DE102013011892B4 - Cooling device for a battery in a motor vehicle, battery with such a cooling device and manufacturing method - Google Patents

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Abstract

Kühlvorrichtung (20) für eine Batterie (10) eines Kraftfahrzeugs mit
- einer Kühlplatte (14), die zumindest einen Kühlkanal (18) für ein Kühlmedium aufweist und auf der zumindest eine Batteriezelle (12) der Batterie (10) zum Kühlen anordenbar ist, und
- einer Deformationseinrichtung (22), die im Vergleich zu der Kühlplatte (14) eine geringere Festigkeit aufweist, wobei
- die Deformationseinrichtung (22) die Kühlplatte (14) zumindest bereichsweise umgibt, wobei
- die Deformationseinrichtung (22) ein Rahmenelement (24) aufweist, das mittels einer Mehrzahl von Verstrebungselementen (26) an der Kühlplatte (14) abgestützt ist, dadurch gekennzeichnet, dass
- die Deformationseinrichtung (22) die Kühlplatte (14) an den Seitenflächen umgibt, wobei
- das Rahmenelement (24) über die mehreren Verstrebungselemente (26), die zwischen dem Rahmenelement (24) und der Kühlplatte (14) angeordnet sind, an den seitlichen Außenflächen der Kühlplatte (14) abgestützt ist, wobei
- das Rahmenelement (24) im Vergleich zu den jeweiligen Verstrebungselementen (26) eine höhere Festigkeit aufweist.

Figure DE102013011892B4_0000
Cooling device (20) for a battery (10) of a motor vehicle
- a cooling plate (14) which has at least one cooling channel (18) for a cooling medium and on which at least one battery cell (12) of the battery (10) can be arranged for cooling, and
- A deformation device (22) which has a lower strength in comparison to the cooling plate (14), wherein
- The deformation device (22) surrounds the cooling plate (14) at least in regions, wherein
- the deformation device (22) has a frame element (24) which is supported on the cooling plate (14) by means of a plurality of strut elements (26), characterized in that
- The deformation device (22) surrounds the cooling plate (14) on the side surfaces, wherein
- The frame element (24) is supported on the lateral outer surfaces of the cooling plate (14) via the plurality of strut elements (26) which are arranged between the frame element (24) and the cooling plate (14), wherein
- The frame element (24) has a higher strength in comparison to the respective strut elements (26).
Figure DE102013011892B4_0000

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kühlvorrichtung für eine Batterie eines Kraftfahrzeugs. Überdies betrifft die vorliegende Erfindung eine Batterie mit einer solchen Kühlvorrichtung. Schließlich betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer Kühlvorrichtung für eine Batterie eines Kraftfahrzeugs.The present invention relates to a cooling device for a battery in a motor vehicle. Furthermore, the present invention relates to a battery with such a cooling device. Finally, the present invention relates to a method for producing a cooling device for a battery in a motor vehicle.

In Kraftfahrzeugen, insbesondere in Elektrofahrzeugen, werden Batteriesysteme zur Energieversorgung von Elektromotoren verwendet. Diese Batteriesysteme umfassen üblicherweise eine Mehrzahl von Batteriezellen, die beispielsweise als prismatische Zellen ausgebildet sein können. Um die im Betrieb der Batteriezellen entstehende Wärme abführen zu können, werden heutige Batteriezellen hauptsächlich von unten gekühlt. Zu diesem Zweck werden die einzelnen Batteriezellen auf einer Kühlplatte angeordnet, die zumindest einen Kühlkanal aufweist, der mit dem Kühlsystem des Kraftfahrzeugs verbunden ist.In motor vehicles, in particular in electric vehicles, battery systems are used to supply energy to electric motors. These battery systems usually include a plurality of battery cells, which can be designed as prismatic cells, for example. In order to be able to dissipate the heat generated during operation of the battery cells, today's battery cells are mainly cooled from below. For this purpose, the individual battery cells are arranged on a cooling plate that has at least one cooling channel that is connected to the cooling system of the motor vehicle.

Des Weiteren sind heutige Batteriesysteme ideal steif ausgelegt, so dass im Falle eines Crashs beziehungsweise Unfalls diese nicht deformiert werden. Um bei einem Unfall den Impuls zu reduzieren und die dadurch entstehenden Folgen für das Kraftfahrzeug und seine Insassen zu mindern, muss die durch den Zusammenstoß hervorgerufene Energie entsprechend abgebaut oder umgewandelt werden. Um eine Beschädigung des Batteriesystems infolge eines Unfalls verhindern zu können, werden entsprechende Deformationselemente an den Batterien angeordnet.Furthermore, today's battery systems are designed to be ideally stiff, so that they are not deformed in the event of a crash or accident. In order to reduce the momentum in the event of an accident and to mitigate the resulting consequences for the motor vehicle and its occupants, the energy caused by the collision must be dissipated or converted accordingly. Corresponding deformation elements are arranged on the batteries in order to be able to prevent damage to the battery system as a result of an accident.

In diesem Zusammenhang beschreibt die DE 10 2009 040 598 A1 ein Batteriemodul für ein zumindest teilweise mit elektrischer Energie betreibbares Fahrzeug. Das Batteriemodul umfasst mehrere Batteriepacks mit jeweils mehreren Einzelzellen. Zudem umfasst das Batteriemodul mindestens ein Aufprallenergie absorbierendes Element, das am und/oder im Gehäuse angeordnet ist. Dieses Element kann nach Art eines Gürtels ausgebildet sein und das Batteriemodul umgeben. Alternativ oder zusätzlich kann das Element zwischen den Einzelzellen angeordnet sein.In this context, describes the DE 10 2009 040 598 A1 a battery module for a vehicle that can be operated at least partially with electrical energy. The battery module includes multiple battery packs, each with multiple individual cells. In addition, the battery module comprises at least one element absorbing impact energy, which is arranged on and/or in the housing. This element can be designed like a belt and surround the battery module. Alternatively or additionally, the element can be arranged between the individual cells.

