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Die Erfindung betrifft ein Kühlmittelleitungsbauteil, insbesondere einen Kühlmittelverbinder für einen Energiespeicher eines Kraftfahrzeugs.
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Moderne Kraftfahrzeuge verfügen zunehmend über einen elektrischen Antrieb, Teil dessen ein entsprechend dimensionierte Energiespeicher ist. Ein solcher Energiespeicher weist üblicherweise einen Speicherrahmen auf, der zumindest zwei parallel zueinander angeordnete, an den Längsseiten vorgesehene Rahmenbauteilen umfasst, oder einen viereckig geschlossenen kompletten Rahmen, wobei in diesem Speicherrahmen eine entsprechende Vielzahl einzelner Speicherzellen vorgesehen sind. Die Speicherzellen sind zumeist paarweise über Zellverbinder zusammengeschaltet. Ein solcher Energiespeicher ist z.B. aus
WO 2018/213383 A1 oder
WO 2019/020772 A1 bekannt.
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Da ein solcher Energiespeicher im Betrieb relativ warm wird, ist es erforderlich, ihn zu kühlen, wozu eine entsprechende Kühleinrichtung vorgesehen ist. Hierzu werden entsprechende Schläuche oder Rohre verlegt, in denen ein Kühlfluid strömen kann, das Wärme aufnimmt und abtransportiert. Diese Schläuche oder Rohre verlaufen regelmäßig im Bereich zwischen dem Speicherrahmen und den Speicherzellen, also beispielsweise entlang der beiden parallel zueinander verlaufenden, an den Längsseiten vorgesehenen Rahmenbauteile. Im Falle einer Seitenkollision ist dieser Bereich durch eine kollisionsbedingte Intrusionen gefährdet, weshalb im Bereich zwischen dem Speicherrahmen und den Speicherzellen zusätzlich Energie absorbierende Elemente vorgesehen sind, beispielsweise in Form eines Crashschaums, welche Elemente diesen Zwischenbereich ausfüllen und aussteifenden. D. h., dass dieser Bauraum für zwei unterschiedliche Funktionen genutzt wird, nämlich einerseits für die Führung der Schläuche oder Rohre, also der Kühlmittelleitung, und andererseits die Integration von Crashelementen. Da sich diese unterschiedlichen Bauteile natürlich nicht gegenseitig beeinflussen dürfen, ist bei der Integration entsprechend Rücksicht zu nehmen, eine optimale Ausnutzung des gegebenen Bauraum ist letztlich nicht möglich.
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Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Möglichkeit für eine verbesserte Nutzung eines solchen Bauraum anzugeben.
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Zur Lösung dieses Problems ist erfindungsgemäß ein Kühlmittelleitungsbauteil, insbesondere ein Kühlmittelverbinder für einen Energiespeicher eines Kraftfahrzeugs vorgesehen, mit einem länglichen Bauteilkörper mit einer Längsachse, an dem ein in Richtung der Längsachse laufender Leitungsabschnitt zur Durchleitung eines Kühlfluids sowie wenigstens ein Deformationsabschnitt mit einer für eine Deformation quer zur Längsachse ausgelegten Deformationsstruktur ausgebildet ist.
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Das erfindungsgemäße Kühlmittelleitungsbauteil ist ein multifunktionales Bauteil, das zwei Funktionen erfüllt. Es stellt einerseits ein Mittel dar, um beispielsweise bezogen auf das beschriebene Beispiel des Energiespeichers im Bereich zwischen dem Speicherrahmen und den Speicherzellen durch Integration dieses Kühlmittelleitungsbauteils einen Leitungsabschnitt, durch den das Kühlfluid geführt werden kann, bereitzustellen. Andererseits ist das Kühlmittelleitungsbauteil gleichzeitig auch als Deformationselement respektive Crashelement ausgeführt, nachdem es neben dem Leitungsabschnitt auch einen definierten Deformationsabschnitt aufweist, der im Falle eines Crashs, wenn also von der Seite her eine Kraft einwirkt, quer zur Längsachse deformiert werden kann. Hierzu weist der Deformationsabschnitt eine entsprechende Deformationsstruktur auf, die im Crashfall Energie absorbierend deformiert werden kann.
