DE102016008110A1

DE102016008110A1 - Base plate for a battery, in particular traction battery, and traction battery

Info

Publication number: DE102016008110A1
Application number: DE102016008110.4A
Authority: DE
Inventors: Alexander Betz; Jan Helber; Günter Johanntokrax; Franz Maier; Matthias Meier; Nina Winterholler
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2016-07-02
Filing date: 2016-07-02
Publication date: 2017-02-23

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Bodenplatte (10) für eine Batterie, insbesondere für eine Traktionsbatterie eines Kraftwagens. Die Bodenplatte (10) umfasst einen Grundkörper (12), welcher eine Mehrzahl von Kühlkanälen (14) aufweist. Die Kühlkanäle (14) sind von einem Kühlmedium durchströmbar. Die Bodenplatte (10) umfasst eine Verteileinrichtung (18), welche mit dem Grundkörper (12) verbunden ist und welche einen Sammelkanal (20) und von dem Sammelkanal (20) abzweigende Zweigleitungen (22) aufweist. Eine jeweilige Zweigleitung (22) ist mit einem jeweiligen Kühlkanal (14) fluidisch gekoppelt. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Traktionsbatterie mit einer solchen Bodenplatte (10).The invention relates to a base plate (10) for a battery, in particular for a traction battery of a motor vehicle. The bottom plate (10) comprises a base body (12), which has a plurality of cooling channels (14). The cooling channels (14) can be traversed by a cooling medium. The bottom plate (10) comprises a distributor device (18) which is connected to the main body (12) and which has a collecting channel (20) and branch lines (22) branching from the collecting channel (20). A respective branch line (22) is fluidically coupled to a respective cooling channel (14). Furthermore, the invention relates to a traction battery with such a bottom plate (10).

Description

Die Erfindung betrifft eine Bodenplatte für eine Batterie, welche insbesondere als Traktionsbatterie eines Kraftwagens ausgebildet sein kann. Die Bodenplatte umfasst einen Grundkörper, welcher eine Mehrzahl von Kühlkanälen aufweist. Die Kühlkanäle sind von einem Kühlmedium durchströmbar. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Traktionsbatterie mit einer solchen Bodenplatte.The invention relates to a base plate for a battery, which may be designed in particular as a traction battery of a motor vehicle. The bottom plate comprises a base body which has a plurality of cooling channels. The cooling channels can be traversed by a cooling medium. Furthermore, the invention relates to a traction battery with such a bottom plate.

Die DE 197 11 336 A1 beschreibt einen Bodenaufbau an einem Kraftfahrzeugheck, bei welchem eine Batterie auf einem oberen Boden angeordnet ist. Zwischen dem oberen Boden und einem unteren Boden ist ein Zwischenraum vorgesehen. Dieser Zwischenraum ist von Luft durchströmbar und durch zwischen dem unteren Boden und dem oberen Boden verlaufende Stege in Strömungskanäle unterteilt.The DE 197 11 336 A1 describes a floor structure on a vehicle rear, in which a battery is disposed on an upper floor. Between the upper floor and a lower floor, a gap is provided. This space is traversed by air and divided by running between the lower floor and the upper floor webs in flow channels.

Bei einer derartigen Anordnung kann die Batterie lediglich mittels der den Zwischenraum durchströmenden Luft etwa in Form von Fahrtwind gekühlt werden. Eine derartige Kühlung ist für eine Vielzahl von Anwendungen, insbesondere für eine Kühlung von als Traktionsbatterien ausgebildeten Batterien eines Kraftfahrzeugs, nicht ausreichend.In such an arrangement, the battery can be cooled only in the form of wind by means of the air flowing through the gap. Such cooling is not sufficient for a variety of applications, in particular for cooling batteries of a motor vehicle designed as traction batteries.

Beispielsweise als Traktionsbatterien in Elektrofahrzeugen oder Hybridfahrzeugen ausgebildete Batterien müssen nämlich je nach Betriebszustand gekühlt oder geheizt werden, damit sie die gewünschten elektrischen Eigenschaften aufweisen und damit auch die geforderte Lebensdauer der Batterie gewährleistet werden kann.For example, trained as traction batteries in electric vehicles or hybrid vehicles batteries must be cooled or heated depending on the operating condition so that they have the desired electrical properties and thus the required service life of the battery can be guaranteed.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine verbesserte Bodenplatte der eingangs genannten Art und eine Traktionsbatterie mit einer solchen Bodenplatte zu schaffen.Object of the present invention is therefore to provide an improved bottom plate of the type mentioned and a traction battery with such a bottom plate.

Diese Aufgabe wird durch eine Bodenplatte mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch eine Traktionsbatterie mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.This object is achieved by a base plate having the features of patent claim 1 and by a traction battery having the features of claim 10. Advantageous embodiments with expedient developments of the invention are specified in the dependent claims.

Die erfindungsgemäße Bodenplatte für eine Batterie, welche insbesondere für eine Traktionsbatterie eines Kraftwagens ausgebildet sein kann, umfasst einen Grundkörper. Der Grundkörper weist eine Mehrzahl von Kühlkanälen auf. Die Kühlkanäle sind von einem Kühlmedium, beispielsweise einer Glykol und Wasser enthaltenden Kühlflüssigkeit, durchströmbar. Die Bodenplatte umfasst eine Verteileinrichtung, welche mit dem Grundkörper verbunden ist. Die Verteileinrichtung weist einen Sammelkanal auf. Von dem Sammelkanal zweigen Zweigleitungen ab. Eine jeweilige Zweigleitung ist mit einem jeweiligen Kühlkanal fluidisch gekoppelt. Entsprechend ist also eine leckagefreie Versorgung der in den Grundkörper der Bodenplatte integrierten Kühlkanäle durch die als Zuleitung dienende Verteileinrichtung sichergestellt. Durch das Vorsehen der Verteileinrichtung kann zudem eine besonders große Anzahl an Kühlkanälen mittels eines einzigen Bauteils kontaktiert werden.The bottom plate according to the invention for a battery, which may be designed in particular for a traction battery of a motor vehicle, comprises a main body. The main body has a plurality of cooling channels. The cooling channels are flowed through by a cooling medium, for example a glycol and water-containing cooling liquid. The bottom plate comprises a distributor, which is connected to the base body. The distribution device has a collecting channel. From the collection channel branch branches off. A respective branch line is fluidically coupled to a respective cooling channel. Accordingly, a leakage-free supply of the integrated cooling channels in the main body of the bottom plate is ensured by serving as a supply distributor. By providing the distributor, moreover, a particularly large number of cooling channels can be contacted by means of a single component.