Des Weiteren beschreibt die DE 10 2010 021 811 A1 ein Kühlsystem für Batteriemodule von Elektrofahrzeugen. Dabei ist zwischen einer Vielzahl von Einzelzellen des Batteriemoduls ein ein Kühlmedium führendes Element vorgesehen, das aus einer ersten Seite und einer zweiten Seite besteht und im Wesentlichen flächige Kontaktbereiche mit den Einzelzellen des Batteriemoduls ausgebildet hat. Das Kühlmedium führende Element besteht aus einem wärmeleitenden Material und hat mehrere flächige Abschnitte ausgeformt, die in einem wärmeleitenden Kontakt mit den Einzelzellen sind.Furthermore, the DE 10 2010 021 811 A1 a cooling system for battery modules of electric vehicles. In this case, a cooling medium-carrying element is provided between a large number of individual cells of the battery module, which element consists of a first side and a second side and has formed essentially flat contact areas with the individual cells of the battery module. The element carrying the cooling medium consists of a thermally conductive material and has a plurality of flat sections that are in thermally conductive contact with the individual cells.

Darüber hinaus ist aus der DE 10 2008 027 293 A1 eine Vorrichtung zur Kühlung einer Fahrzeugbatterie bekannt, die eine Mehrzahl von elektrischen Speicherelementen und einen Kühlkörper mit Kanälen zur Durchströmung mit einem Fluid aufweist. Dabei ist der die Kanäle umfassende Kühlkörper als zumindest ein Strangpressprofil ausgebildet.In addition, from the DE 10 2008 027 293 A1 discloses a device for cooling a vehicle battery, which has a plurality of electrical storage elements and a heat sink with channels for a fluid to flow through. In this case, the heat sink encompassing the channels is designed as at least one extruded profile.

Des Weiteren beschreibt die DE 102 23 782 A1 eine Batterie mit wenigstens einer elektrochemischen Speicherzelle und einer Kühlvorrichtung, wobei die wenigstens eine elektrochemische Speicherzelle zwischen Teilen der Kühlvorrichtung angeordnet ist. Dabei ist jede der elektrochemischen Speicherzellen in einer Öffnung der Kühlvorrichtung aufgenommen und steht mit jeweils wenigstens einer der Speicherzellen zumindest teilweise in kraftschlüssigem Kontakt. Zudem weist die Kühlvorrichtung in den Bereichen des kraftschlüssigen Kontakts wenigstens eine Dehnfuge auf.Furthermore, the DE 102 23 782 A1 a battery having at least one electrochemical storage cell and a cooling device, wherein the at least one electrochemical storage cell is arranged between parts of the cooling device. Each of the electrochemical storage cells is accommodated in an opening of the cooling device and is at least partially in non-positive contact with at least one of the storage cells. In addition, the cooling device has at least one expansion joint in the areas of non-positive contact.

In der DE 10 2010 032 898 A1 ist eine Kühlvorrichtung für eine Kraftfahrzeugbatterie mit einer Kühlmittelleitung und einem separaten Anpresselement beschrieben, wobei das Anpresselement elastisch ausgebildet ist. Dabei kann das Anpresselement die Kühlmittelleitung direkt gegen eine Flachseite der Fahrzeugbatterie pressen. Die Kühlmittelleitung ist flach ausgebildet und hat eine ebene Oberseite zur Anlage an der Flachseite der Fahrzeugbatterie.In the DE 10 2010 032 898 A1 describes a cooling device for a motor vehicle battery with a coolant line and a separate pressing element, the pressing element being elastic. The pressing element can press the coolant line directly against a flat side of the vehicle battery. The coolant line is flat and has a flat upper side for contact with the flat side of the vehicle battery.

In der DE 10 2007 010 741 A1 ist eine Batterie mit einem Gehäuse und mit einem in dem Gehäuse angeordneten Zellverbund, insbesondere eine Fahrzeugbatterie, beschrieben. Um den Zellverbund zu fixieren, wird vorgeschlagen, dass die Batterie ein Fixierungselement für den Zellverbund aufweist. Das Fixierungselement ist über oder unter dem Zellverbund angeordnet, sodass der Boden, der Zellverbund, das Fixierungselement und der Deckel unter einer von dem Fixierungselement in der vertikalen Richtung ausgeübten Druckspannung stehen. Dadurch wird der Zellverbund in dem Gehäuse positioniert und gehalten.In the DE 10 2007 010 741 A1 describes a battery with a housing and with a cell assembly arranged in the housing, in particular a vehicle battery. In order to fix the cell assembly, it is proposed that the battery has a fixing element for the cell assembly. The fixing member is arranged above or below the cell assembly, so that the bottom, the cell assembly, the fixing member and the lid are under compressive stress exerted by the fixing member in the vertical direction. As a result, the cell assembly is positioned and held in the housing.

Aus der DE 10 2007 010 738 A1 geht eine Batterie, insbesondere eine Fahrzeugbatterie, mit einem Gehäuse hervor. In dem Gehäuse ist ein Zellverbund aus Batteriezellen und einer Platine zum elektrischen Verbinden der Zellen angeordnet. Zur Verbesserung der Deformationssicherheit wird vorgeschlagen, dass die Batterie im Inneren des Gehäuses angeordnete Stützelemente aufweist. Die Stützelemente können dabei zum Vorbeiführen der Belastungskräfte um die Platine oder zum Hindurchführen der Belastungskräfte durch die Platine ausgebildet sein.From the DE 10 2007 010 738 A1 discloses a battery, in particular a vehicle battery, with a housing. A cell assembly made up of battery cells and a circuit board for electrically connecting the cells is arranged in the housing. In order to improve the security against deformation, it is proposed that the battery has support elements arranged inside the housing. The support elements can be used to bypass the Load forces to be designed around the board or for passing the load forces through the board.

