DE102015214652A1 - Means of transport, arrangement and method for cooling a traction battery - Google Patents

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Abstract

Es werden ein Fortbewegungsmittel, eine Anordnung sowie ein Verfahren zur Entwärmung einer Traktionsbatterie mit einem Kühlkörper (4) und einem Batteriemodul (3) vorgeschlagen. Das Verfahren umfasst die Schritte: – Zuschneiden einer Wärmeleitmatte (5), – Anordnen der Wärmeleitmatte (5) zwischen dem Kühlkörper (4) und dem Batteriemodul (3) und – Pressen der Wärmeleitmatte (5) über eine Verringerung eines Abstandes des Kühlkörpers (4) und des Batteriemoduls (3).The invention relates to a means of locomotion, an arrangement and a method for heat dissipation of a traction battery with a heat sink (4) and a battery module (3). The method comprises the steps: - cutting a heat-conducting mat (5), - arranging the heat-conducting mat (5) between the heat sink (4) and the battery module (3) and - pressing the heat-conducting mat (5) by reducing the distance of the heat sink (4 ) and the battery module (3).

Description

Stand der Technik State of the art

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fortbewegungsmittel, eine Anordnung sowie ein Verfahren zur Entwärmung einer Traktionsbatterie mit einem Kühlkörper und einem Batteriemodul. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Maßnahme zur zeitgleichen elektrischen Isolation und thermischen Leitfähigkeitserhöhung. The present invention relates to a means of locomotion, an arrangement and a method for cooling a traction battery with a heat sink and a battery module. In particular, the present invention relates to a measure for the simultaneous electrical insulation and thermal conductivity increase.

Die Elektrifizierung des Personenindividualverkehrs schreitet derzeit rasch voran. Gemäß einem Ansatz werden elektrochemische Energiespeicher verwendet, welche die zum Betrieb einer elektrischen Traktionsmaschine erforderliche elektrische Energie abgeben. Hierbei entsteht Verlustwärme, welche aus den verwendeten Energiespeichern abgeführt werden muss. Mitunter werden fluidführende Kühlkörper zwischen den Einheiten elektrochemischer Zellen (nachfolgend „Batteriemodul“) vorgesehen und über Wärmeleitpaste thermisch mit diesen verbunden. Dies bedingt jedoch das Erfordernis einer zusätzlichen elektrischen Isolation (z. B. in Folge einer elektrisch isolierenden Lackschicht). The electrification of passenger transport is currently progressing rapidly. According to one approach, electrochemical energy stores are used which deliver the electrical energy required to operate an electric traction machine. This results in heat loss, which must be dissipated from the energy storage used. Sometimes fluid-conducting heat sink between the units of electrochemical cells (hereinafter "battery module") are provided and thermally connected via thermal grease with these. However, this requires the requirement of additional electrical insulation (eg as a consequence of an electrically insulating lacquer layer).

Der Boden der Batteriemodule ist üblicherweise durch die Positionstoleranzen der Zellen innerhalb des Moduls uneben. Dadurch ist der durchgängige Wärmeübergang vom Boden des Batteriemoduls zur Kühlplatte nicht über die gesamte Fläche gewährleistet. Gleichzeitig muss eine elektrische Isolation zur Erhöhung der Durchschlagsfestigkeit vorgesehen sein. Üblicherweise werden nach dem Stand der Technik sogenannte „Gapfiller“ verwendet, um die Wärme zu übertragen und um Toleranzen zwischen den Bauteilen auszugleichen. Die üblichen zur Wärmeübertragung verwendeten Gapfiller sind nicht per se im geforderten Maße elektrisch isolierend, sodass die Kühlplatten zusätzlich mit einer Schutzschicht (z. B. eine aufgeklebte Folie) zur Gewährleistung der Durchschlagsfestigkeit versehen werden müssen. Diese elektrische Isolierung ist für die Entwärmung der elektrochemischen Zellen kontraproduktiv, da sie einen sehr schlechten Wärmeübergang aufweist und das Kühlen der Batteriemodule nicht im geforderten Maße gewährleistet werden kann. Gapfiller haben überdies den Nachteil, dass sich die Batteriemodule nicht ohne Beschädigung von den Kühlplatten ablösen lassen. Das genaue Dosieren, insbesondere bei einer Nacharbeit, ist nicht prozesssicher gegeben. Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die vorgenannten Nachteile auszuräumen. Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Montage beziehungsweise Fertigung von Batteriemodulen für Traktionsbatterien zu vereinfachen. The bottom of the battery modules is usually uneven due to the positional tolerances of the cells within the module. As a result, the continuous heat transfer from the bottom of the battery module to the cooling plate is not guaranteed over the entire surface. At the same time an electrical insulation must be provided to increase the dielectric strength. Usually so-called "gap fillers" are used in the prior art to transfer the heat and to compensate for tolerances between the components. The usual gap fillers used for heat transfer are not per se electrically insulating to the required extent, so that the cooling plates must be additionally provided with a protective layer (eg a glued foil) to ensure the dielectric strength. This electrical insulation is counterproductive for the cooling of the electrochemical cells, since it has a very poor heat transfer and the cooling of the battery modules can not be guaranteed to the required extent. Gapfiller also have the disadvantage that the battery modules can not be detached without damage from the cooling plates. The exact dosing, especially during reworking, is not guaranteed. It is therefore an object of the present invention to overcome the aforementioned disadvantages. It is a further object of the present invention to simplify the assembly or manufacture of battery modules for traction batteries.

Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention

Die vorstehend identifizierte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Entwärmung einer Traktionsbatterie, umfassend einen Kühlkörper und ein Batteriemodul, gelöst. Die Traktionsbatterie kann beispielsweise zum Antrieb eines Elektrofahrzeuges ausgestaltet sein. Als elektrisch angetriebenes Fahrzeug kommen beispielsweise ein PKW, ein Transporter, ein LKW, ein Motorrad, ein Luft- und/oder ein Wasserfahrzeug in Betracht. Zunächst wird eine Wärmeleitmatte zugeschnitten. Mit anderen Worten wird eine vorgefertigte Wärmeleitmatte auf Format gebracht. Anschließend wird die Wärmeleitmatte zwischen dem Kühlkörper und dem Batteriemodul für die Traktionsbatterie angeordnet. Erfindungsgemäß entfällt also ein Auftragen einer zähflüssigen Wärmeleitpaste. Anschließend wird die Wärmeleitmatte über eine Verringerung eines Abstandes zwischen dem Kühlkörper und dem Batteriemodul gepresst. Hierbei wird sichergestellt, dass eine bestmögliche Anlage der Wärmeleitmatte an den Oberflächen des Kühlkörpers sowie des Batteriemoduls gewährleistet ist. Sofern die Wärmeleitmatte elastisch ausgestaltet ist, können Unebenheiten auf den Oberflächen des Kühlkörpers sowie des Batteriemoduls ausgeglichen werden und eine bestmögliche Wärmeübertragungsfläche bereitgestellt werden. Auf diese Weise wird die Entwärmung des Batteriemoduls mittels des Kühlkörpers verbessert und eine zusätzliche elektrische Isolation des Batteriemoduls und des Kühlkörpers erübrigt sich. The object identified above is achieved according to the invention by a method for heat dissipation of a traction battery comprising a heat sink and a battery module. The traction battery can be configured, for example, to drive an electric vehicle. As an electrically driven vehicle, for example, a car, a van, a truck, a motorcycle, an aircraft and / or a watercraft into consideration. First, a heat-conducting mat is cut. In other words, a prefabricated heat-conducting mat is brought to format. Subsequently, the heat-conducting mat is arranged between the heat sink and the battery module for the traction battery. Thus, according to the invention, it is not necessary to apply a viscous thermal compound. Subsequently, the heat conduction mat is pressed by reducing a distance between the heat sink and the battery module. This ensures that the best possible installation of the heat-conducting mat on the surfaces of the heat sink and the battery module is guaranteed. If the heat conduction mat is made elastic, unevenness on the surfaces of the heat sink and of the battery module can be compensated and a best possible heat transfer surface can be provided. In this way, the heat dissipation of the battery module is improved by means of the heat sink and additional electrical insulation of the battery module and the heat sink is unnecessary.

Mit anderen Worten wird also anstatt eines Gapfillers eine Wärmeleitfolie verwendet, welche bevorzugt relativ weich und insbesondere elastisch ist, sodass sie Toleranzen auszugleichen und trotzdem die Anforderungen der elektrischen Durchschlagsfestigkeit zu erfüllen vermag. Wärmeleitfolien haben üblicherweise eine haftende Eigenschaft (Silikon- beziehungsweise Acrylatbasis), sodass sie prozesssicher auf die Batteriemodule aufgetragen (z. B. aufgerollt) werden können. In other words, therefore, instead of a capfiller, a heat-conducting foil is used, which is preferably relatively soft and in particular elastic, so that it can compensate for tolerances and nevertheless be able to meet the requirements of electrical breakdown resistance. Heat-conducting foils usually have an adhesive property (silicone or acrylate-based), so that they can be reliably applied to the battery modules (eg rolled up).

Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung. The dependent claims show preferred developments of the invention.

Die Wärmeleitmatte kann bevorzugt auf den Kühlkörper oder das Batteriemodul aufgewalzt werden. Über den Walzvorgang können Lufteinschlüsse minimiert werden. Hierbei ist es unerheblich, ob das Walzen nach einem Auftragen der Wärmeleitmatte auf den Kühlkörper beziehungsweise das Batteriemodul erfolgt oder das Walzen mit dem Auftragen der Wärmeleitmatte einhergeht. Beispielsweise kann die Wärmeleitmatte bereits vor dem Walzen auf dem Kühlkörper beziehungsweise dem Batteriemodul positioniert werden, bevor der Walzvorgang Lufteinschlüsse vermeidet und eine Verringerung des Wärmeübergangswiderstandes bewirkt. The heat-conducting mat can preferably be rolled onto the heat sink or the battery module. Through the rolling process, air pockets can be minimized. It is irrelevant whether the rolling takes place after application of the heat-conducting mat on the heat sink or the battery module or the rolling is accompanied by the application of the heat-conducting mat. For example, the heat conduction mat can be positioned on the heat sink or the battery module before rolling, before the rolling process avoids air pockets and causes a reduction in the heat transfer resistance.

Das Anordnen der Wärmeleitmatte auf dem Batteriemodul kann derart erfolgen, dass eine selbsthaftende Schicht der Wärmeleitmatte aktiviert wird, indem beispielsweise eine Schutzschicht von der selbsthaftenden Schicht der Wärmeleitmatte abgezogen wird, bevor die selbsthaftende Schicht auf das Batteriemodul oder den Kühlkörper aufgebracht wird. Auf diese Weise erübrigt sich ein Auftragen eines fluiden/viskosen Klebstoffes, welches zu Verunreinigungen mechanischer Komponenten der Traktionsbatterie (z. B. Gewinde, elektrische Anschlüsse etc.) führen kann. The arranging of the heat-conducting mat on the battery module can take place in such a way that a self-adhesive layer of the heat-conducting mat is activated, for example by removing a protective layer from the self-adhesive layer of the heat-conducting mat before the self-adhesive layer is applied to the battery module or the heat sink. In this way it is not necessary to apply a fluid / viscous adhesive, which can lead to contamination of mechanical components of the traction battery (eg threads, electrical connections, etc.).

Die Wärmeleitmatte kann beispielsweise unmittelbar an dem Batteriemodul und/oder an dem Kühlkörper anliegen. Mit anderen Worten befindet sich keine weitere Zwischenschicht zwischen der Wärmeleitmatte und dem Batteriemodul beziehungsweise zwischen der Wärmeleitmatte und dem Kühlkörper. Insbesondere kann eine eigens zum Zwecke einer elektrischen Isolation übliche Schicht (z. B. Lackschicht, Folie o.ä.) erfindungsgemäß entfallen. The heat-conducting mat can rest for example directly on the battery module and / or on the heat sink. In other words, there is no further intermediate layer between the heat-conducting mat and the battery module or between the heat-conducting mat and the heat sink. In particular, a layer customary for the purpose of electrical insulation (eg lacquer layer, foil or the like) can be dispensed with according to the invention.

Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Anordnung für eine Traktionsbatterie vorgeschlagen, welche einen Kühlkörper, ein Batteriemodul und eine zwischen dem Kühlkörper und dem Batteriemodul angeordnete Wärmeleitmatte umfasst. Das Batteriemodul enthält elektrochemische Zellen, über welche elektrische Energie an eine Traktionsmaschine eines Fortbewegungsmittels ausgegeben werden kann. According to a second aspect of the present invention, an arrangement for a traction battery is proposed, which comprises a heat sink, a battery module and arranged between the heat sink and the battery module heat conduction. The battery module contains electrochemical cells, via which electrical energy can be output to a traction machine of a means of locomotion.

Selbstverständlich wird erfindungsgemäß nicht ausgeschlossen, dass mehrere Kühlkörper und/oder mehrere Batteriemodule und/oder mehrere Wärmeleitmatten innerhalb der Traktionsbatterie zum Einsatz kommen. Die Merkmale, Merkmalskombinationen und die sich aus diesen ergebenden Vorteile entsprechen derart ersichtlich denjenigen des erstgenannten Erfindungsaspektes, dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die obigen Ausführungen verwiesen wird. Of course, according to the invention, it is not excluded that a plurality of heat sinks and / or a plurality of battery modules and / or a plurality of heat conduction mats are used within the traction battery. The features, combinations of features and the advantages arising therefrom correspond to those of the first-mentioned aspect of the invention so that reference is made to the above statements in order to avoid repetition.

Ein Wärmeübergangswiderstand zwischen der Wärmeleitmatte und dem Kühlkörper beziehungsweise dem Batteriemodul kann beispielsweise derart verringert werden, dass eine, insbesondere dauerhafte, mechanische Vorspannung zwischen dem Kühlkörper und dem Batteriemodul erzeugt wird. Dies kann beispielsweise eine Schraubverbindung umfassen, mittels welcher der Kühlkörper und das Batteriemodul miteinander mechanisch verbunden werden. Insbesondere bevorzugt ist die Schraubverbindung in Wärmeleitrichtung orientiert, sodass ein Anziehen der Schraube eine Verringerung eines Abstandes beziehungsweise eine Erhöhung einer Druckkraft zwischen dem Batteriemodul und dem Kühlkörper bewirkt. Auf diese Weise kann die Schraubverbindung zusätzlich erfindungsgemäß verwendet werden, um Lufteinschlüsse zu reduzieren und Oberflächenunebenheiten des Kühlkörpers beziehungsweise des Batteriemoduls auszugleichen. A heat transfer resistance between the heat-conducting mat and the heat sink or the battery module can be reduced, for example, such that a, in particular permanent, mechanical bias between the heat sink and the battery module is generated. This may include, for example, a screw, by means of which the heat sink and the battery module are mechanically connected to each other. Particularly preferably, the screw is oriented in the heat conduction, so that tightening the screw causes a reduction in a distance or an increase in a compressive force between the battery module and the heat sink. In this way, the screw can additionally be used according to the invention to reduce air pockets and compensate for surface irregularities of the heat sink or the battery module.

Die Ränder der Wärmeleitmatte können entsprechend einer wärmeleitfähigen Fläche zwischen dem Kühlkörper und dem Batteriemodul zugeschnitten sein. Mit anderen Worten korrespondieren die Konturen der Wärmeleitmatte in Form einer Schnittkante mit den Konturen derjenigen Flächen, welche in einem montierten Zustand zwischen dem Kühlkörper und dem Batteriemodul einander gegenüberliegen. Insbesondere kann die Wärmeleitmatte derart zugeschnitten sein, dass sie weder über die Kontaktfläche des Kühlkörpers noch über die Kontaktfläche des Batteriemoduls hinausragt. Die Wärmeleitmatte kann Ausschnitte aufweisen, welche zur Befestigung (z. B. mittels einer Schraubverbindung) des Kühlkörpers am Batteriemodul erforderlich sind. The edges of the heat-conducting mat can be tailored according to a heat-conductive surface between the heat sink and the battery module. In other words, the contours of the heat-conducting mat in the form of a cut edge correspond to the contours of those surfaces which lie opposite one another in an assembled state between the heat sink and the battery module. In particular, the heat-conducting mat can be cut to such an extent that it does not protrude beyond the contact surface of the heat sink or beyond the contact surface of the battery module. The heat-conducting mat can have cut-outs which are required for fastening (for example by means of a screw connection) of the heat sink to the battery module.

Die Wärmeleitmatte kann eine Polyester-Schicht und/oder eine Acryl-Elastomer-Schicht (englisch: acrylic elastomer) und/oder eine weiche Acryl-Elastomer-Schicht (englisch: soft acrylic elastomer) und/oder eine Außenlage (englisch: film liner) in Form einer selbsthaftenden Schicht aufweisen. Insbesondere die selbsthaftende Schicht kann eine Silikonbasis und/oder eine Acrylatbasis aufweisen. Die vorstehend beschriebenen Bestandteile der Wärmeleitmatte haben sich als vorteilhaft zur Gewährleistung einer hohen Wärmeleitfähigkeit und zeitgleich einer hohen elektrischen Isolation herausgestellt. The heat-conducting mat may be a polyester layer and / or an acrylic elastomer layer and / or a soft acrylic elastomer layer and / or an outer layer (English: film liner). in the form of a self-adhesive layer. In particular, the self-adhesive layer may have a silicone base and / or an acrylate base. The components of the heat-conducting mat described above have been found to be advantageous for ensuring a high thermal conductivity and at the same time a high electrical insulation.