Beispielsweise können zwischen 5 Anschlüsse für Kühlkanäle und 90 Anschlüsse für Kühlkanäle pro Meter in der Verteileinrichtung ausgebildet sein. Durch das Bereitstellen der Verteileinrichtung, mittels welcher eine derartige Anzahl an Kühlkanälen mit dem Kühlmedium beaufschlagt werden kann, reduziert sich der Montageaufwand, da nicht eine Vielzahl von einzelnen Versorgungsleitungen mit den jeweiligen Kühlkanälen verbunden zu werden braucht. Vielmehr ist es ausreichend, die Verteileinrichtung mit dem Grundkörper zu koppeln beziehungsweise zu verbinden. Hierdurch ist die fluidische, leckagefreie Kopplung der jeweiligen Zweigleitung mit dem jeweiligen Kühlkanal sichergestellt. Entsprechend ist der Montageaufwand zum Bereitstellen einer leckagefreien Versorgung der Boden-Kühlkanäle besonders gering. Dies führt bei der Fertigung eines die Bodenplatte umfassenden Batteriegehäuses zu einer besonders geringen Taktzeit und einem besonders stabilen Prozess. Dies geht wiederum mit Kosteneinsparungen einher.For example, between 5 connections for cooling channels and 90 connections for cooling channels per meter can be formed in the distribution device. By providing the distribution device, by means of which such a number of cooling channels can be acted upon by the cooling medium, the assembly effort is reduced, since not a plurality of individual supply lines need to be connected to the respective cooling channels. Rather, it is sufficient to couple the distributor with the body or connect. As a result, the fluidic, leak-free coupling of the respective branch line with the respective cooling channel is ensured. Accordingly, the assembly effort for providing a leak-free supply of the floor cooling channels is particularly low. This leads to a particularly low cycle time and a particularly stable process in the manufacture of a battery housing comprising the bottom plate. This goes hand in hand with cost savings.

Durch die Bodenplatte lässt sich zudem ein Bodenteil eines Gehäuses der Traktionsbatterie bereitstellen. Es lassen sich also zwei Funktionen zusammenführen, nämlich das Kühlen beziehungsweise Heizen mittels des Kühlmediums und das Last-Tragen. Diese Funktionen lassen sich also in einem einzigen Bauteil bereitstellen, nämlich dem Gehäuseboden beziehungsweise der Bodenplatte. Dies bietet Vorteile im Hinblick auf das Gewicht des Gehäuses der Batterie, insbesondere Traktionsbatterie, gegenüber dem Vorsehen von zwei separaten Bauteilen für diese Funktionen.Through the bottom plate can also provide a bottom part of a housing of the traction battery. It can therefore merge two functions, namely the cooling or heating by means of the cooling medium and the load-carrying. These functions can thus be provided in a single component, namely the housing bottom or the bottom plate. This offers advantages in terms of the weight of the housing of the battery, in particular traction battery, over the provision of two separate components for these functions.

Des Weiteren lässt sich das Zuleiten des Kühlmediums, welches zum Erwärmen der Batterie auch als Heizmedium einsetzbar ist, und das Umlenken des Kühlmediums beziehungsweise Heizmediums von dem Sammelkanal in die Zweigleitungen beziehungsweise weiter in die Kühlkanäle in einem einzigen Bauteil in Form der Bodenplatte kombinieren.Furthermore, the supply of the cooling medium, which can be used for heating the battery as a heating medium, and the deflection of the cooling medium or heating medium from the collecting channel in the branch lines or further in the cooling channels in a single component in the form of the bottom plate combine.

Des Weiteren ergeben sich Vorteile im Hinblick auf den Bauraumbedarf beziehungsweise das Packaging. Durch die kompakte Bauweise ist nämlich eine Integration der Verteileinrichtung in einen Deformationsraum einer Gehäusewand des Gehäuses der Batterie, insbesondere Traktionsbatterie, möglich. Bevorzugt ist also eine Integration der Bodenplatte in einen Crashbereich vorgesehen, wobei das Gehäuse der Batterie, insbesondere Traktionsbatterie, als Crashstruktur ausgebildet ist.Furthermore, there are advantages in terms of space requirements or the packaging. Because of the compact design, an integration of the distribution device into a deformation space of a housing wall of the housing of the battery, in particular a traction battery, is possible. Preferably, therefore, an integration of the bottom plate is provided in a crash area, wherein the Housing of the battery, in particular traction battery is designed as a crash structure.

Da der Grundkörper der Bodenplatte direkt von dem Kühlmedium durchströmt wird, also auf ein Verlegen von weiteren medienführenden Einrichtungen wie etwa Schläuchen oder Rohren auf oder in der Bodenplatte verzichtet wird, lässt sich eine verbesserte Heizleistung beziehungsweise Kühlleistung erreichen. Damit verringert sich der Kühlleistungsbedarf beziehungsweise Heizleistungsbedarf. Es kann also ein Kühler, welchem aus dem Grundkörper kommendes Kühlmedium zugeführt wird, vergleichsweise klein ausgebildet und/oder ein Volumenstrom durch den Kühler vergleichsweise gering gehalten werden, und dennoch lässt sich die zum Kühlen der Batterie beziehungsweise Traktionsbatterie erforderliche Kühlleistung bereitstellen.Since the main body of the bottom plate is flowed through directly by the cooling medium, that is dispensed with laying of other media-carrying facilities such as hoses or pipes on or in the bottom plate, can be achieved improved heating or cooling performance. This reduces the cooling power requirement or heating power requirement. Thus, a cooler, which is supplied from the base body coming cooling medium, formed comparatively small and / or a volume flow through the radiator are kept comparatively low, and yet can be provided for cooling the battery or traction battery cooling power.