In der DE 10 2010 024 320 A1 ist eine Vorrichtung zum Halten einer Batterie in einer Tragstruktur einer Karosserie eines Fahrzeugs beschrieben. Dabei weist die Tragstruktur mindestens eine Halteeinrichtung auf, die an der Tragstruktur befestigbar ist.In the DE 10 2010 024 320 A1 describes a device for holding a battery in a support structure of a body of a vehicle. In this case, the supporting structure has at least one holding device which can be fastened to the supporting structure.

In der DE 10 2011 112 598 A1 ist ein Batterietrog mit einem Troggehäuse zur Lagerung einer Vielzahl von Batteriezellen für ein Elektrofahrzeug beschrieben. Die gelagerten Batteriezellen sind mittels einer Zellverspannung mit Spannelementen mechanisch verspannt. Dabei ist die Zellverspannung mit ihren Spannelementen in einer zusätzlichen Funktion in das Troggehäuse zu dessen Versteifung integriert.In the DE 10 2011 112 598 A1 describes a battery tray with a tray housing for storing a plurality of battery cells for an electric vehicle. The stored battery cells are mechanically clamped by means of a cell clamp with clamping elements. The cell bracing with its tensioning elements is integrated into the trough housing in an additional function to reinforce it.

Schließlich beschreibt die DE 10 2008 010 822 A1 ein Batteriegehäuse, das aus mehreren Gehäusesegmenten besteht. Dabei sind die Gehäusesegmente derart miteinander verbunden, dass bei einer Krafteinwirkung auf das Batteriegehäuse diese unter Beibehaltung der Form der einzelnen Gehäusesegmente deformierbar sind. Zudem können die Gehäusesegmente entsprechende Kühlkanäle aufweisen.Finally describes the DE 10 2008 010 822 A1 a battery housing that consists of several housing segments. The housing segments are connected to one another in such a way that when a force acts on the battery housing, they can be deformed while maintaining the shape of the individual housing segments. In addition, the housing segments can have corresponding cooling channels.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kühlvorrichtung für eine Batterie eines Kraftfahrzeugs bereitzustellen, mit der die Sicherheit beim Betrieb des Kraftfahrzeugs erhöht werden kann.It is the object of the present invention to provide a cooling device for a battery in a motor vehicle, with which the safety during operation of the motor vehicle can be increased.

Diese Aufgabe wird durch eine Kühlvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, durch eine Batterie mit den Merkmalen des Patentanspruchs 6 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 7 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.This object is achieved by a cooling device having the features of patent claim 1, by a battery having the features of patent claim 6 and by a method having the features of patent claim 7. Advantageous developments of the present invention are the subject matter of the dependent claims.

Die erfindungsgemäße Kühlvorrichtung für eine Batterie eines Kraftfahrzeugs umfasst eine Kühlplatte, die zumindest einen Kühlkanal für ein Kühlmedium aufweist und auf der zumindest eine Batteriezelle der Batterie zum Kühlen anordenbar ist, und eine Deformationseinrichtung, die im Vergleich zu der Kühlplatte eine geringere Festigkeit aufweist, wobei die Deformationseinrichtung die Kühlplatte zumindest bereichsweise umgibt.The cooling device according to the invention for a battery in a motor vehicle comprises a cooling plate which has at least one cooling channel for a cooling medium and on which at least one battery cell of the battery can be arranged for cooling, and a deformation device which has a lower strength than the cooling plate, the Deformation device surrounding the cooling plate at least partially.

Die Kühlplatte der Kühlvorrichtung kann beispielsweise aus einem Metall gefertigt sein. Des Weiteren kann die Kühlplatte plattenförmig beziehungsweise quaderförmig ausgebildet sein. Die Kühlplatte kann einen oder mehrere Kühlkanäle aufweisen, die mit einem Kühlmedium durchströmt werden. Zu diesem Zweck kann die Kühlplatte entsprechende Anschlüsse aufweisen, mit denen der Kühlkanal mit einem Kühlsystem des Kraftfahrzeugs verbunden werden kann. Auf einer Oberseite der Kühlplatte können eine oder mehrere Batteriezellen der Batterie angeordnet werden. Damit kann die Wärme, die von den Batteriezellen abgegeben wird, an die Kühlplatte abgeführt werden.The cooling plate of the cooling device can be made of a metal, for example. Furthermore, the cooling plate can be designed in the form of a plate or cuboid. The cooling plate can have one or more cooling channels through which a cooling medium flows. For this purpose, the cooling plate can have appropriate connections with which the cooling channel can be connected to a cooling system of the motor vehicle. One or more battery cells of the battery can be arranged on an upper side of the cooling plate. This allows the heat given off by the battery cells to be dissipated to the cooling plate.

Des Weiteren umfasst die Kühlvorrichtung eine Deformationseinrichtung, die sich infolge einer äußeren Krafteinwirkung plastisch und/oder elastisch verformen kann. Die Deformationseinrichtung umgibt die Kühlplatte an den Seitenflächen. Die Deformationseinrichtung kann auch an einer der Oberseite, auf der die Batteriezellen anordenbar sind, gegenüberliegenden Unterseite angeordnet sein. Die Kühlvorrichtung ist somit in zwei Bereiche beziehungsweise Zonen eingeteilt: Eine aktive Kühlzone zum Kühlen der Batteriezellen, die durch die Kühlplatte gebildet ist, und eine Crashzone, die durch die Deformationseinrichtung gebildet ist. Damit kann die bei einem Zusammenstoß beziehungsweise Crash entstehende Energie durch die Deformationseinrichtung abgebaut beziehungsweise umgewandelt werden. Somit kann verhindert werden, dass die Batterie beziehungsweise die Batteriezellen beschädigt werden.Furthermore, the cooling device includes a deformation device that can deform plastically and/or elastically as a result of an external force. The deformation device surrounds the cooling plate on the side surfaces. The deformation device can also be arranged on an underside opposite the upper side on which the battery cells can be arranged. The cooling device is thus divided into two areas or zones: an active cooling zone for cooling the battery cells, which is formed by the cooling plate, and a crash zone, which is formed by the deformation device. The energy generated in the event of a collision or crash can thus be dissipated or converted by the deformation device. It can thus be prevented that the battery or the battery cells are damaged.