Der Kühlkörper kann beispielsweise eingerichtet sein, ein Kühlmittel zu führen. Hierzu kann der Kühlkörper Fluidanschlüsse und eine Fluidführung aufweisen. Die Fluidführung kann eingerichtet sein, dass Fluid in geordneter Form durch den Kühlkörper zu leiten, um eine möglichst gleichmäßige Entwärmung sämtlicher, von der Wärmeleitmatte kontaktierter Oberflächenbereiche des Kühlkörpers zu gewährleisten. Auf diese Weise wird auch die Oberfläche des Batteriemoduls gleichförmig entwärmt. Die Verwendung eines flüssigen Kühlmittels ermöglicht eine besonders gute Wärmeabfuhr und somit eine besonders hohe Leistungsfähigkeit und Dauerhaltbarkeit der Traktionsbatterie. The heat sink may be configured, for example, to lead a coolant. For this purpose, the heat sink may have fluid connections and a fluid guide. The fluid guide can be set up to direct the fluid in an ordered form through the heat sink in order to ensure the most uniform possible cooling of all surface areas of the heat sink contacted by the heat conduction mat. In this way, the surface of the battery module is uniformly cooled. The use of a liquid coolant allows a particularly good heat dissipation and thus a particularly high performance and durability of the traction battery.

Der Kühlkörper kann beispielsweise eine metallische Oberfläche aufweisen. Entsprechendes gilt für die Oberfläche des Batteriemoduls. Bevorzugt besteht die erfindungsgemäß vorgesehene Wärmeleitmatte unmittelbar mit der metallischen Oberfläche beziehungsweise mit den metallischen Oberflächen in Kontakt. Mit anderen Worten ist keine Lackschicht zur Erhöhung einer elektrischen Durchschlagsfestigkeit beziehungsweise elektrischen Isolation vorgesehen. The heat sink may have, for example, a metallic surface. The same applies to the surface of the battery module. Preferably, the heat-conducting mat provided according to the invention is in direct contact with the metallic surface or with the metallic surfaces. In other words, no lacquer layer is provided to increase an electrical breakdown or electrical insulation.

Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Fortbewegungsmittel (z. B. PKW, Transporter, LKW, Motorrad, Luft- und/oder Wasserfahrzeug) vorgeschlagen. Das Fortbewegungsmittel ist elektrisch antreibbar und weist hierzu eine elektrische Traktionsmaschine auf, welche eingerichtet ist, über eine erfindungsgemäß ausgestaltete Traktionsbatterie mit einer erfindungsgemäßen Anordnung mit elektrischer Energie versorgt zu werden. Bezüglich der Merkmale, Merkmalskombinationen und Vorteile wird auf die obigen Ausführungen verwiesen. According to a third aspect of the present invention, a means of transportation (eg, car, van, truck, motorcycle, air and / or water vehicle) is proposed. The means of locomotion is electrically driven and for this purpose has an electric traction machine, which is set up to be supplied with electrical energy via an inventively designed traction battery with an arrangement according to the invention. With regard to the features, feature combinations and advantages, reference is made to the above statements.

Eine erfindungsgemäß verwendbare Wärmeleitmatte wird derzeit beispielsweise von der Firma 3M (TM) als „Thermally Conductive Acrylic Interface Pad 5590HP-12“ angeboten. Diese Wärmeleitmatte wird im Stand der Technik beispielsweise in Fernsehern, Bildschirmen, Scheinwerfern und Computern verwendet. Erfindungsgemäß kann die Wärmeleitmatte mit der selbsthaftenden Seite von unten an das Batteriemodul angepresst und mit diesem verklebt werden, bevor das gegebenenfalls eingeschlossene Luftvolumen zwischen der Wärmeleitmatte und dem Batteriemodul über einen Walzvorgang verringert beziehungsweise entfernt wird, um eine gute thermische Kontaktierung zu gewährleisten. A heat-conducting mat which can be used according to the invention is currently offered, for example, by the company 3M (TM) as "Thermally Conductive Acrylic Interface Pad 5590HP-12". This thermal pad is used in the prior art, for example, in televisions, monitors, searchlights and computers. According to the invention, the heat-conducting mat with the self-adhesive side can be pressed onto the battery module from below and glued to it before the possibly enclosed volume of air between the heat-conducting mat and the battery module is reduced or removed by means of a rolling operation in order to ensure a good thermal contact.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen im Detail beschrieben. In den Zeichnungen ist: Hereinafter, embodiments of the invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawings:

1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen elektrisch antreibbaren Fortbewegungsmittels mit einem Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Traktionsbatterie; 1 a schematic representation of an electrically driven means of transport according to the invention with an embodiment of a traction battery according to the invention;

2 eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäß ausgestalteten Anordnung für eine Traktionsbatterie; 2 a perspective view of an inventively designed arrangement for a traction battery;

3 eine geschnittene Darstellung der in 2 gezeigten Anordnung; 3 a sectional view of in 2 shown arrangement;

4 eine perspektivische Darstellung eines Montageschrittes beim Zusammensetzen einer erfindungsgemäßen Anordnung; 4 a perspective view of an assembly step in assembling an arrangement according to the invention;

5 eine Explosionsdarstellung einer erfindungsgemäß ausgestalteten Anordnung; 5 an exploded view of an inventively designed arrangement;

6 ein Montageschritt bei der Herstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Traktionsbatterie; 6 an assembly step in the manufacture of an embodiment of a traction battery according to the invention;

7 eine perspektivische Darstellung eines Ergebnisses eines erfolgreichen, in 6 veranschaulichten Montageschrittes zur Herstellung einer Traktionsbatterie; 7 a perspective view of a result of a successful, in 6 illustrated assembly step for producing a traction battery;

8 eine perspektivische Ansicht einer nahezu vollständig montierten erfindungsgemäßen Traktionsbatterie mit einer Detailansicht zur Befestigung eines Batteriemoduls in einer Bodenwanne aus Aluminium-Druckguss eines Gehäuses der Traktionsbatterie; und 8th a perspective view of a nearly fully assembled traction battery according to the invention with a detailed view for attaching a battery module in a floor pan made of die-cast aluminum of a housing of the traction battery; and

9 eine schematische Darstellung der Schichten einer erfindungsgemäß verwendbaren Wärmeleitmatte. 9 a schematic representation of the layers of a heat conductive mat used in the invention.

