DE102018218525A1

DE102018218525A1 - Module carrier unit for holding battery modules

Info

Publication number: DE102018218525A1
Application number: DE102018218525.5A
Authority: DE
Inventors: Marwin Lüke; Michael Kneisel; André Kochanski; Erik Berkenhagen
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2018-10-30
Filing date: 2018-10-30
Publication date: 2020-04-30
Also published as: CN111129379A

Abstract

Modulträgereinheit (2) zur Aufnahme von Batteriemodulen (18), mit einem Gehäuse (4), wobei das Gehäuse (4), eine an der Oberseite des Gehäuses (4) angeordnete Deckfläche (3), eine an der Unterseite des Gehäuses (4) angeordnete Bodenfläche (5), zumindest eine zwischen den Flächen (3, 5) angeordnete Aufnahmeebene (6) zur Aufnahme der Batteriemodule (18), und zumindest eine zwischen den Flächen (3, 5) an der Bodenfläche (5) des Gehäuses (4) angeordnete und als Unterfahrschutz gebildete zweite Ebene (10) aufweist, wobei das Gehäuse (4) einstückig gebildet ist.Module carrier unit (2) for receiving battery modules (18), with a housing (4), the housing (4), a top surface (3) arranged on the top of the housing (4), one on the bottom of the housing (4) arranged bottom surface (5), at least one receiving plane (6) arranged between the surfaces (3, 5) for receiving the battery modules (18), and at least one between the surfaces (3, 5) on the bottom surface (5) of the housing (4 ) arranged and formed as underride protection, the second level (10), the housing (4) being formed in one piece.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Modulträgereinheit zur Aufnahme von Batteriemodulen für den Einsatz in einem Kraftfahrzeug sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Gehäuses einer Modulträgereinheit.The present invention relates to a module carrier unit for receiving battery modules for use in a motor vehicle and a method for producing a housing of a module carrier unit.

Vorrichtungen und Systeme zur Aufnahme von Batteriemodulen für den Einsatz in Kraftfahrzeugen sind aus dem Stand der Technik bekannt. Nachteilig an den Vorrichtungen und Systemen ist häufig der große Bauraum den diese insbesondere in Z-Richtung einnehmen. Vor allem die Tatsache, dass bei einem Einsatz solcher Vorrichtungen und Systeme in Kraftfahrzeugen häufig noch andere Bauteile, wie ein Unterfahrschutz oder dergleichen in Z-Richtung angebracht werden muss, limitiert den Bauraum in Z-Richtung weiter auf eine vorgegebene Größe.Devices and systems for accommodating battery modules for use in motor vehicles are known from the prior art. A disadvantage of the devices and systems is often the large installation space that they take up, in particular in the Z direction. Above all, the fact that when such devices and systems are used in motor vehicles, other components, such as an underrun protection or the like, often have to be attached in the Z direction, further limits the installation space in the Z direction to a predetermined size.

Aus dem Stand der Technik sind Vorrichtungen und Systeme bekannt, welche die genannten Probleme zumindest teilweise versuchen zu lösen. Die Druckschrift DE 10 2017 000 263 A1 betrifft ein Baukastensystem für unterschiedliche Batteriemodulträger zum Aufnehmen von Traktionsbatterien eines Kraftfahrzeugs, umfassend eine Gehäusewanne und einen Gehäusedeckel, die als Sandwichkonstruktion ausgebildet sind und jeweils eine aus einem Organoblech oder einem Aluminiumblech gebildete Ober- und Unterseite aufweisen, zwischen denen ein thermoplastischer Kunststoffschaum angeordnet ist.Devices and systems are known from the prior art which at least partially attempt to solve the problems mentioned. The publication DE 10 2017 000 263 A1 relates to a modular system for different battery module carriers for receiving traction batteries of a motor vehicle, comprising a housing trough and a housing cover, which are designed as a sandwich construction and each have an upper and lower side formed from an organic sheet or an aluminum sheet, between which a thermoplastic plastic foam is arranged.

Nachteilig an dem genannten Stand der Technik ist der teilweise nicht unerhebliche Herstellungsaufwand sowie die teilweise instabile Verbindung zwischen den einzelnen Komponenten des betreffenden Systems.A disadvantage of the prior art mentioned is the sometimes not inconsiderable manufacturing outlay and the sometimes unstable connection between the individual components of the system in question.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend beschriebenen Nachteile zumindest teilweise zu beheben, insbesondere ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Aufnahme von Batteriemodulen für den Einsatz in einem Kraftfahrzeug zur Verfügung zu stellen, die auf möglichst einfache und kostengünstige Weise eine mechanisch feste und stabile sowie insbesondere kompakte und kleinbauende Anordnung zur Aufnahme von Batteriemodulen in einem Kraftfahrzeug ermöglicht.It is therefore the object of the present invention to at least partially remedy the disadvantages described above, in particular the object of the present invention is to provide a device for accommodating battery modules for use in a motor vehicle which is as simple and inexpensive as possible A mechanically firm and stable and in particular compact and small-sized arrangement for receiving battery modules in a motor vehicle.