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Mit der Integration eines oder mehrerer solcher Kühlmittelleitungsbauteile beispielsweise in den Bauraum zwischen dem Speicherrahmen und den Speicherzellen eines Energiespeichers kann demzufolge der gegebene Bauraum bestmöglich ausgenutzt werden. Denn mit dem Kühlmittelleitungsbauteil wird wie beschrieben einerseits der entsprechende Leitungsabschnitt zur Verfügung gestellt, andererseits auch die entsprechende Aussteifung dieses Bauraum sowie Integration eines Energie vernichtenden Deformationselements. Somit kann durch die Integration eines oder mehrerer solcher Bauteile auf einfache Weise sowohl die Kühlmittelleitung als auch ein Deformationsmittel integriert werden.
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Ausgehend von dem Beispiel des Energiespeichers ist es denkbar, nur ein langes Kühlmittelleitungsbauteil pro Seite zu integrieren, wobei an einer Seite beispielsweise die Kühlmittelzuleitung erfolgt, während an der anderen Seite die Kühlmittelableitung vorgenommen wird. Das Kühlmittel wird dem Kühlmittelleitungsbauteil zugeführt, es kann sich von diesem beispielsweise in entsprechende Kühlelemente, die im Bereich der Speicherzellen vorgesehen sind, verzweigen, von wo aus es wieder dem anderen Kühlmittelleitungsbauteil zugeführt und dort abgezogen wird. Alternativ können an jeder Seite natürlich auch mehrere Kühlmittelleitungsbauteile, die miteinander gekoppelt sind, vorgesehen werden, wobei auch aus diesem mehrteiligen Leitungsstrang entsprechende Kühlelemente zwischen den Speicherzellen versorgt werden können.
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Bevorzugt ist der Deformationsabschnitt benachbart zu dem Leitungsabschnitt angeordnet. In der Montagestellung, aus Richtung der Krafteinleitung gesehen, also von der Seite her horizontal und senkrecht zur Längsrichtung, ist der Deformationsabschnitt dem Leitungsabschnitt vorgelagert, d. h., dass es bei einer Krafteinleitung in jedem Fall zuerst zu einer Deformation des Deformationsabschnitts kommt, bevor eine Kraft auf den eigentlichen Leitungsabschnitt wirkt, der, worauf nachfolgend noch eingegangen wird, auch in geeigneter Weise abgestützt sein kann.
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Der Bauteilkörper selbst ist bevorzugt ein Hohlkörper mit einer oder mehreren Hohlkammern. Eine solche Hohlkammerstruktur führt dazu, dass das Kühlmittelleitungsbauteil entsprechend leicht ist, die Kammerstruktur hingegen verleiht dem Kühlmittelleitungsbauteil eine hinreichende Stabilität. Darüber hinaus eignet sich die eine oder, wenn vorgesehen, die mehreren Hohlkammern auch gut für die Integration des Leitungsabschnitt sowie der entsprechenden Deformationsstruktur, worauf nachfolgend noch eingegangen wird, wie auch zusätzliche aussteifende Elemente in eine solche Hohlkammer integriert werden können, worauf ebenfalls noch eingegangen wird.
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Wie beschrieben ist das Kühlmittelleitungsbauteil dadurch gekennzeichnet, dass es eine integrierte Deformationsstruktur aufweist. D. h., dass hierüber ein entsprechender Deformationsabschnitt ausgebildet wird. Dieser Deformationsabschnitt weist bevorzugt eine oder mehrere, an einer oder mehreren, eine Hohlkammer begrenzenden Kammerwänden vorgesehene Sollbruch- oder Sollknickstellen als Deformationsstruktur auf. Die eine oder die mehreren Kammerwände sind also mit entsprechenden Geometrien versehen oder ausgebildet, die als Sollbruchstellen oder Sollknickstellen fungieren, wenn eine externe Kraft einwirkt. Eine solche Sollbruch- oder Sollknickstelle kann beispielsweise über in die Kammerwände eingebrachte Vertiefungen und/oder Wanddickenveränderungen gebildet sein. Beispielsweise sind die Vertiefungen in Form von wellenförmigen oder ziehharmonikaartigen Strukturen oder Abschnitten ausgebildet. Wanddickenveränderungen können durch eine entsprechende lokale Verjüngung der Kammerwände gebildet sein. Alle diese, nicht abschließenden, Ausgestaltungsmöglichkeiten einer Sollbruch- oder Sollknickstelle erlauben eine gezielte lokale Deformation des Deformationsabschnitts, wenn eine externe Kraft einwirkt. Die entsprechenden Strukturen in Form der Vertiefungen oder Wanddickenveränderungen sind bevorzugt an einer oder mehreren, in der Montagestellung horizontal verlaufenden Wänden ausgebildet, sodass sich der Deformationsabschnitt, bezogen auf die Montagestellung, quasi horizontal zusammenschiebt, wenn eine horizontale Kraft bzw. eine eine horizontale Kraftkomponente aufweisende Kraft einwirkt. Denkbar ist auch eine zusätzliche Ausbildung an vertikalen Wänden, sofern erforderlich.
