DE102017105833B4

DE102017105833B4 - Batterieträger für ein Fahrzeug

Info

Publication number: DE102017105833B4
Application number: DE102017105833.8A
Authority: DE
Inventors: Tobias DÜPMEIER; Elmar Grussmann; Peter Steinbrück
Original assignee: Benteler Automobiltechnik GmbH
Current assignee: Benteler Automobiltechnik GmbH
Priority date: 2017-03-17
Filing date: 2017-03-17
Publication date: 2018-11-15
Anticipated expiration: 2037-03-18
Also published as: DE102017105833A1

Abstract

Die Offenbarung betrifft einen Batterieträger (100) für die Aufnahme zumindest eines elektrischen Batteriemoduls (102) in einem Fahrzeug, mit einem Profilkörper (101), welcher eine Aufnahmewand (103) für die Aufnahme des elektrischen Batteriemoduls (102) aufweist; einem durch ein Fluid durchsetzbaren Wärmetauscher (106) zur Temperierung des elektrischen Batteriemoduls (102), wobei der Wärmetauscher (106) eine Mehrzahl von Fluid-führenden Fluidhohlkanälen (107) aufweist, welche an einer Stirnseite (108) des Wärmetauschers (106) jeweils in eine Fluidaustrittsöffnung (111) münden; und einem Fluidsammelrohr (113) zum Aufnehmen von aus der jeweiligen Fluidaustrittsöffnung (111) austretendem Fluid, wobei das Fluidsammelrohr (113) aus Kunststoff geformt ist und an dem Wärmetauscher (106) durch eine Kunststoff-Spritzgussverbindung gehalten ist.

Description

Die vorliegende Offenbarung betrifft einen Batterieträger für zumindest ein elektrisches Batteriemodul in einem Fahrzeug, insbesondere in einem elektrisch angetriebenen Fahrzeug.
Zur Halterung von Batteriemodulen für die Bereitstellung elektrischer Energie in elektrisch angetriebenen Fahrzeugen werden üblicherweise Batterieträger verwendet, welche zwischen den Achsen des Fahrzeugs angeordnet sind.
Zur effizienten Herstellung derartiger Batteriehalterungen können Profilelemente eingesetzt werden, welche in der Druckschrift DE 10 2012 100 977 B3 beschrieben sind.
In der DE 10 2013 215 358 A1 ist ein Wärmetauscher offenbart, welcher aus zwei Mehrkammerrohren besteht, welche zwischen zwei Fluidsammlern angeordnet sind.
In der DE 10 2012 217 870 A1 ist ein Wärmeübertrager, welcher aus einer Vielzahl von Flachrohren sowie zwei Sammelkästen besteht, offenbart.
In der WO 2005/033603 A2 ist eine Wärmetauschereinheit für die Klimaanlage eines Kraftfahrzeuges offenbart.
In der US 9 105 951 B2 ist ein Phasenwechselmaterial als Teil eines Temperaturregelsystems offenbart.
In der DE 10 2008 027 293 A1 ist eine Vorrichtung zum Kühlen einer Fahrzeugbatterie offenbart.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, einen weiteren, effizienten Batterieträger zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche, der Beschreibung sowie der beiliegenden Figuren.
Die vorliegende Offenbarung basiert auf der Erkenntnis, dass die obige Aufgabe durch einen Batterieträger gelöst werden kann, welcher als Funktionsbauteil eine über die Halterung von Batteriemodulen hinausgehende, integrierte Funktionalität aufweist. Eine derartige Funktionalität ist die Temperierung der elektrischen Batteriemodule, insbesondere die Kühlung und/oder die Erwärmung der elektrischen Batteriemodule.
Auf diese Weise kann auf die Verwendung gesonderter Funktionskomponenten verzichtet werden, wodurch die Herstellungskosten gesenkt werden können.
Gemäß einem ersten Aspekt betrifft die Offenbarung einen Batterieträger für die Aufnahme zumindest eines elektrischen Batteriemoduls in einem Fahrzeug, mit einem Profilkörper, welcher eine Aufnahmewand für die Aufnahme des elektrischen Batteriemoduls aufweist, einem durch ein Fluid durchsetzbaren Wärmetauscher zur Temperierung des elektrischen Batteriemoduls, wobei der Wärmetauscher eine Mehrzahl von Fluid-führenden Fluidhohlkanälen aufweist, welche an einer Stirnseite des Wärmetauschers jeweils in eine Fluidaustrittsöffnung münden, und einem Fluidsammelrohr zum Aufnehmen von aus der jeweiligen Fluidaustrittsöffnung austretendem Fluid gelöst, wobei das Fluidsammelrohr aus Kunststoff geformt ist und an dem Wärmetauscher durch eine Kunststoff-Spritzgussverbindung gehalten ist.
Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass die Kunststoff-Spritzgussverbindung zwischen dem Fluidsammelrohr und dem Wärmetauscher eine besonders stabile Befestigung des Fluidsammelrohrs an dem Profilkörper ermöglicht, so dass eine besonders wirksame fluiddichte fluidtechnische Verbindung zwischen dem Fluidsammelrohr und den jeweiligen Fluidhohlkanälen bereitgestellt werden kann.
Die Fluidhohlkanäle sind mit der Aufnahmewand thermisch gekoppelt. Dadurch steht das an der Aufnahmewand angeordnete zumindest eine elektrische Batteriemodul in einem thermischen Kontakt mit Fluid, das durch die Fluidhohlkanäle geleitet wird. Durch das Fluid kann dadurch eine wirksame Temperierung der elektrischen Batteriemodule sichergestellt werden, insbesondere eine wirksame Erwärmung und/oder Kühlung. Der Wärmetauscher kann hierbei Teil eines Kältekreislaufs oder eines Wärmekreislaufs in dem Kraftfahrzeug sein.
