass und der Kühlmittelauslass an einander gegenüberliegenden Seiten der Kühlplatte angeordnet sein. Je nach Einbausituation kann somit auf flexible Weise eine optimale fluidische Ankopplung der Kanalstruktur, insbesondere an einen Kühlmittelkreislauf, realisiert werden.
  • Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform kann die Kühlplatte eine rechteckige Geometrie aufweisen. Bei dieser Ausführungsform sind der Kühlmitteleinlass und der Kühlmittelauslass beide an einer Schmalseite oder beide an einer Breitseite der Kühlplatte angeordnet. Eine derart ausgebildete Kühlplatte baut besonders kompakt und lässt sich somit auch besonders platzsparend in einen Kühlmittelkreislauf integrieren.
  • Die Erfindung umfasst ferner eine Batteriezellen-Anordnung mit mehreren, jeweils ein Batteriezellenggehäuse aufweisenden Batteriezellen, die zur Ausbildung eines Stapels aus Batteriezellen entlang einer Stapelrichtung beabstandet nebeneinander angeordnet sind. Die Anordnung der Batteriezellen relativ zueinander erfolgt derart, dass zwischen zwei in der Stapelrichtung benachbarten Batteriezellen ein Zwischenraum ausgebildet ist. Erfindungsgemäß ist in wenigstens einem Zwischenraum ein vorangehend vorgestellter, erfindungsgemäßer Kühlrahmen angeordnet. Bevorzugt ist in mehreren - besonders bevorzugt in allen - zwischen den Batteriezellen ausgebildeten Zwischenräumen jeweils ein solcher erfindungsgemäßer Kühlrahmen angeordnet. Die voranstehend erläuterten Vorteile des erfindungsgemäßen Kühlrahmens übertragen sich daher auch auf die erfindungsgemäße Batteriezellen-Anordnung.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Batteriezellen-Anordnung liegt der wenigstens eine Kühlrahmen flächig sowohl an der in Stapelrichtung als auch entgegen der Stapelrichtung benachbarten Batteriezelle bzw. deren Batteriezellengehäuse an. Auf diese Weise wird eine besonders wirksame thermische Ankopplung des Kühlrahmen bzw. der Kühlplatte und somit des durch jeweilige vorgesehene Kanalstruktur strömenden Kühlmittels gewährleistet.
  • Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist in wenigstens zwei, vorzugsweise in allen, zwischen den Batteriezellen entlang der Stapelrichtung gebildeten Zwischenräumen jeweils ein Kühlrahmen angeordnet, wobei die wenigstens zwei Kühlmitteleinlässe der einzelnen Kühlrahmen fluidisch miteinander kommunizieren und die wenigsten zwei Kühlmittelauslässe der einzelnen Kühlrahmen fluidisch miteinander kommunizieren.
  • Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
  • 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.
  • 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.
  • Es zeigen, jeweils schematisch:
    • 1 ein Beispiel eines erfindungsgemäßen Kühlrahmens in perspektivischer Darstellung.
    • 2 den Kühlrahmen der 1 jeweils mit auf der Oberseite und auf der Unterseite angeordneter Folie,
    • 3 ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Batteriezellen-Anordnung mit mehreren aufeinandergestapelten Kühlrahmen gemäß 2,
    • 4 eine Variante des in 1 gezeigten Kühlrahmen in perspektivischer Darstellung,
    • 5a-5e stark vereinfacht und grobschematisch dargestellte Beispiele für mögliche Konturen der in der Kühlplatte ausgebildeten Kanalstruktur.
  • 1 zeigt in einer perspektivischen Darstellung ein Beispiel eines erfindungsgemäßen Kühlrahmens 1 für eine erfindungsgemäße Batteriezellen-Anordnung 20. Der Kühlrahmen 1 ist, seiner Bezeichnung entsprechend, in der Art eines Rahmens ausgebildet und umfasst eine Kühlplatte 2 aus einem Kunststoff, in welcher eine von einem Kühlmittel (nicht gezeigt) durchströmbare Kanalstruktur 3 vorhanden ist. Diese Kanalstruktur 3 ist im Beispiel der 1 durch einen in der Kühlplatte 2 ausgebildeten Durchbruch 4 realisiert.