Ausführungsformen der Erfindung Embodiments of the invention

1 zeigt einen PKW 10 als Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäß ausgestalteten elektrisch antreibbaren Fortbewegungsmittels. Eine elektrische Traktionsmaschine 2 ist eingerichtet, über eine erfindungsgemäß ausgestaltete Traktionsbatterie 1 mit elektrischer Energie versorgt zu werden. 1 shows a car 10 as an embodiment of an inventively designed electrically driven means of transport. An electric traction machine 2 is set up, via an inventively designed traction battery 1 to be supplied with electrical energy.

2 zeigt eine perspektivische Darstellung einer Anordnung 20, welche einen modularen Bestandteil einer in 1 gezeigten Traktionsbatterie 1 bilden kann. Zwei Batteriemodule 3 enthalten (nicht dargestellte) elektrochemische Zellen, welche die jeweiligen eigentlichen Energiespeicher darstellen. Eine Stromschiene 6 verbindet korrespondierende elektrische Pole der Anordnung miteinander. Ein Kühlkörper 4 ist zwischen den zwei Batteriemodulen 3 angeordnet. Der Kühlkörper 4 weist einen Anschluss 22 für eine Kühlmittelzufuhr und einen Anschluss 23 für eine Kühlmittelabfuhr auf. Modulträger 7 sind mit den Batteriemodulen 3 verschraubt, um die Anordnung 20 in der Traktionsbatterie mechanisch festzulegen. Entlang einer strichpunktierten Linie A-A wurde die nachfolgend in Verbindung mit 3 gezeigte Schnittdarstellung erzeugt. 2 shows a perspective view of an arrangement 20 , which is a modular component of an in 1 shown traction battery 1 can form. Two battery modules 3 contain (not shown) electrochemical cells, which represent the respective actual energy storage. A power rail 6 connects corresponding electrical poles of the arrangement with each other. A heat sink 4 is between the two battery modules 3 arranged. The heat sink 4 has a connection 22 for a coolant supply and a connection 23 for a coolant discharge. module carrier 7 are with the battery modules 3 screwed to the arrangement 20 mechanically determined in the traction battery. Along a dashed line AA was the following in connection with 3 produced sectional view.

3 zeigt eine Schnittdarstellung entlang der strichpunktierten Linie A-A (siehe 2) eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Anordnung 20. Aus der Schnittdarstellung ist erkennbar, dass sich zwischen den Batteriemodulen 3 und dem Kühlkörper 4 jeweilige erfindungsgemäß vorgesehene Wärmeleitmatten 5 befinden, welche eine besonders effektive Entwärmung der Batteriemodule 3 beziehungsweise der in diesen enthaltenen elektrochemischen Zellen und somit einen besonders effizienten Betrieb der Anordnung 20 gewährleisten. 3 shows a sectional view taken along the dot-dash line AA (see 2 ) of an embodiment of an inventive arrangement 20 , The sectional view shows that there is a difference between the battery modules 3 and the heat sink 4 respective heat-conducting mats provided according to the invention 5 Which is a particularly effective cooling of the battery modules 3 or the electrochemical cells contained in these and thus a particularly efficient operation of the arrangement 20 guarantee.

4 zeigt einen Montageschritt eines Zusammenbaus eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Anordnung 20, in welchem Schraubbolzen 9 in Bohrungen 21 der Batteriemodule 3 eingeführt werden und mit in den Modulträgern 7, 8 angeordneten Gewinden in Eingriff gebracht werden. Die Schraubbolzen 9 sind parallel zur Hauptwärmeleitrichtung zwischen den Batteriemodulen 3 und dem Kühlkörper 4 orientiert. In den Modulträgern 8 angeordnete Gewindebuchsen 12 dienen der mechanischen Festlegung der Anordnung 20 innerhalb einer (in 4 nicht dargestellten) Bodenwanne eines Gehäuses einer erfindungsgemäßen Traktionsbatterie. 4 shows an assembly step of an assembly of an embodiment of an inventive arrangement 20 in which bolt 9 in holes 21 the battery modules 3 be introduced and with in the module carriers 7 . 8th arranged threads are brought into engagement. The bolts 9 are parallel to Main heat conduction between the battery modules 3 and the heat sink 4 oriented. In the module carriers 8th arranged threaded bushings 12 serve the mechanical fixing of the arrangement 20 within one (in 4 not shown) bottom tray of a housing of a traction battery according to the invention.

