Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Kühlmittelversorgung eines elektrischen Energie speichers sowie ein Fahrzeug mit einer solchen Vorrichtung.

Aus der Praxis ist bekannt, dass elektrische Energiespeicher von Fahrzeugen einer Tempe rierung bedürfen, um z. B. Überhitzungen zu vermeiden, sodass im Betrieb der elektrische Energiespeicher nicht unzulässig hohen Temperaturen ausgesetzt ist. Zu hohe Temperaturen führen zu einer Minderung der Lebensdauer des elektrische Energiespeichers oder können im Extremfall auch zu einer Entzündung des elektrischen Energiespeichers führen. Daher ist eine effektive Kühlung unerlässlich. Die Temperierung kann auch einen Heizbetrieb umfassen, um z. B. ein zu starkes Auskühlen des Energiespeichers zu vermeiden.

Diese Art von Kühlungen werden häufig mit flüssigen Kühlmitteln, wie zum Beispiel Kühlwas ser, realisiert, die durch den Energiespeicherohne Kontakt zu leitenden Komponenten geleitet werden. Problematisch ist, dass das Kühlmittel selber, sollte es zu einem Auslaufen des Kühl mittels innerhalb des elektrischen Energiespeichers kommen, zu Kurzschlüssen führen kann, welche wiederum eine Beschädigung oder gar eine Zerstörung des elektrischen Energiespei chers verursachen können. Bei aus der Praxis bekannten Kühlmittelversorgungen weisen ins besondere Kühlmitteldurchtritte durch das Energiespeichergehäuse bzw. Kühlmittelabzweige im Bereich des Energiespeichergehäuses eine erhöhte Störungsanfälligkeit und ein erhöhtes Risiko für Beschädigungen der Kühlmittelversorgung auf, die durch im Betrieb auftretende Be triebs-, Crash- und Wärmeausdehnungskräfte bedingt sind.

Es ist somit eine Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Vorrichtung zur Kühlmittelversor gung eines elektrischen Energiespeichers bereitzustellen, mit der Nachteile herkömmlicher Vorrichtungen zur Kühlmittelversorgung vermieden werden können. Insbesondere ist eine Auf gabe der Erfindung, die Gefahr eines Auslaufens eines Kühlmittels im Energiespeicher zu re duzieren und die Sicherheit im Betrieb eines elektrischen Energiespeichers zu erhöhen.

Diese Aufgaben werden durch eine Vorrichtung zur Kühlmittelversorgung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen und der Beschreibung angegeben. Gemäß einem allgemeinen Gesichtspunkt der Erfindung wird eine Vorrichtung zur Kühlmittel versorgung eines elektrischen Energiespeichers, nachfolgend kurz als Vorrichtung bezeich net, bereitgestellt. Der elektrische Energiespeicher kann eine Traktionsbatterie oder eine Hochvolt-Batterie für ein Fahrzeug, vorzugsweise für ein Nutzfahrzeug, sein. Die Vorrichtung kann zur Zufuhr einer Kühlflüssigkeit zum Energiespeicher und/oder zur Abfuhr der Kühlflüs sigkeit aus dem Energiespeicher dienen und/oder ausgebildet sein.

Die Vorrichtung umfasst ein Energiespeichergehäuse, mit einer Durchgangsöffnung, sowie ei nen durch die Durchgangsöffnung hindurch geführten Leitungsabschnitt für Kühlmittel, der nachfolgend als Kühlmittelstutzen bezeichnet wird. Der Kühlmittelstutzen weist ein innenseitig vom Energiespeichergehäuse angeordnetes erstes Ende und ein außenseitig vom Energie speichergehäuse angeordnetes zweites Ende auf. Ferner umfasst die Vorrichtung einen au ßenseitig vom Energiespeichergehäuse angeordneten Anschluss eines Kühlmittelrohres, vor zugsweise eines starren Kühlmittelrohres, das z. B. Teil einer starren Verrohrung zur Zufuhr und/oder Abfuhr von Kühlmittel sein kann.

Die Vorrichtung umfasst ferner ein das zweite Ende des Kühlmittelstutzens und den Anschluss des Kühlmittelrohres fluidisch verbindendes Kopplungsstück zur Kompensation von Fehllagen des zweiten Endes und/oder des Anschlusses. Das zweite Ende kann sich außerhalb eines Hochvolt, HV, -Bereichs des Energiespeichers liegen. Ferner kann die Stelle, an der die Fehl lagen auftreten, außerhalb des HV-Bereichs des Energiespeichers liegen. Das Kopplungs stück ist somit in der Lage und/oder ausgebildet, Fehllagen des zweiten Endes und/oder des Anschlusses zumindest zum Teil zu kompensieren. Anders ausgedrückt kann das Kopplungs stück somit Abweichungen von der relativen Soll-Lage des aus dem Energiespeichergehäuse herausragenden Endes des Kühlmittelstutzens zum Anschluss des Kühlmittelrohres zumin dest zum Teil kompensieren. Aus diesem Grund kann das Kopplungsstück auch als toleranz kompensierendes Kopplungsstück bezeichnet werden.