  • 2 zeigt eine Weiterbildung der 1. Wie die 2 veranschaulicht, kann auf einer Oberseite 5 der Kühlplatte 2 und auf einer der Oberseite 5 gegenüberliegenden Unterseite 6 der Kühlplatte 2 jeweils eine Folie 17, vorzugsweise eine Mehrverbundfolie aus Kunststoff und Metall, angeordnet bzw. befestigt sein. Der Durchbruch 4 erstreckt sich in der Kühlplatte 2 von der Oberseite 5 zur Unterseite 6. Die beiden Folien 17 decken dabei die Kanalstruktur 3 auf der Oberseite 5 bzw. auf der Unterseite 6 fluiddicht ab und begrenzen auf diese Weise die Kanalstruktur 3 bzw. den die Kanalstruktur 3 bildenden Durchbruch 4 zur Oberseite 5 bzw. Unterseite 6 der Kühlplatte 2 hin.
  • Der Durchbruch 4 ist zur Ausbildung eines von dem Kühlmittel durchströmbaren Kühlmittelkanals 7 längsförmig ausgebildet. Der längsförmige Durchbruch 4 bzw. der Kühlmittelkanal 7 erstreckt sich entlang einer Erstreckungsrichtung E. An einem ersten Erstreckungsende 8a des längsförmigen Durchbruchs 4 bzw. des Kühlmittelkanals 7 mündet dieser in einen Kühlmitteleinlass 9, über welchen das Kühlmittel in den Durchbruch 4 bzw. den Kühlmittelkanal 7 eingeleitet werden kann. An einem dem ersten Erstreckungsende 8a gegenüberliegenden zweiten Erstreckungsende 8b mündet der Durchbruch 4 bzw. der Kühlmittelkanal 7 in einen Kühlmittelauslass 10, über welchen das Kühlmittel nach dem Durchströmen des Kühlmittelkanals 7 bzw. des Durchbruchs 4 wieder aus diesem ausgeleitet werden kann.
  • Eine quer zur Erstreckungsrichtung E gemessene Breite B des Durchbruchs 4 bzw. des Kühlmittelkanals 7 beträgt höchstens 6,5 mm, vorzugsweise ungefähr 6,5 mm. Im Beispiel der 1 und 2 ist eine Plattendicke D der Kühlplatte 2 im Bereich einer die Kühlplatte 2 lateral außen begrenzenden, äußeren Randzone 11 um wenigstens 0,5 mm größer als in einer zu dieser Randzone 11 komplementären, lateral inneren Zone 12 der Kühlplatte 2. Beispielsweise kann die Plattendicke D im Bereich der äußeren Randzone ungefähr 2,2 mm und im Bereich der inneren Randzone 12 ungefähr 1,2 mm betragen. Im Beispiel fasst die äußere Randzone 11 die innere Randzone 12 vollständig umlaufend ein.
  • Im Beispiel der 1 besitzt der Durchbruch 4 bzw. die Kanalstruktur 7 in einer Draufsicht auf die Oberseite 5 und der Unterseite 6 der Kühlplatte 2 jeweils eine mäanderartige Kontur. Im Beispiel der 1 und 2 besitzt die Kühlplatte 2 außerdem die Geometrie eines Rechtecks 13 mit zwei einander gegenüberliegenden Schmalseiten 14a, und mit zwei einander gegenüberliegenden Breitseiten 14b.
  • Im Beispiel der 1 und 2 sind der Kühlmitteleinlass 9 und der Kühlmittelauslass 10 an derselben Schmalseite 14a angeordnet. Denkbar ist es aber auch, den Kühlmitteleinlass 9 und den Kühlmittelauslass 10 an derselben Breitseite 14b anzuordnen (nicht gezeigt). Gemäß einer weiteren Alternative können der Kühlmitteleinlass 9 und der Kühlmittelauslass 10 an einander gegenüberliegenden Schmalseiten 14a oder an einander gegenüberliegenden Breitseiten 14b angeordnet sein (in den Figuren nicht gezeigt).