Die voranstehende Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren gemäß Anspruch 11. Weitere Merkmale und Details ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Technische Merkmale, die zu der erfindungsgemäßen Vorrichtung offenbart werden gelten dabei auch in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen ausgeführt.The above object is achieved by a device with the features of claim 1 and a method according to claim 11. Further features and details emerge from the subclaims, the description and the drawings. Technical features that are disclosed for the device according to the invention also apply in connection with the method according to the invention and vice versa, so that with respect to the disclosure of the individual aspects of the invention, reference can always be made to one another. Advantageous embodiments of the invention are set out in the dependent claims.

Die erfindungsgemäße Modulträgereinheit zur Aufnahme von Batteriemodulen für den Einsatz in einem Kraftfahrzeug umfasst ein Gehäuse, wobei das Gehäuse eine an der Oberseite des Gehäuses angeordnete Deckfläche, eine an der Unterseite des Gehäuses angeordnete Bodenfläche sowie eine zwischen den Flächen angeordnete Aufnahmeebene zur Aufnahme der Batteriemodule und eine zwischen den Flächen an der Bodenfläche des Gehäuses angeordnete und als Unterfahrschutz gebildete zweite Ebene aufweist. Hierbei zeichnet sich das gegenständliche Gehäuse dadurch aus, dass es einstückig gebildet ist.The module carrier unit according to the invention for receiving battery modules for use in a motor vehicle comprises a housing, the housing having a top surface arranged on the top of the housing, a bottom surface arranged on the underside of the housing and a receiving plane arranged between the surfaces for receiving the battery modules and a has arranged between the surfaces on the bottom surface of the housing and formed as underride protection. The physical housing is characterized in that it is formed in one piece.

Die gegenständliche Modulträgereinheit kann vorzugsweise in Kraftfahrzeugen, insbesondere in Elektro- oder Hybridfahrzeugen eingesetzt werden und dort vorzugsweise innerhalb des Antriebs, insbesondere im Bereich der Batterie angeordnet sein.The module carrier unit in question can preferably be used in motor vehicles, in particular in electric or hybrid vehicles, and can preferably be arranged there within the drive, in particular in the region of the battery.

Die Deckfläche und die Bodenfläche der gegenständliche Modulträgereinheit sind vorzugsweise gegenüberliegend voneinander angeordnet und besitzen vorteilhafterweise eine in Form und Größe identsiche Grundfläche. Das gegenständliche Gehäuse ist hierbei vorzugsweise zumindest teilweise quaderförmig gebildet, wobei die Deckfläche insbesondere die Oberseite und die Bodenfläche die gegenüberliegend von der Oberseite angeordnete Unterseite des quaderförmigen Gehäuses darstellt. Zwischen diesen beiden Flächen sind die Aufnahmeebene und die zumindest zweite als Unterfahrschutz gebildete Ebene angeordnet. Hierbei ist die Aufnahmeebene vorzugsweise passgenau zur Aufnahme von Batteriemodulen ausgeführt, wohingegen die als Unterfahrschutz gebildete Ebene insbesondere für das Abfangen von Stößen sowie für die Gewährleistung eines Feuchtigkeitsschutzes zum Schutz vor Korrosion vorgesehen ist. Ungewünschte Stöße können hierbei insbesondere durch Steinschlag oder Aufsetzen des Unterbodens bei dem Einsatz der erfindungsgemäßen Modulträgereinheit in einem Kraftfahrzeug auftreten.The top surface and the bottom surface of the module carrier unit in question are preferably arranged opposite one another and advantageously have a base surface that is identical in shape and size. The housing in question is preferably at least partially cuboid, the top surface in particular the top and the bottom surface representing the underside of the cuboid housing arranged opposite from the top. The receiving plane and the at least second plane formed as underride protection are arranged between these two surfaces. In this case, the receiving plane is preferably designed to fit battery modules, whereas the plane formed as an underride guard is intended in particular to absorb bumps and to ensure moisture protection to protect against corrosion. Undesired impacts can occur in particular due to stone chipping or placing the underbody when using the module carrier unit according to the invention in a motor vehicle.

Unter einer einstückigen Ausbildung ist im Rahmen der Erfindung zu verstehen, dass das Gehäuse monolithisch gebildet ist, d.h., dass die einzelnen Komponenten des Gehäuses der erfindungsgemäßen Modulträgereinheit ein einzelnes durchgängiges Bauteil bilden. Mittels einer solchen einstückigen Bauweise ist es auf besonders einfache Weise möglich, eine mechanisch feste und stabile Verbindung zwischen den einzelnen Komponenten der Modulträgereinheit zu gewährleisten. Eine einstückige Herstellung kann hierbei auf besonders einfache Weise beispielsweise mittels eines Umformverfahrens, vorzugsweise mittels eines Druckumfomverfahrens, insbesondere mittels eines Durchdrückens oder dergleichen erfolgen.In the context of the invention, a one-piece design is to be understood to mean that the housing is formed monolithically, that is to say that the individual components of the housing of the module carrier unit according to the invention form a single, continuous component. With such a one-piece construction, it is possible in a particularly simple manner to ensure a mechanically firm and stable connection between the individual components of the module carrier unit. A one-piece production can be done in a particularly simple manner for example by means of a forming process, preferably by means of a pressure forming process, in particular by means of pushing through or the like.

