-
Die Erfindung betrifft eine Akkumulatoranordnung für ein Hybrid- oder Elektrofahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
-
Hybrid- und Elektrofahrzeuge gewinnen immer mehr an Bedeutung. Dabei wird ein Hybrid- oder Elektrofahrzeug permanent oder zeitweilig durch elektrische Energie aus einer Akkumulatoranordnung angetrieben, die im Betrieb des Hybrid- oder Elektrofahrzeugs geladen oder entladen wird. Die Akkumulatoranordnung umfasst dabei üblicherweise mehrere Batterieblöcke - sogenannte Batteriemodule - aus mehreren Batteriezellen, die in einem Gehäuse angeordnet sind. Bei der Ladung und der Entladung erhitzt sich die Akkumulatoranordnung, was unerwünscht ist. So darf sich beispielweise eine Li-lonen-Batteriezelle über eine Temperatur von 40°C-50°C nicht dauerhaft erhitzen, da sonst die Lebensdauer der Li-lonen-Batteriezellen deutlich reduziert wird. Um die Akkumulatoranordnung zu kühlen, werden üblicherweise Kühlplatten an die Batterieblöcke angebaut. Eine derartige Kühlplatte ist beispielweise in
DE 10 2010 013 025 A1 beschrieben. Die Kühlplatten können dabei mit L-förmigen Kühlelementen aus Aluminium wärmeübertragend - beispielweise über eine Wärmeleitpaste - in Kontakt stehen. Die einzelnen Kühlelemente sind dann zwischen den einzelnen Batteriezellen der Akkumulatoranordnung angeordnet und leiten von dort die in den Batteriezellen erzeugte Wärme zu den Kühlplatten.
-
Die Kühlplatten sind dabei üblicherweise aus zwei Aluminiumplatten zusammengelötet, zwischen denen sich von einem Kühlmittel durchströmbare Kühlkanäle befinden. Auch Strangpressprofile kommen zum Einsatz. Die Strangpressprofile werden in Aluminiumrohre oder in Aluminiumsammler mit entsprechenden Schlitzen oder Durchzügen eingesteckt und an diesen durch Hartlöten befestigt. Die Kühlplatten sind in das Gehäuse integriert und über mehrere Leitungen fluidisch nach außen verbunden. Bei einer Undichtigkeit der Kühlplatte oder der Leitung - sowohl bei einem Unfall als auch im Normalbetrieb - könnten jedoch die Batteriezellen mit dem Kühlmittel geflutet und dadurch die komplette Akkumulatoranordnung zerstört werden. Eine Undichtheit könnte sogar zu einem Kurzschluss in dem Batterieblock und im schlimmsten Fall sogar zu einem Brand der Akkumulatoranordnung führen.
-
Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, für eine Akkumulatoranordnung der gattungsgemäßen Art eine verbesserte oder zumindest alternative Ausführungsform anzugeben, bei der die beschriebenen Nachteile überwunden werden.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
-
Eine Akkumulatoranordnung ist für ein Hybrid- oder Elektrofahrzeug vorgesehen und weist mehrere Batteriezellen auf, die in Stapelrichtung zu wenigstens einem Batterieblock gestapelt sind. Die Akkumulatoranordnung weist ferner ein fluiddichtes Gehäuse auf, in dem der wenigstens eine Batterieblock angeordnet ist. Die Akkumulatoranordnung weist zudem eine Kühlvorrichtung mit wenigstens einer Kühlplatte auf, die einseitig an dem Batterieblock anliegt und sich parallel zur Stapelrichtung erstreckt. Die Kühlvorrichtung weist wenigstens eine Deckelplatte mit wenigstens einem von einem Kühlmittel durchströmbaren Kühlkanal auf, die an der wenigstens einen Kühlplatte von dem Batterieblock abgewandt festgelegt ist. Erfindungsgemäß bildet die wenigstens eine Kühlplatte eine äußere Kontur des fluiddichten Gehäuses. Der wenigstens eine Kühlkanal der Deckelplatte ist zudem zu der wenigstens einen Kühlplatte hin offen und durch die wenigstens eine Kühlplatte geschlossen.
