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QUERVERWEIS AUF BEZOGENE ANMELDUNG
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Diese Anmeldung beansprucht die Priorität und den Nutzen der provisorischen US-Patentanmeldung Nr. 62/046 316, die am 5. September 2014 unter der Bezeichnung EXPANDABLE STACKED PLATE HEAT EXCHANGER FOR A BATTERY UNIT eingereicht wurde. Der Inhalt der vorgenannten Patentanmeldung wird hierdurch ausdrücklich in die detaillierte Beschreibung der vorliegenden Anmeldung einbezogen.
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TECHNISCHES GEBIET
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Diese Offenbarung bezieht sich auf Wärmetauscher, die zum Zerstreuen von Wärme in Batterieeinheiten verwendet werden.
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HINTERGRUND
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Wiederaufladbare Batterien wie Batterien, die aus vielen Lithiumionen-Zellen bestehen, können für viele Anwendungen eingesetzt werden, einschließlich beispielsweise Anwendungen für elektrisch angetriebene Fahrzeuge ("EV") und hybridelektrische Fahrzeuge ("HEV"). Diese Anwendungen erfordern häufig fortgeschrittene Batteriesysteme, die eine hohe Energiespeicherkapazität haben, wobei die Batteriesysteme große Wärmemengen erzeugen, die zerstreut werden müssen. Es besteht ein ständiges Bemühen, die thermische Bewältigung dieser Typen von Batteriesystemen zu verbessern und/oder zu erleichtern durch Vorsehen von Wärmetauschern, die sich der thermischen Managementanforderungen annehmen können und die eine verbesserte Herstellung ermöglichen durch Anbieten von Merkmalen, die die Herstellung der individuellen Wärmetauscherkomponenten und die Montage des Wärmetauschers erleichtern, um spezifischen Benutzeranforderungen zu genügen und möglicherweise die Gesamtkosten zu verringern.
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KURZFASSUNG DER VORLIEGENDEN OFFENBARUNG
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung ist ein Wärmetauscher für eine Batterieeinheit vorgesehen, welcher Wärmetauscher aufweist: mehrere Wärmetauschermodule, die jeweils einen inneren Strömungsdurchgang definieren, wobei die Wärmetauschermodule jeweils einen im Allgemeinen ebenen Hauptabschnitt aufweisen; ein Einlasspaneel, das einen Einlassverteiler-Kontaktbereich definiert und einen internen Einlassfluid-Durchgang in Fluidverbindung mit dem inneren Strömungsdurchgang des Hauptabschnitts definiert; und ein Auslasspaneel, das einen Auslassverteiler-Kontaktbereich definiert und einen inneren Auslass-Strömungsdurchgang in Fluidverbindung mit dem inneren Strömungsdurchgang des Hauptabschnitts definiert; wobei das Einlass- und das Auslasspaneel jeweils mit dem Hauptabschnitt des Wärmetauschermoduls durch einen jeweiligen Verbindungsbereich verbunden sind; wobei das Einlass- und das Auslasspaneel von benachbarten Wärmetauschermodulen in den mehreren Wärmetauschermodulen ausgerichtet sind, wobei die Einlasspaneele an ihren jeweiligen Einlassverteiler-Kontaktbereichen miteinander verbunden sind mit den inneren Fluideinlass-Durchgängen von benachbarten Wärmetauschermodulen in Fluidverbindung miteinander, und die Auslasspaneele an ihren jeweiligen Auslassverteiler-Kontaktbereichen miteinander verbunden sind, wobei die inneren Fluidauslass-Durchgänge von benachbarten Wärmetauschermodulen in Fluidverbindung miteinander sind; und wobei die Einlasspaneele und die Auslasspaneele eine erste Position, in der die Einlass- und die Auslasspaneele im Allgemeinen eben sind und sich in derselben Ebene wie der Hauptabschnitt erstrecken, und eine zweite Position, in der die Einlass- und Auslasspaneele sich aus der Ebene des Hauptabschnitts heraus erstrecken, wodurch die Hautabschnitte von benachbarten Wärmetauschermodulen einen gegenseitigen Abstand aufweisen und Spalte zwischen sich bilden, haben.
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Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung ist eine Batterieeinheit vorgesehen, welche aufweist: mehrere Batteriezellenbehälter; und einen Wärmetauscher mit mehreren Wärmetauschermodulen, die jeweils einen inneren Strömungsdurchgang definiert, wobei jedes Wärmetauschermodul zwischen benachbarten Batteriezellenbehältern angeordnet ist und einen im Allgemeinen ebenen Hauptabschnitt aufweist; ein Einlasspaneel, das einen Einlassverteiler-Kontaktbereich definiert, und einen inneren Fluideinlass-Durchgang in Fluidverbindung mit dem inneren Strömungsdurchgang des Hauptabschnitts; und ein Auslasspaneel, das einen Auslassverteiler-Kontaktbereich definiert, und einen inneren Auslass-Strömungsdurchgang in Fluidverbindung mit dem inneren Strömungsdurchgang des Hauptabschnitts; wobei das Einlass- und das Auslasspaneel jeweils mit dem Hauptabschnitt des Wärmetauschermoduls durch einen Verbindungsbereich verbunden sind; wobei das Einlass- und das Auslasspaneel von benachbarten Wärmetauschermodulen ausgerichtet angeordnet sind und die Einlasspaneele in ihren jeweiligen Einlassverteiler-Kontaktbereichen miteinander verbunden sind und die inneren Fluideinlass-Durchgänge von benachbarten Wärmetauschermodulen in Fluidverbindung miteinander sind, und die Auslasspaneele in ihren jeweiligen Auslassverteiler-Kontaktbereichen miteinander verbunden und die inneren Fluidauslass-Durchgänge in Fluidverbindung miteinander sind; und wobei die Einlass- und Auslasspaneele jedes Wärmetauschermoduls sich jeweils zwischen den jeweiligen Einlass- und Auslassverteiler-Kontaktbereichen und den entsprechenden Verbindungsbereichen der Einlass- und Auslasspaneele erstrecken, die Einlass- und Auslasspaneele eine erste Position, in der die Einlass- und Auslasspaneele im Allgemeinen eben sind und sich in derselben Ebene wie der Hautabschnitt des Wärmetauschermoduls erstrecken, und eine zweite Position, in der die Einlass- und Auslasspaneele sich aus der Ebene des Hauptabschnitts des Wärmetauschermoduls heraus erstrecken, wodurch die Hauptabschnitte von benachbarten Wärmetauschermodulen einen gegenseitigen Abstand aufweisen und Spalte zwischen sich für die Aufnahme von jeweiligen der mehreren Batteriezellenbehälter bilden, haben.
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Gemäß noch einem anderen beispielhaften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung ist ein Verfahren zum Zusammensetzen eines Wärmetauschers vorgesehen, welches aufweist: Vorsehen mehrerer im Wesentlichen ebener Wärmetauschermodule, die jeweils einen inneren Strömungsdurchgang definieren, jedes Wärmetauschermodul einen im Allgemeinen ebenen Hauptabschnitt, ein Einlasspaneel und ein Auslasspaneel, wobei das Einlass- und das Auslasspaneel mit dem Hauptabschnitt des Wärmetauschermoduls durch einen Verbindungsbereich verbunden sind; einen inneren Fluideinlass-Durchgang, der in dem Einlasspaneel in Fluidverbindung mit dem inneren Strömungsdurchgang gebildet ist; einen inneren Fluidauslass-Durchgang, der in dem Auslasspaneel in Fluidverbindung mit dem inneren Strömungsdurchgang gebildet ist; wobei sich das Einlasspaneel zwischen dem Verbindungsbereich und einem entsprechenden freien Ende des Einlasspaneels erstreckt; und wobei das Auslasspaneel sich zwischen dem Verbindungsbereich und einem entsprechenden freien Ende des Auslasspaneels erstreckt; wobei jedes Einlasspaneel und Auslasspaneel eine Fluideinlassöffnung und eine Fluidauslassöffnung aufweist, die darin gebildet sind zum Herstellen einer Fluidverbindung zwischen benachbarten Einlasspaneelen und benachbarten Auslasspaneelen; Anordnen der mehreren im Wesentlichen ebenen Wärmetauschermodule in einem Stapel mit den Einlasspaneelen und den Auslasspaneelen von benachbarten Wärmetauschermodulen, die derart zueinander ausgerichtet sind, dass die Fluidauslassöffnungen von einem Wärmetauschermodul mit den Fluideinlassöffnungen des benachbarten Wärmetauschermoduls ausgerichtet sind, um eine Fluidverbindung zwischen diesen vorzusehen; Verbinden der Einlasspaneele und Auslasspaneele der mehreren im Wesentlichen ebenen Wärmetauschermodule durch Hartlöten in einem lokalisierten Bereich zur Herstellung einer Fluidverbindung zwischen den Wärmetauschermodulen, während die Hauptabschnitte der Wärmetauschermodule unbegrenzt bleiben; wobei die Einlass- und Auslasspaneele nach dem Hartlöten so gehandhabt werden, dass die im Allgemeinen ebenen Hauptabschnitte von benachbarten Wärmetauschermodulen einen gegenseitigen Abstand aufweisen und Spalte zwischen sich bilden.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Es wird nun beispielhaft auf die begleitenden Zeichnungen Bezug genommen, die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Anmeldung zeigen, in denen:
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1A eine perspektivische Vorderansicht einer Batterieeinheit ist, die einen Wärmetauscher gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung enthält;
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1B eine perspektivische Vorderansicht einer Batterieeinheit ist, die eine Variation des Wärmetauschers nach 1A enthält;
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1C eine perspektivische Vorderansicht einer Batterieeinheit ist, die Wärmetauscher wie in 1B gezeigt enthält;
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2 eine perspektivische Vorderansicht des Wärmetauschers wie in 1B gezeigt ist, wobei die Batteriezellen entfernt sind;
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3 eine perspektivische Ansicht eines Batteriezellenbehälters ist, der einen Teil der Batterieeinheit der 1A–1C bildet;
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4A eine Draufsicht auf das erste oder oberste Wärmetauschermodul des Wärmetauschers nach 2 in seinem ebenen oder nicht erweiterten Zustand zeigt;
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4B eine Unteransicht des Wärmetauschermoduls in 4A ist;
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5 eine Vorderansicht des Wärmetauschers nach 2 ist, bei der die Batteriezellenbehälter entfernt sind;
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6 eine perspektivische Querschnittsansicht des Wärmetauschers nach 2 ist, die entlang der in 2 gezeigten Schnittlinie 6-6 genommen ist;
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7 eine perspektivische Ansicht eines Wärmetauschers gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung ist;
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8 eine Vorderansicht des Wärmetauschers nach 7 ist;
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9 eine perspektivische Ansicht von zwei der Wärmetauschermodule, die einen Teil des Wärmetauschers in 7 bilden, ist;
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10 eine Draufsicht auf das erste oder oberste Wärmetauschermodul des Wärmetauschers in 7 in dessen ebenem oder nicht erweiterten Zustand ist; und
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11 eine Unteransicht des Wärmetauschermodus nach 10 ist.