Die Verteileinrichtung ermöglicht die Führung des Kühlmediums und erlaubt dabei insbesondere eine Umlenkung des Kühlmediums aus dem Sammelkanal in die Zweigleitungen und den Anschluss an die insbesondere orthogonal zu dem Sammelkanal verlaufenden Kühlkanäle. Des Weiteren lässt sich durch eine derartige Ausbildung der Bodenplatte ein Bodenteil eines Gehäuses der Traktionsbatterie sowohl als Kühlkörper nutzen und zugleich als lasttragendes Strukturbauteil auslegen.The distribution device allows the guide of the cooling medium and allows in particular a deflection of the cooling medium from the collecting channel in the branch lines and the connection to the particular orthogonal to the collecting channel extending cooling channels. Furthermore, can be used as a heat sink by such a design of the bottom plate, a bottom part of a housing of the traction battery and at the same time interpret it as a load-bearing structural component.

Bevorzugt ist der Grundkörper als Hohlkammerprofil ausgeführt, durch welches die Kühlkanäle bereitgestellt sind.Preferably, the base body is designed as a hollow chamber profile, through which the cooling channels are provided.

Vorzugsweise umfasst die Bodenplatte eine Sammeleinrichtung, welche mit dem Grundkörper verbunden ist. Die Sammeleinrichtung weist einen weiteren Sammelkanal und in den weiteren Sammelkanal einmündende Zweigleitungen auf. Hierbei ist die jeweilige Zweigleitung der Sammeleinrichtung mit einem jeweiligen Kühlkanal fluidisch gekoppelt. Es lässt sich also sowohl eine Zuleitung in Form der Verteileinrichtung als auch eine Ableitung in Form der Sammeleinrichtung einfach in die Bodenplatte integrieren.Preferably, the bottom plate comprises a collecting device, which is connected to the base body. The collecting device has a further collecting channel and branch lines leading into the further collecting channel. In this case, the respective branch line of the collecting device is fluidically coupled to a respective cooling channel. Thus, both a supply line in the form of the distribution device and a discharge in the form of the collecting device can be easily integrated into the base plate.

Eine Haupterstreckungsrichtung der Kühlkanäle kann mit dem Sammelkanal und/oder mit dem weiteren Sammelkanal einen Winkel einschließen. Hierbei kann es sich insbesondere um einen Winkel von im Wesentlichen 90° handeln. So lässt sich die Bodenplatte besonders einfach in das Gehäuse der Batterie beziehungsweise Traktionsbatterie integrieren, und es lässt sich das Gehäuse vereinfacht im Kraftwagen unterbringen.A main extension direction of the cooling channels may include an angle with the collecting channel and / or with the further collecting channel. This may in particular be an angle of substantially 90 °. Thus, the bottom plate can be particularly easily integrated into the housing of the battery or traction battery, and it can be the case simpler to accommodate in the car.

Vorzugsweise sind die Verteileinrichtung und/oder die Sammeleinrichtung als Gussbauteil ausgebildet, während der Grundkörper der Bodenplatte insbesondere aus einer Aluminiumlegierung gebildet sein kann. Durch die Ausbildung der Verteileinrichtung und der Sammeleinrichtung als dünnwandige Gussbauteile lassen sich besonders einfach die mit den Kühlkanälen korrespondierenden Zweigleitungen bereitstellen. Das Gussbauteil kann hierbei beispielsweise eine Wandstärke von 1,5 Millimetern bis 3,5 Millimetern aufweisen. Durch die Ausbildung der Verteileinrichtung und der Sammeleinrichtung als Gussbauteile lassen sich auch komplexe Formen der Sammelkanäle beziehungsweise Zweigleitungen einfach und prozesssicher bereitstellen.Preferably, the distribution device and / or the collecting device are formed as a cast component, while the main body of the bottom plate can be formed in particular of an aluminum alloy. Due to the design of the distribution device and the collecting device as thin-walled cast components, it is particularly easy to provide the branch lines corresponding to the cooling channels. The cast component can in this case have, for example, a wall thickness of 1.5 millimeters to 3.5 millimeters. The design of the distribution device and the collection device as cast components also makes it possible to provide complex forms of the collection channels or branch lines simply and reliably.

Alternativ können die Verteileinrichtung und/oder die Sammeleinrichtung als Strangpressprofile ausgebildet sein, wobei die Zweigleitungen durch von dem Sammelkanal abzweigende beziehungsweise in den Sammelkanal einmündende Bohrungen bereitgestellt sein können.Alternatively, the distribution device and / or the collecting device may be formed as extruded profiles, wherein the branch lines may be provided by branching off from the collecting channel or opening into the collecting channel bores.

Insbesondere lassen sich einfach weitere Funktionen integrieren wie beispielsweise unterschiedliche Querschnitte der Zweigleitungen. Auf diese Weise lässt sich eine Druckverteilung in einem die Bodenplatte umfassenden Kühlsystem optimieren. Beispielsweise können die durchströmbaren Querschnitte der Zweigleitungen so ausgebildet sein, dass es zu Turbulenzen in dem Kühlmedium kommt.In particular, other functions can easily be integrated, for example different cross sections of the branch lines. In this way, a pressure distribution in a cooling system comprising the bottom plate can be optimized. For example, the flow-through cross-sections of the branch lines can be designed so that turbulence occurs in the cooling medium.