-
In der erfindungsgemäßen Akkumulatoranordnung ist der wenigstens eine Batterieblock von außen gekühlt und das Gehäuse bleibt fluiddicht. Die Kühlplatte bildet dabei die äußere Kontur des Gehäuses, mit anderen Worten bildet die Kühlplatte eine Wandung des Gehäuses und kann sowohl ein integraler Bestandteil als auch ein Zusatzteil des Gehäuses sein. Das Kühlmittel strömt dabei durch den Kühlkanal der Kühlvorrichtung, der zwischen der wenigstens einen Kühlplatte und der wenigstens einen Deckelplatte gebildet ist und kann auch bei einer Undichtheit der Kühlvorrichtung zu dem Batterieblock und zu den in dem Batterieblock verspannten Batteriezellen nicht durchdringen. Auf diese vorteilhafte Weise sind die Batteriezellen in der Akkumulatoranordnung vom Kühlmittel geschützt und die Brandgefahr bei einer Undichtheit der Kühlvorrichtung ist vorteilhaft minimiert. Die wenigstens eine Kühlplatte kann aus Metall, vorzugsweise Stahl oder Aluminium, geformt sein. Die wenigstens eine Deckelplatte und das wenigstens eine Gehäuseteil können aus Metall, vorzugsweise Stahl oder Aluminium, oder aus Kunststoff geformt sein.
-
Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass die wenigstens eine Kühlplatte durch einen Wandungsbereich eines Gehäuseteils gebildet ist. Dabei ist der wenigstens eine offene Kühlkanal der Deckelplatte zu dem Wandungsbereich des Gehäuseteils hin offen und durch den Wandungsbereich geschlossen. Der Wandungsbereich kann dann zweckgemäß an dem wenigstens einen Batterieblock wärmeübertragend anliegen und das Gehäuseteil beispielweise aus einem wärmeleitenden Material, vorzugsweise Stahl oder Aluminium, geformt sein. Grundsätzlich kann dabei die Akkumulatoranordnung unterschiedlich ausgestaltet sein. So kann die Akkumulatoranordnung ein Gehäuseteil aufweisen, der alle Batterieblöcke der Akkumulatoranordnung umhüllt. Alternativ kann die Akkumulatoranordnung auch mehrere Gehäuseteile aufweisen, die dann mehrere Batterieblöcke in der Akkumulatoranordnung einzeln oder in Gruppen umhüllen. Das jeweilige Gehäuseteil kann wannenförmig ausgestaltet sein und den wenigstens einen Batterieblock zu einem Gehäusedeckel hin umhüllen. An dem Gehäuseteil können auch mehrere Wandungsbereiche als Kühlplatten ausgebildet sein, die an einem oder auch an mehreren Batterieblöcken anliegen. Das jeweilige Gehäuseteil kann auch eine Wandung sein, die vierseitig den wenigstens einen Batterieblock umläuft und das Gehäuse zwischen gegenüberliegenden Gehäusedeckeln nach au-ßen abgrenzt. Des Weiteren können an einer Kühlplatte eine oder auch mehrere Deckelplatten festgelegt sein. Unabhängig von der Ausgestaltung der Kühlvorrichtung bleiben die Batteriezellen in dem Gehäuse der Akkumulatoranordnung nach außen abgedichtet und vom Eindringen des Kühlmittels bei einer Undichtheit der Kühlvorrichtung effektiv geschützt.
-
Alternativ oder zusätzlich kann die wenigstens eine Kühlplatte einen Gehäusedeckel des Gehäuses bilden und ein Gehäuseteil des Gehäuses an wenigstens einer offenen Seite fluiddicht nach außen verschließen. Grundsätzlich kann dabei die Akkumulatoranordnung unterschiedlich ausgestaltet sein. So kann die Akkumulatoranordnung ein Gehäuseteil aufweisen, das alle Batterieblöcke der Akkumulatoranordnung umhüllt. Alternativ kann die Akkumulatoranordnung auch mehrere Gehäuseteile aufweisen, die dann mehrere Batterieblöcke in der Akkumulatoranordnung einzeln oder in Gruppen umhüllen. Die Kühlvorrichtung kann eine Kühlplatte aufweisen, die an einem oder mehreren Batterieblocken der Akkumulatoranordnung einseitig anliegt. In diesem Fall ist das jeweilige Gehäuseteil wannenförmig ausgestaltet und umhüllt den wenigstens einen Batterieblock zu der Kühlplatte - die hier einen Gehäusedeckel bildet - hin. Alternativ kann die Kühlvorrichtung auch zwei Kühlplatten aufweisen, die einander gegenüberliegend an einem oder auch an mehreren Batterieblöcken anliegen. In diesem Fall ist das jeweilige Gehäuseteil eine Wandung, die vierseitig den wenigstens einen Batterieblock umläuft und diesen zwischen den beiden Kühlplatten - die hier jeweils einen Gehäusedeckel bilden - nach außen abgrenzt. Auch einseitig können mehrere Kühlplatten angeordnet sein, die an einzelnen Batterieblöcken oder an Gruppen der Batterieblöcke anliegen. Des Weiteren können an einer Kühlplatte eine oder auch mehrere Deckelplatten festgelegt sein. Unabhängig von der Ausgestaltung der Kühlanordnung bleiben die Batteriezellen in dem Gehäuse der Akkumulatoranordnung nach außen abgedichtet und vom Eindringen des Kühlmittels bei einer Undichtheit der Kühlvorrichtung effektiv geschützt.
