DE102014018746A1

DE102014018746A1 - Batterie für ein Kraftfahrzeug und Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102014018746A1
Application number: DE102014018746.2A
Authority: DE
Inventors: Erdal Acikgöz; Jörg Schmidt
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2014-12-16
Filing date: 2014-12-16
Publication date: 2016-06-16
Also published as: CN107004789B; US20170346053A1; CN107004789A; WO2016096672A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Batterie (18) für einen Kraftwagen (10), insbesondere Hochvolt-Batterie, welche Batteriezellen (24) und ein Gehäuse (20) umfasst. Wandungen des Gehäuses (20) begrenzen dabei einen Gehäuseraum (22), in welchem die Batteriezellen (24) in einer vorbestimmten Anordnung angeordnet sind. Zwischen den im Gehäuseraum (22) angeordneten Batteriezellen (24) ist ein Zwischenraum (26) bereitgestellt. Durch den Zwischenraum (26) erstreckt sich ein Durchleitungselement (28) von einer ersten Wandung (30) der Wandungen des Gehäuses (20) zu einer gegenüberliegenden zweiten Wandung (32) der Wandungen des Gehäuses (20).

Description

Die Erfindung betrifft eine Batterie für ein Kraftfahrzeug, insbesondere eine Hochvolt-Batterie. Die Erfindung betrifft auch ein Kraftfahrzeug mit einem ersten Bremskreis und einem zweiten Bremskreis.
Batteriesysteme für automotive Anwendungen können so konstruiert sein, dass sie sich von Nachbarkomponenten unabhängig aufgebaut werden beziehungsweise ins Fahrzeug montieren lassen. Die Nachbarkomponenten, wie beispielsweise Leitungen wie Bremsleitungen, Kühlleitungen oder Verkabelungen, werden um die Batterie herumgeführt. Diese Aufbauanordnung ist insbesondere bei den Unterbodenbatterien der Fall. Eine solche Aufbauanordnung kann zu Konflikten hinsichtlich der Unterbringung anderer Bauelemente des Kraftwagens führen, da für die anderen Bauelemente alternative Einbaubereiche gefunden werden müssen.
Da für diese Leitungen oder andere Bauelemente im Fahrzeug Platz reserviert werden muss, muss die Batterie in ihren Dimensionen eingeschränkt werden. Dies kann zum Beispiel zu einem geringeren Energieinhalt der Batterie führen und damit eine geringere Reichweite für das Kraftfahrzeug bedeuten. Bei Unterbodenbatterien ist insbesondere die Z-Maß-Kette für die Realisierung und Umsetzung ein wichtiger Faktor. Das Z-Maß bestimmt dabei den Bereich zwischen dem Unterboden des Kraftfahrzeugs und dem Boden des Kraftfahrzeugs, an welchem beispielsweise die Fahrzeugsitze angeordnet sind. Die Leitungen oder die anderen Bauelemente nehmen Teile des wichtigen Z-Maßes in Anspruch, welches für die Batterie sehr entscheidend sein kann.
Aus der DE 10 2013 001 309 B4 ist eine Batterie für einen Kraftwagen bekannt. Dabei weist die Batterie ein Batteriegehäuse mit wenigstens einem Aufnahmeraum für Batteriezellen auf. Das Batteriegehäuse umfasst zumindest eine den Aufnahmeraum mindestens teilweise begrenzende Wandung.
In der Wandung ist wenigstens ein von einem Kühlmedium durchströmbares Leitungselement vorgesehen, wobei in zumindest einer den Aufnahmeraum mindestens teilweise begrenzenden Wandung des Batteriegehäuses auch wenigstens ein Übertragungselement zum Übertragen von elektrischem Strom von einer Stromquelle zu einem elektrischen Verbraucher vorgesehen ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, Bauraum im Kraftfahrzeug einzusparen.
Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich durch die Merkmale der abhängigen Patentansprüche.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine Batterie für ein Kraftfahrzeug, insbesondere eine Hochvolt-Batterie, welche Batteriezellen und ein Gehäuse umfasst. Wandungen des Gehäuses begrenzen dabei einen Gehäuseraum, in welchem die Batteriezellen in einer vorbestimmten Anordnung angeordnet sind. Zwischen den im Gehäuseraum angeordneten Batteriezellen ist ein Zwischenraum bereitgestellt, wobei sich ein Durchleitungselement durch den Zwischenraum von einer ersten Wandung der Wandungen des Gehäuses zu einer gegenüberliegenden zweiten Wandung der Wandungen des Gehäuses erstreckt. Mit anderen Worten sind Durchleitungselemente durch das Gehäuse der Batterie geleitet oder gelegt. Dazu werden nutzbare Freiräume innerhalb des Gehäuses der Batterie genutzt, welche nicht durch die Batteriezellen eingenommen werden, um die Durchleitungselemente durchzuschleusen oder anzuordnen. Mit nutzbaren Freiräumen oder Zwischenräumen sind die Räume und/oder Spalte gemeint, welche zwischen den Batteriezellen und/oder zwischen den Batteriezellen und den Wandungen im Gehäuse vorliegen. Die Dimensionierung des nutzbaren Freiraums oder Zwischenraums kann durch Dimensionierung der Batterie, d. h. der Abstand der jeweiligen Batteriezellen im Gehäuse der Batterie zueinander, bestimmt sein. Mit anderen Worten sind Durchleitungselemente dort durch die Batterie geführt, wo konstruktionsbedingt im Gehäuseraum Platz ist. In vorteilhafter Weise kann das Durchleitungselement eine Bremsleitung und/oder eine Kühlleitung und/oder eine elektrische Signalleitung sein. Insbesondere ist das Durchleitungselement unabhängig von einem Kühlkreislauf und/oder einem elektrischen Stromkreislauf der Batteriezellen.
Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass die Batterie in ihrer Dimension nicht vergrößert werden muss, um zusätzlich das Durchleitungselement aufzunehmen. Indem für das Durchleitungselement auch kein Bauraum außerhalb der Batterie nötig ist, muss die Batterie nicht kleiner dimensioniert werden und somit kann ein größerer Energiegehalt der Batterie und eine größere Reichweite zur Verfügung gestellt werden. Durch die Integration der Durchleitungselemente in das Batteriegehäuse steht zudem mehr Bauraum im Z-Maß zur Verfügung und damit mehr Freiheitsgrade bei der Konstruktion. Ferner müssen die Durchleitungselemente nicht extra befestigt werden.
Durch die Integration der Durchleitungselemente in das Batteriegehäuse können Bauraumkonflikte, sogenannte Package-Probleme, vermieden werden, da das Durchleitungselement bauraumneutral, das heißt ohne zusätzlichen Bauraumbedarf im Kraftwagen untergebracht werden kann. Dadurch kann eine sehr hohe Package-Dichte im Kraftwagen erzeugt werden, so dass eine besonders hohe Anzahl an Funktionselementen in einem vorgegebenen Bauraum des Kraftwagens untergebracht werden kann.
Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass eine Wandung des Gehäuses von dem Durchleitungselement durchdrungen ist und an einer Außenseite der Wandung ein Anschlusselement oder eine Koppelstelle an dem Durchleitungselement angeordnet ist. Die Koppelstellen können beispielsweise an einer Vorder- und Rückseite der Batterie vorgesehen sein, und insbesondere jeweils als Adapterelement oder Verbindungsstück ausgestaltet sein, um eine Positionierung des Durchleitungselements innerhalb der Batterie unabhängig von einer Lage korrespondierender Leitungselemente im Batterieumfeld zu machen, an welche das Durchleitungselement anzuschließen ist. Mit anderen Worten mündet das Durchleitungselement an die Umgebung des Batteriegehäuses über ein Anschlusselement und/oder Koppelelement. Bei dem Anschlusselement und/oder Koppelelement kann es sich beispielsweise um einen Flansch, insbesondere einen Verbindungsflansch, oder ein Rohrstück, insbesondere ein gekrümmtes oder gewinkeltes Rohrstück, handeln. Über das Anschlusselement und/oder Koppelelement können die Durchleitungselemente fluidisch und/oder elektrisch und/oder signaltechnisch mit einem Leitungselement und/oder einem Kreislauf, in welchem ein Fluid zirkuliert, des Kraftwagens verbunden sein. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass die Anordnung der Durchleitungselemente durch die Batterie nicht nur an einzelne Stellen gebunden ist, sondern flexibel durch das Batteriegehäuse verlegt werden können.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass ein Abschnitt des Durchleitungselements als T-Stück ausgebildet ist. Dadurch kann sich das Durchleitungselement flexibler an den Zwischenraum zwischen den Batteriezellen anpassen. Insbesondere kann die Batterie in einem Kreuzungsbereich oder Verzweigungsbereich eines Leistungssystems angeordnet werden, für dass das Durchleitelement vorgesehene ist. Ferner kann das Durchleitungselement auch in einen ersten Leitungsteil und in einen zweiten Leitungsteil unterteilt sein, wobei der erste und der zweite Leitungsteil über ein Verbindungselement miteinander verbunden sein können. Das Durchleitungselement kann sich auch aus mehreren Leitungsteilen zusammensetzten. Das Verbindungselement kann dabei als T-Stück und/oder als Winkelstück ausgebildet sein. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass die Durchleitungselemente auch durch Zwischenräume, welche ein komplexere Geometrie aufweisen, hindurchgelegt werden können.