Nach dem Wärmeaustausch mit den elektrischen Batteriemodulen kann das Fluid wirksam aus den Fluidhohlkanälen durch die jeweilige Fluidaustrittsöffnung direkt in das Fluidsammelrohr strömen, da die Kunststoff-Spritzgussverbindung eine wirksame fluidtechnische Verbindung zwischen den Fluidhohlkanälen und dem Fluidsammelrohr ermöglicht. Da das Fluid anschließend aus dem Fluidsammelrohr wirksam abgeführt werden kann, wird eine kontinuierliche Abfuhr von Fluid aus den Fluidhohlkanälen sichergestellt.
In einer Ausführungsform können die Fluidhohlkanäle eine Mehrzahl an Stegen umfassen, welche an einer Innenseite der Fluidhohlkanäle angeordnet sind, wobei die Stege insbesondere entlang einer Längsachse der Fluidhohlkanäle gebildet sind.
Die Stege vergrößern die für den Wärmeaustausch mit dem elektrischen Batteriemodul zur Verfügung stehende Fläche der jeweiligen Fluidhohlkanäle.
Erfindungsgemäß ist der Wärmetauscher mit dem Profilkörper lösbar verbunden.
Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass durch die lösbare Verbindung zwischen dem Wärmetauscher und dem Profilkörper der Wärmetauscher von dem Profilkörper gelöst werden kann, um beispielsweise den Wärmetauscher zu reinigen oder zu reparieren.
In einer Ausführungsform liegt der Wärmetauscher an der Aufnahmewand an.
Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass durch das Anliegen des Wärmetauschers an der Aufnahmewand eine besonders wirksame thermisch leitende Verbindung zwischen dem Wärmetauscher und dem Profilkörper sichergestellt werden kann.
In einer Ausführungsform liegt der Wärmetauscher auf der Aufnahmewand auf, wobei das elektrische Batteriemodul auf den Wärmetauscher aufsetzbar ist, oder ist der Wärmetauscher an einer dem elektrischen Batteriemodul abgewandten Bodenwand der Aufnahmewand befestigt, insbesondere stoffschlüssig oder kraftschlüssig, befestigt.
Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass durch einen auf der Aufnahmewand aufgesetzten Wärmetauscher, sicherstellt wird, dass der Wärmetauscher in dem Profilkörper besonders wirksam aufgenommen, bzw. umschlossen, wird. Ein an der Bodenwand befestigter Wärmetauscher hingegen ist von der Unterseite eines Fahrzeuges besonders vorteilhaft zugänglich.
In einer Ausführungsform ist das Fluidsammelrohr schellenförmig mit einem ersten Haltesteg und einem zweiten Haltesteg geformt, wobei der Wärmetauscher mit der Stirnseite zwischen den ersten Haltesteg und den zweiten Haltesteg eingeführt ist.
Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass der erste und zweite Haltesteg des Fluidsammelrohrs eine besonders wirksame Befestigung des Wärmetauschers an dem Fluidsammelrohr sicherstellen.
In einer Ausführungsform schließt die Stirnseite des Wärmetauschers im Inneren des Fluidsammelrohrs bündig mit den Haltestegen, insbesondere bündig mit den Enden der Haltestege, ab.
Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass eine eben ausgebildete Innenoberfläche des Fluidsammelrohrs, ein besonders wirksames Einströmen des Fluids aus den Fluidaustrittsöffnungen in das Fluidsammelrohr ermöglicht, und dass zudem Druckverluste reduziert werden können. Insbesondere kann hierbei eine angeraute Oberfläche an dem Verbindungsbereich zwischen den Haltestegen und der Aufnahmewand, bzw. Bodenwand, gebildet sein, und insbesondere kann der Profilkörper bis zur Bundwand des Fluidsammelrohrs zurückgesetzt sein.
In einer Ausführungsform ist das Fluidsammelrohr zwischen den Haltestegen durchtrennt, um die zwischen den Haltestegen geführte Stirnseite aufzunehmen.
Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass eine besonders vorteilhafte Aufnahme des Wärmetauschers an dem Fluidsammelrohr sichergestellt wird.
In einer Ausführungsform ist das Fluidsammelrohr einstückig.
Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass eine einstückige Ausbildung des Fluidsammelrohrs mit dem durch eine Kunststoff-Spritzgussverbindung verbundenen Wärmetauscher eine besonders vorteilhafte Fertigung des Batterieträgers ermöglicht.
In einer Ausführungsform verläuft das Fluidsammelrohr entlang der Stirnseite des Wärmetauschers und/oder deckt die Stirnseite ab.
Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass wirksame fluidtechnische Verbindungen zwischen dem Fluidsammelrohr und den jeweiligen Fluidaustrittsöffnungen der jeweiligen Fluidhohlkanäle sichergestellt werden.
In einer Ausführungsform sind die jeweiligen Fluidhohlkanäle rohrförmig, rechteckförmig und/oder langlochförmig gebildet.
Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass eine rohrförmige, rechteckförmige und/oder langlochförmige Ausbildung der jeweiligen Fluidhohlkanäle ein besonders wirksames fluidtechnisches Leiten des Fluids ermöglicht.
In einer Ausführungsform verläuft das Fluidsammelrohr entlang der Stirnseite und ist ausgebildet, das Fluid quer zu einer Fluidströmungsrichtung in dem Fluidhohlkanal abzuführen.
Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass das an der Stirnseite verlaufende Fluidsammelrohr aus den jeweiligen Fluidhohlkanälen austretendes Fluid besonders wirksam abführen kann.
In einer Ausführungsform ist das Fluidsammelrohr ein einstückiges Kunststoffspritzgussteil.
Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass eine besonders vorteilhafte Fertigung des Fluidsammelrohrs sichergestellt wird.
Erfindungsgemäß weist das Fluidsammelrohr seitlich einen Fluidstutzen zum Abführen von Fluid aus dem Fluidsammelrohr auf.
Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass Fluid durch den Fluidstutzen vorteilhaft aus dem Fluidsammelrohr abgeführt werden kann.
Erfindungsgemäß ist der Fluidstutzen an das Fluidsammelrohr endseitig angeformt.
Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass Fluid an der Endseite des Fluidsammelrohrs wirksam durch den Fluidstutzen aus dem Fluidsammelrohr ausgeleitet werden kann.
In einer Ausführungsform weist der Fluidstutzen umlaufende Ringlamellen für die kraftschlüssige Befestigung des Fluidstutzens mit einer weiteren Verbindungsleitung zum Ableiten des Fluids auf.
Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass die umlaufenden Ringlamellen eine wirksame kraftschlüssige Befestigung des Fluidstutzens mit einer weiteren Verbindungsleitung zum Ableiten des Fluids ermöglicht.
In einer Ausführungsform ist das Fluidsammelrohr an einem dem Fluidstutzen abgewandten Ende fluiddicht abgeschlossen.
Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass das Fluid aus dem Fluidsammelrohr nur an einem Ende des Fluidsammelrohrs durch den Fluidstutzen ausgeleitet werden kann.
In einer Ausführungsform weist das Fluidsammelrohr einen Innendurchmesser zwischen 15 mm und 28 mm, insbesondere 22 mm, auf.
Ein Innendurchmesser in diesem Bereich ermöglicht, dass auch eine größere Menge an Fluid aus dem Fluidsammelrohr wirksam abgeführt werden kann.
In einer Ausführungsform sind die Fluidhohlkanäle innerhalb oder unterhalb der jeweiligen Aufnahmewand angeordnet und mit der Aufnahmewand thermisch gekoppelt.
Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass durch die innerhalb oder unterhalb der jeweiligen Aufnahmewand angeordneten Fluidhohlkanäle die Ausbildung einer Oberseite der Aufnahmewand für die Aufnahme des elektrischen Batteriemoduls durch die Fluidhohlkanäle nicht beeinträchtigt wird. Durch die thermische Kopplung zwischen den Fluidhohlkanälen und der Aufnahmewand kann ein wirksamer Wärmeaustausch zwischen den Fluidhohlkanälen und der Aufnahmewand stattfinden.
In einer Ausführungsform weist der Wärmetauscher Hohlraumkanäle auf, wobei die Fluidhohlkanäle in den Hohlraumkanälen geformt, insbesondere extrudiert, sind.
Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass die Hohlraumkanäle eine besonders wirksame Aufnahme der Fluidhohlkanäle innerhalb des Profilkörpers sicherstellen.
Gemäß einem zweiten Aspekt betrifft die Offenbarung ein Verfahren zum Herstellen eines Batterieträgers für die Aufnahme zumindest eines elektrischen Batteriemoduls in einem Fahrzeug, mit Bereitstellen eines Profilkörpers, welcher eine Aufnahmewand für die Aufnahme des elektrischen Batteriemoduls aufweist, Bereitstellen eines durch ein Fluid durchsetzbaren Wärmetauschers zur Temperierung des elektrischen Batteriemoduls, wobei der Wärmetauscher eine Mehrzahl von Fluid-führenden Fluidhohlkanälen aufweist, welche an einer Stirnseite des Wärmetauschers jeweils in eine Fluidaustrittsöffnung münden, und wobei der Wärmetauscher mit dem Profilkörper lösbar verbunden ist; und Kunststoffspritzen eines Fluidsammelrohrs zum Aufnehmen von aus der jeweiligen Fluidaustrittsöffnung austretendem Fluid, wobei das Fluidsammelrohr während des Kunststoffspritzens zumindest abschnittsweise an den Wärmetauscher angespritzt wird, um das Fluidsammelrohr mittels einer Kunststoff-Spritzgussverbindung an dem Wärmetauscher zu befestigen, wobei das Fluidsammelrohr seitlich einen Fluidstutzen zum Abführen von Fluid aus dem Fluidsammelrohr aufweist, und wobei der Fluidstutzen an das Fluidsammelrohr endseitig angeformt ist.
Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass eine besonders wirksame Verbindung zwischen dem Wärmetauscher und dem Fluidsammelrohr sichergestellt wird.
Gemäß einem dritten Aspekt betrifft die Offenbarung ein Kühlsystem für ein Fahrzeug, mit einem Fluid-führenden Kühlkreislauf, wobei in dem Kühlkreislauf ein Fahrzeugkühler zum Kühlen eines Fahrzeugantriebs angeordnet ist, und wobei der Batterieträger an den Fluid-führenden Kühlkreislauf fluidtechnisch angeschlossen ist, so dass der Wärmetauscher durch zumindest einen Teil des Fluids des Fluid-führenden Kühlkreislaufs durchströmbar ist, um die elektrische Batterie zu temperieren.
Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass ein bereits in dem Fahrzeug vorhandenes Kühlsystem zum Temperieren des elektrischen Batteriemoduls genutzt werden kann. Durch den fluidtechnischen Anschluss zwischen dem Batterieträger und dem Fluid-führenden Kühlkreislauf des Kühlsystems kann Kühlflüssigkeit aus dem Kühlsystem für den Batterieträger abgezweigt werden. Dadurch kann der Batterieträger wirksam gekühlt werden, ohne dass ein separates Kühlsystem für den Batterieträger in dem Fahrzeug verbaut werden muss.
Weitere Ausführungsbeispiele werden Bezug nehmend auf die beiliegenden Figuren erläutert. Es zeigen:

1 Einen Batterieträger gemäß einer ersten Ausführungsform;
2 Einen Batterieträger gemäß einer zweiten Ausführungsform,
3 Eine Kunststoff-Spritzgussverbindung zwischen einem Fluidsammelrohr und einem Profilkörper eines Batterieträgers gemäß einer dritten Ausführungsform,
4 Eine perspektivische Ansicht der Kunststoff-Spritzgussverbindung gemäß der dritten Ausführungsform,
5 Ein Fluidstutzen eines Fluidsammelrohrs eines Batterieträgers, und
6 Ein Verfahren zum Herstellen eines Batterieträgers.

1 zeigt einen Batterieträger 100 gemäß einer ersten Ausführungsform in einer Querschnittdarstellung. Der Batterieträger 100 ist ausgebildet zumindest ein elektrisches Batteriemodul aufzunehmen.
Der Batterieträger 100 weist einen Profilkörper 101 auf, welcher eine Aufnahmewand 103 für die Aufnahme des zumindest einen elektrischen Batteriemoduls 102 aufweist, und welcher eine der Aufnahmewand 103 abgewandte Bodenwand 104 aufweist.
Das elektrische Batteriemodul 102 kann hierzu auf die Aufnahmewand 103 des Profilkörpers 101 aufgesetzt werden. Falls mehrere elektrische Batteriemodule 102 auf die Aufnahmewand 103 aufgesetzt werden, kann die Aufnahmewand 103 eine Vielzahl von Modulaufnahmen aufweisen, welche durch Trennwände voneinander abtrennt sind, und damit Nischen, bzw. Mulden für die jeweiligen elektrischen Batteriemodule 102 bilden. Die Trennwände können sich hier entlang einer Längsrichtung, einer Querrichtung und/oder einer Diagonalrichtung auf der Aufnahmewand 103 erstrecken.
Der Profilkörper 101 kann eine weitere Funktion aufweisen und als eine Unterbodenplatte des Kraftfahrzeuges ausgebildet sein, welche einen Unterfahrschutz für das Kraftfahrzeug bereitstellt.
Der Batterieträger 100 weist ferner einen Wärmetauscher 106 auf, welcher ausgebildet ist, das zumindest eine elektrische Batteriemodul 102 zu Temperieren, insbesondere zu kühlen und/oder zu erwärmen. Der Wärmetauscher 106 wird hierbei von einem Fluid durchsetzt, wobei das Fluid Wärme von dem zumindest einen elektrischen Batteriemodul 102 aufnehmen und wirksam von dem elektrischen Batteriemodul 102 abführen kann und/oder wobei das Fluid Wärme an das zumindest eine elektrische Batteriemodul 102 abgeben und das elektrische Batteriemodul 102 wirksam erwärmen kann. Hierdurch kann während des Betriebs des zumindest einen elektrischen Batteriemoduls 102 eine gleichbleibende Temperatur des Batteriemoduls 102 sichergestellt werden, was sich vorteilhaft auf die Leistungsparameter und auf die Lebensdauer des elektrischen Batteriemoduls 102 auswirkt.
Der Wärmetauscher 106 ist hierbei mit dem Profilkörper 101 lösbar verbunden und liegt an der Aufnahmewand 103 an. Der Wärmetauscher 106 ist hierbei an der dem elektrischen Batteriemodul 102 abgewandten Bodenwand 104 der Aufnahmewand 103 befestigt, insbesondere stoffschlüssig oder kraftschlüssig befestigt. Eine stoffschlüssige Befestigung zwischen dem Wärmetauscher 106 und der Aufnahmewand 103 kann hierbei beispielweise durch wärmeleitende Klebstoffe ermöglicht werden. Eine kraftschlüssige Befestigung zwischen dem Wärmetauscher 106 und der Aufnahmewand 103 kann hierbei beispielweise durch Spann- oder Federelemente ermöglicht werden, welche den Wärmetauscher 106 mit Kraft beaufschlagen.
Um wirksam Wärme von dem elektrischen Batteriemodul 102 abzuführen, weist der Wärmetauscher 106 hierbei eine Mehrzahl von in 1 nicht dargestellten Fluid-führenden Fluidhohlkanälen 107 auf, welche ausgebildet sind Fluid zu leiten. Die Fluidhohlkanäle 107, sind in Hohlraumkanälen 105 des Wärmetauschers 106 gebildet, insbesondere extrudiert. Die Fluidhohlkanäle 107 des Wärmetauschers 106 sind hierbei mit der Aufnahmewand 103 thermisch gekoppelt.
An einer Stirnseite 108 des Wärmetauschers 106 münden die Fluidhohlkanäle 107 jeweils in eine in 1 nicht dargestellte Fluidaustrittsöffnung 111. Durch die Fluidhohlkanäle 107 strömendes Fluid kann aus den jeweiligen Fluidaustrittsöffnungen 111 austreten und kann in einem Fluidsammelrohr 113 gesammelt und anschließend gemeinsam abgeführt werden. Das Fluidsammelrohr 113 erstreckt sich entlang der Stirnseite 108 des Wärmetauschers 106 und deckt die Stirnseite 108 des Wärmetauschers 106 ab.