-
Um die Kühlung der Batteriezellen zu verbessern, kann unabhängig von der Ausgestaltung der wenigstens einen Kühlplatte vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass die Kühlvorrichtung mehrere Kühlelemente aufweist. Das jeweilige Kühlelement ist dabei zwischen den benachbarten Batteriezellen mit diesen wärmeübertragend in dem Batterieblock verspannt und quer zur Stapelrichtung an der wenigstens einen Kühlplatte wärmeübertragend angeordnet. Auf diese vorteilhafte Weise kann die in den Batteriezellen erzeugte Wärme über die Kühlelemente effektiv zu der Kühlplatte abgeleitet und über die Kühlplatte an das Kühlmittel abgegeben werden. Die jeweiligen Kühlelemente können aus Metall, vorzugsweise Aluminium, geformt sein und an der wenigstens einen Kühlplatte stoffschlüssig - beispielweise durch Löten oder Kleben oder Schweißen - festgelegt sein. Alternativ können die Kühlelemente an der wenigstens einen Kühlplatte aufliegen. Zwischen den Kühlelementen und der wenigstens einen Kühlplatte kann ferner eine Wärmeleitpaste aufgetragen sein, um den Wärmetausch zwischen den Kühlelementen und der wenigstens einen Kühlplatte zu intensivieren. Vorteilhafterweise kann an der wenigstens einen Deckelplatte von der Kühlplatte abgewandt ein Zulaufstutzen und ein Ablaufstutzen ausgebildet oder festgelegt sein, über die der wenigstens eine Kühlkanal in der wenigstens einen Deckelplatte nach außen fluidisch verbindbar ist. An dem Zulaufstutzen und an dem Ablaufstutzen können dann Schläuche oder Leitungen festgelegt sein, über die das Kühlmittel zu dem wenigstens einen Kühlkanal der Kühlvorrichtung in einem Kreislauf zugeführt und abgeführt werden kann.
-
Vorteilhafterweise kann bei der wenigstens einen als ein Gehäusedeckel ausgebildeten Kühlplatte vorgesehen sein, dass das wenigstens eine Gehäuseteil wenigstens einseitig einen umlaufenden Flansch aufweist und mit dem Flansch an der wenigstens einen Kühlplatte durch ein erstes Befestigungsmittel festgelegt ist. Das erste Befestigungsmittel verbindet das wenigstens eine Gehäuseteil mit der wenigstens einen Kühlplatte mechanisch. Dabei umfasst das erste Befestigungsmittel vorzugsweise mehrere Schrauben und das wenigstens eine Gehäuseteil ist mit der wenigstens einen Kühlplatte vorzugsweise verschraubt. Durch den Flansch und das erste Befestigungsmittel kann das wenigstens eine Gehäuseteil sicher und dichtend an der wenigstens einen Kühlplatte festgelegt sein.
-
Zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die wenigstens eine Deckelplatte an der wenigstens einen Kühlplatte durch das erste Befestigungsmittel mitbefestigt ist. Alternativ zu dem ersten Befestigungsmittel kann die wenigstens eine Deckelplatte an der wenigstens einen Kühlplatte durch ein zweites Befestigungsmittel festgelegt sein. Das zweite Befestigungsmittel verbindet die wenigstens eine Deckelplatte mit der wenigstens einen Kühlplatte mechanisch. Dabei umfasst das zweite Befestigungsmittel vorzugsweise mehrere Schrauben und die wenigstens eine Deckelplatte ist mit der wenigstens einen Kühlplatte vorzugsweise verschraubt. Das zweite Befestigungsmittel kann dabei die wenigsten eine Deckelplatte randseitig umlaufend an der wenigstens einen Kühlplatte festlegen. Alternativ kann die wenigsten eine Deckelplatte randseitig umlaufend und mittig - und zweckgemäß beabstandet zu dem wenigstens einen Kühlkanal - an der wenigstens einen Kühlplatte lösbar oder unlösbar festgelegt sein. Insbesondere kann dadurch eine Abhebung der Deckelplatte von der Kühlplatte bei einem erhöhten Kühlmitteldruck in dem Kühlkanal und dadurch eine Undichtheit der Kühlvorrichtung vermieden werden. Ein lösbares Festlegen kann beispielweise durch eine Schraubenverbindung und ein unlösbares Festlegen kann beispielweise durch eine Klebe-, eine Löt-, eine Verstemm-, eine Nieten- oder eine Schweißverbindung realisiert sein. Es versteht sich von selbst, dass die wenigstens eine Deckelplatte durch das zweite Befestigungsmittel auf gleiche Weise an der wenigstens einen als ein Wandungsbereich des Gehäuseteils ausgebildeten Kühlplatte festlegbar ist.