Die Fehllagen können beispielsweise einen radialen Achsversatz, einen Abstandsversatz und/oder einen Winkelversatz zwischen dem zweiten Ende des Kühlmittelstutzens und dem Anschluss des Kühlmittelrohres umfassen. Derartige Fehllagen können durch im Betrieb auf tretende Betriebs-, Crash- und Wärmeausdehnungskräfte verursacht werden, beispielsweise durch Verschiebungen der Bauteile durch Vibrationen im Fahrzeugbetrieb oder durch von au ßen induzierte Verschiebungen, wie z. B. bei einem Fahrzeugcrash. Die Übertragung von un erwünschten Zwangskräften auf den Kühlwasserstutzen, z. B. durch ein starres Rohrleitungs- System, kann dadurch verhindert oder zumindest reduziert werden. Das Kopplungsstück er höht somit die Sicherheit einer lösbaren Fluidverbindung für Kühlmittel (lösbare Kühlmittel schnittstelle), insbesondere im Bereich einer Kühlmitteldurchtrittsstelle des Energiespeicher gehäuses.

Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass die lösbare Kühlmittschnittstelle zu dem Kühlmittelrohr und/oderzu einerstarren Kühlmittelverrohrung außerhalb des Energiespeichergehäuses liegt, und damit außerhalb des elektrisch spannungsführenden Bereichs des Energiespeichers. Im Falle eines Kühlmittellecks im Bereich der Kühlmittelschnittstelle ist dann der elektrisch span nungsführende Bereich besser vor austretendem Kühlmittel geschützt.

Vorstehend wurde festgestellt, dass die Fehllagen einen radialen Achsversatz, einen Ab standsversatz und/oder einen Winkelversatz umfassen können. Unter einem radialen Achs versatz wird eine Abweichung von einer koaxialen Ausrichtung des zweiten Endes des Kühl mittelstutzens und des Anschlusses des Kühlmittelrohres verstanden. Unter einem Abstands versatz wird eine Abweichung von einem Sollabstand in axialer Richtung des zweiten Ende des Kühlmittelstutzens vom Anschluss des Kühlmittelrohres verstanden. Unter einem Wnkel- versatz wird eine Verkippung der Mittelachsen des Anschlusses und des zweiten Endes des Kühlmittelstutzens zueinander verstanden, sodass diese nicht mehr parallel zueinander aus gerichtet sind.

In einer Ausführungsform ist das Kopplungsstück am zweiten Ende des Kühlmittelstutzens und/oder am Anschluss des Kühlmittelrohres verklemmt, vorzugsweise lose verklemmt. Dies bietet den Vorteil, dass ein axiales Spiel für einen etwaigen Ausgleich von Fehllagen ermög licht wird. Unter lose verklemmt wird insbesondere verstanden, dass das Kopplungsstück aus schließlich durch Verklemmen am zweiten Ende des Kühlmittelstutzens und am Anschluss des Kühlmittelrohres befestigt ist und insbesondere nicht verschraubt oder stoffschlüssig be festigt ist.

In einer weiteren Ausführungsform ist der Kühlmittelstutzen berührungsfrei durch die Durch gangsöffnung des Energiespeichergehäuses hindurchgeführt. Anders ausgedrückt ragt der Kühlmittelstutzen berührungslos durch das Energiespeichergehäuse hindurch. Zwischen dem Kühlmittelstutzen und der Durchgangsöffnung kann somit ein umlaufender Abstand vorgese hen sein. Dies bietet den Vorteil, dass keine unerwünschten Zwangskräfte vom Energiespei chergehäuse unmittelbar auf den Kühlmittelstutzen übertragen werden. Alternativ oder zusätzlich kann der Kühlmittelstutzen keine tragende Verbindung zum Ener giespeichergehäuse aufweisen. Alternativ oder zusätzlich kann der Kühlmittelstutzen, vor zugsweise ausschließlich, mit dem ersten Ende von einem Bauteil, z. B. einer Kühlplatte, im Energiespeichergehäuse getragen werden.

In einerweiteren Ausführungsform weist die Vorrichtung eine den Kühlmittelstutzen im Bereich der Durchgangsöffnung umgebende Dichtung auf. Die Dichtung kann zum Schutz eines in nenseitigen Bereichs des Energiespeichergehäuses von Umgebungseinflüssen dienen. Dies bietet den Vorteil, dass der innenseitige Bereich des Energiespeichergehäuses sicher vor dem Eindringen von flüssigen und/oder festen und gasförmigen Stoffen geschützt wird. Insbeson dere kann der innenseitige Bereich vordem Eindringen von Kühlmittel geschützt werden, falls es zu einer Leckage außerhalb des Energiespeichers kommt.

Ferner kann die den Kühlmittelstutzen im Bereich der Durchgangsöffnung umgebende Dich tung eine Dichtung zur Kompensation von Fehllagen des zweiten Endes des Kühlmittelstut zens sein. Mit anderen Worten ist die Dichtung in der Lage und/oder ausgebildet, Fehllagen des zweiten Endes des Kühlmittelstutzens zu kompensieren, insbesondere relative Fehllagen zwischen dem zweiten Ende des Kühlmittelstutzens und dem Energiespeichergehäuse. Aus diesen Gründen kann die Dichtung auch als toleranzkompensierende Dichtung bezeichnet werden. Die Fehllagen können wiederum einen radialen Achsversatz, einen Abstandsversatz und/oder einen Winkelversatz umfassen, insbesondere des zweiten Endes des Kühlmittelstut zens in Bezug auf das Energiespeichergehäuse und die Durchtrittsöffnung. Derartige Fehlla gen können wiederum durch auf das Energiespeichergehäuse im Betrieb einwirkende Zwangs- oder Störkräfte entstehen und/oder durch thermischen Längenänderungen des Kühl mittelstutzens. Ferner können sich Fehllagen auch durch Fertigungs- und/oder Montagetole ranzen gegeben.