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Gleiche Bezugszahlen können in verschiedenen Figuren verwendet sein, um gleiche Komponenten zu bezeichnen.
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BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
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Es wird nun auf die 1 und 2 Bezug genommen, in denen ein veranschaulichendes Beispiel einer Batterieeinheit 10, die einen Batterieeinheits-Wärmetauscher 14 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung enthält, zeigen. Die Batterieeinheit 10 besteht aus einer Reihe von individuellen Batteriezellenbehältern 12, die jeweils eine oder mehrere Batteriezellen (nicht gezeigt) und einen Batterieeinheits-Wärmetauscher 14 aufnehmen können. In dem Ausführungsbeispiel enthält der Batterieeinheits-Wärmetauscher 14 mehrere im Wesentlichen identische, im gegenseitigen Abstand angeordnete Sätze von Plattenpaaren oder Wärmetauschermodulen 16, die so angeordnet sind, dass sie zwischen benachbarten Batteriezellenbehältern 12 so angeordnet oder eingeklemmt sind, dass sich jeder Batteriezellenbehälter 12 zwischen und in thermischem Kontakt mit den gegenüberliegenden Oberflächen von zwei benachbarten Sätzen von im gegenseitigen Abstand angeordneten Sätzen von Plattenpaaren oder Wärmetauschermodulen 16 befindet.
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Jeder Satz von Plattenpaaren oder ein Wärmetauschermodul 16 ist durch ein Paar aus einer ersten und einer zweiten Platte 20, 22, die einander angepasst und komplementär sind, gebildet. Die erste und die zweite Platte 20, 22 enthalten jeweils einen mittleren, im Allgemeinen ebenen Bereich 32, der von einem Umfangsflansch 34 umgeben ist. Ein Einlass- und ein Auslasspaneel 26, 28 erstrecken sich von dem mittleren, im Allgemeinen ebenen Bereich 32 von jeweils der ersten und der zweiten Platte 20, 22, wobei das Einlass- und das Auslasspaneel 26, 28 auch einen mittleren Bereich 50 aufweisen, der von einem Umfangsflansch 48 umgeben ist, wie in 4 gezeigt ist. Demgemäß haben, wenn die erste und die zweite Platte 20, 22 in ihrer einander zugewandten, angepassten Beziehung angeordnet sind, die mittleren, im Allgemeinen ebenen Bereiche 32 einen gegenseitigen Abstand auf, wodurch sie einen inneren Strömungsdurchgang 24 zwischen sich definieren, der sich zwischen dem Einlasspaneel 26 und dem Auslasspaneel 28 erstreckt. Auch ist ein innerer Fluideinlass-Durchgang 52 zwischen den einander beabstandeten mittleren Bereichen 50 der Einlasspaneele 26 definiert, und ein innerer Fluidauslass-Durchgang 54 ist zwischen den einander beabstandeten mittleren Bereichen 50 der Auslasspaneele 28 definiert, wenn die ersten und die zweiten Platten 20, 22 in ihrer einander zugewandten, angepassten Beziehung angeordnet sind, wobei die ersten und die zweiten Platten 20, 22 durch angepasste Umfangsflansche 34, 48 miteinander abgedichtet sind. Demgemäß enthält jeder Satz von Plattenpaaren oder jedes Wärmetauschermodul 16 einen im Wesentlichen ebenen Hauptabschnitt 30, der ein Paar von gegenüberliegenden, im Allgemeinen ebenen thermischen Kontaktflächen zum Kontaktieren einer entsprechenden Oberfläche des benachbarten Batteriezellenbehälters 12 vorsieht, wobei der Hauptabschnitt 30 den inneren Strömungsdurchgang 24 definiert, der durch die einander beabstandeten, mittleren, im Allgemeinen ebenen Bereiche 32 der ersten und der zweiten Platten 20, 22 gebildet ist, wobei sich das Einlass- und das Auslasspaneel 26, 28 von dessen Hauptabschnitt 30 weg erstrecken.
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Während die 1 und 2 schematisch einen Wärmetauscher 14 illustrieren, der aus sechs individuellen Sätzen von Plattenpaaren oder Wärmetauschermodulen 16 gebildet ist, die voneinander beabstandet sind, um individuelle Batteriezellenbehälter 12 aufzunehmen, ist darauf hinzuweisen, dass der Wärmetauscher 14 weniger als sechs oder mehr als sechs individuelle Wärmetauschermodule oder Sätze von Plattenpaaren 16 in Abhängigkeit von der besonderen Anwendung des Wärmetauschers 14 und der Gesamtzahl von Batteriezellenbehältern 12, die in der gesamten Batterieeinheit 10 enthalten sind, enthalten kann.
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In 3 ist eine schematische Illustration eines Batteriezellenbehälters 12, der zwischen den individuellen Wärmetauschermodulen oder Sätzen von Plattenpaaren 16 des Wärmetauschers 14 angeordnet sind, um die Batterieeinheit 10 zu bilden, gezeigt. In dem illustrierten Ausführungsbeispiel haben die Wärmetauschermodule 16 und die Batteriezellenbehälter 12 einen im Allgemeinen rechteckigen Grundriss oder Profil, jedoch ist darauf hinzuweisen, dass sie andere Formen in anderen Ausführungsbeispielen haben können, beispielsweise quadratisch oder kreisförmig, in Abhängigkeit von der besonderen Anwendung und/oder den jeweiligen Anforderungen. Demgemäß ist darauf hinzuweisen, dass das illustrierte Ausführungsbeispiel nicht auf Wärmetauschermodule 16 und Batteriezellenbehälter 12, die einen im Allgemeinen rechteckigen Grundriss oder ein entsprechendes Profil haben, beschränkt sein soll.