-
Vorteilhafterweise ist bei der wenigstens einen als ein Gehäusedeckel ausgebildeten Kühlplatte vorgesehen, dass zwischen dem Flansch des wenigstens einen Gehäuseteils und der wenigstens einen Kühlplatte eine Ringdichtung verspannt ist. Die Ringdichtung ist dabei von dem ersten Befestigungsmittel nach innen beziehungsweise zu dem wenigstens einen Batterieblock hin beabstandet. Bei einer Undichtheit der Kühlvorrichtung kann das Kühlmittel dann zwar zu dem Befestigungsmittel durchdringen, der wenigstens eine Batterieblock bleibt jedoch von dem Kühlmittel durch die Ringdichtung geschützt. Umfasst das erste Befestigungsmittel beispielweise mehrere Schrauben, so kann das Kühlmittel zwar durch Schraubenöffnungen zwischen der wenigstens einen Kühlplatte und dem wenigstens einen Gehäuseteil durchdringen, kann jedoch zu dem wenigstens einen Batterieblock nicht durchdringen. Die Ringdichtung kann aus einem elastischen Material geformt sein und beispielweise in einer Ringnut in der wenigstens einen Kühlplatte und/oder in dem wenigstens einen Gehäuseteil angeordnet sein. Bei der wenigstens einen als ein Wandungsbereich des Gehäuseteils ausgebildeten Kühlplatte erübrigt sich diese Ringdichtung, da der Wandungsbereich ein integraler Bestandteil des Gehäuseteils ist und keine zusätzliche Abdichtung zu diesem braucht.
-
Vorteilhafterweise kann unabhängig von der Ausgestaltung der wenigstens einen Kühlplatte vorgesehen sein, dass zwischen der wenigstens einen Deckelplatte und der wenigstens einen Kühlplatte eine die Deckelplatte randseitig umlaufende Ringdichtung verspannt ist. Die Ringdichtung ist dann von einem Befestigungsmittel nach innen beziehungsweise zu dem wenigstens einen Kühlkanal hin beabstandet. Das Befestigungsmittel kann dabei sowohl das erste Befestigungsmittel als auch das zweite Befestigungsmittel sein. Die Ringdichtung kann aus einem elastischen Material geformt sein und beispielweise in einer Ringnut in der wenigstens einen Kühlplatte und/oder in der wenigstens einen Deckelplatte angeordnet sein. Um bei einer Undichtheit der Kühlvorrichtung ein Durchdringen des Kühlmittels zu dem Befestigungsmittel zu vermeiden, kann die wenigstens eine Deckelplatte zusätzlich einen Leckagekanal mit einer Ablauföffnung zum Ablaufen des Kühlmittels bei einer Undichtheit aufweisen. Der Leckagekanal ist dann zwischen der Ringdichtung und dem Befestigungsmittel zu diesen beabstandet angeordnet und umläuft die Ringdichtung. Ist die Kühlvorrichtung an der Ringdichtung undicht, so kann das Kühlmittel durch den Leckagekanal ablaufen. Die Sicherheit der Akkumulatoranordnung kann dadurch erhöht werden.