Die Deformationseinrichtung weist ein Rahmenelement auf, das mittels einer Mehrzahl von Verstrebungselementen an der Kühlplatte abgestützt ist. Dabei ist es auch denkbar, dass das Rahmenelement einteilig mit den Verstrebungselementen ausgebildet ist. Das Rahmenelement kann die Kühlplatte seitlich umgeben. Zwischen dem Rahmenelement und der Kühlplatte sind mehrere Verstrebungselemente angeordnet, mittels denen das Rahmenelement an der Kühlplatte kraftschlüssig oder formschlüssig befestigt sein kann. Die Verstrebungselemente können gleichmäßig beabstandet zueinander angeordnet sein. Die Verstrebungselemente sind insbesondere so zueinander beziehungsweise zu dem Rahmenelement angeordnet, dass sie sich infolge einer äußeren Krafteinwirkung plastisch und/oder elastisch verformen können. Damit kann die Kühlvorrichtung vor einer Beschädigung durch eine äu-ßere Krafteinwirkung geschützt werden. Das Rahmenelement ist ferner über die mehreren Verstrebungselemente, die zwischen dem Rahmenelement und der Kühlplatte angeordnet sind, an den seitlichen Außenflächen der Kühlplatte abgestützt.The deformation device has a frame element which is supported on the cooling plate by means of a plurality of strut elements. It is also conceivable that the frame element is formed in one piece with the strut elements. The frame element can laterally surround the cooling plate. A plurality of strut elements are arranged between the frame element and the cooling plate, by means of which the frame element can be fastened to the cooling plate in a non-positive or positive manner. The strut elements can be arranged at equal distances from one another. The strut elements are in particular arranged relative to each other or to the frame element in such a way that they can deform plastically and/or elastically as a result of an external force. The cooling device can thus be protected from damage by an external force. The frame member is further supported on the lateral outer surfaces of the cooling plate via the plurality of brace members disposed between the frame member and the cooling plate.

Das Rahmenelement weist im Vergleich zu den jeweiligen Verstrebungselementen eine höhere Festigkeit auf. Damit kann erreicht werden, dass bei einer lokalen Krafteinwirkung auf das Rahmenelement die Kraft über das Rahmenelement an mehrere Verstrebungselemente, die zwischen dem Rahmenelement und der Kühlplatte angeordnet sind, verteilt wird. Somit kann die Kühlvorrichtung besonders zuverlässig vor einer Beschädigung im Falle eines Crashs geschützt werden. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die Kühlplatte im Vergleich zu bekannten Kühlplatten aus einem Material gefertigt werden kann, das eine geringere Festigkeit aufweist. Damit sind hohe Güten der Materialien nicht notwendig, da die Kühlplatte vor einer mechanischen Krafteinwirkung durch die Deformationseinrichtung geschützt wird.The frame element has a higher strength in comparison to the respective strut elements. In this way it can be achieved that when a local force acts on the frame element, the force can be transmitted to several via the frame element Bracing elements, which are arranged between the frame member and the cooling plate, is distributed. The cooling device can thus be protected particularly reliably against damage in the event of a crash. Another advantage is that the cooling plate can be made of a material that is less strong than known cooling plates. This means that high quality materials are not necessary, since the cooling plate is protected from the effects of mechanical force by the deformation device.

In einer Ausführungsform ist die Deformationseinrichtung aus einem Material gefertigt, das zumindest ein Metall, zumindest einen Kunststoff und/oder zumindest einen Faser-Kunststoff-Verbund umfasst. Die Deformationseinrichtung kann beispielsweise aus einem Metall, wie beispielsweise Aluminium, gefertigt sein. Ebenso ist es denkbar, dass die Deformationseinrichtung aus einer Legierung gefertigt ist. Alternativ dazu kann die Deformationseinrichtung aus einem Kunststoff oder einem Verbundwerkstoff gefertigt sein. Beispielsweise kann die Deformationseinrichtung aus einem kohlefaserverstärkten Kunststoff oder einem glasfaserverstärkten Kunststoff gefertigt sein. Dabei ist es auch denkbar, dass das Rahmenelement der Deformationseinrichtung und die Verstrebungselemente der Deformationseinrichtung aus unterschiedlichen Materialien gefertigt sind. Insbesondere durch die Verwendung von Kunststoffen oder eines Faser-Kunststoff-Verbunds kann eine Deformationseinrichtung bereitgestellt werden, die ein geringes Gewicht aufweist.In one embodiment, the deformation device is made from a material that includes at least one metal, at least one plastic and/or at least one fiber-plastic composite. The deformation device can be made of a metal, such as aluminum, for example. It is also conceivable that the deformation device is made from an alloy. As an alternative to this, the deformation device can be made of a plastic or a composite material. For example, the deformation device can be made of a carbon-fiber-reinforced plastic or a glass-fiber-reinforced plastic. It is also conceivable that the frame element of the deformation device and the strut elements of the deformation device are made of different materials. In particular through the use of plastics or a fiber-plastic composite, a deformation device can be provided which has a low weight.