Zur Kompensation von Fehllagen kann die Dichtung einen beweglichen Kompensationsab schnitt aufweisen, überden die Dichtung Bewegungen oder Verlagerungen des Kühlmittelstut zens ausgleichen kann, ohne eine dichtende Wirkung zu verlieren. Dies bietet den Vorteil, dass das zweite Ende des Kühlmittelstutzens im beschränktem Maße beweglich sein kann ohne einen Dichtungsverlust befürchten zu müssen.

In einer weiteren Ausführungsvariante kann das Kopplungsstück an einander gegenüberlie genden axialen Endbereichen radiale Wülste aufweisen. Ferner kann einer der radialen Wülste an einer Innenwandung des zweiten Endes verklemmt sein. Alternativ oder zusätzlich kann die andere der radialen Wülste an einer Innenwandung des Anschlusses verklemmt sein. Un ter verklemmt kann verstanden werden, dass die Wülste in dem Bereich, an dem sie an der jeweiligen Innenwandung anliegen, leicht deformiert werden, um einen dichtenden Kontakt zu bilden. Insbesondere können die Wülste Vibrationen aufnehmen oder diese zumindest dämp fen. Die Wülste können optional mit axialem Spiel beweglich an der jeweiligen Innenwandung anliegen.

Die radialen Wülste können eine gleiche Form und/oder Größe aufweisen. Alternativ können die Wülste unterschiedliche Formen und/oder Größen aufweisen. Die Wülste können als ge rundete Verdickungen ausgebildet sein und/oder eine gekrümmte oder rundliche Außenkontur aufweisen

Gemäß einem weiteren Aspekt können die Wülste aus einem Elastomer ausgebildet sein. Al ternativ oder zusätzlich können die Wülste aus einem Material gebildet sein, das eine fluidisch dichte Klemmstelle ausbildet. Alternativ oder in Kombination können die Wülste eine Klemm stelle ausbilden, die zur Kompensation der Fehllagen eine Kipp- und/oder Drehbewegung, ein axiales Spiel und/oder eine axiale Bewegung des Kopplungsstücks ermöglicht. Diese Bewe gungen des Kopplungsstücks können die Wülste kompensieren und gleichzeitig die Klemm stelle weiter abdichten.

In einer weiteren Ausführungsvariante ist das Kopplungsstück als Hohlkörper mit einer mehr schichtigen, z. B. zweischichtigen, Außenwandung ausgebildet. Dies bietet den Vorteil, dass eine Innenwandung andere Eigenschaften aufweisen kann, wie eine Außenwandung. Zum Beispiel kann eine Innenwandung des Kopplungsstücks besonders strömungsfördernd aus gebildet sein. Ferner können innenliegende Schichten eine notwendige Steifigkeit des Kopp lungsstücks bereitstellen. Das Kopplungsstück kann konusförmig ausgeführt sein.

Die äußerste Schicht der mehrschichtigen Außenwandung kann durch ein Elastomer gebildet sein. Eine äußere Elastomer-Schicht ist besonders vorteilhaft, um gleichzeitig eine dichtende Wirkung zu erzeugen als auch als formfestes, aber elastisch verformbares Material Fehllagen kompensieren zu können. Das Elastomer kann auf einer Hartplastik-Schicht aufgebracht sein.

In einerweiteren Ausführungsvariante kann das Kopplungsstück einen von einer Außenwan dung des Kopplungsstücks abragenden Anschlag zur Ausbildung eines axialen Anschlags für das zweite Ende des Kühlmittelstutzens und/oder des Anschlusses des Kühlmittelrohres auf- weisen. Ferner kann der Anschlag vorzugsweise in einem mittleren Bereich des Kopplungs stücks angeordnet sein. Alternativ oder zusätzlich kann der Anschlag vorzugsweise als radial umlaufender Steg ausgebildet sein. Dies bietet den Vorteil, dass eine Grenze bei einer Kom pensation eines Abstandsversatzes durch den abragenden Anschlag festgelegt wird und damit Verschiebungen, die zum Beispiel eine Beschädigung anderer Vorrichtungselemente bedeu ten würden, verhindert werden.

Vorstehend wurde festgestellt, dass die Vorrichtung eine den Kühlmittelstutzen im Bereich der Durchgangsöffnung umgebende Dichtung aufweisen kann. In einer weiteren Ausführungsva riante kann die Dichtung einen am Energiespeichergehäuse befestigten äußeren Randbereich aufweisen. Der Randbereich kann mit einem geeigneten Befestigungsmittel am Energiespei chergehäuse, vorzugsweise lösbar, befestigt werden, zum Beispiel über eine Schraubverbin dung. Auch andere Befestigungsmittel sind denkbar, die vorzugsweise für den Einsatz an Elektronikkomponenten oder an spannungsführenden Bereichen geeignet sind. Dies bietet den Vorteil, dass eine einfache Montage und Demontage ermöglicht wird.

Ferner kann die Dichtung eine eine Außenwandung des Kühlmittelstutzens im Bereich der Durchgangsöffnung umgebende Dichtlippe aufweisen. Die Dichtlippe kann eine flächige und/oder linienförmige Auflagefläche am Kühlmittelstutzen aufweisen. Die Außenwandung des Kühlmittelstutzens im Bereich der Durchgangsöffnung kann eine Oberflächenrauigkeit auf weisen, die dazu geeignet ist im Zusammenspiel mit der Dichtlippe eine dichtende Wirkung zu erzeugen. Dies bietet den Vorteil, dass eine verlässliche dichtende Wrkung erzeugt wird.