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Wie einleitend beschrieben, weist das Kühlmittelleitungsbauteil neben dem Deformationsabschnitt auch einen Leitungsabschnitt auf. Dieser ist bevorzugt in der oder einer Hohlkammer aufgenommen und über mehrere Stege, die sich zu einer oder mehreren die Hohlkammer begrenzenden Kammerwänden erstrecken, abgestützt. Der Leitungsabschnitt läuft folglich im Inneren der Kammer. Über die Stege ist er hinreichend stabil an die Kammerwände angebunden und abgestützt, wobei die Abstützung natürlich insbesondere im Hinblick auf die Richtung der einwirkenden Kraft ausgelegt ist, um sicherzustellen, dass in einem solchen Fall der Leitungsabschnitt keine Kraft erfährt respektive sich nicht bewegt, sodass die hierüber gebildete Kühlmittelleitung stabil bleibt.
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Dabei kann ein oder können mehrere Stege sich zu einer als Stützwand, über die das Kühlmittelbauteil in der Montagestellung bei Einwirken einer eine Deformation des Deformationsabschnitts erwirkenden Kraft an einem Drittgegenstand abgestützt ist, dienenden Kammerwand erstrecken. Wie beschrieben wird die Kraft bei einer Seitenkollision im wesentlichen horizontal ein, sodass sich das Kühlmittelleitungsbauteil mit einer vertikalen Kammerwand, die als Stützwand fungiert, an den benachbarten Speicherzellen abstützt. An ebendieser Stützwand sind nun der oder die Stege, die auch als Rippen bezeichnet werden können, und die mit dem Leitungsabschnitt verbunden sind, angebunden, d. h., dass der Leitungsabschnitt insbesondere an dieser Stützwand abgestützt ist. Die Steggeometrie richtet sich also zumindest zum Teil nach der Primärrichtung der im Kollisionsfall einwirkenden Kraft.
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In Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die oder wenigstens eine der mehreren Hohlkammern zumindest abschnittsweise mit einem aussteifenden Material gefüllt ist. Wie beschrieben, bietet die Hohlkammerstruktur einerseits die Möglichkeit, das gesamte Bauteil leicht zu gestalten, gleichwohl aber hinreichend stabil. Andererseits bietet der Hohlraum aber natürlich auch Raum für die Integration zusätzlicher Gegenstände, wie im vorliegenden Fall eines aussteifenden Materials, mit dem eine oder mehrere Hohlkammern gefüllt werden können. Dieses aussteifende Material, das als zusätzliches Deformationsmittel wird, da es ebenfalls Energie vernichtend wirken kann, wenn eine Kraft einwirkt, ist beispielsweise ein ausgehärteter Schaum, der in die Hohlkammer eingespritzt wurde.