Gegenständlich ist erkannt worden, dass durch die erfindungsgemäße Integration eines Unterfahrschutzes in eine Modulträgereinheit zur Aufnahme von Batteriemodulen in einem Kraftfahrzeug auf einfache und kostengünstige Weise der Bauraum einer Modulträgereinheit in Z-Richtung eingespart werden kann. Die einstückige Ausbildung verspricht ferner eine mechanisch feste und stabile Verbindung zwischen den einzelnen Komponenten.In fact, it has been recognized that the inventive integration of an underride guard in a module carrier unit for accommodating battery modules in a motor vehicle can save the installation space of a module carrier unit in the Z direction in a simple and inexpensive manner. The one-piece design also promises a mechanically strong and stable connection between the individual components.

Unter der Z-Richtung wird im Rahmen eines Einsatzes der gegenständlichen Modulträgereinheit in einem Kraftfahrzeug erfindungsgemäß die Richtung senkrecht zum Fahrzeugunterboden, insbesondere die Richtung entlang des Normalenvektors zum Fahrzeugunterboden verstanden.In the context of use of the module carrier unit in a motor vehicle, the Z direction is understood according to the invention to mean the direction perpendicular to the vehicle underbody, in particular the direction along the normal vector to the vehicle underbody.

Im Hinblick auf eine besonders einfache und kostengünstige Art und Weise der Herstellung eines Gehäuses einer erfindungsgemäßen Modulträgereinheit, kann vorliegend vorgesehen sein, dass das Gehäuse stranggepresst ist. Ein solches Strangpressverfahren eignet sich insbesondere für eine Massenanfertigung von Gehäusen für eine Modulträgereinheit. Hierbei kann das gegenständliche Gehäuse durch ein direktes Strangpressen, ein indirektes Strangpressen oder auch ein hydrostatisches Strangpressen hergestellt sein. Ein direktstranggepresstes Gehäuse weist hierbei insbesondere den Vorteil geringerer Materialverunreinigungen auf, die dadurch begründet sind, dass bei der Herstellung hohe Reibungskräfte überwunden werden müssen, die etwaige Verunreinigungen zurückhalten und diese nicht ins Produkt gelangen lassen. Ein indirekt stranggepresstes Gehäuse weist hierbei ferner den Vorteil einer sehr homogen gefertigten Struktur auf, da bei dieser Art des Strangpressens geringere Presskräfte notwendig sind, was sich direkt auf die Homogenität der Gefüge auswirkt. Ein hydrostatisch stranggepresstes Gehäuse ist ferner insbesondere für das Herstellen sehr feiner Strukturen geeignet.With regard to a particularly simple and inexpensive way of producing a housing of a module carrier unit according to the invention, it can be provided in the present case that the housing is extruded. Such an extrusion process is particularly suitable for mass production of housings for a module carrier unit. In this case, the housing in question can be produced by direct extrusion, indirect extrusion or hydrostatic extrusion. A direct extruded housing has the particular advantage of lower material contamination, which is due to the fact that high friction forces have to be overcome during production, which retain any contamination and do not allow it to get into the product. An indirectly extruded housing also has the advantage of a very homogeneously manufactured structure, since with this type of extrusion, lower pressing forces are necessary, which has a direct effect on the homogeneity of the structure. A hydrostatically extruded housing is also particularly suitable for producing very fine structures.

Um nicht nur eine einfache und kostengünstige Herstellung, sondern auch ein langlebiges Produkt zu gewährleisten, kann erfindungsgemäß insbesondere vorgesehen sein, dass das Gehäuse der gegenständlichen Modulträgereinheit zumindest teilweise aus einem Aluminiumwerkstoff gebildet ist. Aluminiumwerkstoffe lassen sich nicht nur besonders einfach mittels bekannter Pressverfahren verarbeiten, sondern weisen insbesondere eine hohe Korrosionsbeständigkeit auf. Da die gegenständliche Modulträgereinheit vorzugsweise im Bereich des Unterbodens von Kraftfahrzeugen zum Einsatz kommt, ist das Gehäuse der Modulträgereinheit häufig mit Wasser, Streusalz oder dergleichen in Kontakt, sodass die Verwendung von korrosionsbeständigen Materialien für das Gehäuse von Vorteil ist. Neben einem Aluminiumwerkstoff kann das Gehäuse hierbei ebenso zumindest teilweise aus einem Kupferwerkstoff, zumindest teilweise aus einem Titanwerkstoff oder zumindest teilweise aus einem Eisenwerkstoff, wie Edelstahl oder dergleichen gebildet sein.In order to ensure not only simple and inexpensive manufacture, but also a long-lasting product, it can be provided according to the invention in particular that the housing of the module carrier unit in question is at least partially formed from an aluminum material. Aluminum materials are not only particularly easy to process using known pressing processes, but are also particularly resistant to corrosion. Since the module carrier unit in question is preferably used in the area of the underbody of motor vehicles, the housing of the module carrier unit is frequently in contact with water, road salt or the like, so that the use of corrosion-resistant materials for the housing is advantageous. In addition to an aluminum material, the housing can also be formed at least partially from a copper material, at least partially from a titanium material or at least partially from an iron material such as stainless steel or the like.