Die Dichtung kann ferner einen zwischen dem Randbereich und der Dichtlippe angeordneten Kompensationsabschnitt, vorzugsweise elastischen Kompensationsabschnitt, zur Kompensa tion der Fehllagen aufweisen. Dies bietet den Vorteil, dass sowohl bei axialer Bewegung also auch bei einem radialen Achsversatz des zweiten Endes des Kühlmittelstutzens eine entspre chende kompensierende Bewegung des elastischen Kompensationsabschnitts ermöglicht wird, ohne die Dichtfunktion der Dichtung zu beinträchtigen. Die Dichtung kann so auch einen Wnkelversatz des zweiten Endes des Kühlmittelstutzens ausgleichen. Beispielsweise kann der Kompensationsabschnitt U-förmig ausgeführt sein, d.h. eine im Querschnitt U-förmige Kontur aufweisen. Alternativ oder zusätzlich kann der elastische Kompensationsabschnitt als elastischer Balg ausgeführt sein. Auch andere Formen sind denkbar, die eine flexible Bewe gung ermöglichen. In einerweiteren Ausführungsform kann die Dichtung ein Metallband aufweisen, das die Dicht lippe ringförmig unter Ausbildung einer Vorspannung umgibt. Unter „umgibt“ kann verstanden werden, dass das Metallband von Teilen oder in Gänze von der Dichtlippe umgeben wird und somit in das Material der Dichtlippe eingelassen ist. Das Metallband kann auch eine ringför mige Spiralfeder sein, wie sie beispielsweise bei Radialwellendichtringen eingesetzt werden, um eine nötige Vorspannung zu erzeugen. Die durch das Metallband erzeugte Vorspannung kann die Dichtlippe auf einen Umfang des Kühlwasserstutzens im einem montierten Zustand drücken. Dies bietet den Vorteil, dass mit nur geringen Setzverlusten bzw. Dehnungsverlusten des Metallbands zu rechnen ist und eine Vorspannung dauerhaft gewährleistet ist.

Ferner kann die Dichtung zumindest teilweise von einer Schutzabdeckung abgedeckt sein. Dies bietet den Vorteil, dass die Dichtung von äußeren Einflüssen, wie zum Beispiel Stein schlag oder Spritzwasser, geschützt wird. Die Schutzabdeckung kann von einem der Dichtung zugewandtem Endbereich des Anschlusses des Kühlmittelrohres ausgebildet sein. Dies ist vorteilhaft, da der Anschluss somit mehrere Funktionen in einem Bauteil realisiert und kein zusätzliches Bauteil für eine Schutzfunktion angebracht werden muss.

In einer weiteren Ausführungsvariante kann der Endbereich des Anschlusses zur Ausbildung der Schutzabdeckung einen vergrößerten Querschnitt aufweisen. Unter „vergrößerten Quer schnitt“ bzw. nur „vergrößert“ ist zu verstehen, dass der Querschnitt der Schutzabdeckung im Vergleich zu dem der Dichtung bzw. dem Kupplungsstück abgewandten Endbereich des An schlusses einen größeren Querschnitt aufweist.

In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform kann der Anschluss im Bereich derfluidischen Verbindung mit dem Kopplungsstück einen zylindermantelförmigen Wandungsabschnitt auf weisen, der einen Endbereich des Kopplungsstücks umfangsseitig zur Ausbildung einer Klemmstelle umgibt. Ferner kann der Anschluss einen Stützrand aufweisen, der vom Wan dungsabschnitt radial nach innen abragt und auf dem das Kopplungsstück aufliegt. Der Stütz rand kann ferner auch Teil einer Rohrwandung des Kühlmittelrohres sein, das senkrecht zum Anschluss verläuft.

In einerweiteren Ausführungsform, bei der das Kopplungsstück die radialen Wülste aufweist, wie es vorstehend beschrieben wurde, kann der zylindermantelförmige Wandungsabschnitt die Innenwandung des Anschlusses ausbilden, an dem einer der radialen Wülste mittels einer radialen Klemmkraft verklemmt ist. In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Vorrichtung ferner eine im Energiespeicherge häuse angeordnete Kühlplatte, mit der der Kühlmittelstutzen an seinem ersten Ende fluidisch verbunden ist. Das erste Ende des Kühlmittelstutzens kann stoffschlüssig mit der Kühlplatte verbunden sein, zum Beispiel mittels einer Lötverbindung. Dies bietet den Vorteil ein stabilen und dichten Verbindung.

Ferner umfasst die vorliegende Offenbarung folgende Aspekte:

Der elektrische Energiespeicher kann mehrere Batteriezellen umfassen, die modulartig grup piert sind. Der Energiespeicher kann ferner mehrere übereinander angeordnete Lagen aus Batteriezellen umfassen. Jede Lage kann mehrere nebeneinander angeordnete Stapel aus Batteriezellen umfassen. Der Energiespeicher kann auch als Batteriepack bezeichnet werden.

Das Energiespeichergehäuse kann beispielsweise rahmenartig und/oder als Rahmenstruktur ausgeführt sein. Das Energiespeichergehäuse umgibt die Batteriezellen. Das Energiespei chergehäuse kann weitere Komponenten des Energiespeichers umgeben, wie Schütze und Steuereinrichtung, z. B. eine oder mehrere Steuerungen des Energiespeichers.