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4 zeigt eine Draufsicht auf eines der Wärmetauschermodule oder Satz von Plattenpaaren 16, die den Wärmetauscher 14 bilden, in dem nicht zusammengesetzten, ebenen oder nicht erweiterten Zustand, wie nachfolgend im Einzelnen beschrieben wird. Wie in der Zeichnung gezeigt ist, erstrecken sich ein Einlass- und ein Auslasspaneel 26, 28 im Wesentlichen parallel zu und im Abstand von einem Ende des mittleren, im Allgemeinen ebenen Bereichs 32 der Wärmetauscherplatten 20, 22, die das Wärmetauschermodul 16 bilden, wobei das Einlass- und das Auslasspaneel 26, 28 durch jeweilige Verbindungsbereiche 42, 43 mit dem mittleren, im Allgemeinen ebenen Bereich 32 verbunden sind. Spalte 44, 46 trennen das Einlass- und das Auslasspaneel 26, 28 von dem mittleren, im Allgemeinen ebenen Hauptbereich der ersten und der zweiten Platte 20, 22, wobei sich der Spalt 44 auch erstreckt, um das Einlasspaneel 26 von dem Auslasspaneel 28 zu trennen. Demgemäß erstrecken sich in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel das Einlass- und das Auslasspaneel 26, 28 jeweils zwischen einem jeweiligen freien Ende 27, 29 und einem jeweiligen festen Ende entsprechend dem jeweiligen Verbindungsbereich 42, 43 des Einlass- und des Auslasspaneels 26, 28. Da das Einlass- und das Auslasspaneel 26, 28 beträchtlich kleiner und/oder schmaler im Vergleich zu den mittleren, im Allgemeinen ebenen Hauptbereichen 32 der Platten 20, 22 sind, sind das Einlass- und das Auslasspaneel 26, 28 besser in der Lage als die mittleren, im Allgemeinen ebenen Bereiche 32 der Platten 20, 22, unter einer externen Last gebogen zu werden. Demgemäß werden das Einlass- und das Auslasspaneel 26, 28 im Allgemeinen als in dem Bereich, der sich zwischen ihren freien Enden 27, 29 und dem entsprechenden Verbindungsbereich 42, 43 als etwas nachgiebig angesehen, da ihre Struktur ihnen erlaubt, unabhängig voneinander relativ zu dem mittleren, im Allgemeinen ebenen Hauptbereich 32 der Platten 20, 22 gebogen zu werden, wie beispielsweise in den 1 und 2 gezeigt ist. Daher können als ein Ergebnis der Anordnung der Spalte 44, 46, die das Einlass- und das Auslasspaneel 26, 28 von dem mittleren, im Allgemeinen ebenen Bereich 32 der Platten 20, 22 trennen, und als ein Ergebnis ihrer Gesamtstruktur im Vergleich zu der Struktur des mittleren, im Allgemeinen ebenen Bereichs 32 der Platten 20, 22 das Einlass- und das Auslasspaneel 26, 28 unabhängig von dem mittleren, im Allgemeinen ebenen Hauptbereich 32 der Platten 20, 22 gebogen werden. Das Einlass- und das Auslasspaneel 26, 28 jedes Wärmetauschermoduls 16 definieren hierdurch nachgiebige Bereiche, die sich zwischen ihren jeweiligen freien Enden 27, 29 und den jeweiligen Verbindungsbereichen 42, 43 erstrecken. Das Biegen der Einlass- und Auslasspaneele 26, 28 der jeweiligen Wärmetauschermodule 16 wird nachfolgend im Einzelnen beschrieben. Weiterhin ist darauf hinzuweisen, dass, während das Einlass- und das Auslasspaneel 26, 28 mit einer im Allgemeinen rechteckigen Form gezeigt sind, sie auch verschiedene Formen in verschiedenen Ausführungsbeispielen abhängig von den besonderen Anforderungen und/oder der besonderen Anwendung des Wärmetauschers haben können.
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Wie vorstehend beschrieben ist, sind, wenn die erste und die zweite Wärmetauscherplatte 20, 22 in ihrer einander zugewandten, angepassten Beziehung angeordnet sind, um Plattenpaare oder Wärmetauschermodule 16 zu bilden, die die mittleren, im Allgemeinen ebenen Bereiche 32 der Platten 20, 22 umgebenden Umfangsflansche 34 gegeneinander abgedichtet und bewirken einen Abstand zwischen den mittleren ebenen Bereichen 32, die sich aus der Ebene der entsprechenden Umfangsflansche 34 heraus erstrecken, um den inneren Strömungsdurchgang 24 zwischen diesen zu bilden. Der innere Strömungsdurchgang 24 ist schematisch in 4 durch gestrichelte Strömungslinien 24 illustriert, die sich zwischen dem Einlass- und dem Auslasspaneel 26, 28 erstrecken. Das Einlass- und das Auslasspaneel 26, 28 sind auch mit einer Umfangskante 48 gebildet, die einen erhabenen oder vertieften mittleren Bereich 50 in Abhängigkeit davon, ob die erste (z.B. obere) oder zweite (z.B. untere) Wärmetauscherplatte 20, 22 betrachtet wird, umgibt, derart, dass, wenn die erste und die zweite Platte 20, 22 in ihrer einander zugewandten, angepassten Beziehung angeordnet sind, die mittleren Bereiche 50 des Einlass- und des Auslasspaneels 26, 28 auch gegeneinander beabstandet sind, wobei ihre Kanten entlang ihres Umfangsflansches 48 miteinander abgedichtet sind, wodurch der innere Fluideinlass-Durchgang 52 und der innere Fluidauslass-Durchgang 54 gebildet werden. Der innere Fluideinlass- und Fluidauslass-Durchgang 52 sind schematisch in 4 durch strichlierte Strömungslinien 52 und 54 illustriert.
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Das Einlasspaneel 26 enthält ein Paar von ausgerichteten Fluidöffnungen 60, 61, von denen jeweils eine in jeder von der ersten und der zweiten Wärmetauscherplatte 20, 22, die das Wärmetauschermodul 16 bilden gebildet ist, wobei die Fluidöffnungen 60, 61 an dem freien Ende 27 hiervon gebildet sind und in Fluidverbindung mit dem inneren Fluideinlass-Durchgang 52 sind. In gleicher Weise enthält das Auslasspaneel 28 ein Paar von ausgerichteten Fluidöffnungen 62, 63, von denen jeweils eines in jeder von der ersten und der zweiten Wärmetauscherplatte 20, 22, die das Wärmetauschermodul 16 bilden, gebildet ist, wobei die Fluidöffnungen 62, 63 in dem freien Ende 27 hiervon gebildet und in Fluidverbindung mit dem inneren Fluidauslass-Durchgang 54 sind. In dem illustrierten Ausführungsbeispiel dient die Fluidöffnung 60 in den Einlasspaneelen als eine Fluideinlassöffnung zum Liefern eines eintretenden gemeinsamen Wärmeaustauschfluids zu dem inneren Strömungsdurchgang 24 in dem Hauptabschnitt 30 durch den inneren Fluideinlass-Durchgang 52, während die Fluidöffnung 61 zum Übertragen des eintreffenden gemeinsamen Wärmeaustauschfluids zu dem Einlasspaneel 26 des benachbarten Wärmeaustauschmoduls dient. In gleicher Weise dient die Fluidöffnung 62 in den Einlasspaneelen 28 als eine Fluidauslassöffnung zum Ausgeben des gemeinsamen Wärmeaustauschfluids, das aus dem inneren Strömungsdurchgang 24 von einem der benachbarten Wärmetauschermodule 16 austritt, durch den inneren Fluidauslass-Durchgang 54 des benachbarten Wärmetauschermoduls 16, während die Fluidöffnung 63 eine Fluidverbindung zwischen den benachbarten Wärmetauschermodulen 16 für die Übertragung des gemeinsamen Wärmeaustauschfluids, das von einem Wärmetauschermodul 16 zu dem nachfolgenden Wärmetauschermodul 16 ausgegeben wird, vorsieht. Demgemäß tritt im Betrieb das gemeinsame Wärmeaustauschfluid, das durch die individuellen Wärmetauschermodule 16 strömt, durch die Fluideinlassöffnung 60 in dem Einlasspaneel 26 in das Wärmeaustauschmodul 16 ein, strömt durch den inneren Fluideinlass-Durchgang 52 zu dem inneren Strömungsdurchgang 24, der innerhalb des im Allgemeinen ebenen Hauptabschnitts 30 des Moduls 16 gebildet ist, in mehreren im Allgemeinen C-geformten oder U-förmig invertierten inneren Strömungspfaden, wie durch strichlierte Strömungslinien 24 illustriert ist, bevor es durch den inneren Fluidauslass-Durchgang 54 im Auslasspaneel 28 strömt und durch die Fluidauslassöffnung 62 aus dem Wärmetauschermodul 16 austritt. Jedoch ist darauf hinzuweisen, dass, während mehrere im Allgemeinen C-geformte oder U-förmig invertierte innere Strömungspfade, die durch strichlierte Strömungslinien 24 illustriert sind, gezeigt sind, viele verschiedene Fluidströmungspfad-Konfigurationen durch den inneren Strömungsdurchgang 24 möglich sind und dass der vorliegende Wärmetauscher 14 nicht auf im Allgemeinen C-förmige oder U-förmig invertierte innere Strömungspfad 24, die schematisch in 4 gezeigt sind, beschränkt ist.