-
Um das wenigstens eine Gehäuseteil zu versteifen, kann bei der wenigstens einen als ein Gehäusedeckel ausgebildeten Kühlplatte an dem Flansch des wenigstens einen Gehäuseteils mehrere Versteifungsrippen ausgebildet sein. Alternativ kann vorgesehen sein, dass das wenigstens ein Gehäuseteil in einem an den Flansch anschließenden Randbereich bogenförmig ist und in dem bogenförmigen Randbereich eine Versteifungsstruktur ausgebildet oder festgelegt ist. Die Versteifungsstruktur kann beispielsweise mehrere Versteifungsrippen umfassen, die an dem wenigstens einen Gehäuseteil integral beziehungsweise mit dem wenigstens einen Gehäuseteil einstückig ausgebildet sind. Durch die Versteifungsrippen oder die Versteifungsstruktur kann das wenigstens eine Gehäuseteil zusätzlich versteift sein, so dass bei einem Unfall das wenigstens eine Gehäuseteil stärkeren Belastungen standhält. Grundsätzlich kann das Gehäuseteil auch bei der wenigstens einen als ein Wandungsbereich des Gehäuseteils ausgebildeten Kühlplatte einen Flansch aufweisen, der einem Gehäusedeckel zugewandt und an diesem festgelegt ist und wie oben beschrieben versteift ist. Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass die wenigstens eine als ein Gehäusedeckel ausgebildete Kühlplatte einen umlaufenden und flachen oder wellenförmigen Rand aufweist. Der Rand ist an der wenigstens einen Kühlplatte festgelegt oder mit dieser einstückig und steht von der wenigstens einen Kühlplatte zu dem wenigstens einen Batterieblock und/oder zu der wenigstens einen Deckelplatte ab. Durch den Rand kann die Kühlplatte zusätzlich versteift sein, so dass die Sicherheit der Akkumulatoranordnung erhöht werden kann.
-
Bei einer Weiterbildung der Akkumulatoranordnung ist vorgesehen, dass die Akkumulatoranordnung einen Tragrahmen umfasst. In dem Tragrahmen ist dann das Gehäuse der Akkumulatoranordnung durch ein drittes Befestigungsmittel festgelegt. Das dritte Befestigungsmittel verbindet das Gehäuse der Akkumulatoranordnung mit dem Tragrahmen mechanisch. Dabei umfasst das dritte Befestigungsmittel vorzugsweise mehrere Schrauben, so dass das Gehäuse der Akkumulatoranordnung mit dem Tragrahmen bevorzugt verschraubt ist. Das Gehäuse ist dabei bevorzugt auf einen Querträger oder einen Seitenrand des Tragrahmens abgestützt. Das dritte Befestigungsmittel kann auch das erste Befestigungsmittel und/oder das zweite Befestigungsmittel ersetzen und bei der wenigstens einen als ein Gehäusedeckel ausgebildeten Kühlplatte das Gehäuse an dem Tragrahmen und zugleich das wenigstens eine Gehäuseteil und/oder die wenigstens eine Deckelplatte an der wenigstens einen Kühlplatte festlegen. Dann ist das wenigstens eine Gehäuseteil dichtend an der wenigstens einen Kühlplatte und die wenigstens eine Deckelplatte dichtend an der wenigstens einen Kühlplatte festgelegt. Das Gehäuse stützt sich dann mit der wenigstens einen Kühlplatte oder mit der wenigstens einen Deckelplatte auf den Querträger oder den Seitenrand des Tragrahmens ab.
-
Zusätzlich kann die Akkumulatoranordnung unabhängig von der Ausgestaltung der wenigstens einen Kühlplatte eine Schutzanordnung aufweisen, die an dem Tragrahmen festgelegt ist und für das Gehäuse eine Unterfahrschutzplatte und/oder einen Schutzdeckel und/oder einen Innenschutzdeckel bildet. Die Schutzanordnung ist vorzugsweise aus Metall geformt und ermöglicht einen zusätzlichen Flammschutz, einen zusätzlichen Steinschlagschutz, einen Brandschutz des wenigstens einen Batterieblocks innerhalb des Gehäuses sowie einen Schutz gegen elektromagnetische Strahlung des Gehäuses. Die Unterfahrschutzplatte ist dann bei der in dem Hybrid- oder Elektrofahrzeug montierten Akkumulatoranordnung unterhalb des wenigstens einen Batterieblocks und je nach der Ausgestaltung der Akkumulatoranordnung unterhalb der Kühlvorrichtung angeordnet und kann das Gehäuse von unter schützen. Der Schutzdeckel kann bei der in dem Hybrid- oder Elektrofahrzeug montierten Akkumulatoranordnung das Gehäuse zu dem Hybrid- oder Elektrofahrzeug schützen. Der Innenschutzdeckel kann innerhalb des Gehäuses angeordnet sein und einen zusätzlichen Brandschutz für den wenigstens einen Batterieblock ermöglichen.
-
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
-
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
-
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.
-
Es zeigen, jeweils schematisch
- 1 eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Akkumulatoranordnung;
- 2 und 3 Schnittansichten abweichend ausgestalteten Akkumulatoranordnungen;
- 4 und 5 teilweise Schnittansichten der Akkumulatoranordnung an je einer Verbindungsstelle mit einem Tragrahmen;
- 6 eine Ansicht einer Kühlvorrichtung in der erfindungsgemäßen Akkum ulatoranordnung.
