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Die Erfindung betrifft eine Batterie mit außenseitig an einem Batteriegehäuse angeordneten elektrischen und/oder elektronischen Komponenten nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
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Hochvoltbatterien für Fahrzeuganwendungen bestehen aus vielen in Reihe und/oder parallel geschalteten Einzelzellen. Die Einzelzellen, z. B. Lithium-Ionen-Zellen, müssen gekühlt werden, um eine entstehende Verlustwärme abzuführen.
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Die
EP 1 897 739 A1 beschreibt eine Kühlvorrichtung für eine elektrische Komponente in einem Fahrzeug.
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Die
EP 1 935 699 A1 beschreibt eine Kühlvorrichtung für einen elektrischen Energiespeicher.
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Die
EP 1 932 707 A1 beschreibt eine Kühlvorrichtung für elektrische Fahrzeugkomponenten.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Batterie mit außenseitig an einem Batteriegehäuse angeordneten elektrischen und/oder elektronischen Komponenten anzugeben.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Batterie mit außenseitig an einem Batteriegehäuse angeordneten elektrischen und/oder elektronischen Komponenten mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Bei der Batterie mit außenseitig an einem Batteriegehäuse angeordneten elektrischen und/oder elektronischen Komponenten, wobei Einzelzellen der Batterie aktiv temperierbar sind, sind die elektrischen und/oder elektronischen Komponenten erfindungsgemäß derart thermisch mit dem Batteriegehäuse gekoppelt, dass die elektrischen und/oder elektronischen Komponenten mittels einer Temperierung des Batteriegehäuses kühlbar sind. Dadurch sind die elektrischen und/oder elektronischen Komponenten vorteilhafterweise indirekt mittels des Batteriegehäuses kühlbar, so dass keinerlei separate Kühlvorrichtung oder ein separater Kühlkreislauf zur Kühlung der elektrischen und/oder elektronischen Komponenten notwendig ist.
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Dadurch sind die diesbezüglich anfallenden Kosten eingespart und der benötigte Bauraum und das Gewicht sind signifikant reduziert.
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Besonders vorteilhafterweise ist mittels der großen Wärmekapazität des Batteriegehäuses die Kühlung der daran angeordneten elektrischen und/oder elektronischen Komponenten homogenisiert, so dass starke Temperaturschwankungen vermieden sind. Weiterhin weist das Batteriegehäuse eine im Vergleich zu den Oberflächen der elektrischen und/oder elektronischen Komponenten signifikant vergrößerte Oberfläche, welche als Wärmeabgabefläche fungiert, auf.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
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Dabei zeigen:
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1 schematisch ein Batteriegehäuse einer Batterie mit daran angeordneten elektrischen und/oder elektronischen Komponenten,
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2 schematisch eine perspektivische Darstellung eines Batteriegehäuses,
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3 schematisch eine perspektivische Darstellung eines Spannungswandlers,
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4 schematisch eine perspektivische Darstellung eines Ladereglers und
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5 schematisch ein in einem Fahrzeug verbautes Batteriegehäuse einer Batterie mit daran angeordneten elektrischen und/oder elektronischen Komponenten.
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Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt schematisch ein Batteriegehäuse 2 einer Batterie 1 mit daran angeordneten elektrischen und/oder elektronischen Komponenten 3.
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Bei der Batterie 1 handelt es sich bevorzugt um eine herkömmliche Hochvolt-Batterie zur Verwendung als Energiespeicher für elektrische Energie in einem nicht näher dargestellten Fahrzeug. Das Fahrzeug ist insbesondere ein Elektrofahrzeug oder ein Hybridfahrzeug, wobei mittels der in der Batterie 1 gespeicherten elektrischen Energie ein elektrischer Antriebsmotor des Fahrzeugs betreibbar ist. Alternativ oder zusätzlich ist die Batterie 1 eine sogenannte Starter-Batterie zum Starten eines Verbrennungsmotors des Fahrzeugs, wobei das Fahrzeug hierbei auch ausschließlich einen Verbrennungsmotor zum Antrieb aufweisen kann.