5 zeigt eine Explosionsdarstellung der in 4 veranschaulichten Anordnung 20. In dieser sind Bohrungen 19 innerhalb des Kühlkörpers 4 erkennbar, welche im Zuge einer vorstehend beschriebenen Verschraubung durchdrungen und somit zur mechanischen Positionierung des Kühlkörpers 4 zwischen den Batteriemodulen 3 verwendet werden. Gewindebuchsen 16 an den Modulträgern 7 sind eingerichtet, mit den Gewinden der Schraubbolzen 9 in Eingriff gebracht zu werden, um die Batteriemodule 3 miteinander zu verspannen und hierbei die Wärmeleitmatten 5 gegen den Kühlkörper 4 zu pressen. Schrauben 11 sind vorgesehen, eine elektrische und mechanische Festlegung der Stromschiene 6 an den (nicht dargestellten) Polen der Batteriemodule 3 vorzunehmen. Laschen mit Bohrungen 13 dienen der mechanischen Festlegung einer (nicht dargestellten) elektrischen Leitung an der Traktionsbatterie. Im Wesentlichen horizontal orientierte Laschen mit Bohrungen 14 dienen der mechanischen Festlegung der Anordnung 20 in der (nicht dargestellten) Bodenwanne der Traktionsbatterie Die Modulträger 7 sind als Stanzteile gefertigt und über Prägungen 15 mechanisch versteift. Auch die Modulträger 8 weisen in Wärmeleitrichtung orientierte Gewindebuchsen 16 und Schraublaschen mit Bohrungen 18 auf, welche von den Schraubbolzen 9 in vollständig montiertem Zustand durchdrungen werden. Die Modulträger 8 weisen von den Batteriemodulen 3 abgewandt orientierte Laschen 17 auf, welche eine provisorische mechanische Festlegung der Anordnung 20 in der Batteriewanne ermöglichen, sodass eine anschließende Verschraubung der Modulträger 7, 8 mit der (nicht dargestellten) Bodenwanne einfach erfolgen kann. Auch die Modulträger 8 weisen Prägungen 15 zur mechanischen Versteifung auf. Insbesondere die Position einer Lasche, welche im Wesentlichen vertikal orientierte Gewindebuchsen 12 aufweisen, wird durch die Prägungen 15 versteift. 5 shows an exploded view of in 4 illustrated arrangement 20 , In this are holes 19 inside the heat sink 4 recognizable, which penetrated in the course of a screwing described above and thus for the mechanical positioning of the heat sink 4 between the battery modules 3 be used. threaded bushings 16 on the module carriers 7 are set up with the threads of the bolts 9 to be engaged to the battery modules 3 to brace each other and here the heat conductivities 5 against the heat sink 4 to squeeze. screw 11 are provided, an electrical and mechanical fixing of the busbar 6 at the (not shown) poles of the battery modules 3 make. Tabs with holes 13 serve the mechanical fixing of a (not shown) electrical line to the traction battery. Essentially horizontally oriented tabs with holes 14 serve the mechanical fixing of the arrangement 20 in the (not shown) bottom tray of the traction battery The module carrier 7 are made as stamped parts and over imprints 15 mechanically stiffened. Also the module carrier 8th have threaded bushings oriented in the direction of heat conduction 16 and screw holes with holes 18 on which of the bolts 9 be penetrated in fully assembled condition. The module carriers 8th show the battery modules 3 facing away from tabs 17 on which a provisional mechanical fixing of the arrangement 20 allow in the battery tray, so that a subsequent screwing the module carrier 7 . 8th can be done easily with the (not shown) floor pan. Also the module carrier 8th have imprints 15 for mechanical stiffening. In particular, the position of a tab, which is substantially vertically oriented threaded sockets 12 are characterized by the imprints 15 stiffened.

6 zeigt einen Montageschritt einer in 5 beschriebenen Anordnung 20 in eine Bodenwanne 30 einer Traktionsbatterie. Schrauben 28 werden von einer Unterseite der Bodenwanne 30 in Eingriff mit vertikal orientierten Gewindebuchsen 12 der Modulträger 8 gebracht. Anschließend werden die Schrauben 28 mittels Gummistopfen 29 kaschiert, um Korrosion zu vermeiden. Die Schrauben 28 weisen selbst einen Flansch 28a, der eine umlaufende Dichtung 28b aufweist. Die umlaufende Dichtung 28b wird bei vollständig erfolgter Verschraubung mit einer Unterseite der Bodenwanne 30 verpresst. Schraubdome 28d sind in einem Bereich der Bodenwanne 30 erkennbar, in welchem noch keine erfindungsgemäßen Anordnungen 20 platziert sind. 6 shows an assembly step of an in 5 described arrangement 20 in a floor pan 30 a traction battery. screw 28 be from a bottom of the floor pan 30 in engagement with vertically oriented threaded bushes 12 the module carrier 8th brought. Then the screws 28 by means of rubber stoppers 29 laminated to prevent corrosion. The screws 28 have a flange themselves 28a , the one circumferential seal 28b having. The circumferential seal 28b is when completely screwed to a bottom of the floor pan 30 pressed. screw bosses 28d are in one area of the floor pan 30 recognizable in which still no inventive arrangements 20 are placed.

7 zeigt eine vollständig bestückte Bodenwanne 30, in welcher vier Anordnungen 20 platziert worden sind. 7 shows a fully equipped floor pan 30 in which four arrangements 20 have been placed.

8 zeigt einen sich an die Darstellung in 7 anschließenden Montageschritt, bei welchem Zugstreben 31 oberhalb der Anordnungen 20 angeordnet und sowohl mit den Kühlkörpern 4 als auch mit der Bodenwanne 30 verschraubt sind. In einer Detailansicht (rechts im Bild) eines Montagebereiches ist dargestellt, wie die Gewindebuchse 12 des Montageträgers 8 vom Gewinde einer Schraube 28 durchdrungen wird. Der Flansch 28a der Schraube 28 liegt an einer Unterseite eines Schraubdoms 28d der Bodenwanne 30. Der Gummistopfen 29 verschließt die Kavität des Schraubdoms 28d, in welcher der Flansch 28a angeordnet ist. Auf diese Weise können Fluide weder aus der Bodenwanne 30 austreten noch in die Bodenwanne 30 gelangen. 8th indicates the presentation in 7 subsequent assembly step, in which tension struts 31 above the orders 20 arranged and with both the heat sinks 4 as well as with the floor pan 30 are bolted. In a detail view (right in the picture) of an assembly area is shown as the threaded bushing 12 of the mounting carrier 8th from the thread of a screw 28 is penetrated. The flange 28a the screw 28 lies on a bottom of a screw dome 28d the floor pan 30 , The rubber stopper 29 closes the cavity of the screw dome 28d in which the flange 28a is arranged. In this way, fluids can neither escape from the bottom pan 30 exit into the floor pan 30 reach.