Zusätzlich oder alternativ kann in eine Strömungsrichtung des Kühlmediums durch den Sammelkanal gesehen wenigstens eine stromabwärts angeordnete Zweigleitung einen größeren durchströmbaren Querschnitt aufweisen als eine dieser Zweigleitung stromaufwärts benachbarte Zweigleitung. Mit anderen Worten können die durchströmbaren Querschnitte der Zweigleitungen in die Strömungsrichtung des Kühlmediums durch den Sammelkanal gesehen zunehmend größer werden. So kann besonders einfach dafür gesorgt werden, dass auch die stromabwärts gelegenen Kühlkanäle mit ausreichend viel Kühlmedium beaufschlagt werden. Insbesondere kann so eine besonders gleichmäßige Verteilung des Kühlmediums auf die Kühlkanäle sichergestellt werden.Additionally or alternatively, viewed in a direction of flow of the cooling medium through the collecting channel, at least one downstream branch line can have a larger cross-section through which the branch line is located upstream than this branch line. In other words, the flow-through cross-sections of the branch lines in the flow direction of the cooling medium through the collecting channel can become increasingly larger. This makes it particularly easy to ensure that also the downstream cooling channels are charged with a sufficient amount of cooling medium. In particular, such a particularly uniform distribution of the cooling medium can be ensured on the cooling channels.

Die Verbindung des Grundkörpers der Bodenplatte mit der Verteileinrichtung und/oder mit der Sammeleinrichtung kann durch eine Druckpassung oder Presspassung erfolgen. Eine einfache Montage und besonders große Dichtigkeit lässt sich jedoch erreichen, wenn der Grundkörper der Bodenplatte mit der Verteileinrichtung und/oder mit der Sammeleinrichtung stoffschlüssig verbunden ist. Hierbei können insbesondere das Kleben und/oder das Löten und/oder Schweißen zum Einsatz kommen.The connection of the base body of the base plate with the distribution device and / or with the collecting device can be effected by a pressure fit or press fit. However, a simple assembly and particularly large tightness can be achieved if the base body of the bottom plate is materially connected to the distribution device and / or with the collecting device. Here, in particular the gluing and / or soldering and / or welding can be used.

Schließlich hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn bei in den Kraftwagen eingebauter Batterie beziehungsweise Traktionsbatterie eine Haupterstreckungsrichtung der Kühlkanäle im Wesentlichen mit der Fahrzeugquerrichtung zusammenfällt. Dadurch kann besonders einfach über die Sammelkanäle das Kühlmedium einem Kühler zugeführt beziehungsweise von dem Kühler hergeführt werden, welcher in die Fahrzeuglängsrichtung von der Batterie beziehungsweise Traktionsbatterie beabstandet in dem Kraftwagen angeordnet ist. Entsprechend können sich also die Sammelkanäle der Verteileinrichtung beziehungsweise der Sammeleinrichtung bei in den Kraftwagen eingebrachter Traktionsbatterie insbesondere in Richtung der Fahrzeuglängsachse erstrecken.Finally, it has proven to be advantageous if, in the case of the battery or traction battery installed in the motor vehicle, a main extension direction of the cooling channels substantially coincides the vehicle transverse direction coincides. As a result, the cooling medium can be fed to a radiator particularly easily via the collecting ducts or can be brought from the radiator, which is arranged in the vehicle longitudinal direction away from the battery or traction battery in the motor vehicle. Correspondingly, therefore, the collecting ducts of the distribution device or the collecting device may extend in the case of the traction battery introduced into the motor vehicle, in particular in the direction of the vehicle longitudinal axis.

Die erfindungsgemäße Traktionsbatterie umfasst eine erfindungsgemäße Bodenplatte. Die Bodenplatte ist als Bodenteil eines Gehäuses der Traktionsbatterie ausgebildet. Auf dem Bodenteil ist eine Mehrzahl von Batteriezellen der Traktionsbatterie angeordnet. Die für die erfindungsgemäße Bodenplatte beschriebenen Vorteile und bevorzugten Ausführungsformen gelten auch für die erfindungsgemäße Traktionsbatterie.The traction battery according to the invention comprises a bottom plate according to the invention. The bottom plate is formed as a bottom part of a housing of the traction battery. On the bottom part, a plurality of battery cells of the traction battery is arranged. The advantages and preferred embodiments described for the floor panel according to the invention also apply to the traction battery according to the invention.

Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind somit auch Ausführungen als von der Erfindung umfasst und offenbart anzusehen, die in den Figuren nicht explizit gezeigt oder erläutert sind, jedoch durch separierte Merkmalskombinationen aus den erläuterten Ausführungen hervorgehen und erzeugbar sind. Es sind somit auch Ausführungen und Merkmalskombinationen als offenbart anzusehen, die nicht alle Merkmale eines ursprünglich formulierten unabhängigen Anspruchs aufweisen.The features and feature combinations mentioned above in the description as well as the features and feature combinations mentioned below in the description of the figures and / or in the figures alone can be used not only in the respectively specified combination but also in other combinations or in isolation, without the scope of To leave invention. Thus, embodiments are also included and disclosed by the invention, which are not explicitly shown or explained in the figures, however, emerge and can be produced by separated combinations of features from the embodiments explained. Thus, embodiments and combinations of features are also to be regarded as disclosed which do not have all the features of an originally formulated independent claim.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the claims, the following description of preferred embodiments and from the drawings. Showing:

1 in einer schematischen Draufsicht eine Bodenplatte, durch welche ein Bodenteil eines Gehäuses einer Traktionsbatterie für einen Kraftwagen gebildet ist; 1 in a schematic plan view of a bottom plate through which a bottom part of a housing of a traction battery for a motor vehicle is formed;

2 schematisch eine Seitenansicht der Bodenplatte; und. 2 schematically a side view of the bottom plate; and.

3 in einer vergrößerten Perspektivansicht einen Grundkörper der Bodenplatte und eine als Gussbauteil ausgebildete Verteileinrichtung der Bodenplatte. 3 in an enlarged perspective view of a base body of the bottom plate and designed as a cast component distribution device of the bottom plate.