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Wie beschrieben, stützt sich das Kühlmittelleitungsbauteil, horizontal gesehen, an den Speicherzellen ab. Die Speicherzellen selbst sind wie beschrieben beispielsweise über Zellverbinder miteinander zusammengeschaltet. Um eine bestmögliche Anlage bzw. Abstützung zu erreichen, sieht eine zweckmäßige Weiterbildung vor, dass eine als Stützwand, über die das Kühlmittelbauteil in der Montagestellung bei Einwirken einer eine Deformation des Deformationsabschnitts erwirkenden Kraft an einem Drittgegenstand abgestützt ist, dienende Kammerwand mit einer Vertiefung zur Aufnahme eines am Drittgegenstand vorgesehenen Bauteils versehen ist. Diese Stützwand ist folglich entsprechend der Geometrie, die die Speicherzellenfront aufweist, geometrisch ausgelegt, sodass eine entsprechende Formanpassung vorliegt und das Kühlmittelleitungsbauteil sich bestmöglich an den Speicherzellen abstützen kann. Ein solches Bauteil kann z.B. ein Zellverbinder sein, der quasi formschlüssig oder formangepasst in der Vertiefung aufgenommen ist.
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In Weiterbildung der Erfindung kann ein oder können auch mehrere Verbindungsmittel für eine form- oder kraftschlüssige Verbindung mit einem oder mehreren Drittgegenständen in der Montagestellung vorgesehen sein. Diese Verbindungsmittel können beispielsweise Vorsprünge in Form von Zapfen oder Rippen o. ä. sein, die beispielsweise in entsprechende Aufnahmen entweder an dem Rahmenbauteil, sofern damit verbunden, oder den Speicherzellen eingreifen, sodass sich eine exakte Positionierung und gleichzeitig auch stabile Verbindung ergibt. Die Verbindungsmittel können auch zusätzlich entsprechende Schraubbefestigungen sein, über die eine entsprechende Schraubverbindung erfolgt. Dabei erfolgt die mechanisch stabile Verbindung bevorzugt direkt zu den Speicherzellen, während zu dem jeweils benachbarten Rahmenbauteil nicht unbedingt eine entsprechende Verbindung, also einem Kontakt gegeben sein muss. Vielmehr kann dort auch ein schmaler Abstand vorgesehen sein, der quasi als Intrusionsraum dient, bevor es zu einer Intrusionen in das Kühlmittelleitungsbauteil kommt.
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Da das Kühlmittelleitungsbauteil nicht nur den entsprechenden Leitungsabschnitt für den Kühlmittelkreislauf darstellt, sondern gleichzeitig auch ein Deformationselement, das gezielt zum Schutz der Speicherzellen im Crashfall deformiert wird, muss das Kühlmittelleitungsbauteil natürlich entsprechende mechanische Eigenschaften aufweisen. Zu diesem Zweck ist es entweder aus Metall, Kunststoff oder einem Verbundwerkstoff gebildet. Im Falle einer Metallausführung ist es beispielsweise aus Aluminium oder Stahl oder einer entsprechenden geeigneten Legierung. Auch ein Kunststoffbauteil kann verwendet werden, wobei hierunter auch faserverstärkte Kunststoffausführungen wie Glasfaser verstärkter Kunststoff (GFK) oder kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff (CFK) zu verstehen ist. Ebenso ist eine Ausführung aus einem Verbundwerkstoff, beispielsweise ein Metall-Kunststoff-Verbundwerkstoff, denkbar. Es sind also verschiedenartige Ausführungsmöglichkeiten gegeben, stets mit dem Ziel, dass die jeweilige Ausführung die geforderten mechanischen Eigenschaften zeigt. Das Kühlmittelleitungsbauteil selbst ist, da ein Hohlkörper, bevorzugt als gezogenes oder stranggepresstes Bauteil ausgeführt.
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Neben dem Kühlmittelleitungsbauteil betrifft die Erfindung ferner einen Energiespeicher für ein Kraftfahrzeug, umfassend einen Speicherrahmen mit wenigstens zwei parallel zueinander verlaufenden Rahmenbauteilen, zwischen denen mehrere Speicherzellen angeordnet sind, sowie ein oder mehrere Kühlmittelleitungsbauteile der vorstehend beschriebenen Art, die zwischen einem Rahmenbauteil und den Speicherzellen angeordnet sind. Der Energiespeicher ist also, vorzugsweise an beiden Längsseiten, jeweils mit mindestens einem Kühlmittelleitungsbauteil, bevorzugt mit mehreren, axial hintereinandergeschalteten Kühlmittelleitungsbauteilen ausgerüstet, über die in den jeweiligen Seitenbereichen die Kühlmittelleitung zur Verfügung gestellt wird, verbunden mit der gleichzeitigen beidseitigen Integration entsprechend ausgelegter Deformationsmittel über die integralen Deformationsabschnitte, die integral am jeweiligen Kühlmittelleitungsbauteil vorgesehen sind. Unter dem Begriff „integral“ wird die einstückige bzw. einteilige Ausgestaltung des Kühlmittelleitungsbauteils mit sowohl dem Leitungsabschnitt als auch dem Deformationsabschnitt verstanden.
