DE102016205929A1

DE102016205929A1 - battery Pack

Info

Publication number: DE102016205929A1
Application number: DE102016205929.7A
Authority: DE
Inventors: Uwe Hammer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2016-04-08
Filing date: 2016-04-08
Publication date: 2017-10-12

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Batteriepack, umfassend einen Rahmen und mehrere in dem Rahmen aufgenommene Batteriezellen, wobei der Rahmen mindestens zwei parallel verlaufende Längsträger (20) und mindestens zwei rechtwinklig zu den Längsträgern (20) verlaufende Querträger (30, 40) umfasst, wobei in den Längsträgern (20) Strömungskanäle (21) vorgesehen sind, welche von einem flüssigen Kühlmedium durchströmbar sind. Dabei sind in mindestens einem der Querträger (30, 40) Strömungsröhren (31) vorgesehen, welche von einem flüssigen Kühlmedium durchströmbar sind, wobei die Längsträger (20) derart mit den Querträgern (30, 40) zu dem Rahmen verbunden sind, dass die Strömungskanäle (21) hydraulisch mit den Strömungsröhren (31) verbunden sind.The invention relates to a battery pack, comprising a frame and a plurality of battery cells accommodated in the frame, wherein the frame comprises at least two parallel longitudinal members (20) and at least two perpendicular to the longitudinal members (20) extending cross member (30, 40), wherein in the Longitudinal members (20) flow channels (21) are provided, which are traversed by a liquid cooling medium. In this case, in at least one of the cross members (30, 40) flow tubes (31) are provided, which are flowed through by a liquid cooling medium, wherein the longitudinal members (20) are connected to the cross members (30, 40) to the frame, that the flow channels (21) are hydraulically connected to the flow tubes (31).

Description

Die Erfindung betrifft ein Batteriepack, welches einen Rahmen und mehrere in dem Rahmen aufgenommene Batteriezellen umfasst. Dabei umfasst der Rahmen mindestens zwei parallel verlaufende Längsträger und mindestens zwei rechtwinklig zu den Längsträgern verlaufende Querträger, wobei in den Längsträgern Strömungskanäle vorgesehen sind, welche von einem flüssigen Kühlmedium durchströmbar sind.The invention relates to a battery pack comprising a frame and a plurality of battery cells accommodated in the frame. In this case, the frame comprises at least two parallel longitudinal members and at least two perpendicular to the longitudinal members extending cross member, wherein in the longitudinal members flow channels are provided, which are flowed through by a liquid cooling medium.

Stand der TechnikState of the art

Elektrische Energie ist mittels Batterien speicherbar. Batterien wandeln chemische Reaktionsenergie in elektrische Energie um. Hierbei werden Primärbatterien und Sekundärbatterien unterschieden. Primärbatterien sind nur einmal funktionsfähig, während Sekundärbatterien, die auch als Akkumulator bezeichnet werden, wieder aufladbar sind. Eine Batterie umfasst dabei eine oder mehrere Batteriezellen.Electrical energy can be stored by means of batteries. Batteries convert chemical reaction energy into electrical energy. Here, a distinction is made between primary batteries and secondary batteries. Primary batteries are only functional once, while secondary batteries, also referred to as accumulators, are rechargeable. A battery comprises one or more battery cells.

In einem Akkumulator finden insbesondere sogenannte Lithium-Ionen-Batteriezellen Verwendung. Diese zeichnen sich unter anderem durch hohe Energiedichten, thermische Stabilität und eine äußerst geringe Selbstentladung aus. Lithium-Ionen-Batteriezellen kommen unter anderem in Kraftfahrzeugen, insbesondere in Elektrofahrzeugen (Electric Vehicle, EV), Hybridfahrzeugen (Hybrid Electric Vehicle, HEV) sowie Plug-In-Hybridfahrzeugen (Plug-In-Hybrid Electric Vehicle, PHEV) zum Einsatz.In particular, so-called lithium-ion battery cells are used in an accumulator. These are characterized among other things by high energy densities, thermal stability and extremely low self-discharge. Lithium-ion battery cells are used, inter alia, in motor vehicles, in particular in electric vehicles (EV), hybrid vehicles (HEV) and plug-in hybrid electric vehicles (PHEV).

Eine gattungsgemäße Batteriezelle ist in der DE 10 2012 217 451 A1 offenbart. Die Batteriezelle weist ein Zellengehäuse auf, welches beispielsweise aus einem Metall gefertigt ist. Das Zellengehäuse ist prismatisch, insbesondere quaderförmig, ausgestaltet und druckfest ausgebildet. Die Batteriezelle weist dabei ein positives Terminal und ein negatives Terminal zur elektrischen Kontaktierung auf.A generic battery cell is in the DE 10 2012 217 451 A1 disclosed. The battery cell has a cell housing, which is made of a metal, for example. The cell housing is prismatic, in particular cuboid, designed and pressure-resistant. The battery cell has a positive terminal and a negative terminal for electrical contacting.