Das Fluidsammelrohr 113 ist aus Kunststoff geformt und ist an dem Wärmetauscher 106 durch eine Kunststoff-Spritzgussverbindung gehalten und die Fluidhohlkanäle 107 münden im Inneren des Fluidsammelrohrs 113.
Hierbei ist das Fluidsammelrohr 113 ein einstückiges Kunststoffspritzgussteil. Um ein wirksames Anspritzen des Fluidsammelrohrs 113 an dem Wärmetauscher 106 sicherzustellen, kann der z.B. aus Aluminium bestehende Wärmetauscher 106 zuvor an den Enden mit Haftvermittler, z.B. Pulverlack, für das Fluidsammelrohr 113 vorbeschichtet werden. Anschließend kann das Fluidsammelrohr 113 direkt und bündig an den Wärmetauscher 106 angespritzt werden.
Somit kann eine einfach zu fertigende fluidtechnische Verbindung zwischen dem Fluidsammelrohr 113 und dem Wärmetauscher 106 sichergestellt werden.
2 zeigt einen Batterieträger 100 gemäß einer zweiten Ausführungsform in einer Querschnittdarstellung. Der Batterieträger 100 ist ausgebildet zumindest ein elektrisches Batteriemodul 102 aufzunehmen.
Der Batterieträger 100 weist einen Profilkörper 101 auf, welcher eine Aufnahmewand 103 für die Aufnahme des zumindest einen elektrischen Batteriemoduls 102 aufweist, und welcher eine der Aufnahmewand 103 abgewandte Bodenwand 104 aufweist.
Der Profilkörper 101 kann eine weitere Funktion aufweisen und als eine Unterbodenplatte des Kraftfahrzeuges ausgebildet sein, welche einen Unterfahrschutz für das Kraftfahrzeug bereitstellt.
Der Batterieträger 100 weist ferner einen Wärmetauscher 106 auf, welcher ausgebildet ist, das zumindest eine elektrische Batteriemodul 102 zu Temperieren, insbesondere zu kühlen und/oder zu erwärmen.
Der Wärmetauscher 106 ist hierbei mit dem Profilkörper 101 lösbar verbunden und liegt an der Aufnahmewand 103 an. Der Wärmetauscher 106 liegt hierbei auf der Aufnahmewand 103 auf und das Batteriemodul 102 ist hierbei auf den Wärmetauscher 106 aufgesetzt. Die Befestigung zwischen dem elektrischen Batteriemodul 102 und dem Wärmetauscher 106 kann durch das Eigengewicht des elektrischen Batteriemoduls 102 sichergestellt werden. Alternativ kann eine stoffschlüssige Befestigung, insbesondere durch Kleben und/oder Schweißen, und/oder eine kraftschlüssige, insbesondere durch Spann- oder Federelemente, vorgesehen sein.
Um wirksam Wärme von dem elektrischen Batteriemodul 102 abzuführen, weist der Wärmetauscher 106 hierbei eine Mehrzahl von in 2 nicht dargestellten Fluid-führenden Fluidhohlkanälen 107 auf, welche ausgebildet sind Fluid zu leiten. Die Fluidhohlkanäle 107, sind in Hohlraumkanälen 105 des Wärmetauschers 106 gebildet, insbesondere extrudiert.
An einer Stirnseite 108 des Wärmetauschers 106 münden die Fluidhohlkanäle 107 jeweils in eine in 1 nicht dargestellte Fluidaustrittsöffnung 111. Durch die Fluidhohlkanäle 107 strömendes Fluid kann aus den jeweiligen Fluidaustrittsöffnungen 111 austreten und kann in einem Fluidsammelrohr 113 gesammelt und anschließend gemeinsam abgeführt werden. Das Fluidsammelrohr 113 erstreckt sich entlang der Stirnseite 108 des Wärmetauschers 106 und deckt die Stirnseite 108 des Wärmetauschers 106 ab.
Das Fluidsammelrohr 113 ist aus Kunststoff geformt und ist an dem Wärmetauscher 106 durch eine Kunststoff-Spritzgussverbindung gehalten und die Fluidhohlkanäle 107 münden im Inneren des Fluidsammelrohrs 113.
3 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Vergleichsbeispiels einer Kunststoff-Spritzgussverbindung zwischen einem Fluidsammelrohr 113 und einem Profilkörper 101 eines Batterieträgers 100 für die Aufnahme zumindest eines elektrischen Batteriemoduls 102 in einem Fahrzeug gemäß einer dritten Ausführungsform in einer Querschnittdarstellung. Der Batterieträger 100 weist einen Profilkörper 101 auf, welcher eine Aufnahmewand 103 für die Aufnahme des zumindest einen elektrischen Batteriemoduls 102 aufweist, und welcher eine der Aufnahmewand 103 abgewandte Bodenwand 104 aufweist.
Zumindest ein in der 1 nicht dargestelltes elektrisches Batteriemodul 102 kann hierzu auf die Aufnahmewand 103 des Profilkörpers 101 aufgesetzt werden. Falls mehrere elektrische Batteriemodule 102 auf die Aufnahmewand 103 aufgesetzt werden, kann die Aufnahmewand 103 eine Vielzahl von Modulaufnahmen aufweisen, welche durch Trennwände voneinander abtrennt sind, und damit Nischen, bzw. Mulden für die jeweiligen elektrischen Batteriemodule 102 bilden. Die Trennwände können sich hier entlang einer Längsrichtung, einer Querrichtung und/oder einer Diagonalrichtung auf der Aufnahmewand 103 erstrecken.