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Das oder die Kühlmittelleitungsbauteile sind zumindest an den Speicherzellen abgestützt, während sich der Deformationsabschnitt benachbart zu den Rahmenbauteilen befindet. D. h., dass sich das oder die Kühlmittelleitungsbauteile stets nach innen zu den Speicherzellen hin abstützen, nachdem im Crashfall die Kraft von außen eingeleitet wird.
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Wie bereits beschrieben, kann der Energiespeicher auch zwischen den Speicherzellen integrierte Kühlmittel aufweisen. Hierzu kann der Energiespeicher derart ausgebildet sein, dass zwischen wenigstens zwei benachbarten Speicherzellen ein, vorzugsweise plattenförmiges, Kühlelement angeordnet ist, das über Verbindungsmittel mit dem Leitungsabschnitt des Kühlmittelleitungsbauteils oder den Leitungsabschnitten der Kühlmittelleitungsbauteile verbunden ist. Ein solches plattenförmiges Kühlelement ist ebenfalls als Hohlkörper ausgeführt und fluidisch mit dem Leitungsabschnitt einer Zuleitung und dem Leitungsabschnitt einer Ableitung gekoppelt, sodass das Kühlfluid über die Zuleitung dem Kühlelement zugeführt wird, dieses durchströmt und dabei Wärme aufnimmt, sowie über die Ableitung wieder abgeführt wird. Ein solches Kühlelement ist zweckmäßigerweise plattenförmig ausgeführt, sodass eine entsprechend große Wärmetauscherfläche gegeben ist.
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Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung sieht dabei vor, dass sich das Kühlelement mit einem Verbindungsabschnitt zwischen zwei axial benachbarten Leitungsabschnitten zweier axial benachbarter Kühlmittelleitungsbauteile erstreckt, wobei an dem Verbindungsabschnitt zwei entgegengesetzt zueinander gerichtete Anschlussstutzen vorgesehen sind, die in die Leitungsabschnitte eingreifen. Längs des Energiespeichers sind folglich beidseits jeweils mehrere, axial hintereinander angeordnete Kühlmittelleitungsbauteile vorgesehen, die untereinander über die entsprechenden Anschlussstutzen des oder der gegebenenfalls mehreren vorgesehenen Kühlelemente verbunden sind. Hierüber wird sichergestellt, dass das Kühlfluid einerseits längs des jeweiligen Leitungsabschnitt oder der hierüber definierten Kühlmittelleitung strömen kann, sich gleichzeitig aber auch in die entsprechenden Kühlelemente verzweigen kann bzw. aus diesen auch wieder abgeführt werden kann. Dabei ist bevorzugt zwischen jeweils zwei benachbarten Speicherzellen ein Kühlelement vorgesehen, und jeweils mit einem Verbindungsabschnitt mit den Leitungsabschnitten verbunden, wobei jedes Kühlmittelleitungsbauteil eine Länge, die im wesentlichen der Länge einer jeweils benachbarten Speicherzelle oder eines über einen Zellverbinder gebildeten Speicherzellenblocks entspricht, aufweist. D. h., dass über die Länge des Energiespeichers mehrere separate Kühlelemente vorgesehen sind, die jeweils zwischen zwei benachbarte Speicherzellen oder zwischen zwei Speicherzellenblöcke (jeder Speicherzellen Block besteht beispielsweise aus zwei über einen Zellverbinder gekoppelten Speicherzellen) angeordnet sind, sodass über die gesamte Speichergröße eine Mehrzahl entsprechender Kühlelemente, die auch eine Kühlung direkt im Zellenbereich ermöglichen, vorgesehen sind.