Mehrere Batteriezellen können zusammengefasst und elektrisch miteinander verschaltet werden. Dazu werden die Terminals der Batteriezellen mittels Zellverbinder miteinander verbunden. Miteinander verschaltete Batteriezellen können zu einem Batteriepack zusammengefasst und in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet werden. Die einzelnen Batteriezellen erwärmen sich während des Betriebs. Deshalb umfasst ein Batteriepack in der Regel ein Kühlsystem zur Kühlung der Batteriezellen.Several battery cells can be combined and electrically interconnected. For this purpose, the terminals of the battery cells are connected to each other by means of cell connectors. Interconnected battery cells can be combined to form a battery pack and arranged in a common housing. The individual battery cells heat up during operation. Therefore, a battery pack usually includes a cooling system for cooling the battery cells.

Dokument DE 10 2013 210 932 A1 offenbart ein Batteriesystem, welches Batteriezellen sowie ein Gehäuse zur Aufnahme der Batteriezellen umfasst. Eine Wandung des Batteriegehäuses umfasst einen Kanal zur Aufnahme eines Kühlmittels. Der Kühlmittelkanal kann sich dabei in der Gehäusewand, in dem Gehäuseboden oder in dem Gehäusedeckel befinden. Der Kanal kann auch schlangenförmig ausgebildet sein. Die einzelnen Batteriezellen sind elektrisch miteinander verschaltet.document DE 10 2013 210 932 A1 discloses a battery system comprising battery cells and a housing for receiving the battery cells. A wall of the battery housing includes a channel for receiving a coolant. The coolant channel can be located in the housing wall, in the housing bottom or in the housing cover. The channel can also be serpentine. The individual battery cells are electrically interconnected.

Dokument DE 10 2009 035 494 A1 offenbart eine Batterie, welche eine Mehrzahl von Batteriezellen aufweist. Die Batteriezellen sind in einem Gehäuse angeordnet. Ein Seitenteil des Gehäuses weist einen Kühlkanal auf, durch welchen ein Kühlmittel strömt. Besagtes Bauteil ist dabei rechtwinklig ausgestaltet, bildet also zwei Seitenflächen des Gehäuses.document DE 10 2009 035 494 A1 discloses a battery having a plurality of battery cells. The battery cells are arranged in a housing. A side part of the housing has a cooling passage through which a coolant flows. Said component is configured at right angles, thus forming two side surfaces of the housing.

Dokument DE 10 2012 000 871 A1 offenbart ein Zellengehäuse für eine Batteriezelle. Das Zellengehäuse weist dabei zwei gegenüberliegende Seitenwände auf, welche jeweils an einem Kühlmittelkanal durchzogen sind. Die Kühlmittelkanäle verlaufen dabei mäanderförmig innerhalb der Seitenwände. document DE 10 2012 000 871 A1 discloses a cell case for a battery cell. The cell housing has two opposite side walls, which are each traversed on a coolant channel. The coolant channels run meandering within the side walls.

Dokument DE 10 2011 109 213 A1 offenbart eine Batterie mit einer Mehrzahl von einzelnen Batteriezellen. Die Batteriezellen sind dabei auf einer Wärmeleitplatte angeordnet, welche von einem Kühlmittel durchströmt ist. Dazu weist die Wärmleitplatte eine Kanalstruktur auf, welche unter anderem eine Einlassöffnung und eine Auslassöffnung umfasst.document DE 10 2011 109 213 A1 discloses a battery having a plurality of individual battery cells. The battery cells are arranged on a heat conducting plate, which is flowed through by a coolant. For this purpose, the heat-conducting plate has a channel structure which, inter alia, comprises an inlet opening and an outlet opening.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Es wird ein Batteriepack vorgeschlagen, welches einen Rahmen und mehrere in dem Rahmen aufgenommene Batteriezellen umfasst. Dabei umfasst der Rahmen mindestens zwei parallel verlaufende Längsträger und mindestens zwei rechtwinklig zu den Längsträgern verlaufende Querträger, wobei in den Längsträgern Strömungskanäle vorgesehen sind, welche von einem flüssigen Kühlmedium durchströmbar sind.A battery pack is proposed which comprises a frame and a plurality of battery cells accommodated in the frame. In this case, the frame comprises at least two parallel longitudinal members and at least two perpendicular to the longitudinal members extending cross member, wherein in the longitudinal members flow channels are provided, which are flowed through by a liquid cooling medium.