Um einen darüber hinaus gehenden Dämpfungsschutz, Korrosionsschutz sowie auch eine elektrische Isolation zu gewährleisten, kann erfindungsgemäß ferner vorgesehen sein, dass das Gehäuse der Modulträgereinheit einen elektrisch leitfähigen Kern und eine um den Kern herum angeordnete Isolationsschicht aufweist. Der elektrisch leitfähige Kern kann hierbei folglich ebenfalls vorzugsweise zumindest teilweise aus einem Aluminiumwerkstoff, zumindest teilweise aus einem Kupferwerkstoff, zumindest teilweise aus einem Titanwerkstoff oder zumindest teilweise aus einem Eisenwerkstoff gebildet sein, wohingegen die Isolationsschicht vorzugsweise aus einem Kunststoff, insbesondere einem thermisch leitfähigen Kunststoff, einer Keramik oder dergleichen gebildet sein kann. Zur Herstellung eines solchen Gehäuses kann der Metallkern vorzugsweise mittels einer Kunststoffschicht oder dergleichen umspritzt bzw. heißverstemmt sein. Hierbei können auch einzelne Teile, wie beispielsweise die als Unterfahrschutz ausgebildete zweite Ebene zumindest teilweise aus einem heißverstemmten bzw. angespritzten Kunststoff gebildet sein.In order to ensure additional damping protection, corrosion protection and also electrical insulation, it can further be provided according to the invention that the housing of the module carrier unit has an electrically conductive core and an insulation layer arranged around the core. The electrically conductive core can consequently also preferably be formed at least partially from an aluminum material, at least partially from a copper material, at least partially from a titanium material or at least partially from an iron material, whereas the insulation layer preferably consists of a plastic, in particular a thermally conductive plastic Ceramics or the like can be formed. To produce such a housing, the metal core can preferably be extrusion-coated or heat-sealed by means of a plastic layer or the like. Individual parts, such as the second level designed as an underride guard, can also be formed at least partially from a hot-melted or molded plastic.

Des Weiteren ist es im Rahmen der Erfindung vorstellbar, dass die Wandstärke der zweiten Ebene zumindest teilweise dicker ausgeführt ist, als die Wandstärke der Aufnahmeben. Dies ist insbesondere im Hinblick auf eine Eignung der zweiten Ebene als Unterfahrschutz von Vorteil, da ein Unterfahrschutz nicht nur einen Schutz vor Wassereintritt bzw. Korrosion liefern soll, sondern auch Stöße am Unterboden abfangen bzw. dämpfen soll. Hinsichtlich einer guten Eignung als Unterfahrschutz kann hierbei erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass die Wandstärke der zweiten Ebene zumindest zu 25 % dicker vorzugsweise zumindest zu 50 % dicker, insbesondere zumindest zu 100 % dicker ausgeführt ist, als die Wandstärke der Aufnahmeebene. Hierbei kann im Rahmen einer Ausbildung des gegenständlichen Gehäuses aus einem elektrisch leitfähigen Kern und einer um den Kern herum angeordneten Isolationsschicht sowohl die Wandstärke des elektrisch leitfähigen Kerns, als auch die Wandstärke der um den Kern herum angeordneten Isolationsschicht der zweiten Ebene dicker sein als die betreffende Wandstärke der Aufnahmeebene.Furthermore, it is conceivable within the scope of the invention that the wall thickness of the second level is at least partially thicker than the wall thickness of the receiving levels. This is particularly advantageous with regard to suitability of the second level as underride protection, since underride protection should not only provide protection against water ingress or corrosion, but should also absorb or dampen impacts on the underbody. With regard to good suitability as underride protection, it can be provided according to the invention that the wall thickness of the second level is at least 25% thick, preferably at least 50% thick, in particular at least 100% thicker than the wall thickness of the receiving level. Here, in the course of forming the object housing from an electrically conductive core and an insulation layer arranged around the core, both the wall thickness of the electrically conductive core and the wall thickness of the insulation layer of the second level arranged around the core can be thicker than the wall thickness in question the recording level.