-
1 zeigt eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Akkumulatoranordnung 1 für ein Hybrid- oder Elektrofahrzeug. Die Akkumulatoranordnung 1 weist mehrere Batterieblöcke 2 - hier zur Übersichtlichkeit nur zwei davon gezeigt - aus mehreren Batteriezellen 3 auf. Die einzelnen Batteriezellen 3 sind in dem jeweiligen Batterieblock 2 in Stapelrichtung 4 aneinander gestapelt. Die Akkumulatoranordnung 1 weist ferner eine Kühlvorrichtung 5 auf, die in diesem Ausführungsbeispiel eine Kühlplatte 6 und mehrere Kühlelemente 8 aufweist. Die Kühlplatte 5 liegt einseitig an den jeweiligen Batterieblöcken 2 an und erstreckt sich in diesem Ausführungsbeispiel parallel zur Stapelrichtung 4. Die L-förmigen Kühlelemente 8 sind zwischen den Batteriezellen 3 angeordnet und stehen mit diesen und mit der Kühlplatte 6 wärmeübertragend in Kontakt. An den in Stapelrichtung 4 seitlich angeordneten Kontaktelementen 8 ist der jeweilige Batterieblock 2 an der Kühlplatte 6 durch Seitenschrauben 9 festgelegt, so dass die jeweiligen Batterieblöcke 2 an der Kühlplatte 6 in Stapelrichtung 4 festgelegt sind. Die Kühlplatte 6 und die jeweiligen Kühlelemente 8 können aus Metall, vorzugsweise Aluminium, geformt sein. Die Kühlelemente 8 können an der wenigstens einen Kühlplatte 5 stoffschlüssig - beispielweise durch Löten oder Kleben oder Schweißen - festgelegt sein oder auf dieser aufliegen. Zusätzlich kann zwischen den Kühlelementen 8 und der Kühlplatte 6 eine Wärmeleitpaste angeordnet sein.
-
Ferner weist die Kühlvorrichtung 5 eine Deckelplatte 7 auf, die von den jeweiligen Batterieblöcken 2 abgewandt an der Kühlplatte 6 anliegt. In der Deckelplatte 7 sind mehrere Kühlkanäle 10 ausgebildet, die von einem Kühlmittel durchströmbar sind. Die Kühlkanäle 10 der Deckelplatte 7 sind zu der Kühlplatte 6 hin offen und durch die Kühlplatte 6 geschlossen. An der Deckelplatte 7 sind zudem von der Kühlplatte 5 abgewandt ein Zulaufstutzen 11 und ein Ablaufstutzen 12 ausgebildet, die die Kühlkanäle 10 in der Deckelplatte 7 nach außen fluidisch verbinden. Die Deckelplatte 7 kann aus Metall, vorzugsweise Stahl oder Aluminium, oder aus Kunststoff geformt sein.
-
Die Akkumulatoranordnung 1 weist ferner ein Gehäuse 13 auf, das ein wannenförmiges Gehäuseteil 14 und die Kühlplatte 6 - die hier einen Gehäusedeckel bildet - aufweist. Das Gehäuseteil 14 kann aus Metall oder aus Kunststoff einstückig oder aus mehreren einzelnen Einzelgehäuseteilen beispielweise durch Kleben, Verschrauben, Nieten, Schweißen oder Löten zusammengefügt sein. Die Kühlplatte 6 ist an einer offenen Seite 14a des Gehäuseteils 14 angeordnet und verschließt dieses. Das Gehäuseteil 14 ist an der Kühlplatte 6 - beziehungsweise an dem Gehäusedeckel - durch ein erstes Befestigungsmittel 15 - hier Schrauben 15a - festgelegt, wobei zwischen der Kühlplatte 6 und einem Flansch 16 des Gehäuseteils 14 eine Ringdichtung 17 verspannt ist. Die Schrauben 15a können durch eine Klebe-, eine Schweiß-, eine Löt-, eine Klemm-, eine Verstemm- oder auch eine Nietenverbindung ersetzt sein. Die Ringdichtung 17 ist dabei in einer Ringnut 18 in dem Gehäuseteil 14 und zwischen dem ersten Befestigungsmittel 15 und den Batterieblöcken 2 festgelegt, so dass bei einer Undichtheit der Kühlvorrichtung 5 das Kühlmittel zu den Batterieblöcken 2 nicht durchdringen kann.