9 zeigt einen schematischen Aufbau einer erfindungsgemäß verwendbaren Wärmeleitmatte 5. Eine erste Schicht ist vergleichsweise dünn und umfasst einen Polyester 24. Eine sich an die erste Schicht anschließende zweite Schicht ist erheblich dicker und als Acryl-Elastomer-Schicht 25 ausgestaltet. Zwischen der zweiten Schicht und einer vierten äußeren Schicht, welche als selbsthaftende Schicht 27 ausgestaltet ist und eine Silikonbasis und/oder eine Acrylatbasis aufweist, ist eine dritte Schicht gefügt, welche die größte Schichtdicke im Verbund aufweist und als weiche Acryl-Elastomer-Schicht 26 ausgestaltet ist. Insbesondere die dritte Schicht ist daher eingerichtet, die gegebenenfalls auf den Oberflächen des Kühlkörpers beziehungsweise des Batteriemoduls vorhandenen Unebenheiten auszugleichen und für eine gute und homogene Wärmeleitfähigkeit der Wärmeleitmatte 5 zu sorgen. Um schaumige Elemente zu vermeiden, welche die Wärmeleitfähigkeit durch prinzipbedingt vorhandene Lufteinschlüsse verringern würden, kann die Wärmeleitmatte 5 eine begrenzt fließfähige Schicht (z.B. eine Gelschicht) aufweisen, wodurch Material, welches zuvor an Engstellen zwischen dem Kühlkörper und dem Batteriemodul angeordnet war, in einen Bereich mit einem größeren Abstand zwischen dem Kühlkörper und dem Batteriemodul ausweichen kann. Bevorzugt werden die Schnittkanten der Wärmeleitmatte vor einem Verpressen der Wärmeleitmatte zwischen dem Kühlkörper und dem Batteriemodul miteinander verschweißt. Auf diese Weise kann verhindert werden, dass das fließfähige Material an ungeeigneter Stelle austreten kann. Hierzu kann an der Wärmeleitmatte auch ein Reservoir beziehungsweise ein Überlaufbehälter vorgesehen sein. 9 shows a schematic structure of a heat conductive mat used in the invention 5 , A first layer is comparatively thin and comprises a polyester 24 , An adjoining the first layer second layer is considerably thicker and as an acrylic elastomer layer 25 designed. Between the second layer and a fourth outer layer, which acts as a self-adhesive layer 27 is configured and has a silicone base and / or an acrylate, a third layer is added, which has the largest layer thickness in the composite and as a soft acrylic elastomer layer 26 is designed. In particular, the third layer is therefore adapted to compensate for any unevenness present on the surfaces of the heat sink or of the battery module and for a good and homogeneous thermal conductivity of the heat-conducting mat 5 to care. To avoid foamy elements, which would reduce the thermal conductivity due to inherent air pockets, the heat-conducting mat 5 a limited flowable layer (eg, a gel layer), whereby material, which was previously arranged at bottlenecks between the heat sink and the battery module, can escape into an area with a greater distance between the heat sink and the battery module. Preferably, the cutting edges of the heat-conducting mat are welded together before pressing the heat-conducting mat between the heat sink and the battery module. In this way it can be prevented that the flowable material can escape in an inappropriate place. For this purpose, a reservoir or an overflow container may be provided on the heat-conducting mat.

Auch wenn die erfindungsgemäßen Aspekte und vorteilhaften Ausführungsformen anhand der in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungsfiguren erläuterten Ausführungsbeispiele im Detail beschrieben worden sind, sind für den Fachmann Modifikationen und Kombinationen von Merkmalen der dargestellten Ausführungsbeispiele möglich, ohne den Bereich der vorliegenden Erfindung zu verlassen, deren Schutzbereich durch die beigefügten Ansprüche definiert wird. Although the aspects and advantageous embodiments of the invention have been described in detail with reference to the embodiments explained in connection with the accompanying drawings, modifications and combinations of features of the illustrated embodiments are possible for the skilled person, without departing from the scope of the present invention, the scope of protection the appended claims are defined.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 1
Traktionsbatterie traction battery
2 2
elektrische Traktionsmaschine electric traction machine
3 3
Batteriemodul battery module
4 4
Kühlkörper heatsink
5 5
Wärmeleitmatte Wärmeleitmatte
6 6
Stromschiene conductor rail
7, 8 7, 8
Modulträger module carrier
9 9
Schraubbolzen bolts
10 10
PKW car
11 11
Schraube screw
12 12
Gewindebuchse threaded bushing
13, 14 13, 14
Bohrung drilling
15 15
Prägung embossing
16 16
Gewindebuchse threaded bushing
17 17
Lasche flap
18, 19 18, 19
Bohrung drilling
20 20
Anordnung arrangement
21 21
Bohrung drilling
22, 23 22, 23
Anschlüsse Fluidzufuhr/-abfuhr Fluid supply / drain connections
24 24
Polyesterschicht polyester layer
25 25
Acryl-Elastomer-Schicht Acrylic elastomer layer
26 26
weiche Acryl-Elastomer-Schicht soft acrylic elastomer layer
27 27
selbsthaftende Schicht (Außenlage) self-adhesive layer (outer layer)
28 28
Schraube screw
28a 28a
Schraubenflansch screw flange
28b 28b
Gummidichtung rubber seal
28d 28d
Schraubdom screw boss
29 29
Gummistopfen rubber stopper
30 30
Bodenwanne floor pan
31 31
Zugstrebe tension strut

Claims (15)