Die Durchgansöffnung des Energiespeichergehäuses kann einen Durchgang von einem in nenseitigen Bereich des Energiespeichergehäuses zu einem äußeren Bereich bilden. Der in nenseitige Bereich des Energiespeichergehäuses entspricht dem elektrisch spannungsführen den Bereich, wo die Speicherzellen angeordnet sind. Der Kühlmittelstutzen kann aus einem starren Material oder Metall bestehen, zum Beispiel Aluminium. Vorteilhaft an dem Material Aluminium ist, dass dies relativ leicht ist und damit Gewicht eingespart werden kann. Der im Innern des Energiespeichergehäuses liegende Abschnitt des Kühlmittelstutzens kann einen Knick aufweisen, beispielsweise einen 90°-Winkel aufweisen, so dass das erste Ende des Kühlmittelstutzen senkrecht auf eine Kühlmittelplatte trifft.

Das Kühlmittelrohr kann ein starres Kühlmittelrohr sein. Der Anschluss des Kühlmittelrohres kann fluchtend zum zweiten Anschluss des Kühlmittelstutzens angebracht sein. Das Kühlmit telrohr, vorzugsweise in einer Ausführung als starres Kühlmittelrohr, kann eine thermische Iso lierung aufweisen. Die thermische Isolierung kann aus einem Schaummaterial gebildet sein. Bei einer Ausführungsform des Kühlmittelrohrs als starres Kühlmittelrohr kann die thermische Isolierung eine Innenkontur aufweisen, die formkorrespondierend zu einer Außenkontur und/o der einer Oberflächenform des Kühlmittelrohrs ausgeführt ist. Das Kühlmittel kann Wasser, eine Emulsion, Wasser-Alkohol-Gemische oder sonstige Fluide umfassen, die geeignet sind als Kühlmittel zu fungieren.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform können das zweite Ende des Kühlmittelstut zens, das Kopplungsstück und der Anschluss koaxial zueinander ausgerichtet sein - zumin dest dann, wenn keine Fehllagen vorliegen.

Die Vorrichtung kann mehrere Durchgangsöffnungen und korrespondierend mehrere Kühlmit telstutzen umfassen, beispielsweise eine Durchgangsöffnung und einen Kühlmittelstutzen für die Kühlmittelzufuhr und eine Durchgangsöffnung und einen Kühlmittelstutzen für die Kühlmit telabfuhr, wobei die Kühlmittelstutzen jeweils überein eigenes Kopplungsstück mit einem kor respondierenden Anschluss eines Kühlmittelrohres zur Zufuhr oder Abfuhr von Kühlmittel flui- disch verbunden sind, wie es vorstehend beschrieben wurde. Beispielsweise kann das Ener giespeichergehäuse für jede Lage von Speicherzellen jeweils zwei solche Durchgangsöffnun gen, Kühlmittelstutzen und Kopplungstücke aufweisen.

Dier Erfindung betrifft ferner ein Fahrzeug umfassend eine Vorrichtung gemäß den Offenba rungen in diesem Dokument. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Fahrzeug um ein Nutz fahrzeug. In diesem Fall kann es sich bei dem Fahrzeug mit anderen Worten um ein Fahrzeug handeln, das durch seine Bauart und Einrichtung zur Beförderung von Personen, zum Trans port von Gütern oder zum Ziehen von Anhängerfahrzeugen ausgelegt ist. Beispielsweise kann es sich bei dem Fahrzeug um einen Lastkraftwagen, einen Omnibus und oder einen Sattelzug handeln, der zumindest teilweise elektrisch angetrieben ist.

Die zuvor beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen und Merkmale der Erfindung sind beliebig miteinander kombinierbar. Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden im Folgenden unter Bezug auf die beigefügten Figuren beschrieben. Es zeigen:

Figur 1 eine Vorrichtung zur Kühlmittelversorgung eines elektrischen Energiespeichers in Schnittdarstellung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;

Figur 2 eine Dichtung in Draufsicht sowie in Schnittdarstellung gemäß einer Ausführungs form der Erfindung;

Figur 3 ein Kopplungsstück in Seitenansicht und Schnittdarstellung gemäß einer Ausfüh rungsform der Erfindung; io

Figur 4 eine Seitenansicht eines Energiespeichers gemäß einer Ausführungsform der Er findung; und

Figur 5 ein Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.

Figur 1 zeigt eine Vorrichtung 100 zur Kühlmittelversorgung eines elektrischen Energiespei chers in Schnittdarstellung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Im gezeigten Aus führungsbeispiel ist von dem Energiespeicher nur ein Abschnitt des Energiespeichergehäuses 103 mit einer Durchgangsöffnung 109 dargestellt. Linksseitig vom dargestellten Energiespei chergehäuse 103 befindet sich ein innenseitiger Bereich 104, in dem in an sich bekannter Weise mehrere Speicherzellen angeordnet sind und rechtsseitig ein äußerer Bereich 105 des elektrischen Energiespeichers 101.