Erfindungsgemäß sind in mindestens einem der Querträger Strömungsröhren vorgesehen, welche ebenfalls von einem flüssigen Kühlmedium durchströmbar sind. Die Längsträger sind dabei derart mit den Querträgern zu dem Rahmen verbunden, dass die Strömungskanäle hydraulisch mit den Strömungsröhren verbunden sind. Das flüssige Kühlmedium kann somit von den Strömungskanälen in den Längsträgern zu den Strömungsröhren in dem Querträger fließen. Die Querträger und die Längsträger, welche die tragenden Teile des Rahmens bilden, fungieren somit zusätzlich als Kühlsystem für die in dem Rahmen aufgenommenen Batteriezellen.According to the invention flow tubes are provided in at least one of the cross member, which are also flowed through by a liquid cooling medium. The longitudinal members are connected in such a way with the cross members to the frame, that the flow channels are hydraulically connected to the flow tubes. The liquid cooling medium can thus flow from the flow channels in the side members to the flow tubes in the cross member. The cross beams and the longitudinal members, which form the supporting parts of the frame, thus additionally function as a cooling system for the battery cells accommodated in the frame.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist in mindestens einem der Querträger mindestens eine Zuführbohrung vorgesehen, welche einen der Strömungskanäle in dem Längsträger mit einer der Strömungsröhren in dem Querträger hydraulisch verbindet.According to a preferred embodiment of the invention, at least one supply bore is provided in at least one of the cross member, which one of the flow channels in the side member with hydraulically connecting one of the flow tubes in the cross member.

Bevorzugt durchziehen die Strömungskanäle dabei die Längsträger vollständig. Die Längsträger sind vorteilhaft als Strangpressprofile ausgebildet und die Strömungskanäle sind in den Längsträgern als durchgehende Bohrungen ausgebildet.The flow channels preferably pass through the side members completely. The longitudinal members are advantageously designed as extruded profiles and the flow channels are formed in the longitudinal members as through holes.

Bevorzugt durchziehen auch die Strömungsröhren den mindestens einen Querträger vollständig. Der Querträger ist vorteilhaft als Strangpressprofil ausgebildet und die Strömungsröhren sind in dem Querträger als durchgehende Bohrungen ausgebildet.The flow tubes preferably also pass completely through the at least one cross member. The cross member is advantageously designed as an extruded profile and the flow tubes are formed in the cross member as through holes.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist in mindestens einem der Querträger mindestens eine Aussparung vorgesehen, welche nebeneinander liegende Strömungskanäle in einem der Längsträger hydraulisch miteinander verbindet. Mit Hilfe der Aussparungen kann die Durchströmung der Strömungskanäle mit dem Kühlmittel beeinflusst werden.According to an advantageous embodiment of the invention, at least one recess is provided in at least one of the cross member, which hydraulically connects side by side flow channels in one of the longitudinal members. With the help of the recesses, the flow through the flow channels can be influenced by the coolant.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Längsträger mit den Querträgern mittels Befestigungsschrauben verbunden. Somit entsteht eine verhältnismäßig robuste und trotzdem einfache Verbindung zwischen den Längsträgern und den Querträgern, und dadurch entsteht ein verhältnismäßig stabiler Rahmen. Die Befestigungsschrauben durchgreifen dabei vorzugsweise die Querträger und sind in passende Gewindebohrungen in den Längsträgern eingedreht.According to an advantageous embodiment of the invention, the longitudinal members are connected to the cross members by means of fastening screws. Thus, a relatively robust, yet simple connection between the side members and the cross members, and this creates a relatively stable frame. The fastening screws preferably pass through the cross members and are screwed into matching threaded bores in the longitudinal members.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist jede der Batteriezellen unmittelbar von zwei Längsträgern umgeben. Dadurch grenzen alle Batteriezellen an zwei von dem Kühlmittel durchströmte Längsträger an, wodurch die Wärmeabfuhr der Batteriezellen gewährleistet ist.According to an advantageous embodiment of the invention, each of the battery cells is surrounded directly by two longitudinal members. As a result, all the battery cells adjoin two side members through which the coolant flows, thereby ensuring the heat dissipation of the battery cells.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die Batteriezellen zwischen je zwei gegenüberliegenden Querträgern kraftschlüssig fixiert. Damit sind die Batteriezellen sicher in dem Rahmen des erfindungsgemäßen Batteriepacks aufgenommen.According to a preferred embodiment of the invention, the battery cells are fixed non-positively between each two opposite cross members. Thus, the battery cells are securely received in the frame of the battery pack according to the invention.