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In dem Wärmetauscher 14 sind die mehreren individuellen Wärmetauschermodule 16 durch ihre Einlasspaneele 26 und Auslasspaneele 28 fluidmäßig miteinander verbunden. Genauer gesagt, wenn die individuellen Sätze von Plattenpaaren oder Wärmetauschermodule 16 in einem Stapel angeordnet sind, um den Wärmetauscher 14 zu bilden, sind die Einlasspaneele 26 von benachbarten Wärmetauschermodulen 16 ausgerichtet und an ihren freien Enden 27 miteinander verbunden, derart, dass die Fluidöffnung 61, die in der zweiten Platte 22 gebildet ist, die das Einlasspaneel 26 eines Wärmetauschermoduls 16 bildet, mit der Fluidöffnung 60, die in der ersten Platte 20 des benachbarten Wärmetauschermoduls 16 gebildet ist, ausgerichtet und in Fluidverbindung ist, um einen Teil des eintreffenden gemeinsamen Wärmeaustauschfluids zu dem benachbarten Wärmetauschermodul 16, das einen Teil des Wärmetauschers 14 bildet, zu übertragen oder zu liefern. In gleicher Weise sind die Auslasspaneele 28 von benachbarten Wärmetauschermodulen 16 an ihren freien Enden 29 ausgerichtet und miteinander verbunden, derart, dass die in der ersten Platte 20, die das Auslasspaneel 28 eines Wärmetauschermoduls 16 bildet, gebildete Fluidöffnung 62 mit der in der zweiten Platte 22 des benachbarten Wärmetauschermoduls 16 gebildeten Fluidöffnung 62 ausgerichtet und in Fluidverbindung ist. Demgemäß bilden die ausgerichteten Fluidöffnungen 60, 61 der ausgerichteten Einlasspaneele 26 und die ausgerichteten Fluidöffnungen 62, 63 der ausgerichteten Auslasspaneele 28 jeweilige Einlass- und Auslassverteiler 66 68 der Wärmetauscher 14. Einlass- und Auslassanschlüsse 67, 69 sind an einem Ende des Wärmetauschers 14 (wie in 1A gezeigt) angeordnet, oder beide (wie in den 1B und 1C gezeigt), abhängig von der spezifischen Fluidströmungsanordnung durch den Wärmetauscher 14. Die Einlass- und Auslassanschlüsse 67, 69 sind in Fluidverbindung mit den Einlass- und Auslassverteilern 66, 68 angeordnet für das Hereinlassen und Ausgeben des Wärmeaustauschfluids (z.B. jedes geeigneten Kühlmittels zum Kühlen von Batteriezellenbehältern 12 der Batterieeinheit 10) in den und aus dem Wärmetauscher 14. In 1A sind der Einlass- und der Auslassanschluss so gezeigt, dass sie an dem oberen Ende des Wärmetauschers 14 angeordnet sind, jedoch ist darauf hinzuweisen, dass sie auch an dem entgegengesetzten unteren Ende des Wärmetauschers 14 angeordnet sein können. Bei einigen Ausführungsbeispielen können der Einlass- und der Auslassanschluss 67, 69 sowohl an dem oberen als auch dem unteren Ende des Wärmetauschers 14 angeordnet sein, wie beispielsweise in 1B gezeigt ist. Indem der Einlass- und der Auslassanschluss 67, 69 an beiden Enden des Wärmetauschers 14 angeordnet sind, können mehrere Gruppen von Wärmetauschern 14 (z.B. Wärmetauscher 14(1), 14(2), 14(3) durch verschiedene Paare von Einlass- und Auslassanschlüssen 67, 69 aneinandergereiht oder fluidmäßig miteinander verbunden sein, wie beispielsweise in 1C gezeigt ist. Wie illustriert ist, dient der zweite Satz von Einlass- und Auslassanschlüssen 67, 69, die an dem unteren Ende des ersten Wärmetauschers 14(1) angeordnet sind, zum Verbinden der ersten Gruppe von Wärmetauschermodulen 16 oder des ersten Wärmetauschers 14(1) oder einer zweiten Gruppe von Wärmetauschermodulen 16 oder des zweiten Wärmetauschers 14(2). In gleicher Weise dient der zweite Satz von Einlass- und Auslassanschlüssen 67, 69, die an dem unteren Ende des zweiten Wärmetauschers 14(2) angeordnet sind, zum Verbinden des zweiten Wärmetauschers 14(2) mit einer dritten Gruppe von Wärmetauschermodulen 16 oder dem dritten Wärmetauscher 14(3). Durch Verbinden verschiedener Gruppen von Wärmetauschermodulen 16 oder verschiedenen Wärmetauschern 14(1), 14(2), 14(3) miteinander, kann der gesamte Wärmetauscher 14 eingestellt werden, jede Anzahl von Batteriezellenbehältern 12 aufzunehmen. Die Einlass- und Auslassanschlüsse 67, 69, die die verschiedenen Gruppen von Wärmetauschermodulen 16 miteinander verbinden. Während die 1B, 1C, 2, 5 und 6 die Einlass- und Auslassanschlüsse 67, 69 als sowohl an dem oberen als auch dem unteren Ende des Wärmetauschers 14 angeordnet zeigen, ist darauf hinzuweisen, dass abhängig von der besonderen Anwendung des Wärmetauschers 14 die Einlass- und Auslassanschlüsse 67, 69 auch an nur dem oberen Ende wie in 1A gezeigt oder nur an dem unteren Ende des Wärmetauschers 14 angeordnet sein können.
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Um den Wärmetauscher 14 zu bilden, werden mehrere abwechselnde erste und zweite Platten 20, 22 in ihrem ebenen Zustand in einem Stapel in ihrer einander zugewandten, zusammenpassenden Beziehung angeordnet. Der Stapel der mehreren einander zugewandten und angepassten ersten und zweiten Platten 20, 22 bildet daher die individuellen Wärmetauschermodule 16, und die individuellen Wärmetauschermodule 16 sind daher eines auf dem anderen gestapelt. Die ersten und die zweiten Platten 20, 22 bestehen allgemein aus einem Material, das nur auf einer Seite mit Hartlötmittel überzogen ist, z.B. die inneren Oberflächen der Platten 20, 22, die miteinander abgedichtet werden sollen. Wenn daher der Stapel von abwechselnden ersten und zweiten Platten 20, 22 miteinander hartgelötet wird, werden nur die inneren Oberflächen oder angepassten Flächen, z.B. die angepassten Umfangsflächen 34, 48 der ersten und der zweiten Platten 20, 22 hartverlötet oder miteinander befestigt, wodurch die individuellen Wärmetauschermodule 16 gebildet werden, während die äußeren Oberflächen der individuellen Wärmetauschermodule 16 in dem Stapel miteinander unverbunden bleiben. Um die individuellen Wärmetauschermodule 16 miteinander zu verbinden, können die örtlichen Bereiche, die die in den freien Enden 27 in den äußeren Oberflächen der Einlasspaneele 26 gebildeten Fluidöffnungen 60, 61 umgeben, und die örtlichen Bereiche, die die in den freien Enden 29 in den äußeren Oberflächen der Auslasspaneele 28 gebildeten Fluidöffnungen 62, 63 umgeben, gebildet und/oder mit einem Hartlötmittelüberzug versehen oder alternativ kann eine Hartlötscheibe (nicht gezeigt) zwischen den benachbarten Einlasspaneelen 26 und Auslasspaneelen 28 angeordnet sein, um zu gewährleisten, dass die Einlass- und Auslasspaneele 26, 28 von benachbarten Wärmetauschermodulen 16 miteinander verbunden werden, wenn der Stapel von abwechselnden ersten und zweiten Platten 20, 22 miteinander hartverlötet wird, um die Einlass- und Auslassverteiler 66, 68 zu bilden. Demgemäß definieren die örtlichen Bereiche, die die Fluidöffnungen 60, 61 in den äußeren Oberflächen der Einlasspaneele 26 umgeben, und die örtlichen Bereiche, die die Fluidöffnungen 62, 63 in den äußeren Oberflächen der Auslasspaneele 28 umgeben, Einlassverteiler-Kontaktbereiche 65 und Auslassverteiler-Kontaktbereiche 69. In einigen Ausführungsbeispielen können die Einlassverteiler-Kontaktbereiche 65 und die Auslassverteiler-Kontaktbereiche 69 die Form von Wulsten haben, die sich leicht aus der Ebene des mittleren Bereichs 50 der Einlass- und Auslasspaneele 26, 28 heraus erstrecken, oder können Bereiche sein, die mit dem mittleren Bereich der Einlass- und Auslasspaneele 26, 28 koplanar sind.
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Nachdem der Stapel von abwechselnden ersten und zweiten Platten 20, 22 zusammen hartgelötet ist, wodurch individuelle Wärmetauschermodule 16 gebildet werden, werden die mehreren individuellen Wärmetauschermodule 16, die nun übereinander gestapelt sind, nur an den jeweiligen freien Enden 27, 29 der ausgerichteten Einlass- und Auslasspaneele 26, 28 der individuellen Module 16 miteinander verbunden. Da die Einlass- und Auslasspaneele 26, 28 nachgiebige Bereiche enthalten, die sich zwischen den miteinander verbundenen freien Enden 27, 29 der Einlass- und Auslasspaneele 26, 28 und ihren jeweiligen Verbindungsbereichen 42, 43 erstrecken, können die individuellen Wärmetauschermodule 16 nach dem Hartverlöten voneinander beabstandet werden, um Spalte 70 für die Aufnahme der individuellen Batteriezellenbehälter 12 zwischen sich zu bilden. Genauer gesagt, als eine Folge der Anordnung von Spalten 44, 46, die die Einlass- und Auslasspaneele 26, 28 von dem Hauptabschnitt 32 der Platten 20, 22 trennen, und aufgrund der Tendenz der Einlass- und Auslasspaneele 26, 28, sich unter einer externen Last als ein Ergebnis ihrer Struktur im Vergleich zu dem mittleren Hauptbereich 30 der Wärmetauschermodule 16 zu biegen, können die Einlass- und Auslasspaneele 26, 28 mit Bezug auf die festen, miteinander verbunden Enden 27, 29 der Einlass- und Auslasspaneele 26, 28 gebogen oder gekrümmt werden, wodurch den individuellen Wärmetauschermodulen 16 ermöglicht wird, einen gegenseitigen Abstand unter Bildung von Spalten 70 zwischen den im Allgemeinen ebenen Abschnitten 30 der benachbarten Wärmetauschermodule 16 aufzuweisen. Demgemäß wird bei dem gegenwärtigen Ausführungsbeispiel der Stapel von individuellen Wärmetauschermodulen 16 nach dem Hartlöten aufgefächert oder mit Bezug auf einander erweitert, so dass die Einlass- und Auslasspaneele 26, 28 eine erste Anordnungsposition, in der die Einlass- und Auslasspaneele 26, 28 im Allgemeinen in derselben Ebene wie der im Allgemeinen ebene Hauptabschnitt 30 der Wärmetauschermodule 16 liegen, und eine zweite betätigbare Position, in der die Einlass- und Auslasspaneele 26, 28 sich aus der Ebene des im Allgemeinen ebenen Hauptabschnitts 30 der Wärmetauschermodule 16 heraus erstrecken, haben.