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Daneben betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug, umfassend zumindest einen Energiespeicher der vorstehend beschriebenen Art.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den im folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnung. Dabei zeigen:
- 1 eine Prinzipdarstellung eines erfindungsgemäßen Energiespeichers in einer Teilansicht,
- 2 eine Teilseitenansicht des Energiespeichers aus 1,
- 3 eine Prinzipdarstellung eines Kühlmittelleitungsbauteils im nicht deformierten Zustand,
- 4 das Kühlmittelleitungsbauteil aus 3 im deformierten Zustand,
- 5 eine zweite Ausführungsform eines Kühlmittelleitungsbauteils, und
- 6 eine Prinzipdarstellung eines erfindungsgemäßen Energiespeichers einer zweiten Ausführungsform in einer Teilansicht.
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1 zeigt eine Teilansicht, als Perspektivdarstellung, eines erfindungsgemäßen Energiespeichers 1, umfassend einen Speicherrahmen 2 bestehend aus wenigstens zwei parallel zueinander verlaufenden Rahmenbauteilen 3, von denen in 1 nur eines gezeigt ist, das andere befindet sich auf der anderen Speicherseite und erstreckt sich, wie das gezeigte, in Längsrichtung des Energiespeichers 1. Jedes Rahmenbauteil 3 weist eine entsprechende Hohlkammerstruktur auf, es handelt sich also z.B. um ein metallenes Bauteil in Form eines Mehrkammerhohlkörpers, das auch eine entsprechende Querschnittsgeometrie hat und quasi T-förmig ist.
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Der Energiespeicher 1 umfasst des Weiteren ein Speicherzellenpaket 4 umfassend eine Mehrzahl einzelner Speicherzellen 5 auf, wobei jeweils zwei Speicherzellen über Zellverbinder 6 zu einem Speicherzellenblock verschaltet sind. Zwischen zwei solcher Speicherblöcke befindet sich im gezeigten Beispiel jeweils ein Kühlelement 7 in Form einer größerflächigen Kühlplatte, die sich bevorzugt zu beiden Seiten seitlich über das Speicherzellenpaket 4 erstreckt. Die Kühlelemente 7 sind Hohlkörper und werden mit einem Kühlmittel versorgt, das über eine Zuleitung zugeführt wird und über eine Ableitung abgeführt wird.
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Gezeigt sind ferner in dem Bauraum 8 zwischen dem jeweiligen Rahmenbauteil 3 und dem Speicherzellenpaket 4 mehrere einzelne Kühlmittelleitungsbauteile 9 (siehe hierzu auch 2), bei denen es sich um längliche Bauteile aus Metall, Kunststoff oder einem Verbundwerkstoff handelt. Jedes dieser Kühlmittelleitungsbauteile 9 weist einen Bauteilkörper 10 mit einer Längsachse auf, an welchen Bauteilkörper 10 ein in Richtung der Längsachse laufender Leitungsabschnitt 11 zum Durchleiten eines Kühlfluids vorgesehen ist, sowie ein Deformationsabschnitt 12 mit einer für eine Deformation im Wesentlichen quer zur Längsachse ausgelegten Deformationsstruktur 13. Der konkrete Aufbau eines solchen Kühlmittelleitungsbauteils 9 wird nachfolgend dargestellt.