Der Profilkörper 101 kann eine weitere Funktion aufweisen und als eine Unterbodenplatte des Kraftfahrzeuges ausgebildet sein, welche einen Unterfahrschutz für das Kraftfahrzeug bereitstellt.
Zwischen der Aufnahmewand 103 und der Bodenwand 104 sind Hohlraumkanäle 105 in dem Profilkörper 101 geformt.
Innerhalb des Profilkörpers 101 ist ein Wärmetauscher 106 gebildet, welcher ausgebildet ist, das zumindest eine elektrische Batteriemodul 102 zu Temperieren, insbesondere zu kühlen und/oder zu erwärmen. Der Wärmetauscher 106 wird hierbei von einem Fluid durchsetzt, wobei das Fluid Wärme von dem zumindest einen elektrischen Batteriemodul 102 aufnehmen und wirksam von dem elektrischen Batteriemodul 102 abführen kann und/oder wobei das Fluid Wärme an das zumindest eine elektrische Batteriemodul 102 abgeben und das elektrische Batteriemodul 102 wirksam erwärmen kann. Hierdurch kann während des Betriebs des zumindest einen elektrischen Batteriemoduls 102 eine gleichbleibende Temperatur des Batteriemoduls 102 sichergestellt werden, was sich vorteilhaft auf die Leistungsparameter und auf die Lebensdauer des elektrischen Batteriemoduls 102 auswirkt.
Der Wärmetauscher 106 weist hierbei eine Mehrzahl von Fluid-führenden Fluidhohlkanälen 107 auf, welche ausgebildet sind Fluid zu leiten. Die Fluidhohlkanäle 107, sind in den Hohlraumkanälen 105 gebildet, insbesondere extrudiert.
Die Fluidhohlkanäle 107 sind hierbei zwischen der Aufnahmewand 103 und der Bodenwand 104 gebildet und sind mit der Aufnahmewand 103 thermisch gekoppelt. Die Fluidhohlkanäle 107 verlaufen in dem Profilkörper 101 beispielsweise geradlinig nebeneinander, wodurch eine parallele Anordnung von Fluidhohlkanälen 107 entsteht. Die Fluidhohlkanäle 107 können voneinander beabstandet angeordnet sein, wodurch eine wirksame thermische Kopplung mit der Aufnahmewand 103 über die gesamte Fläche des Wärmetauschers 106 sichergestellt werden kann. Aufgrund der in 1 gewählten Darstellung ist nur ein Fluidhohlkanal 107 der Mehrzahl von Fluidhohlkanälen 107 dargestellt.
An einer Stirnseite 109 des Profilkörpers 101 münden die Fluidhohlkanäle 107 jeweils in eine Fluidaustrittsöffnung 111. Durch die Fluidhohlkanäle 107 strömendes Fluid kann aus den jeweiligen Fluidaustrittsöffnungen 111 austreten und kann in einem Fluidsammelrohr 113 gesammelt und anschließend gemeinsam abgeführt werden. Das Fluidsammelrohr 113 erstreckt sich entlang der Stirnseite 109 des Profilkörpers 101 und deckt die Stirnseite 109 des Profilkörpers 101 ab.
Das Fluidsammelrohr 113 ist aus Kunststoff geformt und ist an der Aufnahmewand 103 und an der Bodenwand 104 des Profilkörpers 101 durch eine Kunststoff-Spritzgussverbindung gehalten. Hierbei umgreift das Fluidsammelrohr 113 die Aufnahmewand 103 und die Bodenwand 104 zumindest abschnittsweise, so dass die Fluidhohlkanäle 107 im Inneren des Fluidsammelrohrs 113 münden.
Das Fluidsammelrohr 113 ist schellenförmig mit einem ersten Haltesteg 115-1 und einem zweiten Haltesteg 115-2 geformt, wobei der Profilkörper 101 mit der Stirnseite 109 zwischen den ersten Haltesteg 115-1 und den zweiten Haltesteg 115-2 eingeführt ist. Der erste Haltesteg 115-1 ist an die Bodenwand 104, insbesondere an eine dem ersten Haltesteg 115-1 zugewandte Oberfläche der Bodenwand 104, angespritzt. Der zweite Haltesteg 115-2 ist an die Aufnahmewand 103, insbesondere an eine dem zweiten Haltesteg 115-2 zugewandte Oberfläche der Aufnahmewand 103 angespritzt.
Die Stirnseite 109 des Profilkörpers 101 schließt im Inneren des Fluidsammelrohrs 113 bündig mit den Haltestegen 115-1, 115-2, insbesondere bündig mit den Enden der Haltestege 115-1, 115-2, ab. Das Fluidsammelrohr 113 ist zwischen den Haltestegen 115-1, 115-2 durchtrennt, um die zwischen den Haltestegen 115-1, 115-2 geführte Stirnseite 109 aufzunehmen.
Hierbei ist das Fluidsammelrohr 113 ein einstückiges Kunststoffspritzgussteil. Um ein wirksames Anspritzen des Fluidsammelrohrs 113 an dem Profilkörpers 101 sicherzustellen, kann der z.B. aus Aluminium bestehende Profilkörper 101 zuvor an den Enden mit Haftvermittler, z.B. Pulverlack, für das Fluidsammelrohr 113 vorbeschichtet werden. Anschließend kann das Fluidsammelrohr 113 direkt und bündig an die Fluidhohlkanäle 107 des Profilkörpers 101 angespritzt werden.