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Demgemäß können die Einlass- und Auslasspaneele 26, 28 aufwärts oder abwärts mit Bezug auf ihre miteinander verbundenen freien Enden 27, 29 (oder Einlass- und Auslassverteilerbereiche 66, 68) gebogen werden, um den Hauptabschnitt 30 der Wärmetauschermodule 16 mit Bezug auf eine Mittellinie 72 des Wärmetauschers 14 anzuheben oder abzusenken, wie beispielsweise in 5 gezeigt, während die Hauptabschnitte 30 und Verbindungsbereiche 42, 43 der individuellen Wärmetauschermodule 16 im Allgemeinen eben bleiben, wobei der Hauptabschnitt 30 und die Verbindungsbereiche 42, 43 jedes Moduls 16 im Allgemeinen einander in derselben Ebene und parallel zu der Mittellinie 72 des Wärmetauschers o liegen, dass sie eine adäquate, im Allgemeinen ebene Kontaktfläche über den Hauptabschnitt 30 der Wärmetauschermodule 16 zum Kontaktieren der entsprechenden, im Allgemeinen ebenen Oberfläche der individuellen Batteriezellenbehälter 12 bilden.
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Da die den Wärmetauscher 14 bildenden individuellen Wärmetauschermodule 16 erst nach dem Hartlöten gegeneinander beabstandet sind, werden das Herstellen und/oder die Montage des Wärmetauschers 14 vereinfacht, da relativ leicht herstellbare, gestanzte oder gerollte, im Allgemeinen ebene erste und zweite Platten 20, 22 verwendet und in einem abwechselnden Stapel angeordnet werden können, ohne dass die Anordnung von Abstandshaltern zwischen diesen und/oder komplexere Wulst- oder Verteilerstrukturen, die als Teil der Platten 20, 22 gebildet sind, erforderlich sind, um die verschiedenen Sätze von Plattenpaaren oder Wärmetauschermodulen 16 für die Bildung des Wärmetauschers 14 miteinander zu verbinden und in gegenseitigem Abstand zu halten. Stattdessen kann der Stapel von im Allgemeinen ebenen ersten und zweiten Platten 20, 22 miteinander hartverlötet werden (unter Verwendung von Hartlötscheiben, örtlichen Bereichen mit Hartlötmittelüberzug, oder jeglichen anderen geeigneten Mitteln), um einen Stapel aus miteinander verbundenen Wärmetauschermodulen 16 zu bilden, wobei der Stapel von Wärmetauschermodulen 16 nach dem Hartlöten erweitert wird, um adäquate Abstände zwischen den Wärmetauschermodulen 16 für die Aufnahme von Batteriezellenbehältern 12 zwischen diesen zu erhalten.
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Da der Stapel von miteinander verbundenen Wärmetauschermodulen 16 nach dem Hartlöten als ein Ergebnis der nachgiebigen Bereiche der Einlass- und Auslasspaneele 26, 28 erweitert wird, können die Wärmetauschermodule 16 so viel oder so wenig wie erforderlich innerhalb eines zulässigen Bereichs auf der Grundlage der Struktur der ersten und der zweiten Platten 20, 22 beabstandet werden, insbesondere der Größe der Platten und der Größe, Länge der Einlass- und Auslasspaneele 26, 28, sowie auf der Grundlage der Gesamtanzahl der ersten und der zweiten Platten 20, 22 in dem Stapel, um die spezifische Größe der zur Bildung der Batterieeinheit 10 verwendeten Batteriezellenbehälter 12 aufzunehmen. Demgemäß können dieselben ersten und zweiten Wärmetauscherplatten 20, 22 verwendet werden, um eine Verschiedenheit von Wärmetauschern 14 zu bilden, die spezifisch an die Aufnahme von Batteriezellenbehältern 12 unterschiedlicher Größe angepasst werden können.
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Es wird nun auf die 7–11 Bezug genommen, in denen andere Ausführungsbeispiele eines Wärmetauschers 114 gemäß der vorliegenden Offenbarung gezeigt sind. Ähnliche Bezugszahlen, erhöht um einen Faktor von 100, werden verwendet, um ähnliche Komponenten und/oder Merkmale zu identifizieren.
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7 illustriert schematisch einen Wärmetauscher 114, der aus vier Sätzen von gegeneinander beabstandeten Plattenpaaren oder Wärmetauschermodulen 116 besteht. Jedoch ist, während nur Sätze von Plattenpaaren oder Wärmetauschermodule 116 in den Zeichnungen illustriert wurden, darauf hinzuweisen, dass der Wärmetauscher 114 mehr (oder weniger) als die vier gezeigten Sätzen von Plattenpaaren oder Wärmetauschermodulen 116 enthalten kann, abhängig von der Gesamtzahl von Batteriezellenbehältern 112 in der gesamten Batterieeinheit 10.
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Wie in den vorher beschriebenen Ausführungsbeispielen ist jeder Satz von Plattenpaaren oder jedes Wärmetauschermodul 116 durch ein Paar aus einer ersten und einer zweiten Platte 120, 122 gebildet, die einander angepasst und komplementär sind. Die erste und die zweite Platte 120, 122 haben eine im Allgemeinen identische Struktur, wobei jede Platte 120, 122 einen mittleren, im Allgemeinen ebenen Bereich 132 hat, der von einem Umfangsflansch 134 umgeben ist, und sich der mittlere, im Allgemeinen ebene Bereich 132 aus der Ebene des Umfangsflansches 134 heraus erstreckt, so dass, wenn die Platten 120, 122 in ihrer einander angepassten und zugewandten Beziehung angeordnet sind, Einlass- und Auslasspaneele 126, 128 sich von dem mittleren, im Allgemeinen ebenen Bereich 132 von jeder von der ersten und der zweiten Platte 120, 122 weg erstrecken, wobei die Einlass- und Auslasspaneele 126, 128 auch einen mittleren Bereich 150 aufweisen, der von einem Umfangsflansch 148 umgeben ist. Wenn die erste und die zweite Platte 120, 122 in ihrer einander zugewandten, angepassten Beziehung angeordnet sind, sind die mittleren, im Allgemeinen ebenen Bereiche 132 voneinander beabstandet, um einen inneren Strömungsdurchgang 124 zwischen sich zu definieren. Auch ist ein innerer Fluideinlass-Durchgang 152 zwischen den voneinander beabstandeten mittleren Bereichen 50 der Einlasspaneele 126 definiert, und ein innerer Fluidauslass-Durchgang 54 ist zwischen den voneinander beabstandeten mittleren Bereichen 150 der Auslasspaneele 128 definiert, wenn die erste und die zweite Platte 120, 122 in ihrer einander zugewandten und angepassten Beziehung angeordnet sind, wobei die erste und die zweite Platte 120, 122 durch ihre angepassten Umfangsflansche 134, 148 miteinander abgedichtet sind. Demgemäß enthält jeder Satz von Plattenpaaren oder jedes Wärmetauschermodul 116 einen im Allgemeinen ebenen Hauptabschnitt 130, der einen inneren Strömungsdurchgang 124 definiert, der durch die im gegenseitigen Abstand angeordneten mittleren, im Allgemeinen ebenen Bereiche 132 der ersten und der zweiten Platte 120, 122 und jeweilige Einlass- und Auslasspaneele 126, 128, die sich von dem Hauptabschnitt 130 hiervon weg erstrecken, gebildet sind.
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In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel können die mittleren, im Allgemeinen ebenen Bereiche 132 jeder von der ersten und der zweiten Platte 120, 122 mit mehreren Nuten oder einwärts angeordneten Rippen 133 gebildet sein, die mit den entsprechenden Rippen 133, die an der entsprechenden angepassten Platte 120, 122 gebildet ist, gepaart oder in Kontakt ist, um den inneren Strömungsdurchgang 24 in mehrere individuelle Strömungsdurchgänge zu teilen, die schematisch als individuelle Strömungsdurchgänge 124(i) identifiziert sind, wobei die mehreren individuellen Strömungsdurchgänge 124(i) durch jeweilige Einlass- und Auslassverteilerbereiche 135, 137, die an gegenüberliegenden Kanten des mittleren, im Allgemeinen ebenen Bereichs 132 der Platten 120, 122 gebildet sind, miteinander verbunden sind. Demgemäß strömt im Betrieb durch jedes der Wärmetauschermodule 116 strömendes Fluid durch die mehreren im Allgemeinen parallelen Fluidströmungs-Durchgänge 124(i) von dem Einlasspaneel 126 zu dem Auslasspaneel 128, wie schematisch durch strichlierte Strömungslinien 124 in 7 illustriert ist. Jedoch ist darauf hinzuweisen, dass viele unterschiedliche Fluidströmungspfad-Konfigurationen möglich sind und dass nicht beabsichtigt ist, dass der vorliegende Wärmetauscher 114 auf mehrere, im Allgemeinen parallele Fluidströmungs-Durchgänge 124(i), die durch gepaarte, nach innen angeordnete Rippen 133 gebildet sind, wie schematisch in den 7, 9, 10 und 11 illustriert ist, beschränkt ist.