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Wie die Seitenansicht gemäß 2 zeigt, sind längs des Energiespeichers 1 an beiden Seiten jeweils mehrere axial hintereinander angeordnete Kühlmittelleitungsbauteile 9 vorgesehen, wobei ersichtlich jedes Kühlmittelleitungsbauteil 9 eine Länge aufweist, die, in Längsrichtung des Energiespeichers 1 gesehen, im Wesentlichen der Länge zweier zu einem Speicherzellenblock über jeweils einen Zellverbinder 6 verschalteten Speicherzellen 5 entspricht. Gezeigt sind zusätzliche Zeltrennelemente 14, beispielsweise geeignete Versteifungsplatten, zwischen denen jeweils ein Kühlelement 7 angeordnet ist. Jedes dieser plattenförmigen Kühlelemente 7 weist in seinem über den Stapel der Speicherzellen 5 seitlich hervorragenden Verbindungsabschnitt 15 zwei sich in entgegengesetzte Richtungen erstreckende Anschlussstutzen 16 auf, die jeweils in einen Leitungsabschnitt 11 des jeweiligen Kühlmittelleitungsbauteils 9 eingreifen. Über entsprechende Dichtringe 17 erfolgt die entsprechende Abdichtung, sodass sich über die axial hintereinandergeschalteten Leitungsabschnitte 11 einerseits ein entsprechend länglicher Kühlmittelkanal 18 ausbildet, siehe 2, durch den das Kühlmittel, siehe die Pfeile P1, in Längsrichtung strömt, während gleichzeitig über die Stutzenverbindung das Kühlmittel auch in die Kühlelemente 7 strömt, wie die Pfeile P2 zeigen. Hierüber kann also das Kühlfluid sowohl axial als auch quer dazu in die Kühlelemente 7 verteilt werden. Da die gleiche Anordnung auf der gegenüberliegenden Seite des Energiespeichers 1 vorgesehen ist, erfolgt dort die entsprechende Abfuhr aus den Kühlelemente 7 wiederum in einen entsprechenden ableitenden Kühlmittelkanal.
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3 zeigt in einer vergrößerten Darstellung ein erstes Ausführungsbeispiel eines Kühlmittelleitungsbauteils 9. Gezeigt ist der Bauteilkörper 10, der als Hohlkörper ausgeführt ist und im gezeigten Beispiel eine entsprechend große Hohlkammer 19 aufweist, die über entsprechende Kammerwände 20 gebildet wird. Im Inneren des Hohlkörper 19 ist der hier kreisrunde Leitungsabschnitt 11 vorgesehen. Er ist über entsprechende Stege 21 sowohl an die beiden oberen und unteren Kammerwände 20 angebunden, als auch über weitere Stege 22 an die rechte Kammerwand 20, die zugleich als Stützwand 24 dient. Denn über sie ist, siehe 1, jedes Kühlmittelbauteil 9 horizontal und quer zur Längsachse des Energiespeichers 1 an den Speicherzellen 5 abgestützt.
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Vorgesehen ist wie beschrieben auch eine Deformationsstruktur 13, über die der Deformationsabschnitt 12 gebildet ist. Diese Deformationsstruktur ist im gezeigten Beispiel über entsprechende Sollknickstellen 23 gebildet, die im gezeigten Beispiel über quasi wellenartige Vertiefungen oder Einkerbungen gebildet sind, aber auch beispielsweise in Form von Wanddickenveränderungen oder dergleichen ausgeführt sein können.
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In der Montagestellung, siehe 1, stützen sich die Kühlmittelleitungsbauteile 9 horizontal an dem Speicherzellenpaket 4 ab, zu dem Rahmenbauteil 3 ist ein leichter Abstand gegeben. Kommt es nun zu einer Kollision, also zu einem Seitenaufprall, so wird Kraft oder Energie, wie durch den Pfeil P3 in 1 gezeigt, über das betroffene Rahmenbauteil 3 eingeleitet. Dieses kann kraft- oder energiebedingt verformt werden, sodass es in den Bereich zu den Speicherzellen 5 intrudiert, also verschoben wird. Es läuft dabei gegen ein oder mehrere Kühlmittelleitungsbauteile 9, die zugleich auch als Deformationselemente wirken. Es kommt zu einer Verformung des Deformationsabschnitts 12, d. h., die Deformationsstruktur 13 wird verformt, wie 4 anschaulich zeigt. Unberührt hiervon bleibt jedoch der Bereich des Leitungsabschnitts 11, der stabil und fest über die diversen Stege 21, 22 insbesondere an der Stützwand 24 abgestützt ist.
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Durch die Integration der mehreren multifunktionalen Kühlmittelleitungsbauteile wird folglich der gegebene Bauraum 8 optimal ausgenutzt. Einerseits kann hierüber auf einfache Weise eine definierte Ausbildung eines Kühlmittelkanals 18 erreicht werden, eben über die stabilen Leitungsabschnitte 9, die axial zusammengeschaltet werden können. Andererseits wird in den gegebenen Bauraum auch ein entsprechend ausgelegtes Deformationselement integriert, eben über das Kühlmittelleitungsbauteil 9, nachdem dieses auch einen entsprechenden Deformationsabschnitt, der mechanisch hinreichend ausgelegt ist, aufweist.