Zum kraftschlüssigen Fixieren ist zwischen mindestens einem der Querträger und mindestens einer Batteriezelle vorteilhaft eine Federplatte angeordnet, welche eine Druckkraft auf die Batteriezelle ausübt. Durch entsprechende Auslegung der Federplatte ist die auf die Batteriezelle sowie auf weitere Batteriezellen ausgeübte Druckkraft einstellbar. Mittels der Federplatte ist auch ein Verspannen der Batteriezellen möglich.For non-positive fixing is advantageously arranged between at least one of the cross member and at least one battery cell, a spring plate which exerts a compressive force on the battery cell. By appropriate design of the spring plate, the force exerted on the battery cell and other battery cells compressive force is adjustable. By means of the spring plate also a distortion of the battery cells is possible.

Ein erfindungsgemäßes Batteriepack findet vorteilhaft Verwendung in einem Elektrofahrzeug (EV), in einem Hybridfahrzeug (HEV), in einem Plug-In-Hybridfahrzeug (PHEV), in einer stationären Batterie oder in einer Batterie in einer marinen Anwendung.A battery pack according to the invention advantageously finds use in an electric vehicle (EV), in a hybrid vehicle (HEV), in a plug-in hybrid vehicle (PHEV), in a stationary battery or in a battery in a marine application.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Die Längsträger und mindestens einer der Querträger sind als Kühleinheiten ausgebildet und dienen gleichzeitig der Stabilisierung des Rahmens sowie der Verspannung der Batteriezellen. Durch diese Mehrfachnutzung der Längsträger und der Querträger werden Kosten, Bauraum und Gewicht des Batteriepacks vorteilhaft reduziert. Auch ist eine Anpassung des Rahmens an verschiedene Größen des Batteriepacks verhältnismäßig einfach möglich. Die Längsträger und die Querträger sind beispielsweise als Strangpressprofile hergestellt und können je nach Anzahl der aufzunehmenden Batteriezellen auf die erforderliche Länge gekürzt werden. Der stabile Rahmen schützt insbesondere im Falle eines Crashs die Batteriezellen vor Beschädigungen. The longitudinal members and at least one of the cross members are designed as cooling units and at the same time serve to stabilize the frame and the tension of the battery cells. Through this multiple use of the side members and the cross member costs, space and weight of the battery pack are advantageously reduced. An adaptation of the frame to different sizes of the battery pack is relatively easy. The side members and the cross member are made for example as extruded profiles and can be shortened to the required length depending on the number of battery cells to be accommodated. The sturdy frame protects the battery cells from damage, especially in the event of a crash.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.Embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to the drawings and the description below.

1: eine Draufsicht auf ein Batteriepack, 1 : a top view of a battery pack,

2: eine Draufsicht auf das Batteriepack von 1 ohne Deckel, 2 : a top view of the battery pack of 1 lidless,

3: eine Schnittdarstellung entlang der Schnittlinie A-A aus 2, 3 : a sectional view along the section line AA 2 .

4: eine Schnittdarstellung entlang der Schnittlinie B-B aus 2, 4 : a sectional view along the section line BB 2 .

5: eine Schnittdarstellung entlang der Schnittlinie C-C aus 4, 5 : a sectional view taken along the section line CC 4 .

6: eine Draufsicht auf einen ersten Querträger und 6 : a plan view of a first cross member and

7: eine Schnittdarstellung entlang der Schnittlinie D-D aus 6. 7 : a sectional view along the section line DD 6 ,

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

In der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsformen der Erfindung werden gleiche oder ähnliche Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente in Einzelfällen verzichtet wird. Die Figuren stellen den Gegenstand der Erfindung nur schematisch dar.In the following description of the embodiments of the invention, the same or similar elements are denoted by the same reference numerals, wherein a repeated description of these elements is dispensed with in individual cases. The figures illustrate the subject matter of the invention only schematically.

1 zeigt eine Draufsicht auf ein Batteriepack 10. Das Batteriepack 10 umfasst einen Rahmen 100 und eine Vielzahl von in dieser Darstellung verdeckten Batteriezellen 2. Der Rahmen 100 umfasst unter anderem einen ersten Querträger 30 und einen zweiten Querträger 40, welche parallel zueinander verlaufen. Der Rahmen 100 ist vorliegend mit einem Deckel 80 geschlossen. 1 shows a plan view of a battery pack 10 , The battery pack 10 includes a frame 100 and a plurality of hidden in this representation battery cells 2 , The frame 100 includes, inter alia, a first cross member 30 and a second cross member 40 which run parallel to each other. The frame 100 is present with a lid 80 closed.