  • 3 zeigt beispielhaft eine erfindungsgemäße Batteriezellen-Anordnung 20 mit mehreren voranstehend beispielhaft erläuterten Kühlrahmen 1. Die Anordnung 20 umfasst mehrere Batteriezellen 21, die im Betrieb Abwärme erzeugen. Diese Abwärme wird mithilfe der voranstehend erläuterten Kühlrahmen 1 abgeführt. Hierzu wird, wie bereits oben erläutert, durch die in den Kühlplatten 2 vorgesehene Kanalstruktur 3 ein Kühlmittel geführt, auf welches die von den Batteriezellen 21 erzeugte (Ab-)Wärme übertragen werden kann. Auf diese Weise werden die Batteriezellen 21 wie gewünscht gekühlt.
  • Jede der Batteriezellen 21 umfasst ein jeweiliges Batteriezellengehäuse 22. Die Anordnung 20 umfasst im Beispiel der 3 mehrere Batteriezellen 21 und somit auch mehrere Batteriezellengehäuse 22, die zur Ausbildung eines Stapels 23 entlang einer Stapelrichtung S im Abstand nebeneinander angeordnet sind, so dass zwischen zwei in Stapelrichtung S benachbarten Batteriezellen 21 jeweils ein Zwischenraum 24 gebildet ist.
  • Wie 3 erkennen lässt, ist in jedem der Zwischenräume 24 ein Kühlrahmen 1 angeordnet. Dabei liegt jeder Kühlrahmen 1 sowohl an dem in der Stapelrichtung S benachbarten Batteriezellengehäuse 22 als auch an dem entgegen der Stapelrichtung S benachbarten Batteriezellengehäuse 22 flächig an. Mit anderen Worten, die einen jeweiligen Zwischenraum 24 entlang der Stapelrichtung S begrenzenden beiden Batteriezellengehäuse 22 zweier Batteriezellen 21 liegen flächig an der Oberseite 5 bzw. an der Unterseite 6 (in 3 nicht bezeichnet) der im jeweiligen Zwischenraum 24 angeordneten Kühlplatte 2 des betreffenden Kühlrahmens 1 an. Auf diese Weise wird eine besonders wirksame thermische Ankopplung der Kühlplatte 2 und somit auch des durch die Kanalstruktur 3 strömenden Kühlmittels an die die betreffende Batteriezellengehäuse 22 bzw. Batteriezellen 21 sichergestellt.
  • Wie 3 außerdem erkennen lässt, kommunizieren alle Kühlmitteleinlässe 9 fluidisch miteinander. Ebenso kommunizieren alle Kühlmittelauslässe 10 fluidisch miteinander. Dadurch können alle Kühlrahmen 1 der Batteriezellen-Anordnung 20 auf einfache Weise in einen Kühlmittelkreislauf (in 3 nicht gezeigt) integriert werden.
  • Die 4 illustriert eine Variante des Kühlrahmens 1 der 1. Im Beispiel der 4 besitzt der Durchbruch 4 bzw. die Kanalstruktur 7 in einer Draufsicht auf die Oberseite 5 bzw. die Unterseite 6 eine U-förmige Kontur mit einer sich parallel zur Schmalseite 14a erstreckenden Basis 15 und mit zwei sich jeweils parallel zu den Breitseiten 14b erstreckenden Schenkeln 16a, 16b. Darüber hinaus besitzt der Durchbruch 4 in einer Draufsicht auf die Oberseite 5 oder auf die Unterseite 6 der in 4 gezeigten Kühlplatte 2 jeweils im Bereich der beiden Schenkel 16a, 16b, also abschnittsweise, eine wellenförmig Kontur. Auf diese Weise kann ein besonders homogener thermischer Kontakt des durch den Kühlkanal 7 strömenden Kühlmittels mit den zu kühlenden Batteriezellengehäusen 22 der betreffenden Batteriezellen 21 erreicht werden.
  • Es versteht sich, dass der in 4 gezeigten Kühlrahmen 1 ebenso wie jener der 1 in der Batteriezellen-Anordnung 20 gemäß 3 verwendet werden kann. Denkbar ist selbstverständlich auch eine kombinierte Verwendung der Kühlrahmen 1 gemäß den 1 und 4 in der Batteriezellen-Anordnung 20 der 3. Es versteht sich außerdem, dass der Kühlrahmen 1 gemäß 4 auch mit der in 2 versehenen Weiterbildung in Form einer jeweils auf der Oberseite 5 bzw. Unterseite 6 angeordneten Folie 17 ausgestattet sein kann, welche die Kühlplatte 2 und somit auch den in der Kühlplatte 2 vorhandenen Durchbruch 4 bzw. den Kühlmittelkanal 7 ober- und unterseitig abdecken.