Zu der Erfindung gehört auch ein Kraftfahrzeug mit einem ersten Bremskreis und einem zweiten Bremskreis, wobei der erste Bremskreis in einer Fahrzeugfront und der zweite Bremskreis in einem Fahrzeugheck angeordnet ist. Der erste und der zweite Bremskreis sind dabei über ein Durchleitungselement, insbesondere eine Bremsleitung, miteinander verbunden, welches sich durch eine Batterie erstreckt. Dazu kann die Batterie bevorzugt in einem Unterboden des Kraftfahrzeugs angeordnet sein. Die Batterie ist insbesondere eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Batterie.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Dazu zeigt:
1 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit der erfindungsgemäßen Batterie;
2 eine schematische Darstellung der Batterie in einer Schnittdarstellung;
3 eine schematische Darstellung der Batterie von 2 im Querschnitt; und
4 eine schematische Darstellung der Batterie von 2 im Querschnitt.
Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Bei den Ausführungsformen stellen aber die beschriebenen Komponenten der Ausführungsform jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung auch jeweils unabhängig voneinander weiterbilden und damit auch einzeln oder in einer anderen als der gezeigten Kombination als Bestandteil der Erfindung anzusehen sind. Des Weiteren sind die beschriebenen Ausführungsformen auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.
1 zeigt in einer schematischen Darstellung ein Kraftfahrzeug 10, welches bevorzugt als Kraftwagen, insbesondere Personenkraftwagen, ausgestaltet sein kann. In einem Unterboden 12 des Kraftfahrzeugs 10 ist dabei eine Batterie 18 angeordnet. Durch die Batterie 18 des Kraftfahrzeugs 10 erstrecken sich, hier nur schematisch darstellt, Durchleitungselemente 28 von einem Fahrzeugheck 14 zu einer Fahrzeugfront 16. Die Durchgangsleitung 28 kann beispielsweise als Bremsleitung ausgebildet sein. Die Bremsleitung kann dabei einen ersten Bremskreis und einen zweiten Bremskreis (in 1 nicht dargestellt) des Kraftfahrzeugs 10 miteinander verbinden. Der erste Bremskreis kann dabei an einer Fahrzeugfront 16 und der zweite Bremskreis an einem Fahrzeugheck 14 angeordnet sein. Zum Verbinden der beiden Bremskreise kann die Bremsleitung durch die Batterie 18, in 1 durch die gestrichelten Linien verdeutlicht, verlegt sein. Bei dem Durchleitungselement 28 kann es sich auch um eine Kühlleitung und/oder eine Signalleitung handeln. Auch unterschiedliche Arten von Durchleitungselementen 28 können durch die Batterie 18 hindurchgeführt werden.
In 2 ist nochmals schematisch die Batterie 18, welche insbesondere als Hochvolt-Batterie ausgebildet sein kann, dargestellt. Die Batterie 18 umfasst dabei ein Gehäuse 20, dessen Wandungen einen Gehäuseraum 22 begrenzen. In dem Gehäuseraum 22 sind Batteriezellen 24 in einer vorbestimmten Anordnung angeordnet. Zwischen den im Gehäuseraum 22 platzierten Batteriezellen 24 ist ein Zwischenraum 26 bereitgestellt. Durch diesen Zwischenraum 26 erstreckt sich ein Durchleitungselement 28 von einer ersten Wandung 30 der Wandungen des Gehäuses 20 zu einer dem gegenüberüberliegenden zweiten Wandung 32 der Wandungen des Gehäuses 20. Mit anderen Worten wird das Durchleitungselement 28 durch die Batterie 18 geführt, wo konstruktionsbedingt Platz ist.
Ferner kann das Durchleitungselement 28 auch innerhalb der Batterie 18 in einen ersten Leitungsteil und in einen zweiten Leitungsteil (in 2 nicht dargestellt) unterteilt sein, wobei der erste und der zweite Leitungsteil über ein Verbindungselement (in 2 nicht dargestellt) miteinander verbunden sein können. Das Durchleitungselement 28 kann sich auch aus mehreren Leitungsteilen zusammensetzten. Das Verbindungselement kann dabei als T-Stück und/oder als Winkelstück ausgebildet sein. Dadurch kann das Durchleitungselement 28 nicht nur geradlinig (wie in 2 gezeigt) durch das Gehäuse 20 der Batterie 18 zwischen den Batteriezellen 24 hindurchgeführt sein, sondern beispielsweise flexibel angepasst werden. So kann das Durchleitungselement 28 beispielsweise, stufenförmig zwischen den Batteriezellen 24 hindurchgelegt werden. Somit können mehrere Leitungsteile des Durchleitungselements 28 mit einem Verbindungselement verbunden sein, um sich an den nutzbaren Freiraum zwischen den Batteriezellen 24 anzupassen.
