DE102015214659A1 - Traction battery with a battery case - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Traktionsbatterie (1) mit einem Batteriegehäuse bestehend aus wenigstens einer Unterschale (20), aufweisend einen Gehäuseboden (21), wenigstens eine Gehäusewand (23) und wenigstens einer Kühleinrichtung (8), wobei die Unterschale (20) wenigstens eine Führungsvorrichtung (17) für die wenigstens eine Kühleinrichtung (9) aufweist. Mit der Führungsvorrichtung (17) ist die Kühleinrichtung (8) sicher positionierbar und befestigbar.
Die Kühleinrichtung (8) dient als tragendes Strukturelement für die Festigkeit und Steifigkeit der Traktionsbatterie (1). Die Kühleinrichtung (8) ist über die vorzugsweise aus Kunststoff hergestellte Führungsvorrichtung (17) in das Batteriegehäuse montierbar und die auftretenden Kräfte werden über die Führungsvorrichtung (17) in die Unterschale (20) eingeleitet. The invention relates to a traction battery (1) comprising a battery housing comprising at least one lower shell (20), a housing bottom (21), at least one housing wall (23) and at least one cooling device (8), wherein the lower shell (20) at least one guide device (17) for the at least one cooling device (9). With the guide device (17), the cooling device (8) can be securely positioned and fastened.
The cooling device (8) serves as a supporting structural element for the strength and rigidity of the traction battery (1). The cooling device (8) can be mounted in the battery housing via the preferably made of plastic guide device (17) and the forces are introduced via the guide device (17) in the lower shell (20).

Figure DE102015214659A1_0001
Figure DE102015214659A1_0001

Description

Die Erfindung betrifft eine Traktionsbatterie mit einem Batteriegehäuse bestehend aus wenigstens einer Unterschale, aufweisend einen Gehäuseboden, wenigstens eine Gehäusewand und wenigstens einer Kühleinrichtung. The invention relates to a traction battery with a battery housing consisting of at least one lower shell, comprising a housing bottom, at least one housing wall and at least one cooling device.

Die aus Herstell- und Kostengründen im Sandguss hergestellten, oft plattenförmigen Kühleinrichtungen herkömmlicher Batteriemodule weisen nur eine geringe Steifigkeit hinsichtlich Schock- und Stoßbelastung auf und können somit nur geringe Kräfte aufnehmen. Somit besteht die Gefahr, dass die Kühleinrichtungen bei hohen Schock- oder Stoßbelastungen brechen und Kühlflüssigkeit im Inneren des Batteriesystems austreten kann. The manufactured from manufacturing and cost reasons in sand casting, often plate-shaped cooling devices conventional battery modules have only a low rigidity in terms of shock and shock load and thus can absorb only small forces. Thus, there is a risk that the cooling devices may break under high shock or shock loads and coolant may leak inside the battery system.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den mechanischen Schutz der Kühleinrichtung innerhalb einer Traktionsbatterie derart zu verbessern, dass an einer Kühleinrichtung angreifende Kräfte besser in das Batteriegehäuse abgeleitet werden können. The invention is therefore based on the object to improve the mechanical protection of the cooling device within a traction battery such that forces acting on a cooling device can be better dissipated in the battery case.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Eine Traktionsbatterie hat ein Batteriegehäuse, welches aus einer Unterschale mit einem Gehäuseboden, wenigstens einer Gehäusewand und wenigstens einer Kühleinrichtung, wobei die Unterschale eine Führungsvorrichtung für die wenigstens eine Kühlvorrichtung aufweist. Mit der Führungsvorrichtung ist die Kühleinrichtung sicher positionierbar und befestigbar. Die Kühleinrichtung dient als tragendes Strukturelement für die Festigkeit und Steifigkeit der Traktionsbatterie. Die Kühleinrichtung ist über die vorzugsweise aus Kunststoff hergestellte Führungsvorrichtung in das Batteriegehäuse montierbar und die auftretenden Kräfte werden über die Führungsvorrichtung in die Unterschale eingeleitet. This object is achieved by the characterizing features of claim 1. A traction battery has a battery housing which has a lower shell with a housing bottom, at least one housing wall and at least one cooling device, wherein the lower shell has a guide device for the at least one cooling device. With the guide device, the cooling device can be securely positioned and fastened. The cooling device serves as a supporting structural element for the strength and rigidity of the traction battery. The cooling device is mounted on the preferably made of plastic guide device in the battery case and the forces are introduced via the guide device in the lower shell.

Vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der erfindungsgemäßen Traktionsbatterie sind in den Unteransprüchen angegeben, womit die Ausgestaltungsmöglichkeiten jedoch nicht erschöpft sind. Advantageous developments and improvements of the traction battery according to the invention are specified in the dependent claims, so that the design options are not exhausted.

Die Kühleinrichtung weist in vorteilhafter Weise an wenigstens einer Stirnseite eine seitliche Verlängerung auf, die in die Führungsvorrichtung einführbar ist. Diese Anordnung hat den Vorteil, dass Kräfte die auf die Kühleinrichtung wirken, sich über die Führungsvorrichtung an der Unterschale des Batteriegehäuses abstützen und auf das Batteriegehäuse übertragen werden können. Die Kühleinrichtung dient somit als Struktur- und gleichzeitig als Crashelement für die Traktionsbatterie The cooling device advantageously has at least one end face on a lateral extension, which is insertable into the guide device. This arrangement has the advantage that forces acting on the cooling device, supported by the guide device on the lower shell of the battery case and can be transferred to the battery case. The cooling device thus serves as a structural and at the same time as a crash element for the traction battery

In einer vorteilhaften Weiterbildung erstrecken sich die Verlängerungen der Kühleinrichtung nur über einen Teilabschnitt der Stirnseiten. Die Führungsvorrichtung kann sich somit nur über einen Teil der Unterschale erstrecken, sodass eine gewichts- und kostenoptimierte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anordnung geschaffen ist. In an advantageous development, the extensions of the cooling device extend only over a partial section of the end faces. The guide device can thus extend only over part of the lower shell, so that a weight and cost-optimized design of the arrangement according to the invention is provided.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Führungsvorrichtung an dem Gehäuseboden und / oder der Gehäusewand angeordnet, womit eine gute Ableitung der auftretenden Kräfte von der Kühleinrichtung auf die Unterschale erreicht werden kann. In an advantageous embodiment, the guide device is arranged on the housing bottom and / or the housing wall, whereby a good derivation of the forces occurring from the cooling device can be achieved on the lower shell.

In einer vorteilhaften Erweiterung erstreckt sich die Führungsvorrichtung an beiden Seiten der Kühleinrichtung jeweils nur über einen Abschnitt des Gehäusebodens und/oder der Gehäusewand, wodurch eine Gewichtseinsparung ermöglicht wird. Diese Ausgestaltung ermöglicht die Lagerung der Kühleinrichtung an zwei voneinander beabstandeten Lagerstellen, wodurch eine stabile Lagerung erreicht werden kann. In an advantageous extension, the guide device extends on both sides of the cooling device in each case only over a portion of the housing bottom and / or the housing wall, whereby a weight saving is made possible. This configuration allows the storage of the cooling device at two spaced bearing points, whereby a stable storage can be achieved.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Führungsvorrichtung einstückig mit dem Gehäuseboden und / oder der Gehäusewand ausgebildet ist. Die Führungsvorrichtung kann alternativ form- und /oder stoffschlüssig mit der Unterschale ausgebildet sein. Eine kostengünstige und gewichtsoptimierte Möglichkeit besteht darin, dass die Führungsvorrichtung aus Kunststoff hergestellt ist und an die im Aluminiumdruckguss hergestellte Unterschale angespritzt wird. Weitere Möglichkeiten bestehen in Schraub- oder Steckverbindungen, wobei auch ein Einpressen der Führungsvorrichtung in die Unterschale denkbar ist. Eine Fügeverbindung ist ebenfalls möglich, wobei vorzugsweise eine Klebeverbindung gewählt wird. A development of the invention provides that the guide device is formed integrally with the housing bottom and / or the housing wall. The guide device may alternatively be formed positively and / or cohesively with the lower shell. A cost-effective and weight-optimized possibility is that the guide device is made of plastic and molded onto the lower shell made in die-cast aluminum. Other options exist in screw or plug connections, whereby a pressing of the guide device in the lower shell is conceivable. A joint connection is also possible, wherein preferably an adhesive connection is selected.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist die Führungsvorrichtung vorzugsweise in Y-Richtung seitlich an der Kühleinrichtung anliegende Führungsschienen auf. Mit Hilfe der Führungsschienen ist eine bessere Positionierung der Kühleinrichtung innerhalb der Traktionsbatterie möglich, da eine zusätzliche Führung in Y-Richtung vorgesehen. Die Führungsschienen der Führungsvorrichtung dienen der Ableitung der auf die Kühleinrichtung in Y-Richtung wirkenden Kräfte in die Unterschale. In a further embodiment of the invention, the guide device preferably in the Y direction on the side of the cooling device fitting guide rails. With the help of the guide rails, a better positioning of the cooling device within the traction battery is possible because an additional guide provided in the Y direction. The guide rails of the guide device serve to divert the forces acting on the cooling device in the Y direction into the lower shell.