In 1 ist schematisch eine Bodenplatte 10 für eine Traktionsbatterie eines Kraftwagens gezeigt. Die Bodenplatte 10 ist hierbei als Bodenteil eines Gehäuses der Traktionsbatterie ausgebildet. Die Traktionsbatterie stellt in dem beispielsweise als Elektrofahrzeug oder Hybridfahrzeug ausgebildeten Kraftwagen elektrische Energie für wenigstens einen Elektroantrieb zum Fortbewegen des Kraftwagens bereit. Die Bodenplatte 10 dient dem Abführen beziehungsweise Zuführen von Wärme zu den Batteriezellen der Batterie. Die (vorliegend nicht gezeigten) Batteriezellen der Traktionsbatterie sind hierbei auf der Bodenplatte 10 beispielsweise stehend angeordnet.In 1 is schematically a bottom plate 10 shown for a traction battery of a motor vehicle. The bottom plate 10 is here designed as a bottom part of a housing of the traction battery. The traction battery provides in the example designed as an electric vehicle or hybrid vehicle cars electrical energy for at least one electric drive for moving the motor vehicle. The bottom plate 10 serves to dissipate or supply heat to the battery cells of the battery. The (not shown in this case) battery cells of the traction battery are in this case on the bottom plate 10 for example, standing upright.

Ein Grundkörper 12 der Bodenplatte 10 ist als Hohlkammerprofil ausgebildet und weist entsprechend eine Mehrzahl von Kühlkanälen 14 auf. Bei in den Kraftwagen eingebauter Traktionsbatterie verlaufen die Kühlkanäle 14 in die Fahrzeugquerrichtung, also in Richtung der Fahrzeugquerachse (y-Achse). Entsprechend fällt eine Haupterstreckungsrichtung 16 der Kühlkanäle 14, welche in 1 durch einen Pfeil veranschaulicht ist, mit der Fahrzeugquerrichtung zusammen.A basic body 12 the bottom plate 10 is designed as a hollow chamber profile and accordingly has a plurality of cooling channels 14 on. For traction battery installed in the car, the cooling channels run 14 in the vehicle transverse direction, ie in the direction of the vehicle transverse axis (y-axis). Accordingly falls a main extension direction 16 the cooling channels 14 , what a 1 is illustrated by an arrow, with the vehicle transverse direction together.

Zum Beaufschlagen der Kühlkanäle 14 mit einem, bevorzugt flüssigen, Kühlmedium weist die Bodenplatte 10 eine Verteileinrichtung 18 auf. Die Verteileinrichtung 18 ist als Gussbauteil ausgebildet und umfasst einen Sammelkanal 20, von welchem eine Mehrzahl von Zweigleitungen 22 abzweigen. Jede der Zweigleitungen 22 ist mit einem der Kühlkanäle 14 fluidisch gekoppelt. Die Verteileinrichtung 18 ist hierfür mit dem Grundkörper 12 in dicht sitzender Weise verbunden, beispielsweise durch Kleben oder Löten. Der Sammelkanal 20 verläuft bei in den Kraftwagen eingebauter Traktionsbatterie parallel zur Fahrzeuglängsrichtung (x-Achse). Entsprechend schließt der Sammelkanal 20 mit der Haupterstreckungsrichtung 16 der Kühlkanäle 14 einen Winkel 24 von vorliegend 90° ein. Die Kühlkanäle 14 verlaufen also im Wesentlichen orthogonal zu dem Sammelkanal 20.For applying the cooling channels 14 with a, preferably liquid, cooling medium has the bottom plate 10 a distribution device 18 on. The distribution device 18 is designed as a cast component and includes a collection channel 20 of which a plurality of branch lines 22 branch. Each of the branch lines 22 is with one of the cooling channels 14 fluidly coupled. The distribution device 18 is this with the main body 12 connected in a tight-fitting manner, for example by gluing or soldering. The collection channel 20 runs in the car built-in traction battery parallel to the vehicle longitudinal direction (x-axis). Accordingly, the collection channel closes 20 with the main extension direction 16 the cooling channels 14 an angle 24 from present 90 °. The cooling channels 14 thus run substantially orthogonal to the collection channel 20 ,

Wie aus der in 1 schematisch gezeigten Ansicht hervorgeht, können die Kühlkanäle 14 auf ihrem Weg von dem Sammelkanal 20 hin zu einem weiteren Sammelkanal 26 eine Mehrzahl von mäanderförmigen Windungen oder Schlingen 28 aufweisen. Hierdurch lässt sich ein vergleichsweise langer Strömungspfad des Kühlmediums von dem ersten Sammelkanal 20 zu dem weiteren oder zweiten Sammelkanal 26 bereitstellen.As from the in 1 schematically shown, the cooling channels 14 on their way from the collection channel 20 towards another collecting channel 26 a plurality of meandering turns or loops 28 exhibit. This allows a comparatively long flow path of the cooling medium from the first collection channel 20 to the further or second collection channel 26 provide.

Der zweite Sammelkanal 26 ist in einer ebenfalls als Gussbauteil ausgebildeten Sammeleinrichtung 30 der Bodenplatte 10 bereitgestellt. In den Sammelkanal 26, welcher in der Sammeleinrichtung 30 ausgebildet ist, münden Zweigleitungen 32 ein, welche in analoger Weise wie die Zweigleitungen 22 des ersten Sammelkanals 20 mit den Kühlkanälen 14 fluidisch gekoppelt sind. Auch der Sammelkanal 26 schließt mit der Haupterstreckungsrichtung 16 der Kühlkanäle 14 vorliegend einen Winkel von 90° ein. Die Verteileinrichtung 18 einerseits und die Sammeleinrichtung 30 andererseits sorgen also für die Führung des Kühlmediums und erlauben hierbei die Umlenkung desselben im Anschluss an die orthogonal zu den Sammelkanälen 20, 26 verlaufende Kühlkanäle 14.The second collection channel 26 is in a collection device also designed as a cast component 30 the bottom plate 10 provided. In the collecting channel 26 which is in the collecting device 30 is formed, branch lines open 32 a, which in an analogous way as the branch lines 22 of the first collection channel 20 with the cooling channels 14 are fluidically coupled. Also the collection channel 26 closes with the main extension direction 16 the cooling channels 14 in the present case an angle of 90 °. The distribution device 18 on the one hand and the collecting device 30 On the other hand, therefore, provide for the leadership of the cooling medium, thereby allowing the deflection of the same following the orthogonal to the collection channels 20 . 26 running cooling channels 14 ,