Somit kann eine einfach zu fertigende fluidtechnische Verbindung zwischen dem Fluidsammelrohr 113 und dem Profilkörper 101 sichergestellt werden.
Wie in der 1 nicht dargestellt ist, kann das Fluidsammelrohr 113 seitlich einen Fluidstutzen aufweisen, um das Fluid aus dem Fluidsammelrohr 113 abzuführen.
4 zeigt eine Kunststoff-Spritzgussverbindung eines Vergleichsbeispiels zwischen einem Fluidsammelrohr 113 und einem Profilkörper 101 eines Batterieträgers 100 gemäß der ersten Ausführungsform in einer perspektivischen Darstellung. Der in 2 nur schematisch dargestellte Profilkörper 101 weist eine Stirnseite 109, eine Aufnahmewand 103 für die Aufnahme zumindest eines elektrischen Batteriemoduls 102 und eine der Aufnahmewand 103 abgewandte Bodenwand 104 auf, wobei zwischen der Aufnahmewand 103 und der Bodenwand 104 Hohlraumkanäle 105 geformt sind.
Innerhalb des Profilkörpers 101 ist ein durch ein Fluid durchsetzbarer Wärmetauscher 106 zur Temperierung des elektrischen Batteriemoduls 102 gebildet, wobei der Wärmetauscher 106 eine Mehrzahl an Fluidhohlkanälen 107 aufweist. Die Fluidhohlkanäle 107 münden an der Stirnseite 109 in Fluidaustrittsöffnungen 111, welche in der 2 nicht dargestellt sind.
Ein Fluidsammelrohr 113 zum Aufnehmen von aus den Fluidhohlkanälen 107 austretendem Fluid ist vorgesehen, welches sich entlang der Stirnseite 109 des Profilkörpers 101 erstreckt.
5 zeigt ein Fluidstutzen 117 eines Fluidsammelrohrs 113 eines Batterieträgers 100.
Das Fluidsammelrohr 113 des Batterieträgers 100 weist seitlich einen Fluidstutzen 117 zum Abführen von Fluid aus dem Fluidsammelrohr 113 auf. Der Fluidstutzen 117 ist endseitig an das Fluidsammelrohr 113 angeformt. Der Fluidstutzen 117 weist eine umlaufende Ringlamelle 119 für die kraftschlüssige Befestigung des Fluidstutzens 117 auf. Das Fluidsammelrohr 113 ist an einem dem Fluidstutzen 117 abgewandten Ende 121 fluiddicht abgeschlossen. Durch den Fluidstutzen 117 kann aus den Fluidhohlkanälen 107 strömendes Fluid wirksam aus dem Fluidsammelrohr 113 ausgeleitet werden.
6 zeigt ein Verfahren zum Herstellen eines Batterieträgers 100.
Das Verfahren 200 umfasst als einen ersten Schritt das Bereitstellen 201 eines Profilkörpers 101, welcher eine Aufnahmewand 103 für die Aufnahme des elektrischen Batteriemoduls 102 aufweist.
Das Verfahren 200 umfasst als zweiten Schritt das Bereitstellen 203 eines durch ein Fluid durchsetzbaren Wärmetauschers 106 zur Temperierung des elektrischen Batteriemoduls 102, wobei der Wärmetauscher 106 eine Mehrzahl von Fluid führenden Fluidhohlkanälen 107 aufweist, welche an einer Stirnseite 108 des Wärmetauschers 106 jeweils in eine Fluidaustrittsöffnung 111 münden.
Das Verfahren 200 umfasst als einen dritten Schritt das Kunststoffspritzen 205 eines Fluidsammelrohrs 113 zum Aufnehmen von aus der jeweiligen Fluidaustrittsöffnung 111 austretendem Fluid, wobei das Fluidsammelrohr 113 während des Kunststoffspritzens zumindest abschnittsweise an dem Wärmetauscher 106 angespritzt wird, um das Fluidsammelrohr 113 mittels einer Kunststoff-Spritzgussverbindung an dem Profilkörper 101 zu befestigen.
Bezugszeichenliste

100: Batterieträger
101: Profilkörper
102: Elektrisches Batteriemodul
103: Aufnahmewand
104: Bodenwand
105: Hohlraumkanal
106: Wärmetauscher
107: Fluidhohlkanäle
108: Stirnseite des Wärmetauschers
109: Stirnseite des Profilkörpers
111: Fluidaustrittsöffnung
113: Fluidsammelrohr
115-1: Erster Haltesteg
115-2: Zweiter Haltesteg
117: Fluidstutzen
119: Ringlamelle
121: Dem Fluidstutzen abgewandtes Ende des Fluidsammelrohrs
200: Verfahren zum Herstellen eines Batterieträgers
201: Bereitstellen eines Profilkörpers
203: Bereitstellen eines Wärmetauschers
205: Kunststoffspritzen eines Fluidsammelrohrs

Claims

Batterieträger (100) für die Aufnahme zumindest eines elektrischen Batteriemoduls (102) in einem Fahrzeug, mit: einem Profilkörper (101), welcher eine Aufnahmewand (103) für die Aufnahme des elektrischen Batteriemoduls (102) aufweist; einem durch ein Fluid durchsetzbaren Wärmetauscher (106) zur Temperierung des elektrischen Batteriemoduls (102), wobei der Wärmetauscher (106) eine Mehrzahl von Fluid-führenden Fluidhohlkanälen (107) aufweist, welche an einer Stirnseite (108) des Wärmetauschers (106) jeweils in eine Fluidaustrittsöffnung (111) münden; und einem Fluidsammelrohr (113) zum Aufnehmen von aus der jeweiligen Fluidaustrittsöffnung (111) austretendem Fluid, wobei das Fluidsammelrohr (113) aus Kunststoff geformt ist und an dem Wärmetauscher (106) durch eine Kunststoff-Spritzgussverbindung gehalten ist, wobei das Fluidsammelrohr (113) seitlich einen Fluidstutzen (117) zum Abführen von Fluid aus dem Fluidsammelrohr (113) aufweist, wobei der Fluidstutzen (117) an das Fluidsammelrohr (113) endseitig angeformt ist, und wobei der Wärmetauscher (106) mit dem Profilkörper (101) lösbar verbunden ist.