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2 zeigt schematisch eine perspektivische Darstellung eines Batteriegehäuses 2.
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Das Batteriegehäuse 2 ist als herkömmliches Batteriegehäuse ausgebildet, in dessen Innenraum ein aus einer Mehrzahl von Einzelzellen gebildeter Zellverbund angeordnet ist. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Zellverbund mit einer Wärmeleitplatte gekoppelt, welche von einem Kühlmittel durchströmt wird und den Zellverbund und/oder den Innenraum des Batteriegehäuses 2 aktiv temperiert.
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Am Batteriegehäuse 2 sind Kühlkanalanschlüsse 4 angeordnet, mittels derer ein Kühlrohr einer Wärmeleitplatte an einen nicht dargestellten Kühlmittelkreislauf eines Fahrzeugs anschließbar ist, über den von dem Kühlmittel aufgenommene Abwärme aus der Batterie 1 abführbar ist.
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Weiterhin sind am Batteriegehäuse 2 herkömmliche elektrische Anschlussmittel 5 angeordnet, mittels denen eine elektrische Kontaktierung des Zellverbunds ermöglicht wird.
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Die elektrischen und/oder elektronischen Komponenten 3 sind derart thermisch mit dem Batteriegehäuse 2 gekoppelt, dass die elektrischen und/oder elektronischen Komponenten 3 mittels einer Temperierung des Batteriegehäuses 2 kühlbar sind.
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Besonders vorteilhafterweise ist mittels der großen Wärmekapazität des Batteriegehäuses 2 die Kühlung der daran angeordneten elektrischen und/oder elektronischen Komponenten 3 homogenisiert, so dass starke Temperaturschwankungen vermieden sind. Weiterhin weist das Batteriegehäuse 2 eine im Vergleich zu den Oberflächen der elektrischen und/oder elektronischen Komponenten 3 signifikant vergrößerte Oberfläche, welche als Wärmeabgabefläche fungiert, auf.
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In einer ersten nicht dargestellten Ausführungsform sind eine Mehrzahl von elektrischen und/oder elektronisches Komponenten 3 oberseitig und/oder an zumindest einer Seitenfläche 6 des Batteriegehäuses 2 angeordnet.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist eine Mehrzahl von elektrischen und/oder elektronischen Komponenten an einander gegenüberliegenden Seitenflächen 6 des Batteriegehäuses 2 angeordnet. Dadurch sind die elektrischen und/oder elektronischen Komponenten 3 derart an der Oberfläche des Batteriegehäuses 2 angeordnet, dass ein Wärmeübertrag zwischen den einzelnen Komponenten 3 vermieden ist und ein größtmöglicher Wärmeübergang zwischen der jeweiligen Komponente 3 und dem Batteriegehäuse 2 ermöglicht ist.
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Die elektrischen und/oder elektronischen Komponenten 3 sind dabei bevorzugt als herkömmliche Laderegler 3.1, Batterieelektronik und/oder Spannungswandler 3.2 ausgebildet.
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3 zeigt schematisch eine perspektivische Darstellung eines Spannungswandlers 3.2 und 4 zeigt schematisch eine perspektivische Darstellung eines Ladereglers 3.1.
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5 zeigt schematisch ein in einem ausschnittsweise dargestellten Fahrzeug 7 verbautes Batteriegehäuse 2 einer Batterie 1 mit daran angeordneten elektrischen und/oder elektronischen Komponenten 3.
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Besonders vorteilhafterweise bildet die Batterie 1 mit den daran angeordneten elektrischen und/oder elektronischen Komponenten 3 eine bauliche Einheit, welche auf einfache Art und Weise im Fahrzeug anordenbar ist.
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Durch die Anordnung der elektrischen und/oder elektronischen Komponenten 3 direkt am Batteriegehäuse 2 ist ein Bauraumbedarf der elektrischen und/oder elektronischen Komponenten 3 reduziert und eine separate Befestigungsvorrichtung für die elektrischen und/oder elektronischen Komponenten 3 ist nicht notwendig.