In 1 veranschaulicht ein Pfeil 34 das Einströmen des Kühlmediums in den Sammelkanal 20 der Verteileinrichtung 18. Ein weiterer Pfeil 36 veranschaulicht das Ausströmen des Kühlmediums aus der Bodenplatte 10 nach dem Durchströmen der Kühlkanäle 14 und des Sammelkanals 26.In 1 illustrates an arrow 34 the inflow of the cooling medium into the collecting channel 20 the distribution device 18 , Another arrow 36 illustrates the outflow of the cooling medium from the bottom plate 10 after flowing through the cooling channels 14 and the collection channel 26 ,

Durch die Fügetechnik beim Verbinden der Verteileinrichtung 18 und der Sammeleinrichtung 30 mit dem Grundkörper 12 der Bodenplatte 10 kann ein sehr ebener, verzugsarmer Boden beziehungsweise eine entsprechende Bodenplatte 10 bereitgestellt werden. In diese Bodenplatte 10 können zugleich Querlastpfade integriert sein. Durch das Vorsehen beispielsweise des Klebens, des Lötens oder des Schweißens als Fügetechnik kann des Weiteren die Taktzeit bei der Herstellung der Bodenplatte 10 und somit auch bei der Herstellung des Gehäuses der Traktionsbatterie verkürzt werden.By the joining technique when connecting the distributor 18 and the collector 30 with the main body 12 the bottom plate 10 can be a very level, low-distortion floor or a corresponding floor plate 10 to be provided. In this bottom plate 10 At the same time, cross load paths can be integrated. By providing, for example, gluing, soldering or welding as a joining technique, further, the cycle time in the production of the bottom plate 10 and thus shortened in the manufacture of the housing of the traction battery.

Die Bodenplatte 10 dient zugleich als Lastpfad bei der Fahrzeugauslegung. Hierbei befinden sich die Zuleitung, welche durch die Verteileinrichtung 18 bereitgestellt ist, und die Ableitung, welche durch die Sammeleinrichtung 30 bereitgestellt ist, im Bereich der Wandung des Gehäuses der Traktionsbatterie. Entsprechend befinden sich diese Einrichtungen, welche in die x-Richtung beziehungsweise Fahrzeuglängsrichtung des Kraftwagens verlaufen, im Crashbereich. Insgesamt ist durch das Gehäuse der Traktionsbatterie eine Crashstruktur bereitgestellt. Entsprechend dient die Bodenplatte 10 des Batteriegehäuses sowohl als Kühlkörper als auch als lasttragendes Strukturbauteil.The bottom plate 10 also serves as a load path for the vehicle design. Here are the supply line, which through the distribution device 18 is provided, and the derivative, by the collector 30 is provided in the region of the wall of the housing of the traction battery. Accordingly, these devices, which run in the x-direction or vehicle longitudinal direction of the motor vehicle, are located in the crash area. Overall, a crash structure is provided by the housing of the traction battery. Accordingly, the bottom plate serves 10 the battery case both as a heat sink and as a load-bearing structural component.

Durch den Pfeil 34 ist zugleich eine Strömungsrichtung des Kühlmediums durch den Sammelkanal 20 angegeben. In diese Strömungsrichtung gesehen können die Zweigleitungen 22, welche von dem Sammelkanal 20 abzweigen, zunehmend größere durchströmbare Querschnitte aufweisen. Entsprechend kann sich in die entgegengesetzte Strömungsrichtung durch den weiteren Sammelkanal 26 der durchströmbare Querschnitt der Zweigleitungen 32 hin zu einem Auslass 38 der Bodenplatte 10 verringern.By the arrow 34 is at the same time a flow direction of the cooling medium through the collecting channel 20 specified. Seen in this flow direction, the branch lines 22 which from the collection channel 20 branch off, increasingly larger flow-through cross-sections. Accordingly, in the opposite direction of flow through the further collecting channel 26 the flow-through cross section of the branch lines 32 towards an outlet 38 the bottom plate 10 reduce.

Derartige Zweigleitungen 22, 32 mit unterschiedlichen durchströmbaren Querschnitten lassen sich durch die Ausbildung der Verteileinrichtung 18 und der Sammeleinrichtung 30 als Gussbauteile besonders einfach bereitstellen. Des Weiteren ist so die Integration weiterer Funktionen in die Verteileinrichtung 18 einerseits und die Sammeleinrichtung 30 andererseits ermöglicht, welche eine Optimierung der Druckverteilung im die Bodenplatte 10 umfassenden Kühlsystem mit sich bringen.Such branch lines 22 . 32 with different flow-through cross sections can be through the formation of the distribution device 18 and the collector 30 especially easy to provide as cast components. Furthermore, it is the integration of additional functions in the distribution device 18 on the one hand and the collecting device 30 on the other hand, which allows an optimization of the pressure distribution in the bottom plate 10 comprehensive cooling system.

Im Kühlbetrieb strömt das Kühlmedium von einem, beispielsweise im Bereich einer Fahrzeugfront angeordneten (vorliegend nicht gezeigten) Kühler hin zu einem durch die Verteileinrichtung 18 bereitgestellten Einlass 40 der Bodenplatte 10. Nach dem Durchströmen der Kühlkanäle 14 und der mit dem jeweiligen Kühlkanal 14 gekoppelten Zweigleitungen 32 gelangt das Kühlmedium dann zum Auslass 38. Von hier wird das Kühlmedium wieder dem Kühler zugeführt. Hierfür ist in dem entsprechenden Kühlsystem oder Kühlmittelkreis bevorzugt eine Kühlmittelpumpe oder dergleichen Fördereinrichtung vorgesehen.In cooling operation, the cooling medium flows from one, for example in the region of a vehicle front arranged (not shown here) radiator to a through the distributor 18 provided inlet 40 the bottom plate 10 , After flowing through the cooling channels 14 and with the respective cooling channel 14 coupled branch lines 32 then the cooling medium reaches the outlet 38 , From here, the cooling medium is returned to the radiator. For this purpose, a coolant pump or similar conveyor is preferably provided in the corresponding cooling system or coolant circuit.