In einer weiteren Ausgestaltung umfasst die Kühlvorrichtung ein Verbindungselement, das sich von dem Kühlkanal der Kühlplatte zu einer Außenfläche der Deformationseinrichtung erstreckt. Das Verbindungselement kann sich dabei von dem Kühlkanal der Kühlplatte zu dem Rahmenelement der Deformationseinrichtung erstrecken. Das Verbindungselement dient der fluidischen Verbindung des zumindest einen Kühlkanals der Kühlplatte mit einem Kühlmittelsystem des Kraftfahrzeugs. An der Außenfläche der Deformationseinrichtung beziehungsweise an der Außenfläche des Rahmenelements kann ein entsprechendes Anschlusselement vorgesehen sein, mittels welchem das Verbindungselement mit einem Kühlmittelkreislauf des Kraftfahrzeugs verbunden werden kann. Damit kann eine einfache und zuverlässige Verbindung des Kühlkanals der Kühlplatte mit dem Kühlmittelkreislauf des Kraftfahrzeugs bereitgestellt werden.In a further configuration, the cooling device comprises a connecting element which extends from the cooling channel of the cooling plate to an outer surface of the deformation device. The connecting element can extend from the cooling channel of the cooling plate to the frame element of the deformation device. The connecting element is used for the fluidic connection of the at least one cooling channel of the cooling plate to a coolant system of the motor vehicle. A corresponding connection element can be provided on the outer surface of the deformation device or on the outer surface of the frame element, by means of which the connection element can be connected to a coolant circuit of the motor vehicle. A simple and reliable connection of the cooling channel of the cooling plate to the coolant circuit of the motor vehicle can thus be provided.

Bevorzugt ist das Verbindungselement als Faltenbalg ausgebildet. Mit anderen Worten kann das Verbindungselement als komprimierbares beziehungsweise deformierbares Schlauchstück ausgebildet sein. Somit kann die Duktilität gewahrt werden und es kann im Fehlerfall verhindert werden, dass es zu Undichtigkeiten kommt. Wenn die Deformationseinrichtung infolge einer äu-ßeren Krafteinwirkung verformt wird, kann sich das Verbindungselement beziehungsweise der Schlauch, der als Faltenbalg ausgebildet ist, ebenso verformen. Damit kann verhindert werden, dass das Verbindungselement beschädigt wird und somit ein Leck in dem Kühlmittelkreislauf auftritt.The connecting element is preferably designed as a bellows. In other words, the connecting element can be designed as a compressible or deformable piece of tubing. The ductility can thus be maintained and, in the event of a fault, leaks can be prevented. If the deformation device is deformed as a result of an external force, the connecting element or the hose, which is designed as a bellows, can also be deformed. This can prevent the connecting element from being damaged and thus a leak from occurring in the coolant circuit.

In einer alternativen Ausführungsform weist die Kühlplatte zumindest ein Anschlusselement zum Versorgen des zumindest einen Kühlkanals mit dem Kühlmedium auf. Mit anderen Worten ist innerhalb der Kühlplatte zumindest ein Anschlusselement vorgesehen, mit dem der zumindest eine Kühlkanal der Kühlplatte mit dem Kühlmittelkreislauf des Kraftfahrzeugs verbunden werden kann. Das zumindest eine Anschlusselement kann sich beispielsweise auf der Unterseite der Kühlplatte befinden. Damit kann verhindert werden, dass der Kühlmittelkreislauf im Falle eines Zusammenstoßes beziehungsweise Crashs beschädigt wird.In an alternative embodiment, the cooling plate has at least one connection element for supplying the at least one cooling channel with the cooling medium. In other words, at least one connection element is provided within the cooling plate, with which the at least one cooling channel of the cooling plate can be connected to the coolant circuit of the motor vehicle. The at least one connection element can be located on the underside of the cooling plate, for example. This can prevent the coolant circuit from being damaged in the event of a collision or crash.

Die erfindungsgemäße Batterie umfasst die zuvor beschriebene Kühlvorrichtung, zumindest eine Batteriezelle, die auf der Kühlplatte der Kühlvorrichtung angeordnet ist und ein Gehäuse. Insbesondere sind mehrere Batteriezellen an der Oberseite der Kühlplatte angeordnet. Zwischen der Kühlplatte und den einzelnen Batteriezellen kann zudem eine thermische Vergussmasse vorgesehen sein, mit der der Wärmeübertrag von den jeweiligen Batteriezellen zu der Kühlplatte begünstigt wird. Auf der Kühlplatte kann zudem ein entsprechendes Befestigungselement vorgesehen sein, mit dem das Gehäuse, das die Batteriezellen umgibt, auf der Kühlplatte befestigt werden kann. Alternativ dazu kann das Gehäuse auf der Deformationseinrichtung befestigt werden.The battery according to the invention comprises the cooling device described above, at least one battery cell which is arranged on the cooling plate of the cooling device, and a housing. In particular, several battery cells are arranged on the upper side of the cooling plate. In addition, a thermal potting compound can be provided between the cooling plate and the individual battery cells, with which the heat transfer from the respective battery cells to the cooling plate is promoted. In addition, a corresponding fastening element can be provided on the cooling plate, with which the housing, which surrounds the battery cells, can be fastened on the cooling plate. Alternatively, the housing can be attached to the deformation device.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen einer Kühlvorrichtung umfasst das Bereitstellen einer Kühlpatte, die zumindest einen Kühlkanal für ein Kühlmedium aufweist und auf der zumindest eine Batteriezelle zum Kühlen anordenbar ist, das Anordnen einer Deformationseinrichtung, die im Vergleich zu der Kühlplatte eine geringere Festigkeit aufweist, an den Seitenflächen der Kühlplatte derart, dass die Deformationseinrichtung die Kühlplatte zumindest bereichsweise umgibt, wobei die Deformationseinrichtung ein Rahmenelement aufweist, und das Abstützen des Rahmenelements mittels einer Mehrzahl von Verstrebungselementen, die zwischen dem Rahmenelement und der Kühlplatte angeordnet sind, an den seitlichen Außenflächen der Kühlplatte, wobei das Rahmenelement im Vergleich zu den jeweiligen Verstrebungselementen eine höhere Festigkeit aufweist.The method according to the invention for producing a cooling device comprises providing a cooling plate, which has at least one cooling channel for a cooling medium and on which at least one battery cell can be arranged for cooling, arranging a deformation device, which has less strength than the cooling plate, on the Side surfaces of the cooling plate in such a way that the deformation device surrounds the cooling plate at least in regions, the deformation device having a frame element, and the frame element being supported by means of a plurality of strut elements, which are arranged between the frame element and the cooling plate, on the lateral outer surfaces of the cooling plate, wherein the frame element has a higher strength in comparison to the respective strut elements.