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10 zeigt eine Draufsicht auf das oberste Wärmetauschermodul 116 des in 7 gezeigten Wärmetauschers 114 in seinem nicht zusammengesetzten oder nicht erweiterten Zustand, wie nachfolgend im Einzelnen beschrieben wird. Wie in 10 gezeigt ist, erstrecken sich ein Einlass- und ein Auslasspaneel 126, 128 im Wesentlichen parallel zu und im Abstand von einem Ende der mittleren, im Allgemeinen ebenen Bereiche 132 der ersten und der zweiten Platte 120, 122, wobei das Einlass- und das Auslasspaneel 126, 128 durch jeweilige Verbindungsbereiche 142, 143 mit dem Hauptplattenabschnitt 130 verbunden sind. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel bilden die Verbindungsbereiche 142, 143 eine T-Verbindung mit dem jeweiligen Einlass- und Auslasspaneel 126, 128, die das Einlass- und das Auslasspaneel 126, 128 mit den mittleren, im Allgemeinen ebenen Bereichen 132 der Platten 120, 122 verbinden. Demgemäß hat in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel jedes von dem Einlass- und dem Auslasspaneel 126, 128 jeweils erste und zweite Zweige 126(1), 126(2), 128(1), 128(2), die sich in einander entgegengesetzten Richtungen auf jeder Seite ihrer jeweiligen Verbindungsbereiche 142, 143 erstrecken. Spalte 144(1), 144(2) trennen den ersten und den zweiten Zweig 126(1), 126(2) von den mittleren, im Allgemeinen ebenen Bereichen 132 der Platten 120, 122, während Spalte 146(1) und 146(2) den ersten und den zweiten Zweig 128(1), 128(2) der Auslasspaneele 128 von den mittleren, im Allgemeinen ebenen Bereichen 132 der Platten 120, 122 trennen. Demgemäß erstrecken sich in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel das Einlass- und das Auslasspaneel 126, 128 zwischen dem jeweiligen Paar von freien Enden 127, 129 und sind mit den mittleren, im Allgemeinen ebenen Bereichen 132 der Platten 120, 122 durch Verbindungsbereiche 142, 143, die sich zwischen den jeweiligen Paaren von freien Enden 127, 129, die das Einlass- und das Auslasspaneel 126, 128 definieren, befinden, verbunden.
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Wie in dem vorher beschriebenen Ausführungsbeispiel sind, während die erste und die zweite Wärmetauscherplatte 120, 122 so gebildet sind, dass sie eine im Allgemeinen starre Struktur über die mittleren, im Allgemeinen ebenen Bereiche 132 und die Verbindungsbereiche 142, 134 der Platten 120, 122 haben, das Einlass- und das Auslasspaneel 126, 128 so gebildet, dass sie eine im Allgemeinen nachgiebige Natur in den Bereichen, die sich zwischen den freien Enden 127, 129 und den entsprechenden Verbindungsbereichen 142, 143 erstrecken, haben, so dass jeder von dem ersten und dem zweiten Zweig 126(1), 126(2), 128(1), 128(2) des Einlass- und des Auslasspaneels 126, 128 unabhängig voneinander relativ zu dem entsprechenden Verbindungsbereich 142, 143 und dem mittleren, im Allgemeinen ebenen Bereich 132 der Platten 120, 122 biegen kann, wie z.B. in 8 gezeigt ist. Als eine Folge der Anordnung von Spalten 144, 146, die das Einlass- und das Auslasspaneel 126, 128 von dem mittleren, im Allgemeinen ebenen Bereich 132 der Platten 120, 122 trennen, und der Tendenz des Einlass- und des Auslasspaneels 126, 128, sich unabhängig voneinander mit Bezug zu den Hauptbereichen 30 der Platten aufgrund ihrer vergleichsweise kleineren Größe/Breite zu biegen, können die mittleren, im Allgemeinen ebenen Bereich 132 der individuellen Module 116 nach dem Hartlöten voneinander beabstandet werden, um die Batteriezellenbehälter 12 zwischen sich aufzunehmen. Die ersten und die zweiten Zweige 126(1), 126(2), 128(1), 128(2) des Einlass- und des Auslasspaneels 126, 128 jedes Wärmetauschermoduls 116 definieren daher im Allgemeinen nachgiebige Bereiche, die sich zwischen ihren jeweiligen freien Enden 127, 129 und den entsprechenden Verbindungsbereichen 142, 143 erstrecken. Das Biegen der ersten und der zweiten Zweige 126(1), 126(2), 128(1), 128(2) der Einlass- und Auslasspaneele 126, 128 der jeweiligen Wärmetauschermodule 116 wird nachfolgend im Einzelnen beschrieben.
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In dem Ausführungsbeispiel enthält das Einlasspaneel 126 jedes Wärmetauschermoduls 116 ein Paar von Fluidöffnungen 160, 161, wobei eine in jedem der entgegengesetzten freien Enden 127 des Einlasspaneels 126 auf jeder Seite hiervon gebildet ist und jede der Fluidöffnungen 160, 161 in Fluidverbindung mit dem inneren Fluideinlass-Durchgang 152 des Einlasspaneels 126 ist. In gleicher Weise enthält das Auslasspaneel 128 ein Paar von Fluidöffnungen 162, 163, von denen eine in jedem der gegenüberliegenden freien Enden 129 des Auslasspaneels 128 auf jeder Seite von diesen gebildet ist und jede der Fluidöffnungen 162, 163 in Fluidverbindung mit dem inneren Fluidauslass-Durchgang 154 des Auslasspaneels 128 ist. In dem illustrierten Ausführungsbeispiel dient die Fluidöffnung 160 als eine Fluideinlassöffnung und ist in dem ersten Zweig 126(1) der ersten oder oberen Wärmeaustauschplatte 120, die einen Teil des Wärmetauschermoduls 116 bildet, gebildet für die Zuführung des gemeinsamen Wärmeaustauschfluids zu den inneren Strömungsdurchgängen 124(i) über den inneren Fluideinlass-Durchgang 152. Die Fluidöffnung 161 dient als eine Fluidauslassöffnung und ist in dem zweiten Zweig 126(2) des Einlasspaneels 126, das durch die zweite oder untere Wärmeaustauschplatte 122 gebildet ist, gebildet für die Übertragung des eintreffenden Wärmeaustauschfluids zu dem Einlasspaneels 126 des benachbarten Wärmetauschermoduls 116. In den Auslasspaneelen 128 dient die Fluidöffnung 162 als eine Fluideinlassöffnung und ist in dem ersten Zweig 128(1) der zweiten oder unteren Wärmeaustauschplatte 122, die das Wärmeaustauschmodul 116 bildet, gebildet zum Empfangen des gemeinsamen Wärmeaustauschfluids, das aus den inneren Strömungsdurchgängen 124(i) austritt, von einem der benachbarten Wärmetauschermodule (116) durch den inneren Fluidauslass-Durchgang 154 des benachbarten Wärmetauschermoduls 116, während die Fluidöffnung 163, die in dem zweiten Zweig 128(2) der ersten oder oberen Wärmetauscherplatte 120 gebildet ist, als eine Fluidauslassöffnung zum Ausgeben des gemeinsamen Wärmetauscherfluids aus dem Wärmetauschermodul 116 zu dem nachfolgenden Wärmetauschermodul 116 dient. Demgemäß tritt im Betrieb das gemeinsame Wärmeaustauschfluid, das durch die individuelle Wärmetauschermodule 116 strömt, durch die Fluideinlassöffnung 160, die in dem Einlasspaneel 126 des ersten Wärmetauschermoduls 116 gebildet ist, in das Wärmetauschermodul 116 ein und strömt durch den Bereich des in dem ersten Zweig 126(1) des Einlasspaneels 126 gebildeten inneren Fluideinlass-Durchgangs 152 zu dem Einlassverteilerbereich 135, in welchem es zu den mehreren inneren Strömungsdurchgängen 124(i) verteilt und durch diese zu dem Auslassverteilerbereich 137 strömt, der in dem im Allgemeinen ebenen Hauptabschnitt 130 des Moduls 116 gebildet ist, wie durch strichlierte Strömungslinien 124 illustriert ist, bevor es durch den Bereich des inneren Fluidauslass-Durchgangs 154, der in dem zweiten Zweig 128(2) des Auslasspaneels 128 gebildet ist, strömt, bevor es aus dem Wärmetauschermodul 116 durch die Fluidauslassöffnung 163 austritt. Demgemäß ist darauf hinzuweisen, dass in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der erste Zweig 126(1) des Einlasspaneels 126 die Fluideinlassöffnung 160 und den entsprechenden Verbindungsbereich 142 verbindet, während der zweite Zweig 126(2) des Einlasspaneels 126 den Verbindungsbereich 142 und die Fluidauslassöffnung 161 verbindet. In gleicher Weise verbindet der erste Zweig 128(1) des Auslasspaneels 128 die Fluideinlassöffnung 162 und den Verbindungsbereich 143, während der zweite Zweig 128(2) den Verbindungsbereich 143 und die Auslassöffnung 163 verbindet.