Die in 2 gezeigte Geometrie der Verteileinrichtung 18, der Sammeleinrichtung 30 und des Grundkörpers 12 ist lediglich schematisch und beispielhaft. Insbesondere können nämlich die Verteileinrichtung 18 und die Sammeleinrichtung 30 im Querschnitt zumindest bereichsweise rund ausgebildet und entsprechend als dünnwandige Gussbauteile realisiert sein.In the 2 shown geometry of the distribution device 18 , the collecting device 30 and the basic body 12 is merely schematic and exemplary. In particular, namely the distribution device 18 and the collector 30 be formed in cross section at least partially round and realized accordingly as thin-walled cast components.

Anhand von 3 lässt sich beispielhaft veranschaulichen, wie sich der mäanderförmige Verlauf der Kühlkanäle 14 (vergleiche 1) besonders einfach in der Bodenplatte 10 ausbilden lässt. Die Kühlkanäle 14 können als in die Haupterstreckungsrichtung 16 verlaufende Kammern ausgebildet sein. Die Kammern können zur Vergrößerung einer mit dem Kühlmedium in Kontakt kommenden Oberfläche eine Mehrzahl von Rippen 42 aufweisen (vergleiche 3).Based on 3 can be exemplified as how the meandering course of the cooling channels 14 (see 1 ) especially easy in the bottom plate 10 train. The cooling channels 14 can than in the main direction of extension 16 extending chambers may be formed. The chambers may have a plurality of ribs for enlarging a surface in contact with the cooling medium 42 have (compare 3 ).

Die Zweigleitungen 22 in der Verteileinrichtung 18 können durch Öffnungen 44 bereitgestellt sein, welche in Vorsprüngen 46 der Verteileinrichtung 18 ausgebildet sind. Eine Kontur der Vorsprünge 46 entspricht hierbei vorliegend einer Innenkontur der die Rippen 42 aufweisenden, als Kammern ausgebildeten Kühlkanäle 14. Entsprechend können die Vorsprünge 46 nach Art von Stopfen in die Kühlkanäle 14 eingeführt werden. Die nicht mit den Öffnungen 44 versehenen Vorsprünge 46 dienen somit als Verschlussteile zum endseitigen Verschließen der Kühlkanäle 14. In analoger Weise zur Ausbildung der Verteileinrichtung 18 ist die Sammeleinrichtung 30 mit als Stopfen dienenden Vorsprüngen 46 und Vorsprüngen 46 mit Öffnungen 44 versehen.The branch lines 22 in the distribution device 18 can through openings 44 be provided, which in protrusions 46 the distribution device 18 are formed. A contour of the projections 46 In this case corresponds to an inner contour of the ribs 42 having, designed as chambers cooling channels 14 , Accordingly, the projections 46 in the manner of plugs in the cooling channels 14 be introduced. Not with the openings 44 provided tabs 46 thus serve as closure parts for closing the end of the cooling channels 14 , In an analogous manner to the formation of the distributor 18 is the collector 30 with projections serving as plugs 46 and protrusions 46 with openings 44 Mistake.

Vorliegend weist beispielsweise jeder dritte der Vorsprünge 46 die Öffnungen 44 auf, welche insbesondere als Bohrungen ausgebildet sein können. Entsprechend strömt, wie dies in 3 durch einen Pfeil 48 veranschaulicht ist, das Kühlmedium über diejenige Zweigleitung 22 in den Kühlkanal 14 ein, in welchen der die Öffnungen 44 aufweisende Stopfen 46 eingeführt ist. In the present case, for example, every third of the projections 46 the openings 44 on, which may be formed in particular as holes. Accordingly flows, as in 3 through an arrow 48 is illustrated, the cooling medium via that branch line 22 in the cooling channel 14 in which of the openings 44 having plugs 46 is introduced.

Am gegenüberliegenden Ende des Grundkörpers 12 ist dieser Kühlkanal 14, welcher mit dem von der Verteileinrichtung 18 kommendem Kühlmedium beaufschlagt wird, und auch der benachbarte Kühlkanal 14 mittels eines entsprechenden Stopfens beziehungsweise Vorsprungs 46 der Sammeleinrichtung 30 verschlossen. Jedoch ist ein die benachbarten Kühlkanäle 14 voneinander trennender Steg 50 an einem der Sammeleinrichtung 30 zugewandten Ende des Grundkörpers 12 durchbrochen. Beispielsweise kann diese fluidische Kopplung von benachbarten Kühlkanälen 14 durch Wegfräsen eines Stücks des Stegs 50 erfolgen. Entsprechend kann das Kühlmedium in den benachbarten Kühlkanal 14 übertreten.At the opposite end of the body 12 is this cooling channel 14 , which with that of the distributor 18 coming cooling medium is applied, and also the adjacent cooling channel 14 by means of a corresponding plug or projection 46 the collection device 30 locked. However, one is the adjacent cooling channels 14 separating bridge 50 at one of the collection facilities 30 facing the end of the body 12 breached. For example, this fluidic coupling of adjacent cooling channels 14 by milling away a piece of the bridge 50 respectively. Accordingly, the cooling medium in the adjacent cooling channel 14 transgressed.