  • In den 5a bis 5e sind verschiedene Ausgestaltungsvarianten des Durchbruchs 4 bzw. der Kanalstruktur 3 bzw. des Kühlmittelkanals 7 gezeigt. Rein beispielhaft können die in den 5a bis 5e der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellten Kühlplatten 2 jeweils eine rechteckige Geometrie - analog zum den Beispielen der 1 und 4 -mit zwei Schmalseiten 14a und mit zwei Breitseiten 14b (nicht gezeigt) aufweisen.
  • Der Übersichtlichkeit halber illustriert die 5a nur grobschematisch die bereits anhand der 4 erläuterte U-förmige Kontur des Durchbruchs 4 bzw. des Kühlmittelkanals 7, jedoch ohne wellenförmige Ausbildung der beiden Schenkel 16a, 16b des U-förmigem Kühlmittelkanals 7 bzw. Durchbruchs 4.
  • Die 5b zeigt eine Weiterbildung des Beispiels der 5a. Im Beispiel der 5b ist in der Kühlplatte 2 nicht nur ein einziger Durchbruch 4 bzw. ein einziger Kühlmittelkanal 7 ausgebildet, sondern zwei Durchbrüche 4 bzw. Kühlmittelkanäle 7, die im Abstand zueinander angeordnet sind.
  • Im Beispiel der 5b verlaufen die beiden Durchbrüche 4 bzw. Kühlmittelkanäle 7 parallel zueinander, was jedoch nicht zwingend erforderlich ist. Im Beispiel der 5b ist besagte Weiterbildung mit zwei Durchbrüchen 4 mit der in 5a gezeigten U-förmigen Geometrie gezeigt. Selbstverständlich kann die Bereitsteltung zweier Durchbrüche die Beziehungsweise Kühlmittelkanäle 7 für beliebige Konturen des Durchbruchs 4 bzw. Kühlmittelkanals 7 realisiert werden. Ebenso ist es denkbar, auch mehr als zwei Durchbrüche 4 bzw. Kühlmittelkanäle 7, insbesondere in der beispielhaft in 5b dargestellten Weise, auszubilden.
  • Im Beispiel der 5b münden die beiden ersten Erstreckungsenden 8a der beiden Durchbrüche 4 bzw. Kühlmittelkanäle 7 in einem gemeinsamen, in 5b nur grobschematisch angedeuteten Kühlmitteleinlass 9. Ebenso münden die beiden zweiten Erstreckungsenden 8b der beiden Durchbrüche 4 bzw. Kühlmittelkanäle 7 in einem gemeinsamen, ebenfalls nur grobschematisch angedeuteten Kühlmittelauslass 10.
  • 5c zeigt eine Variante des Beispiels der 5a. Im Beispiel der 5c besitzt der einzige dargestellte Durchbruch 4 bzw. Kühlmittelkanal 7 im Gegensatz zum Beispiel der 5a eine S-förmige Kontur. Dies bedeutet, dass das erste Erstreckungsende 8a und somit der Kühlmitteleinlass 9 und das zweite Erstreckungsende 8b und somit der Kühlmittelauslass 10 an einander gegenüberliegenden Seiten angeordnet sind.
  • Es versteht sich dass das Beispiel der 5c mit dem Beispiel der 5b kombiniert werden kann. Ebenso kann die in 4 gezeigte wellenförmige Kontur - abschnittsweise oder vollständig in allen gezeigten Beispielen vorgesehen werden.

Claims (13)

  1. Kühlrahmen (1) für eine Batteriezellen-Anordnung (20), mit einer Kühlplatte (2), die eine von einem Kühlmittel durchströmbare Kanalstruktur (3) besitzt, welche durch wenigstens einen in der Kühlplatte (3) vorgesehenen Durchbruch (4) gebildet ist.
  2. Kühlrahmen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlrahmen (1) jeweils eine auf einer Oberseite (5) und eine auf einer Unterseite der Kühlplatte (2) angeordnete, insbesondere befestigte, Folie (17) umfasst, welche die Kanalstruktur (3) auf der Oberseite (5) bzw. auf der Unterseite (6) fluiddicht abdecken.