Um eine besonders wirkungsvolle Führung und Sicherung der Kühleinrichtung zu erreichen ist die Führungsvorrichtung vorteilhafter Weise derart ausgebildet, dass die Führungsvorrichtung die Kühleinrichtung umgreift. Die U-förmig ausgebildeten Führungsschienen sind hierbei zusätzlich stabilisiert, da sie miteinander verbunden sind und eine Einheit bilden, was die Steifigkeit der Anordnung zusätzlich erhöht. Diese Verbindung dient zusätzlich vorteilhaft der Krafteinleitung in das Batteriegehäuse in X-Richtung. In order to achieve a particularly effective guidance and securing of the cooling device, the guide device is advantageously designed such that the guide device engages around the cooling device. The U-shaped guide rails are here additionally stabilized, since they are connected to each other and form a unit, which additionally increases the rigidity of the arrangement. This connection is additionally advantageous for the introduction of force into the battery housing in the X direction.

Zur weiteren Verdeutlichung des Grundprinzips der Erfindung ist eine bevorzugte Ausführungsform in den Figuren dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. To further clarify the basic principle of the invention, a preferred embodiment is shown in the figures and will be described below.

Es zeigen Show it

1 ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel einer Traktionsbatterie mit zwei Zellmodulen und einer Kühleinrichtung; 1 an inventive embodiment of a traction battery with two cell modules and a cooling device;

2 die Ausführungsform gemäß 1 in einem Teilschnitt in einer Seitenansicht; 2 the embodiment according to 1 in a partial section in a side view;

3 die Ausführungsform gemäß 1 und 2 in einem Längsschnitt durch die Kühleinrichtung; 3 the embodiment according to 1 and 2 in a longitudinal section through the cooling device;

4 die Ausführungsform gemäß 1 bis 3 in einem Horizontalschnitt in der Draufsicht. 4 the embodiment according to 1 to 3 in a horizontal section in the top view.

Die Traktionsbatterie 1 gemäß 1 weist zwei Zellmodule 3 auf, welche jeweils zwei Verbinder 5 an ihren jeweiligen Stirnseiten 7 aufweisen. Zwischen den Zellmodulen 3 ist eine Kühleinrichtung 8 angeordnet, welche als Kühlplatte 9 ausgeführt ist. Die Kühlplatte 9 weist an ihren Stirnseiten 11 jeweils eine Verlängerung 13 auf. Die Verlängerung 13 erstreckt sich über einen in Richtung der Z-Achse verlaufenden Abschnitt a und einen in Richtung der X-Achse verlaufenden Abschnitt b. Die Verlängerung 13 weist in einem in Z-Richtung unteren Bereich eine reduzierte Dicke d im Vergleich zu der Dicke der Kühlplatte 9 auf. Die Verlängerung 13 verjüngt sich somit in negativer Z-Richtung. Die Zellmodule 3, die Verbinder 5 und die Kühlplatte 9 sind mittels Verbindungselementen 14 miteinander verschraubt und verspannt. Die Verbindungselemente 14 bestehen jeweils aus einer durch die Zellmodule 3, die Verbinder 5 und die Kühlplatte 9 geführte Schraube 15 und aus einer einseitig an einem der Verbinder 5 angeschweißte Schraubmutter 16. The traction battery 1 according to 1 has two cell modules 3 on which two connectors each 5 at their respective ends 7 exhibit. Between the cell modules 3 is a cooling device 8th arranged as a cooling plate 9 is executed. The cooling plate 9 points to their faces 11 one extension each 13 on. The extension 13 extends over a Z-axis extending portion a and extending in the direction of the X-axis portion b. The extension 13 has a reduced thickness d in a Z-direction lower area compared to the thickness of the cooling plate 9 on. The extension 13 thus, it tapers in the negative Z direction. The cell modules 3 , the connectors 5 and the cooling plate 9 are by means of fasteners 14 bolted together and braced. The connecting elements 14 each consist of one through the cell modules 3 , the connectors 5 and the cooling plate 9 guided screw 15 and from a one-sided to one of the connectors 5 welded nut 16 ,