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5 zeigt eine Ausgestaltung eines Kühlmittelleitungsbauteils 9, das der Ausgestaltung gemäß 3 entspricht. Zusätzlich jedoch ist die Hohlkammer 19 hier mit einem aussteifenden Material 25 gefüllt, beispielsweise einem ausgehärteten Schaum 26, der als vorgefertigtes Schaumbauteil eingeschoben sein kann oder eingespritzt ist und in der Kammer aushärtet, über welches Material 25 zusätzlich die mechanischen Eigenschaften im Bereich des Deformationsabschnitts 12 eingestellt werden können.
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6 zeigt schließlich eine Prinzipdarstellung als Teilansicht eines erfindungsgemäßen Energiespeichers 1 einer zweiten Ausführungsform. Der grundsätzliche Aufbau entspricht dem aus 1, vorgesehen ist auch hier ein entsprechender Speicherrahmen 2 mit mindestens zwei beidseits vorgesehenen Rahmenbauteilen 3 (auch hier ist nur ein Rahmenbauteil 3 gezeigt) sowie das Speicherzellenpaket 4 mit den diversen Speicherzellen 5. In dem Bauraum 8 sind wiederum axial hintereinander geschaltet eine Vielzahl einzelner Kühlmittelleitungsbauteile 9 vorgesehen, die hier jedoch anders und größer ausgeführt sind als im vorangehenden Ausführungsbeispiel.
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Diese Kühlmittelleitungsbauteile 9 weisen ebenfalls einen Bauteilkörper 10 auf und sind aus Metall oder Kunststoff oder einem Verbundwerkstoff. Vorgesehen ist ebenfalls ein jeweiliger Leitungsabschnitt 11. Das Kühlmittelleitungsbauteil 9 weist hier jedoch eine Vielzahl einzelner Hohlkammer 19a, 19b, 19c auf, die über vertikale Wände noch zusätzlich unterteilt sein können oder über entsprechende quer verlaufende Stege, wie 6 zeigt. Die Stützwand 24, mit der sich das jeweilige Kühlmittelleitungsbauteil 9 an dem Speicherzellenpaket 4 abstützt, ist hier deutlich größer als beim Ausführungsbeispiel gemäß 3. Auch ist natürlich das Deformationsvolumen, also das Intrusionsvolumen, das über den Deformationsabschnitt 12 gebildet wird, deutlich größer, wie 6 zeigt. An diversen Kammerwänden 20 sind entsprechende Deformationsstrukturen 13, wiederum in Form von Sollbruchstellen oder Sollknickstellen 23 o. ä. vorgesehen.
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Für eine bestmögliche Abstützung ist die Stützwand 24 bei diesem Beispiel der Form der Flächen des Speicherzellenpakets 4 angepasst. Vorgesehen ist eine entsprechende Vertiefung 27, die der Aufnahme eines Zellverbinders 6 dient, wie 6 zeigt, sodass sich eine nahezu vollflächige Abstützung ergibt.
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Die fluidische Kopplung der einzelnen Kühlmittelbauteil 9 erfolgt in gleicher Weise wie bezüglich 1 beschrieben, also über die entsprechenden Anschlussstutzen 16 der Kühlelemente 7, sodass sich auch hier eine entsprechender axialer Kühlmittelkanal 18 über eine gewünschte Länge ausbilden lässt, wie auch die sich quer dazu erstreckenden Kühlelemente 7 mit Kühlfluid versorgt werden können.
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Wenngleich nicht im Detail gezeigt, besteht die Möglichkeit, an der Stützwand 24 zusätzliche Verbindungsmittel für eine form- oder kraftschlüssige Verbindung hier zu dem Speicherzellenpaket 4 vorzusehen, beispielsweise vorspringende Zapfen oder Stege o. ä., oder Schraubverbindungen oder dergleichen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2018/213383 A1 [0002]
- WO 2019/020772 A1 [0002]