Bevorzugt werden beim Anordnen der Deformationseinrichtung ein Rahmenelement der Deformationseinrichtung und eine Mehrzahl von Verstrebungselementen an der Kühlplatte mittels eines Fügeprozesses angeordnet.When arranging the deformation device, a frame element of the deformation device and a plurality of strut elements are preferably arranged on the cooling plate by means of a joining process.

Die zuvor im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung beschriebenen Vorteile und Weiterbildungen können auf die erfindungsgemäße Batterie und das erfindungsgemäße Verfahren übertragen werden.The advantages and developments described above in connection with the cooling device according to the invention can be transferred to the battery according to the invention and the method according to the invention.

Die vorliegende Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:

  • 1 eine Batterie mit einer Kühlvorrichtung gemäß dem Stand der Technik;
  • 2 eine Kühlvorrichtung für eine Batterie in einer ersten Ausführungsform; und
  • 3 die Kühlvorrichtung für die Batterie in einer weiteren Ausführungsform.
The present invention will now be explained in more detail with reference to the accompanying drawings. show:
  • 1 a battery with a cooling device according to the prior art;
  • 2 a cooling device for a battery in a first embodiment; and
  • 3 the cooling device for the battery in a further embodiment.

Die nachfolgend näher geschilderten Ausführungsbeispiele stellen bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dar.The exemplary embodiments described in more detail below represent preferred embodiments of the present invention.

1 zeigt eine Batterie 10 gemäß dem Stand der Technik in einer geschnittenen Seitenansicht. Die Batterie 10 umfasst eine Mehrzahl von Batteriezellen 12, die elektrisch miteinander gekoppelt sind. Die Batteriezellen 12 sind auf einer Kühlplatte 14 angeordnet. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind acht Batteriezellen 12 auf einer Oberseite 16 der Kühlplatte 14 angeordnet. Die Kühlplatte 14 ist plattenförmig beziehungsweise quaderförmig ausgebildet und kann aus einem Metall, beispielsweise Aluminium, gefertigt sein. Innerhalb der Kühlplatte 14 ist ein Kühlkanal 18 angeordnet, der mit einem Kühlmittel durchströmt wird. Zu diesem Zweck kann der Kühlkanal 18 mit einem Kühlmittelkreislauf des Kraftfahrzeugs verbunden sein. Zudem umfasst die Batterie 10 ein Gehäuse 32, das die Batteriezellen 12 umgibt. Das Gehäuse 32 kann auf der Kühlplatte 14 befestigt sein. 1 shows a battery 10 according to the prior art in a sectional side view. The battery 10 includes a plurality of battery cells 12 electrically coupled to one another. The battery cells 12 are arranged on a cooling plate 14 . In the present exemplary embodiment, eight battery cells 12 are arranged on an upper side 16 of the cooling plate 14 . The cooling plate 14 is designed in the form of a plate or cuboid and can be made of a metal, for example aluminum. A cooling channel 18 through which a coolant flows is arranged inside the cooling plate 14 . For this purpose, the cooling channel 18 can be connected to a coolant circuit of the motor vehicle. In addition, the battery 10 includes a housing 32 which surrounds the battery cells 12 . The housing 32 can be mounted on the cooling plate 14 .

Infolge eines Zusammenstoßes beziehungsweise Crashs kann eine äußere Kraft auf die Batterie 10 wirken. Dies kann zur Folge haben, dass die Batteriezellen 12 und/oder die Kühlplatte 14 beschädigt werden. Des Weiteren kann es zu Undichtigkeiten beziehungsweise Leckagen in dem mit dem Kühlkanal 18 verbundenen Kühlsystem des Kraftfahrzeugs kommen.An external force can act on the battery 10 as a result of a collision or crash. This can result in the battery cells 12 and/or the cooling plate 14 being damaged. Furthermore, there may be leaks in the cooling system of the motor vehicle that is connected to the cooling duct 18 .

2 zeigt eine Kühlvorrichtung 20 für eine Batterie 10 eines Kraftfahrzeugs in einer Draufsicht. Die Kühlvorrichtung 20 umfasst die Kühlplatte 14, die zuvor im Zusammenhang mit 1 beschrieben wurde. Innerhalb der Kühlplatte 14 verläuft der Kühlkanal 18, der im vorliegenden Ausführungsbeispiel mäanderförmig ausgebildet ist. Des Weiteren umfasst die Kühlvorrichtung 20 eine Deformationseinrichtung 22, welche an den Seitenflächen der Kühlplatte 14 angeordnet ist. Die Deformationseinrichtung 22 weist im Vergleich zu der Kühlplatte 14 eine geringere Festigkeit auf. Die Deformationseinrichtung 22 verformt sich infolge einer äußeren Krafteinwirkung plastisch und/oder elastisch. Die Deformationseinrichtung 22 umfasst ein Rahmenelement 24, das über mehrere Verstrebungselemente 26 an den seitlichen Außenflächen der Kühlplatte 14 abgestützt ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Verstrebungselemente 26 schräg zwischen der Außenfläche der Kühlplatte 14 und dem Rahmenelement 24 angeordnet. 2 shows a cooling device 20 for a battery 10 of a motor vehicle in a plan view. The cooling device 20 includes the cooling plate 14, previously associated with 1 was described. Within the cooling plate 14 runs the cooling channel 18, which is designed in a meandering manner in the present exemplary embodiment. Furthermore, the cooling device 20 includes a deformation device 22 which is arranged on the side surfaces of the cooling plate 14 . The deformation device 22 has a lower strength than the cooling plate 14 . The deformation device 22 deforms plastically and/or elastically as a result of an external force. The deformation device 22 comprises a frame element 24 which is supported on the lateral outer surfaces of the cooling plate 14 via a plurality of strut elements 26 . In the present exemplary embodiment, the strut elements 26 are arranged at an angle between the outer surface of the cooling plate 14 and the frame element 24 .