2 zeigt eine Draufsicht auf das Batteriepack 10 aus 1, wobei der Deckel 80 entfernt ist. Der Rahmen 100 umfasst vorliegend drei parallel zueinander verlaufende Längsträger 20, welche zwischen dem ersten Querträger 30 und dem zweiten Querträger 40 angeordnet sind. Die Längsträger 20 verlaufen dabei rechtwinklig zu dem ersten Querträger 30 und zu dem zweiten Querträger 40. 2 shows a plan view of the battery pack 10 out 1 , where the lid 80 is removed. The frame 100 in the present case comprises three mutually parallel side members 20 which is between the first cross member 30 and the second cross member 40 are arranged. The side members 20 are perpendicular to the first cross member 30 and to the second cross member 40 ,

Die Batteriezellen 2 sind hintereinander in zwei Parallelsträngen angeordnet, wobei jeder Parallelstrang von dem ersten Querträger 30, dem zweiten Querträger 40 und je zwei Längsträgern 20 umgeben ist. Jede Batteriezelle 2 befindet sich somit zwischen zwei Längsträgern 20, die Batteriezellen 2 sind also unmittelbar von je zwei Längsträgern 20 umgeben. Die einzelnen Batteriezellen 2 sind elektrisch miteinander verschaltet. Die Batteriezellen 2 können dabei seriell sowie auch parallel miteinander verschaltet sein.The battery cells 2 are arranged one behind the other in two parallel strands, each parallel strand of the first cross member 30 , the second cross member 40 and two longitudinal beams each 20 is surrounded. Every battery cell 2 is thus located between two side rails 20 , the battery cells 2 So are directly from two longitudinal beams 20 surround. The individual battery cells 2 are electrically interconnected. The battery cells 2 can be connected in series as well as in parallel with each other.

Der Rahmen 100 umfasst ferner einer Seitenwand 95, welche parallel zu den Längsträgern 20 verläuft, und welche ebenfalls zwischen dem ersten Querträger 30 und dem zweiten Querträger 40 angeordnet ist. Der so gebildete Rahmen 100 steht auf einer Bodenplatte 70 und ist auf der Bodenplatte 70 befestigt. Zwischen der Seitenwand 95 und dem benachbarten Längsträger 20 ist eine Steuereinheit 90 des Batteriepacks 10 angeordnet, welche unter anderem eine Unterbrechereinheit (Batterie Disconnect Unit / BDU) umfasst.The frame 100 further comprises a side wall 95 , which are parallel to the longitudinal beams 20 runs, and which also between the first cross member 30 and the second cross member 40 is arranged. The frame thus formed 100 stands on a floor plate 70 and is on the bottom plate 70 attached. Between the side wall 95 and the adjacent side member 20 is a control unit 90 of the battery pack 10 arranged, which includes, inter alia, a breaker unit (Battery Disconnect Unit / BDU).

3 zeigt eine Schnittdarstellung entlang der Schnittlinie A-A aus 2. Der im Schnitt gezeigte Längsträger 20 ist von mehreren Strömungskanälen 21 vollständig durchzogen, welche parallel zueinander in Längsrichtungen des Längsträgers 20 verlaufen. Die Strömungskanäle 21 erstrecken sich somit von einer Stirnseite des Längsträgers 20 bis zu der gegenüberliegenden Stirnseite des Längsträgers 20. Die Strömungskanäle 21 durchziehen den Längsträger 20 also vollständig. 3 shows a sectional view along the section line AA 2 , The side rail shown in section 20 is of several flow channels 21 completely traversed, which parallel to each other in the longitudinal directions of the longitudinal member 20 run. The flow channels 21 thus extend from an end face of the longitudinal member 20 up to the opposite end face of the longitudinal member 20 , The flow channels 21 pull through the side member 20 so completely.

In die Stirnseiten des Längsträgers 20 sind Gewindebohrungen 24 eingebracht, welche zur Aufnahme von hier nicht dargestellten Befestigungsschrauben dienen. Die Gewindebohrungen 24 dabei als Sacklöcher ausgebildet und durchdringen den Längsträger 20 nicht vollständig. Die Seitenwand 95 weist ebenfalls entsprechende Gewindebohrungen 24 auf. Mittels der Befestigungsschrauben sind die Längsträger 20 und die Seitenwand 95 mit dem ersten Querträger 30 und dem zweiten Querträger 40 zu dem Rahmen 100 verbunden.In the front sides of the longitudinal member 20 are tapped holes 24 introduced, which serve to receive mounting screws, not shown here. The threaded holes 24 thereby formed as blind holes and penetrate the side member 20 not completely. The side wall 95 also has corresponding threaded holes 24 on. By means of the fixing screws are the side members 20 and the side wall 95 with the first cross member 30 and the second cross member 40 to the frame 100 connected.