Im Rahmen eines Einsatzes der erfindungsgemäßen Modulträgereinheit in einem Elektrofahrzeug kann erfindungsgemäß ferner vorgesehen sein, dass die zweite Ebene in einer Doppelfunktion auch als Kühlebene zu Kühlung der Batteriemodule gebildet ist. Im Gegensatz zu einem Einsatz einer Modulträgereinheit in einem Hybdrid- oder Kraftfahrzeug mit Verbrennungsmotor ist eine effiziente Kühlung der Batteriemodule in Elektrofahrzeugen äußerst relevant. Im Hinblick auf eine effiziente Kühlung kann die vorzugsweise als Kühlebene gebildete zweite Ebene hierbei vorteilhafterweise mit einem Kühlmittel gefüllt und dauerhaft umspült werden.When the module carrier unit according to the invention is used in an electric vehicle, the invention may further provide that the second level is formed in a double function as a cooling level for cooling the battery modules. In contrast to the use of a module carrier unit in a hybrid or motor vehicle with an internal combustion engine, efficient cooling of the battery modules in electric vehicles is extremely relevant. With a view to efficient cooling, the second level, which is preferably formed as a cooling level, can advantageously be filled with a coolant and permanently flushed around.

Im Rahmen einer effektiven und effizienten Kühlung der in die erfindungsgemäße Modulträgereinheit einsetzbaren Batteriemodulen kann erfindungsgemäß des Weiteren vorgesehen sein, dass eine zwischen der Aufnahmeebene und der zweiten Ebene angeordnete Kühlebene zu Kühlung der Batteriemodule vorgesehen ist. Die Aufnahmeebene, die zweite Ebene sowie die Kühlebene können hierbei vorzugsweise in parallel zueinander verlaufenden Ebenen übereinander innerhalb des Gehäuses angeordnet sein. Hierbei sind die Aufnahmeebene, die Kühlebene sowie die zweite Ebene dann insbesondere zwischen der Oberseite und Unterseite der Modulträgereinheit in parallel zueinander verlaufenden Ebenen innerhalb des Gehäuses angeordnet, wobei die Aufnahmeebene vorteilhafterweise direkt an der Oberseite des Gehäuses angeordnet und die zweite Ebene direkt an der Unterseite des Gehäuses angeordnet ist. Vorzugsweise sind die zweite Ebene und die Kühleebene dann unmittelbar aneinander angrenzend innerhalb des Gehäuses angeordnet, wobei die Kühlebene dann sandwichartig zwischen der Aufnahmeebene und der zweiten Ebene angeordnet ist. Hierbei kann ähnlich wie voranstehend beschrieben ebenfalls vorgesehen sein, dass die Wandstärke der zweiten Ebene nicht nur dicker als die Wandstärke der Aufnahmeebene, sondern auch dicker als die Wandstärke der Kühlebene ist.As part of an effective and efficient cooling of the battery modules that can be inserted into the module carrier unit according to the invention, it can further be provided according to the invention that a cooling level arranged between the receiving level and the second level is provided for cooling the battery modules. The receiving plane, the second plane and the cooling plane can preferably be arranged one above the other within the housing in planes running parallel to one another. The receiving level, the cooling level and the second level are then arranged in particular between the top and bottom of the module carrier unit in mutually parallel planes within the housing, the receiving level advantageously being arranged directly on the top of the housing and the second level directly on the bottom of the Housing is arranged. The second level and the cooling level are then preferably arranged directly adjacent to one another within the housing, the cooling level then being arranged in a sandwich-like manner between the receiving level and the second level. Here, similarly as described above, it can also be provided that the wall thickness of the second level is not only thicker than the wall thickness of the receiving level, but also thicker than the wall thickness of the cooling level.

Um eine effiziente und effektive Kühlung von innerhalb der Modulträgereinheit anordenbaren Batteriemodulen zu gewährleisten, kann vorteilhafter Weise vorgesehen sein, dass neben der zusätzlich vorgesehenen Kühlebene auch die als Unterfahrschutz gebildete zweite Ebene als Kühlebene gebildet ist. Die Kühlebenen können hierbei vorteilhafterweise in einzelne jeweils parallel zueinander angeordnete Kühlkanäle unterteilt sein. Im Rahmen einer Ausbildung der zweiten Ebene als Kühlebene und einer Anordnung der zweiten Ebene unmittelbar angrenzend an die Kühlebene können die Kühlkanäle dabei insbesondere überlappend zueinander verschoben angeordnet sein, sodass mittels einer internen Verbindung zwischen den übereinander angeordneten Kanälen der als Kühlebene gebildeten zweiten Ebene und der Kühlebene eine kontinuierliche Strömungsführung bzw. ein kontinuierlicher Austausch durch beide Kühlebenen gegeben ist, was eine besonders effiziente Wärmeabführung verspricht. Im Hinblick auf eine möglichst homogene Kühlung der Batteriemodule können die Kühlebenen ferner vorzugsweise auch noch zusätzlich innerhalb der Kühlkanäle angeordnete Strömungsleitvorrichtungen zur Strömungsführung aufweisen.In order to ensure efficient and effective cooling of battery modules that can be arranged within the module carrier unit, it can advantageously be provided that, in addition to the additionally provided cooling level, the second level formed as an underride protection is also formed as a cooling level. The cooling planes can advantageously be subdivided into individual cooling channels, each arranged parallel to one another. In the context of an embodiment of the second level as a cooling level and an arrangement of the second level directly adjacent to the cooling level, the cooling channels can in particular be arranged so as to overlap one another, so that by means of an internal connection between the superimposed channels of the second level formed as the cooling level and the cooling level a continuous flow control or a continuous exchange is given by both cooling levels, which promises a particularly efficient heat dissipation. With a view to cooling the battery modules as homogeneously as possible, the cooling planes can furthermore preferably also have flow guiding devices for flow guidance arranged inside the cooling channels.