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Damit das gemeinsame Wärmeaustauschfluid von dem ersten Wärmetauschermodul 116 zu dem benachbarten Wärmetauschermodul 116 in dem Stapel von Wärmetauschermodulen 116, die den Wärmetauscher 114 bilden, strömt, sind die mehreren individuellen Wärmetauschermodule 116 mittels ihrer ausgerichteten Einlasspaneele 126 und Auslasspaneele 128 fluidmäßig miteinander verbunden. Genauer gesagt, der erste und der zweite Zweig 126(1), 126(2) des Einlasspaneels 126 und der erste und der zweite Zweig 128(1), 128(2) des Auslasspaneels 128 von benachbarten Wärmetauschermodulen 116 sind umgekehrt oder entgegengesetzt zu dem ersten und dem zweiten Zweig 126(1), 126(2) des Einlasspaneels 126 und dem ersten und dem zweiten Zweig 128(1), 128(2) des vorhergehenden Wärmetauschermoduls 116 angeordnet, um den Ort der Einlass- und Auslassöffnungen 160, 161, 162, 163 in dem Einlass- und dem Auslasspaneel 126, 128 von benachbarten Wärmetauschermodulen 116 abzuwechseln. Genauer gesagt, ist, wie in den 10 und 11 gezeigt ist, in dem Fall des obersten Wärmetauschermoduls 116 die Fluideinlassöffnung 160 in dem innersten freien Ende 127 des Einlasspaneels 126 der ersten Platte 120 der Wärmetauschermodule gebildet, während die Auslassöffnung 161 in dem äußersten Ende des Einlasspaneels 126 der entsprechenden zweiten Platte 122 gebildet ist. In gleicher Weise ist die Einlassöffnung 162 in dem äußersten Ende des Auslasspaneels 128 der zweiten Platte 122 des Wärmetauschermoduls 116 gebildet, währen die Fluidauslassöffnung 163 in dem innersten Ende des Auslasspaneels 128 der entsprechenden ersten Platte 120 gebildet ist. In dem benachbarten Wärmetauschermodul 116 sind die Orte der Einlass- und der Auslassöffnung 160, 161 in dem Einlasspaneel 126 umgekehrt, wobei die Einlassöffnung 160 in dem äußersten Ende des Einlasspaneels 126 der ersten Platte 120 der benachbarten Wärmetauschermodule gebildet ist und die Auslassöffnung 161 in dem innersten Ende des Einlasspaneels 126 der entsprechenden zweiten Platte 122 gebildet ist. In gleicher Weise sind die Orte der Einlass- und der Auslassöffnung 162, 163 des Auslasspaneels 128 in benachbarten Wärmetauschermodulen 116 umgekehrt, wobei die Einlassöffnung 162 in dem innersten Ende des Auslasspaneels 128 der zweiten Platte 122 des benachbarten Wärmetauschermoduls 116 gebildet ist und die Auslassöffnung 163 in dem äußersten Ende des Auslasspaneels 128 der entsprechenden ersten Platte 120 gebildet ist. Daher stellt in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der innere Fluideinlass-Durchgang 152 jedes Wärmetauschermodule 116 eine Fluidverbindung zwischen der Fluideinlassöffnung 160 und dem durch die mittleren, im Allgemeinen ebenen Bereiche 132 der Platten 120, 122 gebildeten inneren Strömungsdurchgang 124 zur Verfügung, und verbindet auch die Fluideinlassöffnung 160 und die Fluidauslassöffnung 161 des Einlasspaneels 126, um das eintreffende gemeinsame Wärmeaustauschfluid von dem Einlasspaneel 126 des einen Wärmetauschermoduls 116 über die Fluidauslassöffnung 161 zu dem Einlasspaneel 126 des benachbarten Wärmetauschermoduls 116 zu übertragen. In gleicher Weise sieht der in den Auslasspaneelen 128 der individuellen Wärmetauschermodule 116 gebildete innere Fluidauslass-Durchgang 154 eine Fluidverbindung zwischen dem durch die mittleren, im Allgemeinen ebenen Bereiche 132 der Platten 120, 122 gebildeten inneren Strömungsdurchgang 124 und dem Fluidauslass 163 des Auslasspaneels 128 vor und verbindet auch die Fluideinlassöffnung 162 und die Fluidauslassöffnung 163, um das Wärmeaustauschfluid, das von einem Wärmetauschermodul 116 ausgegeben wird, zu dem benachbarten Wärmetauschermodul 116 zu übertragen.
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Die abwechselnde Anordnung der Fluideinlass- und Auslassöffnungen 160, 161 der Einlasspaneele 126 und der Fluideinlass- und -auslassöffnungen 162, 163 der Auslasspaneele 128 der Wärmetauschermodule 116 setzt sich durch den Stapel der den Wärmetauscher 114 bildenden Wärmetauschermodule 116 fort bis zu dem letzten oder untersten Wärmetauschermodul 116 in dem Stapel, wobei das Einlasspaneel 126 nur einen Fluideinlass 160 enthält und das Auslasspaneel 128 nur einen Fluidauslass 163 enthält. Demgemäß enden in dem letzten oder untersten Wärmetauschermodul 116 in dem Stapel der zweite Zweig 126(2) des Einlasspaneels 126 und der erste Zweig des Auslasspaneels 128(1) des letzten oder untersten Wärmetauschermoduls 116 jeweils an jeweiligen geschlossenen Enden, in denen keine Öffnungen gebildet sind.
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Um den Wärmetauscher 114 zu bilden, werden mehrere Paare von abwechselnden ersten und zweiten Platten 120, 122 in ihrem ebenen Zustand in ihrer einander zugewandten Paarbeziehung angeordnet, wodurch der Stapel von abwechselnden ersten und zweiten Platten 120, 122 einen Stapel von abwechselnden, individuellen ebenen Wärmetauschermodulen 116 gebildet wird. Der Stapel von Platten 120, 122, die die individuellen Wärmetauschermodule 116 bilden, ist so angeordnet, dass alle Einlasspaneele 126 und Auslasspaneele 128 eines über dem anderen gestapelt ist, so dass die Auslassöffnung 161 des Einlasspaneels 126 des einen Wärmetauschermoduls 116 mit der Einlassöffnung 160 des benachbarten Wärmetauschermoduls 116 in dem Stapel von Wärmetauschermodulen 116 ausgerichtet ist, und so weiter, um einen gemeinsamen Fluideinlassverteiler 166 zu bilden. IN gleicher Weise sind alle Auslasspaneele 128 so angeordnet, dass die Auslassöffnung 163 des Auslasspaneels 128 eines Wärmetauschermoduls 116 mit der Einlassöffnung 162 des Auslasspaneels 128 des benachbarten Wärmetauschermoduls 116 ausgerichtet ist, und so weiter, um einen gemeinsamen Fluidauslassverteiler 168 zu bilden.
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Wie bei dem vorher beschriebenen Ausführungsbeispiel bestehen die erste und die zweite Platte 120, 122 jedes Wärmetauschermoduls 116 im Allgemeinen aus einem Material, das auf einer Seite mit Hartlötmittel überzogen ist, z.B. die inneren zusammenpassenden Oberflächen der Platten 120, 122. Daher werden, wenn der Stapel von Platten 120, 122, die die Wärmetauschermodule 116 bilden, miteinander hartverlötet wird, nur die inneren Oberflächen der zusammenpassenden Flächen der Platten 120, 122 miteinander hartverlötet, wobei sie die inneren Fluiddurchgänge 124 bilden, während die äußeren Oberflächen der individuellen Wärmetauschermodule 116 im Allgemeinen miteinander unverbunden bleiben. Um die individuellen Wärmetauschermodule 116 miteinander zu verbinden, können die örtlichen Bereiche, die die in den gegenüberliegenden freien Enden 127 der Einlasspaneele 126 in den äußeren Oberflächen hiervon gebildeten Fluidöffnungen 160, 161 umgeben, und die örtlichen Bereiche, die die in den gegenüberliegenden freien Enden 129 der Auslasspaneele 128 in den äußeren Oberflächen hiervon gebildeten Fluidöffnungen 162, 163 umgeben, mit einem Hartlötmittelüberzug gebildet und/oder beschichtet sein oder alternativ kann eine Hartlötscheibe (nicht gezeigt) zwischen den benachbarten äußeren Oberflächen der Einlasspaneele 126 und Auslasspaneele 128 angeordnet sein, um zu gewährleisten, dass die Einlass- und Auslasspaneele 126, 128 von benachbarten Wärmetauschermodulen 116 miteinander verbunden werden, wenn der Stapel von abwechselnden ersten und zweiten Platten 120, 122 miteinander hartverlötet wird, um die verbundenen Einlass- und Auslassverteiler 166, 168 zu bilden. Demgemäß definieren die örtlichen Bereiche, die die Fluidöffnungen 160, 161 in den äußeren Oberflächen der Einlasspaneele 126 umgeben, und die örtlichen Bereiche, die die Fluidöffnungen 162, 163 in den äußeren Oberflächen der Auslasspaneele 128 umgeben, wirksam Einlassverteiler-Kontaktbereiche 165 und Auslassverteiler-Kontaktbereiche 169. In einigen Ausführungsbeispielen können die Einlassverteiler-Kontaktbereiche 165 und Auslassverteiler-Kontaktbereiche 169 die Form von Wulsten haben, die sich leicht aus der Ebene des mittleren Bereichs 150 der Einlass- und Auslasspaneele 126, 128 heraus erstrecken.