Batterieträger (100) nach Anspruch 1, wobei der Wärmetauscher (106) an der Aufnahmewand (103) anliegt.
Batterieträger (100) nach Anspruch 2, wobei der Wärmetauscher (106) auf der Aufnahmewand (103) aufliegt und wobei das elektrische Batteriemodul (102) auf den Wärmetauscher (106) aufsetzbar ist, oder wobei der Wärmetauscher (106) an einer dem elektrischen Batteriemodul (102) abgewandten Bodenwand (104) der Aufnahmewand (103) befestigt ist.
Batterieträger (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Fluidsammelrohr (113) schellenförmig mit einem ersten Haltesteg (115-1) und einem zweiten Haltesteg (115-2) geformt ist, wobei der Wärmetauscher (106) mit der Stirnseite (109) zwischen den ersten Haltesteg (115-1) und den zweiten Haltesteg (115-2) eingeführt ist.
Batterieträger (100) nach Anspruch 4, wobei die Stirnseite (108) des Wärmetauschers (106) im Inneren des Fluidsammelrohrs (113) bündig mit den Haltestegen (115-1, 115-2) abschließt.
Batterieträger (100) nach Anspruch 4 oder 5, wobei das Fluidsammelrohr (113) zwischen den Haltestegen (115-1, 115-2) durchtrennt ist, um die zwischen den Haltestegen (115-1, 115-2) geführte Stirnseite (108) aufzunehmen.
Batterieträger (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Fluidsammelrohr (113) einstückig ist.
Batterieträger (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Fluidsammelrohr (113) entlang der Stirnseite (108) des Wärmetauschers (106) verläuft und/oder die Stirnseite (108) abdeckt.
Batterieträger (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Fluidsammelrohr (113) entlang der Stirnseite (108) verläuft und ausgebildet ist, das Fluid quer zu einer Fluidströmungsrichtung in dem Fluidhohlkanal (107) abzuführen.
Batterieträger (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Fluidsammelrohr (113) ein einstückiges Kunststoffspritzgussteil ist.
Batterieträger (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Fluidstutzen (117) umlaufende Ringlamellen (119) für die kraftschlüssige Befestigung des Fluidstutzens (117) mit einer weiteren Verbindungsleitung zum Ableiten des Fluids aufweist.
Batterieträger (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Fluidsammelrohr (113) an einem dem Fluidstutzen (117) abgewandten Ende (121) fluiddicht abgeschlossen ist.
Batterieträger (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Wärmetauscher (106) Hohlraumkanäle (105) aufweist, und wobei die Fluidhohlkanäle (107) in den Hohlraumkanälen (105) geformt sind.
Verfahren (200) zum Herstellen eines Batterieträgers (100) für die Aufnahme zumindest eines elektrischen Batteriemoduls (102) in einem Fahrzeug, mit: Bereitstellen (201) eines Profilkörpers (101), welcher eine Aufnahmewand (103) für die Aufnahme des elektrischen Batteriemoduls (102) aufweist, Bereitstellen (203) eines durch ein Fluid durchsetzbaren Wärmetauschers (106) zur Temperierung des elektrischen Batteriemoduls (102), wobei der Wärmetauscher (106) eine Mehrzahl von Fluid-führenden Fluidhohlkanälen (107) aufweist, welche an einer Stirnseite (108) des Wärmetauschers (106) jeweils in eine Fluidaustrittsöffnung (111) münden, und wobei der Wärmetauscher (106) mit dem Profilkörper (101) lösbar verbunden ist; und Kunststoffspritzen (205) eines Fluidsammelrohrs (113) zum Aufnehmen von aus der jeweiligen Fluidaustrittsöffnung (111) austretendem Fluid, wobei das Fluidsammelrohr (113) während des Kunststoffspritzens zumindest abschnittsweise an den Wärmetauscher (106) angespritzt wird, um das Fluidsammelrohr (113) mittels einer Kunststoff-Spritzgussverbindung an dem Wärmetauscher (106) zu befestigen, wobei das Fluidsammelrohr (113) seitlich einen Fluidstutzen (117) zum Abführen von Fluid aus dem Fluidsammelrohr (113) aufweist, und wobei der Fluidstutzen (117) an das Fluidsammelrohr (113) endseitig angeformt ist.
Kühlsystem für ein Fahrzeug, mit einem Fluid-führenden Kühlkreislauf, wobei in dem Kühlkreislauf ein Fahrzeugkühler zum Kühlen eines Fahrzeugantriebs angeordnet ist, und wobei der Batterieträger (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 13 an den Fluid-führenden Kühlkreislauf fluidtechnisch angeschlossen ist, so dass der Wärmetauscher (106) durch zumindest einen Teil des Fluids des Fluid-führenden Kühlkreislaufs durchströmbar ist, um die elektrische Batterie zu temperieren.