Des Weiteren kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, das seitlich von der ersten Aufnahmeebene an jeweils gegenüberliegenden Seiten der Modulträgereinheit zwei weitere Kühlebenen zu Kühlung der Batteriemodule vorgesehen sind, wobei die weiteren Kühlebenen im Wesentlichen senkrecht zur ersten Aufnahmeebene angeordnet sind. Vorzugsweise sind diese weiteren beiden Ebenen flächenbündig zu der Aufnahmeebene angeordnet und insbesondere in direkter Verbindung mit den weiteren Kühlebenen der gegenständlichen Modulträgereinheit. Alternativ sind auch getrennte Kühlkreisläufe denkbar. Ebenfalls vorstellbar ist die Anordnung einer weiteren Kühlebene innerhalb des Gehäuses die entweder senkrecht oder parallel zu der Aufnahmeebene verläuft und deren Positionierung insbesondere an die Form von innerhalb der Modulträgereinheit anodernbaren Batteriemodulen angepasst sein kann.Furthermore, it can be provided according to the invention that two further cooling levels for cooling the battery modules are provided laterally from the first receiving level on opposite sides of the module carrier unit, the further cooling levels being arranged essentially perpendicular to the first receiving level. These further two levels are preferably arranged flush with the receiving level and in particular in direct connection with the further cooling levels of the module carrier unit in question. Alternatively, separate cooling circuits are also conceivable. It is also conceivable to arrange a further cooling level within the housing, which runs either perpendicularly or parallel to the receiving plane and whose positioning can be adapted in particular to the shape of battery modules which can be attached within the module carrier unit.

Um eine einfach zusammensetzbare nach außen abgeschlossene Anordnung der erfindungsgemäßen Modulträgereinheit zu gewährleisten, ist es ferner denkbar dass die Modulträgereinheit zwei Seitenplatten aufweist, wobei die Seitenplatten an einander gegenüberliegenden Seiten des Gehäuses an dem Gehäuse befestigbar sind. Die Platten können hierbei insbesondere senkrecht, jeweils sowohl an der Deckfläche, als auch an der Bodenfläche des Gehäuses anordenbar sein und hierbei lösbar oder unlösbar, insbesondere formschlüssig, kraftschlüssig oder stoffschlüssig mit dem Gehäuse verbunden sein. Auf besonders einfache Weise können die Seitenplatten hierbei mit Befestigungselementen, wie Nieten, Bolzen, Schrauben oder dergleichen an dem Gehäuse befestigt sein. Hierbei kann ferner insbesondere vorgesehen sein, dass das Gehäuse Ausnehmung zur Aufnahme der Befestigungselemente aufweist. Hierbei können dann vorzugsweise zumindest acht Ausnehmungen zur Aufnahme von Befestigungselementen in einem Gehäuse angeordnet sein, wobei dann vorteilhafterweise zumindest jeweils vier der zumindest acht Ausnehmungen aneinander gegenüberliegenden Seiten des Gehäuses angeordnet sein können.In order to ensure a simple assembly of the module carrier unit according to the invention which is closed off from the outside, it is also conceivable for the module carrier unit to have two side plates, the side plates being attachable to the housing on opposite sides of the housing. The plates can in particular be arranged vertically, in each case both on the top surface and on the bottom surface of the housing, and can be detachably or non-detachably, in particular positively, non-positively or integrally connected to the housing. In a particularly simple manner, the side plates can be fastened to the housing with fastening elements such as rivets, bolts, screws or the like. It can furthermore be provided in particular that the housing has a recess for receiving the fastening elements. In this case, at least eight recesses for receiving fastening elements can then preferably be arranged in a housing, in which case at least four of the at least eight recesses can advantageously each be arranged on opposite sides of the housing.

Ebenfalls Gegenstand der Erfindung ist eine Batterie, umfassend eine voranstehend beschriebene Modulträgereinheit sowie zumindest ein Batteriemodul.The invention also relates to a battery comprising a module carrier unit described above and at least one battery module.

Ferner wird vorliegend auch ein Kraftfahrzeug, umfassend eine voranstehend beschriebene Modulträgereinheit, insbesondere umfassend eine voranstehend beschriebene Batterie beansprucht.Furthermore, a motor vehicle comprising a module carrier unit described above, in particular comprising a battery described above, is also claimed in the present case.