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Daher kann zu Herstellungszwecken eine Reihe von ebenen ersten und zweiten Platten 120, 122 in einem abwechselnden Stapel angeordnet werden, um eine Reihe von gestapelten Wärmetauschermodulen 116 zu bilden, wobei Hartlötscheiben zwischen der ersten Platte 120 eines Wärmetauschermoduls 116 und der zweiten Platte 122 des benachbarten Wärmetauschermoduls 116 in den örtlichen Bereichen, die die Fluidöffnungen 160, 161, 162, 163 in den Einlass- und Auslasspaneelen 126, 128 umgeben, positioniert werden. Nachdem der Stapel von Platten 120, 122 miteinander hartverlötet ist, um die umschlossenen Fluiddurchgänge 124 zu bilden, werden die mehreren individuellen Wärmetauschermodule 116 übereinander gestapelt und werden nur an den entsprechenden freien Enden 127, 129 der ersten und zweiten Zweige 126(1), 126(2), 128(1), 128(2) der ausgerichteten Einlass- und Auslasspaneele 126, 128 miteinander verbunden. Da jedoch die ersten und zweiten Zweige 126(1), 126(2), 128(1), 128(2) der Einlass- und Auslasspaneele 126, 128 nachgiebige Bereiche enthalten, die sich zwischen ihren jeweiligen freien Enden 127, 129 der entsprechenden Verbindungsbereiche 142, 143 erstrecken, können die individuellen Wärmetauschermodule 116 nach dem Hartlöten voneinander beabstandet werden, um Spalte 170 zwischen sich für die Aufnahme der individuellen Batteriezellenbehälter 112 zu bilden. Genauer gesagt, als ein Ergebnis der Anordnung von Spalten 144, 146, die die Einlass- und Auslasspaneele 126, 128 von dem Hauptabschnitt 132 der Platten 120, 122 trennen, und aufgrund der inhärenten Flexibilität und/oder nachgiebigen Natur der Einlass- und Auslasspaneele 126, 128 können die ersten und zweiten Zweige 126(1), 126(2), 128(1), 128(2) der Einlass- und Auslasspaneele 126, 128 unabhängig gebogen oder gekrümmt werden mit Bezug auf den entsprechenden Verbindungsbereich 142, 143 und die miteinander verbundenen freien Enden 127, 129 der Einlass- und Auslasspaneele 126, 128, um die im Allgemeinen ebenen Hauptabschnitte 130 der individuellen Wärmetauschermodule 116 mit Bezug aufeinander auseinanderzuspreizen, um adäquate Räume oder Spalte 170 zwischen den individuellen Wärmetauschermodulen 116 für die Aufnahme der individuellen Batteriezellenbehälter 112 zu schaffen. Wie am deutlichsten in den 7–9 gezeigt ist, sind die Einlasspaneele 126 aus der Ebene des Hauptabschnitts 130 des Wärmetauschermoduls 116 so herausgebogen oder -gekrümmt, dass sich der erste Zweig 126(1) oberhalb oder aus der Ebene des Hauptabschnitts 130 in einer ersten Richtung heraus erstreckt, während der zweite Zweig 126(2) sich unter oder aus der Ebene des Hauptabschnitts 130 in einer zweiten Richtung, die im Allgemeinen entgegengesetzt zu der ersten Richtung, die mit dem ersten Zweig 126(1) assoziiert ist, ist, heraus erstreckt. In gleicher Weise sind die Auslasspaneele 128 der individuellen Module 116 aus der Ebene des Hauptabschnitts 130 der Platten 120, 122 derart herausgebogen oder -gekrümmt, dass der erste Zweig 128(1) sich unter die oder aus der Ebene des Hauptabschnitts 130 heraus in die zweite Richtung erstreckt, während sich der zweite Zweig 128(2) über die oder aus der Ebene des Hauptabschnitts 130 in der ersten Richtung, die im Allgemeinen entgegengesetzt zu der zweiten, mit dem ersten Zweig 128(1) assoziierten Richtung ist, heraus erstreckt. Demgemäß ermöglichen die Einlass- und Auslasspaneele 126, 128 von benachbarten Wärmetauschermodulen 116, die an ihren jeweiligen Enden miteinander befestigt sind, dem Wärmetauscher 114, in einer akkordeonartigen Weise erweitert zu werden, um Räume oder Spalte 170 zwischen dem Wärmetauscher 114 zu schaffen, während die Hauptabschnitte 130 und Verbindungsbereiche 142, 143 der individuellen Wärmetauschermodule 116 im Allgemeinen eben und in derselben Ebene miteinander verbleiben, um eine adäquate Kontaktfläche über den Hauptabschnitt 30 der individuellen Wärmetauschermodule 116 zum Kontaktieren der entsprechenden, im Allgemeinen ebenen Oberfläche des Batteriezellenbehälters 12 zu schaffen.
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Wie bei dem vorher beschriebenen Ausführungsbeispiel sind das Herstellen und/oder die Montage des Wärmetauschers 114 erleichtert, da relativ leicht herzustellende gestanzte oder gerollte ebene erste und Platten 120, 122 verwendet und in einem geeigneten Stapel angeordnet werden können, ohne dass Abstandshalter und/oder komplexere Wulst- oder Verteilerstrukturen erforderlich sind, um die verschiedenen Plattenpaare miteinander zu verbinden und in Abstand zu halten. Stattdessen kann der Stapel aus ebenen ersten und zweiten Platten 120, 122 miteinander hartgelötet werden als eine Folge beispielsweise des einseitigen Überzugs aus Hartlötmitteln und der Verwendung von Hartlötmittelscheiben oder irgendeines anderen geeigneten Mittels zum Bilden eines Stapels von miteinander verbundenden Wärmetauschermodulen 116. Der Stapel von Wärmetauschermodulen 116 kann dann nach dem Hartlöten in einer akkordeonartigen Weise erweitert werden, um angemessene Zwischenräume zwischen den Wärmetauschermodulen 116 für die Aufnahme von Batteriezellenbehältern 12 vorzusehen. Durch Vorsehen von Einlass- und Auslasspaneelen 126, 128 mit sowohl ersten als auch zweiten Zweigen 126(1), 126(2), 128(1), 128(2) können die Wärmetauschermodule 116 nach dem Hartlöten gegeneinander beabstandet werden, so viel oder so wenig wie benötigt wird, um verschiedene Batteriezellenbehälter 12 aufzunehmen. Demgemäß ist der Wärmetauscher 114 nicht notwendigerweise auf eine bestimmte Größe des Batteriezellenbehälters 12 beschränkt. Weiterhin kann, da der Stapel von miteinander verbundenen Wärmetauschermodulen 116 durch die ersten und die zweiten Zweige 126(1), 126(2), 128(1), 128(2) der Einlass- und Auslasspaneele 126, 128 miteinander verbunden sind, der Wärmetauscher 114 mit so vielen Wärmetauschermodulen 116 wie für eine bestimmte Anwendung erforderlich gebildet sein, anders als bei dem vorher beschriebenen Ausführungsbeispiel, bei dem die Gesamtzahl der Wärmetauschermodule 116 durch die tatsächliche Größe der Einlass- und Auslasspaneele 126, 128, die mit jedem der Module 16 assoziiert sind, begrenzt ist. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel entspricht, das die Einlasspaneele und die Auslasspaneele 126, 128 von benachbarten Wärmetauschermodulen 116 an entgegengesetzten Enden der Einlass- und Auslasspaneele 126, 128 miteinander verbunden sind, der Abstand zwischen den Modulen 116 dem Abstand, um den der erste oder der zweite Zweig des Einlass- und/oder Auslasspaneels 126, 128 aus der Ebene des Hauptabschnitts 130 von zwei benachbarten Modulen 116 heraus gebogen oder gekrümmt ist. Demgemäß hängt der Gesamtabstand oder Spalt 170, der zwischen benachbarten Wärmetauschermodulen 116 geschaffen wird, nicht von der Gesamtzahl der Wärmetauschermodule 116 in dem Stapel ab oder wird durch diese beeinflusst. Daher gibt der Wärmetauscher 114 einen Grad von Flexibilität in dem Sinn, dass er angepasst werden kann, um so wenige oder so viele Wärmetauschermodule 116 aufzunehmen, wie für eine bestimmte Anwendung erforderlich ist.
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Während verschiedene Ausführungsbeispiele des Wärmetauschers beschrieben wurden, ist darauf hinzuweisen, dass bestimmte Adaptionen und Modifikationen der beschriebenen Ausführungsbeispiele vorgenommen werden können, wie innerhalb des Bereichs der vorliegenden Offenbarung möglich sind. Daher sind die vorstehend diskutierten Ausführungsbeispiele als veranschaulichend und nicht als beschränkend anzusehen.