2 zeigt die erfindungsgemäße Anordnung aus 1 in einer Seitenansicht. Die Seitenansicht ist in einem Teilschnitt dargestellt, wobei der in Z-Richtung gesehen untere Teil geschnitten ist. Die Verlängerung 13 der Kühlplatte 9 liegt innerhalb einer schalen- oder U-förmigen Führungsvorrichtung 17, welche jeweils in Y-Richtung vor und hinter der Verlängerung 13 eine Führungsschiene 19 aufweist. Die Führungsschienen 19 umgreifen die Verlängerung 13 der Kühlplatte 9 in einem Abschnitt. Die Führungsvorrichtung 17 ist in einem Abschnitt eines Gehäuseboden 21 einer Unterschale 20 eines Batteriegehäuses angeordnet und mit diesem verbunden. Der Gehäuseboden 21 weist eine Einbettung 22 auf. Die Einbettung 22 ist an den Gehäuseboden 21 angeformt und umschließt bzw. umgreift die Führrungsvorrichtung 17. 2 shows the arrangement according to the invention 1 in a side view. The side view is shown in a partial section, wherein the lower part seen in the Z direction is cut. The extension 13 the cooling plate 9 lies within a cup or U-shaped guide device 17 , which in each case in Y-direction before and behind the extension 13 a guide rail 19 having. The guide rails 19 embrace the extension 13 the cooling plate 9 in a section. The guiding device 17 is in a section of a caseback 21 a lower shell 20 a battery housing arranged and connected thereto. The caseback 21 has an embedding 22 on. The embedding 22 is on the case back 21 formed and surrounds or surrounds the guide device 17 ,

Gemäß 3 erstreckt sich die Führungsvorrichtung 17 über einen Teil des Gehäuseboden 21 und einen Teil der Gehäusewand 23 der Unterschale 20 und ist mit diesen einstückig verbunden. Die Führungsvorrichtung 17 ist also an der Verbindungsstelle von Gehäuseboden 21 und Gehäusewand 23 angeordnet und sowohl mit dem Gehäuseboden 21, als auch mit der Gehäusewand 23 verbunden. Die Verlängerung 13 der Kühlplatte 9 befindet sich nur in einem Abschnitt seiner Abmaße a und b im Eingriff mit der Führungsvorrichtung 17. According to 3 extends the guide device 17 over a part of the caseback 21 and a part of the housing wall 23 the lower shell 20 and is integral with them. The guiding device 17 So it is at the junction of caseback 21 and housing wall 23 arranged and with both the case bottom 21 , as well as with the housing wall 23 connected. The extension 13 the cooling plate 9 is engaged with the guide device only in a portion of its dimensions a and b 17 ,