Ebenfalls Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines Gehäuses einer voranstehend beschriebenen Modulträgereinheit. Dabei umfasst das gegenständliche Verfahren die Schritte eines Erwärmens eines Gehäuserohlings auf eine Umformtemperatur, eines Positionierens des Gehäuserohlings innerhalb einer Aufnahmeeinheit vor einer Matrize sowie eines Ausübens eines Druckes auf den Gehäuserohling in Richtung der Matrize mittels eines Stempels, wobei der Gehäuserohling durch die Druckausübung derart durch die Matrize gedrückt wird, dass ein Gehäuse einer voranstehend beschriebenen Modulträgereinheit gebildet wird. The invention also relates to a method for producing a housing of a module carrier unit described above. The method in question comprises the steps of heating a housing blank to a forming temperature, positioning the housing blank within a receiving unit in front of a die, and exerting a pressure on the housing blank in the direction of the die by means of a stamp, the housing blank being subjected to pressure by the die Die is pressed that a housing of a module carrier unit described above is formed.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.Further advantages, features and details of the invention emerge from the following description, in which exemplary embodiments of the invention are described in detail with reference to the drawings. The features mentioned in the claims and in the description can each be essential to the invention individually or in any combination.

Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Modulträgereinheit zur Aufnahme von Batteriemodulen in einer räumlichen Darstellung,
2 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Modulträgereinheit gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel in einer Schnittansicht entlang der Schnittlinie I-I gemäß 1,
3 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Modulträgereinheit gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel in einer Schnittansicht entlang der Schnittlinie I-I gemäß 1,
4 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Modulträgereinheit gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel in einer Schnittansicht entlang der Schnittlinie I-I gemäß 1,
5 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Modulträgereinheit zur Aufnahme von Batteriemodulen gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel in einer räumlichen Darstellung,
6 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Modulträgereinheit gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel in einer Schnittansicht entlang der Schnittlinie II-II gemäß 5.

Show it:

1 1 shows a schematic representation of a module carrier unit according to the invention for accommodating battery modules in a spatial representation,
2nd a schematic representation of a module carrier unit according to the invention according to a first embodiment in a sectional view along the section line II according to 1 ,
3rd a schematic representation of a module carrier unit according to the invention according to a second embodiment in a sectional view along the section line II according to 1 ,
4th is a schematic representation of a module carrier unit according to the invention according to a third embodiment in a sectional view along the section line II according to 1 ,
5 1 shows a schematic representation of a module carrier unit according to the invention for receiving battery modules according to a fourth exemplary embodiment in a spatial representation,
6 a schematic representation of a module carrier unit according to the invention according to a fourth embodiment in a sectional view along the section line II-II according to 5 .

In den Figuren werden für die gleichen technischen Merkmale identische Bezugszeichen verwendet.Identical reference symbols are used in the figures for the same technical features.

1 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Modulträgereinheit 2 zur Aufnahme von Batteriemodulen 18 in einer räumlichen Darstellung. Die Modulträgereinheit 2 umfasst hierbei ein Gehäuse 4, das eine an der Oberseite des Gehäuses 4 angeordnete Deckfläche 3 und eine an der Unterseite des Gehäuses 4 angeordnete Bodenfläche 5 sowie zwei seitlich angeordnete Flächen umfasst. Ferner weist die Modulträgereinheit 2 zwei an dem Gehäuse 4 angeordnete Seitenplatten 24 auf, die mittels Befestigungsmitteln 26 an dem Gehäuse 4 befestigt sind und von denen vorliegend nur die vordere Fläche 24 sichtbar dargestellt ist. Die Seitenplatten 24 können hierbei lösbar oder unlösbar, insbesondere formschlüssig, kraftschlüssig oder stoffschlüssig mit dem Gehäuse verbunden sein, und auf besonders einfache Weise beispielsweise mittels Nieten, Bolzen, Schrauben oder dergleichen an dem Gehäuse angebracht sein. 1 shows a schematic representation of a module carrier unit according to the invention 2nd to accommodate battery modules 18th in a spatial representation. The module carrier unit 2nd includes a housing 4th , the one at the top of the case 4th arranged top surface 3rd and one on the bottom of the case 4th arranged floor area 5 as well as two laterally arranged surfaces. Furthermore, the module carrier unit 2nd two on the case 4th arranged side panels 24th on that by means of fasteners 26 on the housing 4th are attached and of which only the front surface in the present case 24th is shown visibly. The side panels 24th can be detachably or non-detachably, in particular positively, non-positively or cohesively connected to the housing, and can be attached to the housing in a particularly simple manner, for example by means of rivets, bolts, screws or the like.