Verfahren zur Entwärmung einer Traktionsbatterie (1) mit einem Kühlkörper (4) und einem Batteriemodul (3) umfassend die Schritte: – Zuschneiden (100) einer Wärmeleitmatte (5), – Anordnen (200) der Wärmeleitmatte (5) zwischen dem Kühlkörper (4) und dem Batteriemodul (3) und – Pressen (400) der Wärmeleitmatte (5) über eine Verringerung eines Abstandes des Kühlkörpers (4) und des Batteriemoduls (3). Method for heat dissipation of a traction battery ( 1 ) with a heat sink ( 4 ) and a battery module ( 3 ) comprising the steps: - cropping ( 100 ) a Wärmeleitmatte ( 5 ), - Arrange ( 200 ) of the thermal conductivity mat ( 5 ) between the heat sink ( 4 ) and the battery module ( 3 ) and - pressing ( 400 ) of the thermal conductivity mat ( 5 ) about a reduction of a distance of the heat sink ( 4 ) and the battery module ( 3 ). Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Anordnen der Wärmeleitmatte (5) ein – Walzen (300) der Wärmeleitmatte (5) auf eine bei montierter Traktionsbatterie (1) dem Kühlkörper (4) zugewandten Oberfläche des Batteriemoduls (3) umfasst. Method according to claim 1, wherein the arranging of the heat-conducting mat ( 5 ) - rolling ( 300 ) of the thermal conductivity mat ( 5 ) on a mounted traction battery ( 1 ) the heat sink ( 4 ) facing surface of the battery module ( 3 ). Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Anordnen derart erfolgt, dass eine selbsthaftende Schicht der Wärmeleitmatte (5) dem Batteriemodul (3) zugewandt angeordnet wird. A method according to claim 1 or 2, wherein the arranging takes place such that a self-adhesive layer of the heat-conducting mat ( 5 ) the battery module ( 3 ) is arranged facing. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Wärmeleitmatte (5) einerseits an dem Batteriemodul (3) und andererseits an dem Kühlkörper (4) anliegt. Method according to one of the preceding claims, wherein the heat-conducting mat ( 5 ) on the one hand on the battery module ( 3 ) and on the other hand on the heat sink ( 4 ) is present. Anordnung für eine Traktionsbatterie (1) umfassend – einen Kühlkörper (4), – ein Batteriemodul (3) und – eine zwischen dem Kühlkörper (4) und dem Batteriemodul (3) angeordnete Wärmeleitmatte (5). Arrangement for a traction battery ( 1 ) - a heat sink ( 4 ), - a battery module ( 3 ) and - one between the heat sink ( 4 ) and the battery module ( 3 ) arranged Wärmeleitmatte ( 5 ). Anordnung nach Anspruch 5, wobei die Wärmeleitmatte (5) zwischen dem Kühlkörper (4) und das Batteriemodul (3) gepresst ist. Arrangement according to claim 5, wherein the heat-conducting mat ( 5 ) between the heat sink ( 4 ) and the battery module ( 3 ) is pressed. Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche 5 oder 6, wobei die Wärmeleitmatte (5) eine dem Batteriemodul (3) zugewandt angeordnete selbsthaftende Schicht (27) aufweist. Arrangement according to one of the preceding claims 5 or 6, wherein the heat-conducting mat ( 5 ) a battery module ( 3 ) arranged facing self-adhesive layer ( 27 ) having. Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche 5 bis 7, wobei eine normal zu einer Wärmeleitrichtung zwischen dem Kühlkörper (4) und dem Batteriemodul (3) orientierte Schraubverbindung (9, 19, 21) zwischen dem Kühlkörper (4) und dem Batteriemodul (3) vorgesehen ist, welche insbesondere auch einen Modulträger (7, 8) an dem Batteriemodul (3) befestigt. Arrangement according to one of the preceding claims 5 to 7, wherein a normal to a heat conduction direction between the heat sink ( 4 ) and the battery module ( 3 ) oriented screw connection ( 9 . 19 . 21 ) between the heat sink ( 4 ) and the battery module ( 3 ) is provided, which in particular also a module carrier ( 7 . 8th ) on the battery module ( 3 ) attached. Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche 5 bis 8, wobei Ränder der Wärmeleitmatte (5) entsprechend einer wärmeleitfähigen Fläche zwischen dem Kühlkörper (4) und dem Batteriemodul (3) zugeschnitten sind. Arrangement according to one of the preceding claims 5 to 8, wherein edges of the heat-conducting mat ( 5 ) corresponding to a heat-conductive surface between the heat sink ( 4 ) and the battery module ( 3 ) are tailored. Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche 5 bis 9, wobei die Wärmeleitmatte (5) – eine Polyester Schicht (24) und/oder – eine Acryl-Elastomerschicht (25) und/oder – eine weiche Acryl-Elastomerschicht (26) aufweist und/oder – eine Aussenlage in Form einer selbsthaftende Schicht (27) und/oder – eine Silikonbasis und/oder eine Acrylatbasis aufweist. Arrangement according to one of the preceding claims 5 to 9, wherein the heat-conducting mat ( 5 ) - a polyester layer ( 24 ) and / or - an acrylic elastomer layer ( 25 ) and / or - a soft acrylic elastomer layer ( 26 ) and / or - an outer layer in the form of a self-adhesive layer ( 27 ) and / or - has a silicone base and / or an acrylate base. Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche 5 bis 10, wobei die Wärmeleitmatte (5) eine Dicke zwischen 0,5 mm und 1,8 mm, insbesondere zwischen 1,1 mm und 1,3 mm aufweist. Arrangement according to one of the preceding claims 5 to 10, wherein the heat-conducting mat ( 5 ) has a thickness between 0.5 mm and 1.8 mm, in particular between 1.1 mm and 1.3 mm. Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche 5 bis 11, wobei die Wärmeleitmatte (5) eine dielektrische Festigkeit zwischen 6 kV/mm und 14 kV/mm, insbesondere zwischen 8 kV/mm und 12 kV/mm aufweist. Arrangement according to one of the preceding claims 5 to 11, wherein the heat-conducting mat ( 5 ) has a dielectric strength between 6 kV / mm and 14 kV / mm, in particular between 8 kV / mm and 12 kV / mm. Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche 5 bis 12, wobei der Kühlkörper (4) Fluidanschlüsse (22, 23) und eine Fluidführung für ein Kühlmittel aufweist. Arrangement according to one of the preceding claims 5 to 12, wherein the heat sink ( 4 ) Fluid connections ( 22 . 23 ) and a fluid guide for a coolant. Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche 5 bis 13, wobei der Kühlkörper (4) eine metallische Oberfläche und/oder das Batteriemodul (3) eine metallische Oberfläche aufweist und die Wärmeleitmatte (5) unmittelbar mit der metallischen Oberfläche bzw. den metallischen Oberflächen in Kontakt steht. Arrangement according to one of the preceding claims 5 to 13, wherein the heat sink ( 4 ) a metallic surface and / or the battery module ( 3 ) has a metallic surface and the heat-conducting mat ( 5 ) is in direct contact with the metallic surface or surfaces. Fortbewegungsmittel umfassend – eine elektrische Traktionsmaschine (2) und – eine Traktionsbatterie mit einer Anordnung (20) nach einem der vorstehenden Ansprüche 5 bis 14. Means of transport comprising - an electric traction machine ( 2 ) and - a traction battery with an arrangement ( 20 ) according to one of the preceding claims 5 to 14.
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