Von dort gelangt das Kühlmedium wieder in den durch einen der Stopfen beziehungsweise Vorsprünge 46 der Verteileinrichtung 18 verschlossenen Kühlkanal 14. Von diesem endseitig verschlossenen Kühlkanal 14 aus kann das Kühlmedium wiederum in den benachbarten Kühlkanal 14 eintreten, welcher ebenfalls mit einem der Stopfen beziehungsweise Vorsprünge 46 verschlossen ist der Verteileinrichtung 18. Für diese fluidische Kopplung ist (in vorliegend nicht näher gezeigter Art und Weise) auf einer der Verteileinrichtung 18 zugewandten Seite des Grundkörpers 12 der Steg 50 im Endbereich durchbrochen oder abgetragen beziehungsweise weggefräst. Entsprechend gelangt das Kühlmedium in den angrenzenden Kühlkanal 14 und von diesem über die ebenfalls durch Öffnungen 44 in einem der Vorsprünge 46 der Sammeleinrichtung 30 bereitgestellte Zweigleitung 32 in den Sammelkanal 26 der Sammeleinrichtung 30.From there, the cooling medium returns to the through one of the plugs or projections 46 the distribution device 18 closed cooling channel 14 , From this closed end cooling channel 14 from the cooling medium can turn into the adjacent cooling channel 14 enter, which also with one of the plugs or projections 46 closed is the distribution device 18 , For this fluidic coupling is (not shown in detail in the present manner) on one of the distribution device 18 facing side of the body 12 the jetty 50 pierced in the end or removed or milled away. Accordingly, the cooling medium enters the adjacent cooling channel 14 and from this over the also through openings 44 in one of the projections 46 the collection device 30 provided branch line 32 in the collection channel 26 the collection device 30 ,

In analoger Weise tritt das Kühlmedium durch die in dem nachfolgenden Vorsprung 46 der Verteileinrichtung 18 ausgebildeten Öffnungen 44 in den nächsten Kühlkanal 14 ein. Einer der vorliegend beispielhaft drei benachbarte Kühlkanäle 14 umfassenden mäanderförmigen Strömungspfade des Kühlmediums durch den Grundkörper 12 ist durch eine in 3 gestrichelt dargestellte Kurve 52 veranschaulicht.In an analogous manner, the cooling medium passes through the in the subsequent projection 46 the distribution device 18 trained openings 44 in the next cooling channel 14 one. One of the present example three adjacent cooling channels 14 comprehensive meandering flow paths of the cooling medium through the body 12 is through an in 3 dashed curve shown 52 illustrated.

Je nach Anordnung der Öffnungen 44 in den Vorsprüngen 46 können jedoch auch andersartige mäanderförmige Strömungspfade des Kühlmediums durch den Grundkörper 12 realisiert werden. Des Weiteren kann auch keiner der Vorsprünge 46 als Verschlussteil ausgebildet sein, sondern es können alle Vorsprünge 46 die wenigstens eine Öffnung 44 aufweisen. Es kann also auch vorgesehen sein, dass alle Kühlkanäle 14 lediglich in eine von der Verteileinrichtung 18 zu der Sammeleinrichtung 30 verlaufende Richtung, also in die Haupterstreckungsrichtung 16, von dem Kühlmedium durchströmt werden.Depending on the arrangement of the openings 44 in the projections 46 However, also different types of meandering flow paths of the cooling medium through the body 12 will be realized. Furthermore, none of the projections can 46 be designed as a closure part, but it can all projections 46 the at least one opening 44 exhibit. It can therefore also be provided that all cooling channels 14 only in one of the distribution device 18 to the collection facility 30 extending direction, ie in the main direction of extension 16 , are flowed through by the cooling medium.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 19711336 A1 [0002]

Claims

Base plate for a battery, in particular for a traction battery of a motor vehicle, having a basic body ( 12 ), which has a plurality of cooling channels ( 14 ), which can be traversed by a cooling medium, characterized in that the bottom plate ( 10 ) a distribution device ( 18 ), which with the main body ( 12 ) and which a collecting channel ( 20 ) and from the collecting channel ( 20 ) branching branch lines ( 22 ), wherein a respective branch line ( 22 ) with a respective cooling channel ( 14 ) is fluidically coupled.

Floor plate according to claim 1, characterized in that the bottom plate ( 10 ) a collecting device ( 30 ), which with the main body ( 12 ) and which another collecting channel ( 26 ) and in the other collection channel ( 26 ) branching branches ( 32 ), wherein a respective branch line ( 32 ) with a respective cooling channel ( 14 ) is fluidically coupled.

Floor plate according to claim 1 and 2, characterized in that the cooling channels ( 14 ) on a way from the collecting duct ( 20 ) to the further collection channel ( 26 ) a plurality of meandering loops ( 28 ) exhibit.

Base plate according to one of claims 1 to 3, characterized in that the distribution device ( 18 ) and / or the collecting device ( 30 ) at least one closure part ( 46 ) comprising a cooling channel ( 14 ) closes the end, wherein the closed end cooling channel ( 14 ) with an adjacent cooling channel ( 14 ) is fluidically coupled.

Base plate according to one of claims 1 to 4, characterized in that a main extension direction ( 16 ) of the cooling channels ( 14 ) with the collecting channel ( 20 ) and / or with the further collection channel ( 26 ) an angle ( 24 ), in particular an angle ( 24 ) of substantially 90 °.

Base plate according to one of claims 1 to 5, characterized in that the distribution device ( 18 ) and / or the collecting device ( 30 ) is formed as a cast component or as an extruded profile, and / or the main body ( 12 ) of the bottom plate ( 10 ) is formed of an aluminum alloy.

Base plate according to one of claims 1 to 6, characterized in that in a flow direction ( 34 ) of the cooling medium through the collecting channel ( 20 ) seen at least one downstream branch line ( 22 ) has a larger flow-through cross section than one of these branch line ( 22 ) upstream adjacent branch line ( 22 ).

Base plate according to one of claims 1 to 7, characterized in that the basic body ( 12 ) of the bottom plate ( 10 ) with the distribution device ( 18 ) and / or with the collecting device ( 26 ) is materially bonded, in particular by gluing and / or soldering and / or welding.

Bottom plate according to one of claims 1 to 8, characterized in that when installed in the motor vehicle battery, in particular traction battery, a main extension direction ( 16 ) of the cooling channels ( 14 ) coincides substantially with the vehicle transverse direction.

Traction battery with a bottom plate ( 10 ) according to one of claims 1 to 9, wherein the bottom plate ( 10 ) is formed as a bottom part of a housing of the traction battery, wherein a plurality of battery cells of the traction battery is arranged on the bottom part.