Wie 2 zu entnehmen ist, durchtrennt oder durchdringt das Durchleitungselement 28 die erste Wandung 30 und die gegenüberliegende zweite Wandung 32 des Gehäuses 20. An einer Außenseite der ersten Wandung 30 und der zweiten Wandung 32 ist ein Anschlusselement 34 angeordnet, welches mit dem Durchleitungselement 28 gekoppelt ist. Mit anderen Worten mündet das Durchleitungselement 28 an eine Umgebung des Gehäuses 20 der Batterie 18 über ein Anschlusselement 34, über welches das Durchleitungselement 28 fluidisch und/oder elektrisch und/oder signaltechnisch mit einem elektrischen und/oder signaltechnischen Leitungselement und/oder einem Kreislauf des Kraftfahrzeugs 10, in welchem ein Fluid zirkuliert, verbunden ist. Dadurch kann das Durchleitungselement 28 auf besonders einfache Weise mit einem elektrischen und/oder signaltechnischen Leitungselement und/oder einem Kreislauf des Kraftfahrzeugs 10 gekoppelt werden.
In den 3 und 4 ist schematisch ein Querschnitt der Batterie 18 aus 2 dargestellt. Darin sind die Batteriezellen 24 nebeneinander in einem vorbestimmten Abstand zueinander angeordnet. Zwischen den Batteriezellen 24 ist durch den vorbestimmten Abstand ein Zwischenraum 26 bereitgestellt, durch welchen das Durchleitungselement 28 an einem Boden des Gehäuses 20 der Batterie 18 gelegt ist. In 4 hingegen sind die Durchleitungselemente 28 oberhalb der Batteriezellen 24 angeordnet. Wie in den 3 und 4 verdeutlicht ist das Durchleitungselement 28 nicht an eine vorgegebene Stelle im Zwischenraum 26 gebunden, sondern kann je nach Dimensionierung der Batterie 18 in dem Gehäuse 20 an unterschiedlichen Stellen in einem jeweiligen Zwischenraum 26 angeordnet werden.
Insgesamt geht somit ein Batteriesystem mit integrierten Bremsleitungen hervor. Diese Leitungen sind durch ein Batteriegehäuse gelegt. Dazu werden nicht nutzbare Freiräume innerhalb des Batteriegehäuses genutzt, um die Leitungen durchzuschleusen. Um die Montage der Batterie von diesen Leitungen unabhängiger zu machen, sind Koppelstellen vor und nach der Batterie eingerichtet.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102013001309 B4 [0004]

Claims

Batterie (18) für ein Kraftfahrzeug (10), insbesondere Hochvolt-Batterie, welche Batteriezellen (24) und ein Gehäuse (20) umfasst, dessen Wandungen einen Gehäuseraum (22) begrenzen, in welchem die Batteriezellen (24) in einer vorbestimmten Anordnung angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den im Gehäuseraum (22) angeordneten Batteriezellen (24) ein Zwischenraum (26) bereitgestellt ist, wobei sich ein Durchleitungselement (28) durch den Zwischenraum (26) von einer ersten Wandung (30) der Wandungen des Gehäuses (20) zu einer der ersten Wandung (30) gegenüberliegenden zweiten Wandung (32) der Wandungen des Gehäuses (20) erstreckt.
Batterie (18) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Durchleitungselement (28) eine Wandung durchdringt und an einer Außenseite der Wandung ein Anschlusselement (34) an dem Durchleitungselement (28) angeordnet ist.
Batterie (18) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Durchleitungselement (28) zumindest eine Bremsleitung aufweist.
Batterie (18) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Durchleitungselement (28) zumindest eine Kühlleitung aufweist.
Batterie (18) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Durchleitungselement (28) zumindest eine Signalleitung aufweist.
Batterie (18) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abschnitt des Durchleitungselements (18) als T-Stück ausgebildet ist.
Kraftfahrzeug (10) mit einem ersten Bremskreis und einem zweiten Bremskreis, wobei der erste Bremskreis in einer Fahrzeugfront (16) und der zweite Bremskreis in einem Fahrzeugheck (14) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und der zweite Bremskreis über ein Durchleitungselement (28), insbesondere eine Bremsleitung, miteinander verbunden sind, welche sich durch eine Batterie (18) nach einem der vorhergehenden Ansprüche erstreckt.
Kraftfahrzeug (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterie (18) in einem Unterboden (12) des Kraftfahrzeugs (10) angeordnet ist.