In dem ersten Querträger 30 sind erste Befestigungsöffnungen 34 vorgesehen, welche vorliegend als kreisrunde Bohrungen ausgeführt sind. Durch die ersten Befestigungsöffnungen 34 ragen die hier nicht dargestellten Befestigungsschrauben, welche in die Gewindebohrungen 24 in den Längsträgern 20 eingedreht sind.In the first cross member 30 are first mounting holes 34 provided, which are designed here as circular holes. Through the first mounting holes 34 protrude the fastening screws, not shown here, which in the threaded holes 24 in the side rails 20 are screwed.

In dem zweiten Querträger 40 sind zweite Befestigungsöffnungen 42 vorgesehen, welche vorliegend ebenfalls als kreisrunde Bohrungen ausgeführt sind. Durch die zweiten Befestigungsöffnungen 42 ragen die hier nicht dargestellten Befestigungsschrauben, welche in die Gewindebohrungen 24 in den Längsträgern 20 eingedreht sind.In the second cross member 40 are second mounting holes 42 provided, which in the present case are also designed as circular holes. Through the second mounting holes 42 protrude the fastening screws, not shown here, which in the threaded holes 24 in the side rails 20 are screwed.

Die außen liegenden Strömungskanäle 21 des Längsträgers 20 münden in je eine Zuführbohrung 33 in dem ersten Querträger 30. Die Zuführbohrungen 33 in dem ersten Querträger 30 fluchten mit den Strömungskanälen 21 in dem Längsträger 20. Die Zuführbohrungen 33 münden in Strömungsröhren 31, welche in dem ersten Querträger 30 vorgesehen sind. Die Strömungsröhren 31 verlaufen rechtwinklig zu den Zuführbohrungen 33.The outside flow channels 21 of the longitudinal member 20 each lead to a Zuführbohrung 33 in the first cross member 30 , The feed bores 33 in the first cross member 30 aligned with the flow channels 21 in the side member 20 , The feed bores 33 flow into flow tubes 31 , which in the first cross member 30 are provided. The flow tubes 31 run at right angles to the feed bores 33 ,

Die Strömungskanäle 21 der Längsträger 20 und die Strömungsröhren 31 des ersten Querträgers 30 sind von einem flüssigen Kühlmedium durchströmt, welches zum Kühlen der Batteriezellen 2 dient. Die Strömungskanäle 21 der Längsträger 20 sind dabei mittels der Zuführbohrungen 33 in dem ersten Querträger 30 hydraulisch mit den Strömungsröhren 31 des ersten Querträgers 30 verbunden.The flow channels 21 the side member 20 and the flow tubes 31 of the first cross member 30 are flowed through by a liquid cooling medium, which is used to cool the battery cells 2 serves. The flow channels 21 the side member 20 are doing by means of supply bores 33 in the first cross member 30 hydraulically with the flow tubes 31 of the first cross member 30 connected.

Der erste Querträger 30 weist ferner eine erste Aussparung 32 auf. Die erste Aussparung 32 verbindet zwei nebeneinander liegende Strömungskanäle 21 des Längsträgers 20 hydraulisch miteinander. Der zweite Querträger 40 weist vorliegend zwei zweite Aussparungen 41 auf, welche je zwei nebeneinander liegende Strömungskanäle 21 des Längsträgers 20 hydraulisch miteinander verbinden. Alternativ können auch entsprechende Nuten in den Stirnseiten des Längsträgers 20 vorgesehen sein.The first cross member 30 also has a first recess 32 on. The first recess 32 connects two adjacent flow channels 21 of the longitudinal member 20 hydraulically with each other. The second cross member 40 has two second recesses in the present case 41 on which each two adjacent flow channels 21 of the longitudinal member 20 connect hydraulically. Alternatively, corresponding grooves in the end faces of the longitudinal member 20 be provided.

In dem hier gezeigten Beispiel sind die Strömungskanäle 21 des Längsträgers 20, bedingt durch die Anordnung und Ausgestaltung der Aussparungen 32, 41 in den Querträgern 30, 40, hydraulisch in Reihe geschaltet. Das Kühlmedium fließt somit mäanderförmig durch den Längsträger 20 hindurch. Es ist ebenfalls denkbar, durch entsprechende Anordnung und Ausgestaltung der Aussparungen 32, 41 die Strömungskanäle 21 des Längsträgers 20 hydraulisch parallel zu schalten. In the example shown here are the flow channels 21 of the longitudinal member 20 , due to the arrangement and configuration of the recesses 32 . 41 in the crossbeams 30 . 40 , hydraulically connected in series. The cooling medium thus flows meandering through the side member 20 therethrough. It is also conceivable, by appropriate arrangement and design of the recesses 32 . 41 the flow channels 21 of the longitudinal member 20 hydraulically in parallel.