Das Rahmenelement 24 und die Verstrebungselemente 26 können aus einem Metall, einer Metalllegierung, einem Kunststoff oder einem Faserverbundwirkstoff gefertigt sein. Das Rahmenelement 24 kann auch aus einem anderen Material als die Verstrebungselemente 26 gefertigt sein. Das Rahmenelement 24 weist im Vergleich zu den Verstrebungselementen 26 eine höhere Festigkeit auf. Damit kann erreicht werden, dass bei einer punktuellen Krafteinwirkung auf die Deformationseinrichtung 22 die Kraft über das Rahmenelement 24 auf mehrere der Verstrebungselemente 26 verteilt wird. Durch die Deformationseinrichtung 22 kann eine Beschädigung der Kühlplatte 14 beziehungsweise der auf der Kühlplatte 14 angeordneten Batteriezellen 12 verhindert werden.The frame element 24 and the strut elements 26 can be made of a metal, a metal alloy, a plastic or a fiber composite material. The frame element 24 can also be made from a different material than the strut elements 26 . The frame element 24 has a higher strength in comparison to the strut elements 26 . It can thus be achieved that when a force acts on the deformation device 22 at a point, the force is distributed over the frame element 24 to a plurality of the strut elements 26 . Damage to the cooling plate 14 or to the battery cells 12 arranged on the cooling plate 14 can be prevented by the deformation device 22 .

Innerhalb der Deformationseinrichtung 22 sind vorliegend zwei Verbindungselemente 28 angeordnet. Die Verbindungselemente 28 sind durch einen Schlauch gebildet, der nach Art eines Faltenbalgs ausgebildet ist. Die Verbindungselemente 28 erstrecken sich von dem Kühlkanal 18 der Kühlplatte 14 zu der Außenseite des Rahmenelements 24. Wenn die Deformationseinrichtung 22 infolge einer äußeren Krafteinwirkung verformt wird, kann sich das jeweilige Verbindungselement 28 ebenfalls verformen. Somit kann verhindert werden, dass das Verbindungselement 28 bei einer Verformung der Deformationseinrichtung 22 beschädigt wird. Damit können Undichtigkeiten in dem Kühlmittelkreislauf, mit dem der Kühlkanal 18 verbunden ist, verhindert werden.In the present case, two connecting elements 28 are arranged within the deformation device 22 . The connecting elements 28 are formed by a tube which is designed in the manner of a bellows. The connecting elements 28 extend from the cooling channel 18 of the cooling plate 14 to the outside of the frame element 24. If the deformation device 22 is deformed as a result of an external force, the respective connecting element 28 can also be deformed. It can thus be prevented that the connecting element 28 is damaged when the deformation device 22 is deformed. In this way, leaks in the coolant circuit to which the cooling channel 18 is connected can be prevented.

3 zeigt die Kühlvorrichtung 20 in einer weiteren Ausführungsform. Dabei sind anstelle der Verbindungselemente 28, die in 2 gezeigt sind, innerhalb der Kühlplatte 14 entsprechende Anschlusselemente 30 vorgesehen. Die Anschlusselemente 30 dienen der fluidischen Verbindung des Kühlkanals 18 mit einem Kühlmittelkreislauf des Kraftfahrzeugs. Die Anschlusselement 30 befinden sich innerhalb der Kühlplatte 14. Die Anschlusselemente 30 können beispielsweise auf einer der Oberseite 16 der Kühlplatte gegenüberliegenden Unterseite angeordnet sein. Durch die Anschlusselemente 30 kann ebenso verhindert werden, dass infolge einer mechanischen Verformung der Deformationseinrichtung 22 eine Undichtigkeit in dem Kühlmittelkreislauf auftritt. 3 shows the cooling device 20 in a further embodiment. Instead of the connecting elements 28, which are in 2 are shown, corresponding connection elements 30 are provided within the cooling plate 14 . The connection elements 30 are used for the fluidic connection of the cooling channel 18 to a coolant circuit of the motor vehicle. The connection element 30 is located within the cooling plate 14. The connection element Elements 30 can be arranged, for example, on an underside opposite the upper side 16 of the cooling plate. The connecting elements 30 can also prevent a leak from occurring in the coolant circuit as a result of a mechanical deformation of the deformation device 22 .