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Das Batteriegehäuse 2 und die daran angeordneten elektrischen und/oder elektronischen Komponenten 3 sind in einem aktiven oder passiven Kühlluftstrom im Fahrzeug 7 angeordnet. Dadurch kann die Abwärme der elektrischen und/oder elektronischen Komponenten 3 an das Batteriegehäuse 2 angeleitet und von dort an eine Fahrzeugumgebung abgegeben werden. Beispielsweise können mittels nicht dargestellter Luftleitvorrichtungen und/oder Ventilatoren aktive Kühlluftströmungen in der Umgebung der Batterie erzeugt werden.
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In einer möglichen Ausführungsform ist das Batteriegehäuse 2 gegenüber den temperierten Einzelzellen thermisch isoliert ausgebildet. Somit wird das Batteriegehäuse 2 nicht mittels der Wärmeleitplatte im Inneres temperiert, sondern ausschließlich durch die Umgebungsluft und einen Umgebungsluftstrom. Eine solcherart aufgebaute Batterie 1 ist leichter zu temperieren und weist eine verbesserte Temperaturstabilität auf.
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In dieser Ausführungsform erfolgt die Kühlung des Batteriegehäuses 2 und der daran angeordneten elektrischen und/oder elektronischen Komponenten 3 eigenständig und von der Batteriekühlung unabhängig.
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Eine solche eigenständige, passive Kühlung der elektrischen und/oder elektronischen Komponenten 3 ermöglicht eine ausfallsichere, preiswerte und effiziente Kühlung, da über das Batteriegehäuses 2 eine permanente passive Kühlung der elektrischen und/oder elektronischen Komponenten 3 ermöglicht ist.
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Die elektrischen und/oder elektronischen Komponenten 3 können im gleichen Luftstrom wie das Batteriegehäuse 2 angeordnet und überströmt werden, so dass die Kühlung sowohl durch den Luftstrom direkt als auch durch die große Wärmekapazität und Oberfläche des Batteriegehäuses 2 unterstützt wird und so eine passive Kühlung ausreicht.
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In einer alternativen Ausführungsform können die elektrischen und/oder elektronischen Komponenten 3 seitlich am Batteriegehäuse 2 außerhalb eines Kühlluftstroms angeordnet sein, so dass die Kühlung der elektrischen und/oder elektronischen Komponenten 3 indirekt mittels des Batteriegehäuses 2 erfolgt, wobei die Abwärme der elektrischen und/oder elektronischen Komponenten 3 über das Batteriegehäuse 2 an eine mit dem Luftstrom beaufschlagte Stelle überträgen wird und dort vom Kühlluftstrom aufgenommen wird.
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In einer alternativen Ausführungsform könnten auch das Batteriegehäuse 2 und die daran angeordneten elektrischen und/oder elektronischen Komponenten 3 mittels der aktiven Kühlung der Einzelzellen temperierbar sein. Dadurch würde mittels der Batteriekühlung mit der Wärmeleitplatte sowohl das Batteriegehäuse 2 als auch die daran angeordneten elektrischen und/oder elektronischen Komponenten 3 aktiv gekühlt. Eine Kühlung des Batteriegehäuses 2 von Innen durch die aktive Kühlung der Einzelzellen kann zusätzlich zur Kühlung des Batteriegehäuses 2 durch einen Kühlluftstrom an der Außenseite erfolgen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Batterie
- 2
- Batteriegehäuse
- 3
- elektrische und/oder elektronische Komponente
- 3.1
- Laderegler
- 3.2
- Spannungswandler
- 4
- Kühlkanalanschluss
- 5
- elektrisches Anschlussmittel
- 6
- Seitenfläche
- 7
- Fahrzeug
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1897739 A1 [0003]
- EP 1935699 A1 [0004]
- EP 1932707 A1 [0005]