Ferner ist ein Kühlmittelstutzen 110 gezeigt der durch die Durchgangsöffnung 109 hindurch geführt ist. Ein erstes Ende 113 des Kühlmittelstutzens 110 ist innenseitig vom Energiespei chergehäuse 103 angeordnet und mit einem Kühlelement 102 (z. B. eine Kühlplatte) übereine Lötstelle 111 fluidisch verbunden. Im gezeigten Ausführungsbeispiel weist der Kühlmittelstut zen 110 einen Knick 112 auf. Ein zweites Ende 114 des Kühlmittelstutzens 110 ist außenseitig vom Energiespeichergehäuse 103 angeordnet. Der Kühlmittelstutzen 110 ist in Figur 1 berüh rungsfrei durch die Durchgangsöffnung 109 des Energiespeichergehäuses 103 hindurchge führt. Dabei ist zwischen dem Kühlmittelstutzen 110 und der Durchgangsöffnung 109 ein um laufender Abstand 148, mit dem Pfeil in Figur 1 dargestellt, vorgesehen. Der Kühlmittelstutzen 110 wird im Wesentlichen nur an der Lötstelle 111 fest gehaltert. Dies bietet den Vorteil, dass keine unerwünschten Zwangskräfte vom Energiespeichergehäuse unmittelbar auf den Kühl mittelstutzen übertragen werden.

Ferner ist außenseitig vom Energiespeichergehäuse 103 ein Anschluss 120 eines Kühlmittel rohres 124 angeordnet.

Des Weiteren ist in Figur 1 ein das zweite Ende 114 des Kühlmittelstutzens 110 und den An schluss 120 des Kühlmittelrohres 124 fluidisch verbindendes Kopplungsstück 130 dargestellt. Das Kopplungsstück 130 ist zur Kompensation von Fehllagen des zweiten Endes 114 und zur Kompensation von Fehllagen des Anschlusses 120 ausgeführt. Die Fehllagen umfassen einen radialen Achsversatz 151, einen Abstandsversatz 152 und einen Winkelversatz 153. Dies ist in Figur 1 mit den Pfeilen dargestellt, die die verschiedenen Fehllagen darstellen sollen. Der Winkelversatz 153 ist rein beispielhaft dargestellt. Sowohl der Kühlmittelstutzen 110 als auch der Anschluss 120 können einen Winkelversatz aufweisen, hier in Relation zu einer Mittel achse des zweiten Endes des Kühlmittelstutzens 110 und des Anschlusses 120 dargestellt. Der Wnkelversatz 153 kann für das zweite Ende des Kühlmittelstutzens 110 und den An schluss 120 unterschiedlich ausfallen.

Eine Axialrichtung in Bezug auf die fluidische Verbindung zwischen dem zweiten Ende 114 des Kühlmittelstutzens 110 und dem Anschluss 120 des Kühlmittelrohres 124 über das Kopp lungsstück 130 ist ebenfalls durch die Richtung des Pfeiles 152 dargestellt. Eine Radialrich tung ist senkrecht hierzu.

Das Kopplungsstück 130 ist am zweiten Ende 114 des Kühlmittelstutzens 110 und am An schluss 120 des Kühlmittelrohres 124 lose verklemmt. Hierbei ergeben sich radial umlaufende Klemmstellen 106 und 107.

Das gezeigte Kopplungsstück 130 ist als konfusförmiger Hohlkörper mit einer mehrschichtigen Außenwandung 131 ausgebildet, wobei die äußerste Schicht durch ein Elastomer 132 gebildet ist. Die innere Schicht 135 ist aus Hartplastik geformt und bildet eine feste Struktur. Das Kopp lungsstück 130 weist hierzu an einander gegenüberliegenden axialen Endbereichen radiale Wülste 133, 134 auf, wobei einer der radialen Wülste 133 an einer Innenwandung des zweiten Endes 114 und der andere der radialen Wülste 134 an einer Innenwandung des Anschlusses 120 verklemmt ist. Dies ist in der Darstellung der Figur 3 besser erkennbar. Figur 3 zeigt ein Kopplungsstück 130 in Seitenansicht und Schnittdarstellung gemäß dem Ausführungsbeispiel aus Figur 1. Im unteren Bereich der Figur 3 ist die Seitenansicht und im oberen Bereich eine Schnittdarstellung des Kopplungsstücks 130 gemäß der Schnittlinie A-A dargestellt.

Die Wülste 133, 134 sind im dargestellten Ausführungsbeispiel aus der Elastomerschicht 132 gebildet, weisen ein verrundete Außenkontur auf und bilden die Klemmstellen 106, 107 aus, die zur Kompensation der Fehllagen eine Kipp- und Drehbewegung und ein axiales Spiel des Kopplungsstücks 130 ermöglichen. Insbesondere die Klemmstelle 106 ermöglicht dem Kopp lungsstück 130 eine axiale Bewegung relativ zum zweiten Ende 114 an der Innenwandung des Kühlmittelstutzens 110.

Das dargestellte Kopplungsstück weist ferner in einem mittleren Bereich 138 einen von einer Außenwandung 131 des Kopplungsstücks 130 abragenden Anschlag 137 in Form eines um laufenden Steges auf. Der Anschlag 137 ist zur Ausbildung eines axialen Anschlags für das zweite Ende 114 des Kühlmittelstutzens 110 angebracht. Ferner ist im gezeigten Ausführungsbeispiel eine den Kühlmittelstutzen 110 im Bereich der Durchgangsöffnung 109 umgebende Dichtung 140 dargestellt. Die Dichtung 140 dient zum Schutz des innenseitigen Bereichs 104 des Energiespeichergehäuses 103 von Umgebungs einflüssen. Ferner kompensiert die Dichtung 140 Fehllagen des zweiten Endes 114, z. B. be dingt durch thermische Längenänderungen des Kühlmittelstutzens 110. Diese können auf grund von erheblichen Temperaturschwankungen entstehen.