-
Das Gehäuse 13 ist dadurch vollständig von dem Kühlmittel geschützt und die Brandgefahr bei einer Undichtheit der Kühlvorrichtung 5 ist vorteilhaft minimiert. Ferner schützt die Ringdichtung 17 die Batterieblöcke 2 vor Schmutz.
-
Die Deckelplatte 7 ist in diesem Ausführungsbeispiel durch das erste Befestigungsmittel 15 an der Kühlplatte 6 mitfestgelegt. Die Kühlkanäle 10 sind dabei nach außen durch eine weitere Ringdichtung 19 abgedichtet, die zwischen der Kühlplatte 6 und der Deckelplatte 7 in einer Ringnut 20 verspannt ist. Die Ringdichtung 19 ist von dem ersten Befestigungsmittel 15 nach innen zu den Kühlkanälen 10 hin beabstandet. Zwischen dem ersten Befestigungsmittel 15 und der Ringdichtung 19 ist ferner ein Leckagekanal 21 ausgebildet, der die Ringdichtung 19 umläuft. Bei einer Undichtheit in der Kühlvorrichtung 5 wird das Kühlmittel in dem Leckagekanal 21 gesammelt und läuft durch eine Ablauföffnung 22 aus diesem ab. Durch den Leckagekanal 21 wird ein Durchdringen des Kühlmittels zu dem ersten Befestigungsmittel 15 vorteilhaft verhindert.
-
Die Akkumulatoranordnung 1 weist ferner einen Tragrahmen 24 mit einem Seitenrand 26 auf, an dem das Gehäuse 13 der Akkumulatoranordnung 1 abgestützt und durch ein drittes Befestigungsmittel 25 - hier mehrere Schrauben 25a - festgelegt ist. Das dritte Befestigungsmittel 25 legt dabei die Kühlvorrichtung 5 und das Gehäuseteil 14 zusätzlich aneinander und diese an dem Tragrahmen 24 fest. Der Tragrahmen 24 kann an einer Karosserie des Elektro- oder Hybridfahrzeugs festgelegt oder an diesem zumindest teilweise ausgebildet sein. Durch den Tragrahmen 24 ist das Gehäuse 13 bei einem Aufprall zusätzlich seitlich geschützt. Ferner sind an dem Flansch 16 des Gehäuseteils 14 mehrere Versteifungsrippen 23 integral ausgebildet, durch die das Gehäuseteil 14 stärkeren Belastungen standhalten kann.
-
2 zeigt eine Schnittansicht der abweichend ausgestalteten Akkumulatoranordnung 1. Abweichend zu der Akkumulatoranordnung 1 in 1 weist hier die Akkumulatoranordnung 1 mehrere Gehäuseteile 14 auf, die Gruppen der Batterieblöcke 2 - hier zur Übersichtlichkeit nur eine Gruppe der Batterieblöcke 2 gezeigt - umschließen. Das jeweilige Gehäuseteil 14 ist dabei an der Kühlplatte 6 durch das erste Befestigungsmittel 15 - hier eine Klebeverbindung 15b - festgelegt. Die eine Klebeverbindung 15b kann durch eine Schrauben-, eine Schweiß-, eine Löt-, eine Klemm-, eine Verstemm- oder auch eine Nietenverbindung ersetzt sein. Ferner weist die Kühlvorrichtung 5 hier mehrere Deckelplatten 7 - hier zur Übersichtlichkeit nur eine Deckelplatte 7 gezeigt - auf, die den jeweiligen Gruppen der Batterieblöcke 2 zugeordnet sind. Die jeweiligen Deckelplatten 7 sind dabei an der Kühlplatte 6 durch ein zweites Befestigungsmittel 27 - hier Schrauben 27a - festgelegt. Die Schrauben 27a stellen eine Vormontage dar, die Deckelplatte 7 kann an der Kühlplatte 6 zusätzlich durch das zweite Befestigungsmittel 15 festgelegt sein. Das zweite Befestigungsmittel 15 kann dabei die Klebeverbindung 15a sein oder alternativ eine Schweiß-, eine Löt-, eine Klemm-, eine Verstemm- oder auch eine Nietenverbindung sein. Das Gehäuse 13 der Akkumulatoranordnung 1 ist hier an einen Querträger 28 abgestützt, der sich auf den Seitenrand 26 des Tragrahmens abstützt. Das dritte Befestigungsmittel 25 legt dann das Gehäuse 13 an dem Tragrahmen 24 fest. Im Übrigen entspricht die hier gezeigte Akkumulatoranordnung 1 der Akkumulatoranordnung in 1.