4 zeigt eine Schnittdarstellung entlang der Schnittlinie B-B aus 2. Diese Darstellung entspricht einem Schnitt durch einen Parallelstrang. Zwischen einer äußeren Batteriezelle 2 des Parallelstrangs und dem ersten Querträger 30 ist eine Federplatte 50 angeordnet. Die Federplatte 50 übt dabei eine Druckkraft auf die Batteriezellen 2 des besagten Parallelstrangs in Richtung auf den gegenüberliegenden zweiten Querträger 40 aus. Zwischen einer gegenüberliegenden äußeren Batteriezelle 2 des Parallelstrangs und dem zweiten Querträger 40 ist ebenfalls eine Federplatte 50 angeordnet. Die Federplatte 50 übt dabei eine Druckkraft auf die Batteriezellen 2 des besagten Parallelstrangs in Richtung auf den ersten Querträger 30 aus. 4 shows a sectional view along the section line BB 2 , This representation corresponds to a section through a parallel strand. Between an external battery cell 2 of the parallel strand and the first cross member 30 is a spring plate 50 arranged. The spring plate 50 exerts a compressive force on the battery cells 2 said parallel strand in the direction of the opposite second cross member 40 out. Between an opposite outer battery cell 2 of the parallel strand and the second cross member 40 is also a spring plate 50 arranged. The spring plate 50 exerts a compressive force on the battery cells 2 said parallel strand in the direction of the first cross member 30 out.

Die Batteriezellen 2 des Parallelstrangs sind somit zwischen dem ersten Querträger 30 und dem zweiten Querträger 40 kraftschlüssig fixiert. Durch eine entsprechende Auslegung der Federplatten 50 ist die auf die Batteriezellen 2 ausgeübte Druckkraft einstellbar. Mittels der Federplatten 50 ist somit auch ein gezieltes Verspannen der Batteriezellen 2 des Parallelstrangs möglich. Zwischen den Federplatten 50 und den äußeren Batteriezellen 2 ist vorliegend je eine Druckverteilplatte 60 vorgesehen. Die Druckverteilplatten 60 verteilen die von den Federplatten 50 ausgeübte Druckkraft gleichmäßig auf die Flächen der äußeren Batteriezellen 2.The battery cells 2 of the parallel strand are thus between the first cross member 30 and the second cross member 40 fixed non-positively. By appropriate design of the spring plates 50 is the on the battery cells 2 applied compressive force adjustable. By means of the spring plates 50 is thus also a targeted distortion of the battery cells 2 parallel string possible. Between the spring plates 50 and the outer battery cells 2 is present in each case a pressure distribution plate 60 intended. The pressure distribution plates 60 distribute those from the spring plates 50 applied compressive force evenly on the surfaces of the outer battery cells 2 ,

5 zeigt eine Schnittdarstellung entlang der Schnittlinie C-C aus 4. Die Strömungsröhren 31 erstrecken sich von einer Stirnseite des ersten Querträgers 30 bis zu der gegenüberliegenden Stirnseite des ersten Querträgers 30. Die Strömungsröhren 31 durchziehen den ersten Querträger 30 also vollständig. 5 shows a sectional view along the section line CC 4 , The flow tubes 31 extend from an end face of the first cross member 30 to the opposite end of the first cross member 30 , The flow tubes 31 pull through the first cross member 30 so completely.

6 zeigt eine Draufsicht auf einen ersten Querträger 30. Der erste Querträger 30 umfasst, wie bereits erwähnt, mehrere erste Aussparungen 32 zur hydraulischen Verbindung von Strömungskanälen 21 in einem anliegenden Längsträger 20. Auch umfasst der erste Querträger 30 Zuführbohrungen 33, welche Strömungskanäle 21 in einem anliegenden Längsträger 20 mit Strömungsröhren 31 in dem ersten Querträger 30 verbinden. Ferner umfasst der erste Querträger 30 erste Befestigungsöffnungen 34, welche vorliegend als kreisrunde Bohrungen ausgeführt sind. 6 shows a plan view of a first cross member 30 , The first cross member 30 includes, as already mentioned, a plurality of first recesses 32 for hydraulic connection of flow channels 21 in an adjacent side member 20 , Also includes the first cross member 30 supply bores 33 , which flow channels 21 in an adjacent side member 20 with flow tubes 31 in the first cross member 30 connect. Furthermore, the first cross member comprises 30 first mounting holes 34 , Which in the present case are designed as circular holes.