Die Dichtung 140 weist einen am Energiespeichergehäuse 103 befestigten äußeren Randbe reich 141 auf. Für eine bessere Übersicht über die Beschaffenheit der Dichtung wird auf Figur 2 verwiesen. Ferner umfasst die Dichtung 140 eine eine Außenwandung des Kühlmittelstut zens 110 im Bereich der Durchgangsöffnung 109 umgebende Dichtlippe 143. In der darge stellten Ausführungsvariante weist die Dichtung ferner einen zwischen dem Randbereich 141 und der Dichtlippe 143 angeordneten elastischen Kompensationsabschnitt 142 zur Kompen sation der Fehllagen auf. Der elastische Kompensationsabschnitt 142 ist U-förmig bzw. als elastischerer Balg ausgeführt.

In der dargestellten Ausführungsform weist die Dichtung 140 ein Metallband 144 auf, das die Dichtlippe 143 ringförmig unter Ausbildung einer Vorspannung umgibt. Teile der Dichtlippe 143 umgeben das Metallband 144, sodass das Metallband 144 im gezeigten Ausführungsbeispiel in das Material der Dichtlippe 143 eingelassen ist.

Der Detailaufbau der Dichtung ist anhand der Darstellungen der Figur 2 gut erkennbar. Figur 2 zeigt die Dichtung 140 in Draufsicht sowie in Schnittdarstellung gemäß dem Ausführungs beispiel aus Figur 1. Im unteren Bereich der Figur 2 ist die Draufsicht der Dichtung dargestellt, im oberen Bereich der Figur 2 ist die Schnittdarstellung entsprechend des Schnittes A-A ge zeigt.

Im unteren Bereich der Figur 2 sind der äußere Randbereich 141 und elastische Kompensati onsabschnitt 142 in U-Form dargestellt. Zur Befestigung der Dichtung 140 am Energiespei chergehäuse weist der äußere Randbereich 141 im gezeigten Ausführungsbeispiel zwei Be festigungsöffnungen 146 auf, die gegenüberliegend angebracht sind. Nicht dargestellt aber als Alternative möglich kann nur eine Befestigungsöffnung 146 vorgesehen sein oderauch 3 oder 4. Auch mehr als 4 Befestigungsöffnungen 146 sind möglich. Die Befestigungsöffnungen 146 sind dazu geeignet, zum Beispiel Schrauben als Befestigungsmittel aufzunehmen. Im oberen Bereich der Figur 2, in dem die Schnittdarstellung der Dichtung 140 zu sehen ist, ist ein verdickter Endbereich 145 des elastischen Kompensationsabschnitts 142 dargestellt. Der verdickte Endbereich 145 wird durch einen innenliegenden Absatz 149 des äußeren Rand bereichs 141 bei einer Montage der Dichtung 140 auf das Energiespeichergehäuse 103 ge presst, sodass eine effektive Dichtung erzeugt wird.

Neben den bereits genannten Elementen sind im oberen Bereich der Figur 2 ferner nochmals die zwei Befestigungsöffnungen 146, die Dichtlippe 143 sowie das darin eingelassene Metall band 144 gezeigt.

Ferner ist in Figur 1 dargestellt, dass die Dichtung 140 zumindest teilweise von einer Schutz abdeckung 123 abgedeckt ist. Die Schutzabdeckung 123 ist von einem der Dichtung 140 zu gewandtem Endbereich 128 des Anschlusses 120 des Kühlmittelrohres 124 ausgebildet. Der Endbereich 128 weist in der gezeigten Ausführungsform zur Ausbildung der Schutzabdeckung 123 einen vergrößerten Querschnitt im Verhältnis zu einem Bereich des Anschlusses 120 rechts vom Endbereich 128 auf. Die Form der Schutzabdeckung ist rein Beispielhaft in Figur 1 dargestellt. Auch andere Formen, wie zum Beispiel ein kegelförmiger Endbereich 128 ist möglich.

Der dargestellte Anschluss 120 weist im Bereich der fluidischen Verbindung mit dem Kopp lungsstück 130 einen zylindermantelförmigen Wandungsabschnitt 129 auf. Der zylinderman telförmige Wandungsabschnitt 129 umgibt einen Endbereich des Kopplungsstück 130 um fangsseitig zur Ausbildung einer Klemmstelle 107.

Ferner weist der Anschluss 120 einen Stützrand 122 auf, der vom Wandungsabschnitt 129 radial nach innen abragt und auf dem das Kopplungsstück 130 aufliegt. Der Stützrand 122 dient im hier gezeigten Ausführungsbeispiel als Anschlag für das Kopplungsstück 130, sodass dieses nicht in das Rohrinnere des Kühlmittelrohres 124 rutschen kann.

Im gezeigten Ausführungsbeispiel bildet der zylindermantelförmige Wandungsabschnitt 129 die Innenwandung des Anschlusses 120 aus, an dem der andere der radialen Wülste 134 mittels einer radialen Klemmkraft verklemmt ist. Im gezeigten Beispiel ist das Kopplungsstück 130 an einer maximal rechten Position, wie in Figur 1 dargestellt, im Anschluss 120 verklemmt.