-
3 zeigt eine Schnittansicht der abweichend ausgestalteten Akkumulatoranordnung 1. Zum Schützen des Gehäuses 13 weist die Akkumulatoranordnung 1 hier eine Schutzanordnung 37 auf. Die Schutzanordnung 37 weist einen Schutzdeckel 29 auf, der in seiner Form dem Gehäuseteil 14 folgt und dieses zu einem Fahrzeugboden zugewandt umgreift. Der Schutzdeckel 29 ist durch das erste Befestigungsmittel 15 - hier Schrauben 15a - an dem Gehäuseteil 14 und an der Kühlplatte 6 festgelegt. Die Schutzanordnung 37 kann alternativ oder zusätzlich einen weiteren Schutzdeckel 30 - wie mit durchbrochenen Linien angedeutet - aufweisen. Eine Unterfahrschutzplatte 31 der Schutzanordnung 37 schützt das Gehäuse 13 der Akkumulatoranordnung 1 ferner von dem Fahrzeugboden abgewandt. Die Schutzdeckel 29, 30 und die Unterfahrschutzplatte 31 können aus Metall oder aus Kunststoff geformt sein. Abweichend zu der Akkumulatoranordnung 1 in 1 weist hier das Gehäuseteil 14 keine Verstärkungsrippen 23 auf. Ferner weist die Akkumulatoranordnung keine Ringdichtung 17 auf und das Gehäuseteil 14 und die Kühlplatte 6 sind miteinander dichtend verpresst. Im Übrigen entspricht die hier gezeigte Akkumulatoranordnung 1 der Akkumulatoranordnung in 1.
-
4 zeigt teilweise eine Schnittansicht der Akkumulatoranordnung 1 an einer Verbindungsstelle des Gehäuses 13 mit dem Tragrahmen 24. Hier weist die Kühlplatte 6 abweichend zu den oben gezeigten Ausführungsformen einen Rand 32 auf, der die Kühlplatte 6 zusätzlich versteift. 5 zeigt teilweise eine Schnittansicht der Akkumulatoranordnung 1 an einer Verbindungsstelle des Gehäuses 13 mit dem Tragrahmen 24. Abweichend zu den oben gezeigten Ausführungsformen ist das Gehäuseteil 14 hier in einem an seinen Flansch 16 anschließenden Randbereich 33 bogenförmig ausgeformt. In dem bogenförmigen Randbereich 33 ist dann eine Versteifungsstruktur 34 festgelegt. Hier ist das Gehäuseteil 14 an der Kühlplatte 6 durch das dritte Befestigungsmittel 25 festgelegt, das dadurch das erste Befestigungsmittel 15 in der Akkumulatoranordnung 1 ersetzt.
-
6 zeigt eine Ansicht der Kühlvorrichtung 5 in der Akkumulatoranordnung 1. Hier weist die Kühlvorrichtung 5 die Kühlplatte 6 und zwei nebeneinander angeordnete Deckelplatten 7 auf. In den jeweiligen Deckelplatten 7 sind die Kühlkanäle 10 ausgeformt, die durch die Zulaufstutzen 11 und die Ablaufstutzen 12 nach außen verbindbar sind. In der links gezeigten Deckelplatte 7 ist dabei der einzelne Kühlkanal mäanderförmig ausgebildet und verbindet den Zulaufstutzen 11 mit dem Ablaufstutzen 12. In der rechts abgebildeten Deckelplatte 7 münden mehrere Kühlkanäle 10 jeweils einseitig in einen Verteilerkanal 35 mit dem Zulaufstutzen 11 und in einen Sammelkanal 36 mit dem Ablaufstutzen 12 ein. Es versteht sich, dass die in 6 gezeigten Ausführungsformen des wenigstens einen Kühlkanals 10 in der wenigstens einen Deckelplatte 7 beispielhaft sind. Grundsätzlich kann der wenigstens eine Kühlkanal 10 in der wenigstens einen Deckelplatte 7 eine beliebige Form aufweisen.
-
In der erfindungsgemäßen Akkumulatoranordnung 1 bilden das jeweilige Gehäuseteil 14 und die Kühlplatte 6 mit der Deckelplatte 7 das nach außen abgedichtete Gehäuse 13. Das Kühlmittel kann zu den in dem Gehäuse 13 angeordneten Batterieblöcken auch bei einer Undichtheit der Kühlvorrichtung 5 nicht durchdringt. Dadurch können eine Zerstörung der Batteriezellen 3 vermieden und die Brandgefahr in der Akkumulatoranordnung 1 sowohl bei einem Unfall als auch im Normalbetrieb vorteilhaft minimiert werden.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102010013025 A1 [0002]