7 zeigt eine Schnittdarstellung entlang der Schnittlinie D-D aus 6. Die ersten Befestigungsöffnungen 34 erstrecken sich parallel zu den Zuführbohrungen 33. Die Strömungsröhren 31 verlaufen rechtwinklig zu den ersten Befestigungsöffnungen 34 und den Zuführbohrungen 33. 7 shows a sectional view along the section line DD 6 , The first mounting holes 34 extend parallel to the feed bores 33 , The flow tubes 31 are perpendicular to the first mounting holes 34 and the feed bores 33 ,

Die Anzahl der Parallelstränge sowie die Anzahl der in einem Parallelstrang angeordneten Batteriezellen 2 hängen von der Anzahl der benötigten Batteriezellen 2 und der gewünschten Bauform des Batteriepacks 10 ab. Unabhängig von der Bauform sind immer gleichartige Bauteile verwendbar. Die Länge der Längsträger 20 ist an die Anzahl der Batteriezellen 2 in jedem Parallelstrang anzupassen. Die Länge der Querträger 30, 40 ist an die Anzahl der Parallelstränge anzupassen.The number of parallel strands and the number of battery cells arranged in a parallel string 2 depend on the number of required battery cells 2 and the desired design of the battery pack 10 from. Regardless of the design always similar components can be used. The length of the side members 20 is the number of battery cells 2 in each parallel string. The length of the cross member 30 . 40 is to be adapted to the number of parallel strands.

Die Längsträger 20 sowie die Querträger 30, 40 werden vorzugsweise als Strangpressprofil, insbesondere als Aluminiumstrangpressprofil, hergestellt. In der Regel werden Strangpressprofile mit einer Länge von sechs Metern hergestellt. Die benötigte Länge der Längsträger 20 sowie der Querträger 30, 40 wird dann beispielsweise mittels Sägen erzeugt. Dies ermöglicht es, verschiedenartige Batteriepacks 10 mit weitgehend gleichen Bauteilen herstellen zu können, wodurch sich die Herstellkosten senken lassen.The side members 20 as well as the crossbeams 30 . 40 are preferably produced as an extruded profile, in particular as an aluminum extruded profile. As a rule, extruded profiles with a length of six meters are produced. The required length of the side members 20 as well as the crossbeam 30 . 40 is then generated for example by means of sawing. This allows various battery packs 10 be able to produce largely the same components, which can reduce the manufacturing costs.

Die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele und die darin hervorgehobenen Aspekte beschränkt. Vielmehr ist innerhalb des durch die Ansprüche angegebenen Bereichs eine Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachmännischen Handelns liegen.The invention is not limited to the embodiments described herein and the aspects highlighted therein. Rather, within the scope given by the claims a variety of modifications are possible, which are within the scope of expert action.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102012217451 A1 [0004]
DE 102013210932 A1 [0006]
DE 102009035494 A1 [0007]
DE 102012000871 A1 [0008]
DE 102011109213 A1 [0009]

Claims

Battery pack ( 10 ), comprising a framework ( 100 ) and several in the framework ( 100 ) received battery cells ( 2 ), the frame ( 100 ) at least two parallel longitudinal members ( 20 ) and at least two perpendicular to the longitudinal beams ( 20 ) extending cross member ( 30 . 40 ), wherein in the longitudinal beams ( 20 ) Flow channels ( 21 ) are provided, which are traversed by a liquid cooling medium, characterized in that in at least one of the cross member ( 30 . 40 ) Flow tubes ( 31 ) are provided, which are traversed by a liquid cooling medium, wherein the longitudinal members ( 20 ) in such a way with the cross beams ( 30 . 40 ) to the framework ( 100 ), that the flow channels ( 21 ) hydraulically with the flow tubes ( 31 ) are connected.

Battery pack ( 10 ) according to claim 1, characterized in that in at least one of the cross members ( 30 . 40 ) at least one feed bore ( 33 ) is provided, which one of the flow channels ( 21 ) with one of the flow tubes ( 31 ) connects hydraulically.

Battery pack ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the flow channels ( 21 ) the side members ( 20 ) completely pull through.

Battery pack ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the flow tubes ( 31 ) the at least one cross member ( 30 . 40 ) completely pull through.

Battery pack ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that in at least one of the cross members ( 30 . 40 ) at least one recess ( 32 . 41 ) is provided, which adjacent flow channels ( 21 ) connects hydraulically to each other.

Battery pack ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the longitudinal members ( 20 ) with the cross members ( 30 . 40 ) are connected by means of fastening screws.

Battery pack ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that each of the battery cells ( 2 ) directly from two longitudinal beams ( 20 ) is surrounded

Battery pack ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the battery cells ( 2 ) between each two opposite cross members ( 30 . 40 ) are fixed non-positively.

Battery pack ( 10 ) according to claim 8, characterized in that between at least one cross member ( 30 . 40 ) and at least one battery cell ( 2 ) a spring plate ( 50 ) is arranged, which a pressure force on the battery cell ( 2 ) exercises.

Use of a battery pack ( 10 ) according to one of the preceding claims in an electric vehicle (EV), in a hybrid vehicle (HEV), in a plug-in hybrid vehicle (PHEV), in a stationary battery or in a battery in a marine application.