Zusammenfassend ergeben sich somit folgende Vorteile: Durch den nicht am Energiespeichergehäuse 103 angebundenen Kühlmittelstutzen 110 wer den keine Betriebs-, Crash- und Wärmedehnungskräfte auf die Verbindungsnaht zwischen Kühlelement (Kühlplatte) 102 und Kühlmittelstutzen 110 übertragen. Das kühlmittelführende, starre Kühlmittelrohr 124, das Teil eines starren Rohrleitungssystems ist, sowie das Fehllagen ausgleichende Kopplungsstück 130 und die Fehllagen ausgleichende Dichtung 140 verursa chen keine unzulässigen permanenten Zwangskräfte auf den Kühlmittelstutzen 110. Ein wei terer Vorteil ist der Schutz der Dichtung 140 durch einen am starren Kühlmittelrohr 140 bzw. an dessen Anschluss 120 angebrachte Schutzabdeckung 123. Des Weiteren ist die lösbare fluidische Schnittstelle außerhalb des Energiespeichergehäuses 103 und damit außerhalb des spannungsführenden Bereichs des Energiespeichers angeordnet.

Die vorstehend beschriebene Vorrichtung 100 zur Kühlmittelversorgung kann auch weiterge bildet werden, um mehrere Kühlmitteldurchtrittsstellen an einem Energiespeichergehäuse auszubilden, insbesondere bei einem mehrlagigen Energiespeicher. Dies ist in Figur 4 bei spielhaft illustriert.

Figur 4 zeigt eine Teilansicht eines elektrischen Energiespeichers 101 mit einem außenseitig vom Energiespeichergehäuse 103 angeordneten Kühlmittelrohrsystems 150. Der elektrische Energiespeicher 101 umfasst mehrere Lagen 108, in diesem Beispiel vier Lagen 108, aus Speicherzellen (nicht dargestellt). Jede Lage 108 wird über zwei Kühlmitteldurchtritte mit Kühl mittel versorgt. Jeder Kühlmitteldurchtritt ist durch eine Durchgangsöffnung und einen durch diese berührungslos durchgeführten Kühlmittelstutzen gebildet, der über ein Kopplungsstück mit einem Anschluss eines Kühlmittelrohres verbunden ist. Im gezeigten Beispiel werden zwei Kühlmittelohre 124 zum Verbinden der Lagen 108 eingesetzt. Ein Kühlmittelrohr 124 dient der Zufuhr von Kühlmittel über einen Kühlmittelzufuhrstutzen 125. Das andere Kühlmittelrohr 124 dient der Abfuhr des Kühlmittels, wobei über einen zentralen Kühlmittelabfuhrstutzen 126 das erwärmte Kühlmittel abfließt. Die Kühlmittelrohre 124 werden über Befestigungen 127, hier zum Beispiel Schraubverbindungen, am Energiespeichergehäuse befestigt. Ferner ist in Figur 4 dargestellt, wie die Dichtungen 140 über Schraubverbindungen 147 am Energiespeicherge häuse 103 befestigt werden.

Wie in Figur 4 illustriert ist, sind somit alle lösbaren Kühlmittelschnittstellen außerhalb des Energiespeichergehäuses 103 angeordnet, so dass bei Leckage an einer der Kühlmittel schnittstellen die Kühlflüssigkeit außerhalb des Energiespeichergehäuses 103 austritt und der innen liegende spannungsführende Bereich geschützt ist. Figur 5 zeigt ein Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, welches im gezeigten Beispiel ein Nutzfahrzeug ist, das eine Vorrichtung 100 gemäß einer der hier offenbarten Aus führungsformen umfasst. Ferner ist Beispielhaft und stark schematisch ein elektrischer Ener giespeicher dargestellt mit der Vorrichtung 100. Obwohl die Erfindung unter Bezugnahme auf bestimmte Ausführungsbeispiele beschrieben worden ist, ist es für einen Fachmann ersichtlich, dass verschiedene Änderungen ausgeführt werden können und Äquivalente als Ersatz verwendet werden können, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen. Folglich soll die Erfindung nicht auf die offenbarten Ausführungsbei spiele begrenzt sein, sondern soll alle Ausführungsbeispiele umfassen, die in den Bereich der beigefügten Patentansprüche fallen. Insbesondere beansprucht die Erfindung auch Schutz für den Gegenstand und die Merkmale der Unteransprüche unabhängig von den in Bezug ge nommenen Ansprüchen.

Bezugszeichenliste:

100 Vorrichtung zur Kühlmittelversorgung eines elektrischen Energiespeichers

101 Elektrischer Energiespeicher

102 Kühlelement

103 Energiespeichergehäuse

104 Innenseitiger Bereich

105 Äußerer Bereich

106 Klemmstelle

107 Klemmstelle

108 Lage des kühlbaren elektrischen Energiespeichers

109 Durchgangsöffnung

110 Kühlmittelstutzen

111 Lötstelle

112 Knick

113 Erstes Ende

114 Zweites Ende

120 Anschluss

122 Stützrand

123 Schutzabdeckung

124 Kühlmittelrohr

125 Kühlmittelzufuhrstutzen

126 Kühlmittelabfuhrstutzen

127 Befestigung des Kühlmittelrohres am Energiespeichergehäuse

128 Endbereich

129 Zylindermantelförmiger Wandungsabschnitt

130 Kopplungsstück

131 Außenwandung

132 Elastomer 133, 134 Radiale Wulst

137 Anschlag

138 Mittlerer Bereich

140 Dichtung

141 Äußerer Randbereich

142 Elastischer Kompensationsabschnitt Dichtlippe

Metallband

Verdickter Endbereich des elastischen Kompensationsabschnitts

Befestigungsöffnung

Schraubverbindung

Umlaufender Abstand

Innenliegender Absatz

Kühlmittelrohrsystem

Radialer Achsversatz

Abstandsversatz

Winkelversatz

Fahrzeug