Claims (8)

Kühlvorrichtung (20) für eine Batterie (10) eines Kraftfahrzeugs mit - einer Kühlplatte (14), die zumindest einen Kühlkanal (18) für ein Kühlmedium aufweist und auf der zumindest eine Batteriezelle (12) der Batterie (10) zum Kühlen anordenbar ist, und - einer Deformationseinrichtung (22), die im Vergleich zu der Kühlplatte (14) eine geringere Festigkeit aufweist, wobei - die Deformationseinrichtung (22) die Kühlplatte (14) zumindest bereichsweise umgibt, wobei - die Deformationseinrichtung (22) ein Rahmenelement (24) aufweist, das mittels einer Mehrzahl von Verstrebungselementen (26) an der Kühlplatte (14) abgestützt ist, dadurch gekennzeichnet, dass - die Deformationseinrichtung (22) die Kühlplatte (14) an den Seitenflächen umgibt, wobei - das Rahmenelement (24) über die mehreren Verstrebungselemente (26), die zwischen dem Rahmenelement (24) und der Kühlplatte (14) angeordnet sind, an den seitlichen Außenflächen der Kühlplatte (14) abgestützt ist, wobei - das Rahmenelement (24) im Vergleich zu den jeweiligen Verstrebungselementen (26) eine höhere Festigkeit aufweist.Cooling device (20) for a battery (10) of a motor vehicle with - a cooling plate (14) which has at least one cooling channel (18) for a cooling medium and on which at least one battery cell (12) of the battery (10) can be arranged for cooling, and - a deformation device (22) which is less strong than the cooling plate (14), - the deformation device (22) surrounding the cooling plate (14) at least in regions, - the deformation device (22) having a frame element (24) which is supported on the cooling plate (14) by means of a plurality of strut elements (26), characterized in that - the deformation device (22) surrounds the cooling plate (14) on the side surfaces, wherein - the frame element (24) over the plurality of Bracing elements (26), which are arranged between the frame element (24) and the cooling plate (14), are supported on the lateral outer surfaces of the cooling plate (14), wherein - the frame element (24) compared to the respective strut elements (26) has a has higher strength. Kühlvorrichtung (20) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Deformationseinrichtung (22) aus einem Material gefertigt ist, das zumindest ein Metall, zumindest einen Kunststoff und/oder zumindest einen Faser-Kunststoff-Verbund umfasst.Cooling device (20) after claim 1 , characterized in that the deformation device (22) is made of a material which comprises at least one metal, at least one plastic and/or at least one fiber-plastic composite. Kühlvorrichtung (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlvorrichtung (20) ein Verbindungselement (28) umfasst, das sich von dem zumindest einen Kühlkanal (18) der Kühlplatte (14) zu einer der Kühlplatte (14) gegenüberliegenden Außenfläche der Deformationseinrichtung (22) erstreckt.Cooling device (20) according to one of the preceding claims, characterized in that the cooling device (20) comprises a connecting element (28) which extends from the at least one cooling channel (18) of the cooling plate (14) to an outer surface opposite the cooling plate (14). of the deformation device (22). Kühlvorrichtung (20) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (28) als Faltenbalg ausgebildet ist.Cooling device (20) after claim 3 , characterized in that the connecting element (28) is designed as a bellows. Kühlvorrichtung (20) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlplatte (14) zumindest ein Anschlusselement (30) zum Versorgen des zumindest einen Kühlkanals (18) mit dem Kühlmedium aufweist.Cooling device (20) after claim 1 or 2 , characterized in that the cooling plate (14) has at least one connection element (30) for supplying the at least one cooling channel (18) with the cooling medium. Batterie (10) mit einer Kühlvorrichtung (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, zumindest einer Batteriezelle (12), die auf der Kühlplatte (14) der Kühlvorrichtung (20) angeordnet ist und einem Gehäuse (32).Battery (10) with a cooling device (20) according to one of the preceding claims, at least one battery cell (12) which is arranged on the cooling plate (14) of the cooling device (20) and a housing (32). Verfahren zum Herstellen einer Kühlvorrichtung (20) für eine Batterie (10) eines Kraftfahrzeugs durch - Bereitstellen einer Kühlpatte (14), die zumindest einen Kühlkanal (18) für ein Kühlmedium aufweist und auf der zumindest eine Batteriezelle (12) zum Kühlen anordenbar ist, - Anordnen einer Deformationseinrichtung (22) an den Seitenflächen der Kühlplatte (14), die im Vergleich zu der Kühlplatte (14) eine geringere Festigkeit aufweist, an der Kühlplatte (14) derart, dass die Deformationseinrichtung (22) die Kühlplatte (14) zumindest bereichsweise umgibt, wobei die Deformationseinrichtung (22) ein Rahmenelement (24) aufweist, und - Abstützen des Rahmenelements (24) mittels einer Mehrzahl von Verstrebungselementen (26), die zwischen dem Rahmenelement (24) und der Kühlplatte (14) angeordnet sind, an den seitlichen Außenflächen der Kühlplatte (14), wobei das Rahmenelement (24) im Vergleich zu den jeweiligen Verstrebungselementen (26) eine höhere Festigkeit aufweist.Method for producing a cooling device (20) for a battery (10) of a motor vehicle - Providing a cooling plate (14) which has at least one cooling channel (18) for a cooling medium and on which at least one battery cell (12) can be arranged for cooling, - arranging a deformation device (22) on the side faces of the cooling plate (14), which has a lower strength than the cooling plate (14), on the cooling plate (14) in such a way that the deformation device (22) deforms the cooling plate (14) at least partially surrounds, wherein the deformation device (22) has a frame element (24), and - Supporting the frame element (24) by means of a plurality of strut elements (26), which are arranged between the frame element (24) and the cooling plate (14), on the lateral outer surfaces of the cooling plate (14), the frame element (24) being compared to the respective strut elements (26) has a higher strength. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass beim Anordnen der Deformationseinrichtung (22) ein Rahmenelement (24) der Deformationseinrichtung (22) und eine Mehrzahl von Verstrebungselementen (26) der Deformationseinrichtung (22) an der Kühlplatte (14) mittels eines Fügeprozesses angeordnet werden.procedure after claim 7 , characterized in that when the deformation device (22) is arranged, a frame element (24) of the deformation device (22) and a plurality of strut elements (26) of the deformation device (22) are arranged on the cooling plate (14) by means of a joining process.
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