4 zeigt einen Schnitt in Y-Richtung der erfindungsgemäßen Anordnung, wobei die Schnittebene innerhalb des Abschnitts a der Verlängerung liegt. 4a zeigt einen vergrößerten Ausschnitt der 4. Die beiden 4 und 4a zeigen die Kühlplatte 9 mit ihrer Verlängerung 13, die Verbinder 5 und die beiden Zellmodule 3 teilweise. Die Verlängerung 13 ist von der Führungsvorrichtung 17, die z.B. aus Kunststoff hergestellt ist, umschlossen, sodass die Führungsvorrichtung 17 U-förmig ausgebildet ist. Die Führungsschienen 19 liegen in Y-Richtung vor und hinter der Verlängerung 13 an. Die Führungsvorrichtung 17 ist an der Gehäusewand 23 angeordnet. 4 shows a section in the Y direction of the arrangement according to the invention, wherein the cutting plane is within the portion a of the extension. 4a shows an enlarged section of the 4 , The two 4 and 4a show the cooling plate 9 with her extension 13 , the connectors 5 and the two cell modules 3 partially. The extension 13 is from the guide device 17 , which is made of plastic, enclosed, so that the guide device 17 U-shaped. The guide rails 19 lie in Y-direction before and behind the extension 13 at. The guiding device 17 is on the housing wall 23 arranged.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 1
Traktionsbatterie traction battery
3 3
Zellmodul cell module
5 5
Verbinder Interconnects
7 7
Stirnseite der Zellmodule Front side of the cell modules
8 8th
Kühleinrichtung cooling device
9 9
Kühlplatte cooling plate
1111
Stirnseite der Kühleinrichtung/Kühlplatte  Front side of the cooling device / cooling plate
1313
Verlängerung  renewal
1414
Verbindungselemente  fasteners
1515
Schraube  screw
1616
Schraubmutter  nut
1717
Führungsvorrichtung  guiding device
1919
Führungsschiene  guide rail
2020
Unterschale  subshell
2121
Gehäuseboden  caseback
2222
Einbettung  embedding
2323
Gehäusewand  housing wall
a a
vertikaler Abschnitt der Verlängerung vertical section of the extension
b b
horizontaler Abschnitt der Verlängerung horizontal section of the extension
d d
Dicke der Verlängerung Thickness of the extension

Claims (10)

Traktionsbatterie (1) mit einem Batteriegehäuse bestehend aus wenigstens einer Unterschale (20), aufweisend einen Gehäuseboden (21), wenigstens eine Gehäusewand (23) und wenigstens einer Kühleinrichtung (8), dadurch gekennzeichnet, dass die Unterschale (20) wenigstens eine Führungsvorrichtung (17) für die wenigstens eine Kühleinrichtung (8) aufweist. Traction battery ( 1 ) with a battery housing consisting of at least one lower shell ( 20 ), comprising a housing bottom ( 21 ), at least one housing wall ( 23 ) and at least one cooling device ( 8th ), characterized in that the Lower shell ( 20 ) at least one guiding device ( 17 ) for the at least one cooling device ( 8th ) having. Traktionsbatterie (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinrichtung (8) an wenigstens einer Stirnseite (11) eine seitliche Verlängerung (13) aufweist. Traction battery ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the cooling device ( 8th ) on at least one end face ( 11 ) a lateral extension ( 13 ) having. Traktionsbatterie nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verlängerung (13) sich über einen Abschnitt (a) der Stirnseite (11) der Kühleinrichtung (8) erstreckt. Traction battery according to claim 2, characterized in that the extension ( 13 ) over a portion (a) of the face ( 11 ) of the cooling device ( 8th ). Traktionsbatterie (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsvorrichtung (17) am Gehäuseboden (21) und/oder an der Gehäusewand (23) angeordnet ist. Traction battery ( 1 ) according to one of claims 1 to 3, characterized in that the guiding device ( 17 ) at the housing bottom ( 21 ) and / or on the housing wall ( 23 ) is arranged. Traktionsbatterie (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsvorrichtung (17) sich jeweils über einen Teil des Gehäusebodens (21) und/oder der Gehäusewand (23) erstreckt. Traction battery ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the guiding device ( 17 ) each over a portion of the housing bottom ( 21 ) and / or the housing wall ( 23 ). Traktionsbatterie (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsvorrichtung (17) einstückig mit dem Gehäuseboden (21) und/oder der Gehäusewand (23) ausgebildet ist. Traction battery ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the guiding device ( 17 ) in one piece with the housing bottom ( 21 ) and / or the housing wall ( 23 ) is trained. Traktionsbatterie (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsvorrichtung (17) schalenförmig und/oder als Führungsschienen (19) ausgeführt ist. Traction battery ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the guiding device ( 17 ) cup-shaped and / or as guide rails ( 19 ) is executed. Traktionsbatterie (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsvorrichtung (17) die Verlängerung (13) der Kühleinrichtung (8) wenigstens teilweise umgreift. Traction battery ( 1 ) according to one of claims 2 to 7, characterized in that the guiding device ( 17 ) the extension ( 13 ) of the cooling device ( 8th ) at least partially surrounds. Traktionsbatterie (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsvorrichtung (17) aus Kunststoff hergestellt ist. Traction battery ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the guiding device ( 17 ) is made of plastic. Kraftfahrzeug mit einer Traktionsbatterie (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche. Motor vehicle with a traction battery ( 1 ) according to any one of the preceding claims.
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