  3. Kühlrahmen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Durchbruch (4) zur Ausbildung eines Kühlmittelkanals (7) längsförmig ausgebildet ist und an einem ersten Erstreckungsende (8a) in einen Kühlmitteleinlass (9) zum Einleiten des Kühlmittels in den Kühlmittelkanal (7) mündet und an einem zweiten Erstreckungsende (8b) in einen Kühlmittelauslass (10) zum Ausleiten des Kühlmittels aus den Kühlmittelkanal (7) mündet.
  4. Kühlrahmen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass - der längsförmige Durchbruch (4) sich entlang einer Erstreckungsrichtung (L) erstreckt; - eine quer zur Erstreckungsrichtung (L) gemessene Breite (B) des längsförmigen Durchbruchs höchstens 6,5 mm, vorzugsweise ungefähr 6,5mm beträgt.
  5. Kühlrahmen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - eine Plattendicke (D) der Kühlplatte (2) in einer äußeren Randzone (11) um wenigstens 0,5 mm größer ist als in der zum Randabschnitt (11) komplementären, inneren Zone (12) der Kühlplatte (2). - bevorzugt die äußere Randzone (11) die innere Randzone (12), besonders bevorzugt vollständig umlaufend, einfasst.
  6. Kühlrahmen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Durchbruch (4) bzw. die Kanalstruktur (3) in einer Draufsicht auf die Kühlplatte (2) eine u-förmige oder eine s-förmige oder eine mäanderartige Kontur aufweist.
  7. Kühlrahmen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Durchbruch (4) bzw. die Kanalstruktur (3) in der Draufsicht auf die Kühlplatte (2) wenigstens abschnittsweise eine wellenförmig Kontur aufweist.
  8. Kühlrahmen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der wenigstens einen Kühlplatte (2) zur Ausbildung eines jeweiligen Kühlmittelkanals (7) wenigstens zwei Durchbrüche (4) angeordnet sind, die mit ihren ersten Erstreckungsenden (8a) in dem Kühlmitteleinlass (9) und mit ihren zweiten Erstreckungsenden (8b) in dem Kühlmittelauslass (10) münden.
  9. Kühlrahmen nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass - der Kühlmitteleinlass (9) und der Kühlmittelauslass (10) an derselben Seite der Kühlplatte (2) angeordnet sind; oder dass - der Kühlmitteleinlass (9) und der Kühlmittelauslass (10) an einander gegenüberliegenden Seiten der Kühlplatte angeordnet sind.
  10. Kühlrahmen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlplatte (2) eine rechteckige Geometrie mit zwei Schmalseiten (14a, 14b) und mit zwei Breitseiten (15a, 15b) aufweist, wobei der Kühlmitteleinlass (9) und der Kühlmittelauslass beide an einer der Schmalseiten (14a, 14b) oder beide an einer der Breitseiten (15a, 15b) der Kühlplatte (2) angeordnet sind.
  11. Batteriezellen-Anordnung, mit mehreren, jeweils ein Batteriezellengehäuse (22) aufweisenden Batteriezellen (21), die zur Ausbildung eines Batteriezellenstapels entlang einer Stapelrichtung beabstandet nebeneinander angeordnet sind, so dass zwischen zwei in der Stapelrichtung (S) benachbarten Batteriezellen (21) ein Zwischenraum (24) gebildet ist, - wobei in wenigstens einem Zwischenraum (24) ein Kühlrahmen (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche angeordnet ist.
  12. Anordnung (20) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Kühlrahmen (1) flächig sowohl an dem in Stapelrichtung (S) als auch entgegen der Stapelrichtung (S) benachbarten Batteriezellengehäuse (22) anliegt.
  13. Anordnung (20) nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass in wenigstens zwei, vorzugsweise in allen, Zwischenräumen (24) jeweils ein Kühlrahmen (1) angeordnet ist, wobei die wenigstens zwei Kühlmitteleinlässe (9) fluidisch miteinander kommunizieren und die wenigsten zwei Kühlmittelauslässe (10) fluidisch miteinander kommunizieren.
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