2 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Modulträgereinheit 2 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel in einer Schnittansicht entlang der Schnittlinie I-I gemäß 1. Wie aus der Schnittansicht zu erkennen ist, umfasst das Gehäuse 4 einen leitfähigen Kern 20 sowie eine um den leitfähigen Kern 20 herum angeordnete Isolationsschicht 22. Hierbei kann der elektrisch leitfähige Kern 20 insbesondere zumindest teilweise aus einem Aluminiumwerkstoff, zumindest teilweise aus einem Kupferwerkstoff oder zumindest teilweise aus einem Eisenwerkstoff oder dergleichen gebildet sein, wohingegen die Isolationsschicht 22 vorzugsweise aus einem Kunststoff oder einer Keramik oder dergleichen gebildet ist. Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel weist die erfindungsgemäße Modulträgereinheit 2 eine vorliegend an der Oberseite des Gehäuses 4 angeordnete Aufnahmeebene 6 zur Aufnahme von Batteriemodulen 18 und eine parallel dazu, darunter angeordnete und als Unterfahrschutz gebildete zweite Ebene 10 auf. Die Aufnahmeebene 6 ist hierbei vorliegend unmittelbar angrenzend an die Deckfläche 3 angeordnet, wohingegen die als Unterfahrschutz gebildete zweite Ebene 10 unmittelbar an die Bodenfläche 5 des Gehäuses 4 angeordnet ist. 2nd shows a schematic representation of a module carrier unit according to the invention 2nd according to a first embodiment in a sectional view along the section line II according to 1 . As can be seen from the sectional view, the housing comprises 4th a conductive core 20th as well as one around the conductive core 20th insulation layer arranged around 22 . Here, the electrically conductive core 20th in particular at least partially made of an aluminum material, at least partially made of a copper material or at least partially made of an iron material or the like, whereas the insulation layer 22 is preferably formed from a plastic or a ceramic or the like. According to the first exemplary embodiment, the module carrier unit according to the invention has 2nd one at the top of the housing 4th arranged receiving plane 6 to accommodate battery modules 18th and a second level parallel to it, arranged below and formed as an underride guard 10th on. The recording level 6 here is directly adjacent to the top surface 3rd arranged, whereas the second level formed as underride protection 10th directly to the floor area 5 of the housing 4th is arranged.

3 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Modulträgereinheit 2 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel in einer Schnittansicht entlang der Schnittlinie I-I gemäß 1. Im Gegensatz zu der in 2 dargestellten Ausführung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, weist die Modulträgereinheit 2 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel eine zusätzliche Kühlebene 8 zur Kühlung von innerhalb der Aufnahmeebene 6 anordenbaren Batteriemodulen 18 auf, die vorliegend sandwichartig zwischen der Aufnahmeebene 6 und der als Unterfahrschutz gebildeten zweiten Ebene 10 angeordnet ist. Die Aufnahmeebene 6, die zweite Ebene 10 sowie die Kühlebene 8 sind vorliegend allesamt in parallel zueinander verlaufenden Ebenen innerhalb des Gehäuses 4 angeordnet. Die Kühlebene 8 weist ferner innerhalb der Kühlebene 8 angeordnete Kühlkanäle 16 auf, die jeweils parallel zueinander aneinander angrenzend angeordnet sind. Im Hinblick auf eine möglichst homogene Kühlung können ferner auch noch zusätzlich innerhalb der Kühlkanäle 16 angeordnete Strömungsleitvorrichtungen zur Strömungsführung oder dergleichen vorgesehen sein. 3rd shows a schematic representation of a module carrier unit according to the invention 2nd according to a second embodiment in a sectional view along the section line II according to 1 . In contrast to that in 2nd shown embodiment according to the first embodiment, the module carrier unit 2nd according to the second embodiment, an additional cooling level 8th for cooling from inside the intake plane 6 arrangeable battery modules 18th on, the present sandwich-like between the receiving plane 6 and the second level formed as underride protection 10th is arranged. The recording level 6 , the second level 10th as well as the cooling level 8th are present all in mutually parallel levels within the housing 4th arranged. The cooling level 8th also points within the cooling level 8th arranged cooling channels 16 on, which are arranged parallel to each other adjacent to each other. With a view to cooling that is as homogeneous as possible, it is also possible additionally within the cooling channels 16 arranged flow guide devices for flow guidance or the like can be provided.

4 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Modulträgereinheit 2 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel in einer Schnittansicht entlang der Schnittlinie I-I gemäß 1. Im Gegensatz zu dem zweiten Ausführungsbeispiel ist die als Unterfahrschutz gebildete zweite Ebene 10 hier in einer Doppelfunktion, sowohl als Unterfahrschutz, als auch als Kühlebene ausgebildet. Vorteilhafterweise können die Kühlkanäle 16 der Kühlebene 8 und der in einer Doppelfunktion als Kühlebene und Unterfahrschutz ausgebildeten zweiten Ebene 10 hierbei miteinander verbunden sein. Gemäß 4 ist ferner zu erkennen, dass die Schichtdicke des elektrisch leitfähigen Kerns 20 sowie auch die Schichtdicke der um den Kern 20 herum angeordneten Isolationsschicht 22 im Bereich der zweiten Ebene 10 dicker ausgeführt ist, als in der übrigen Modulträgereinheit 2. Dies verspricht insbesondere vorteilhafte Eigenschaften im Hinblick auf die Anforderungen der zweiten Ebene 10 als Unterfahrschutz, wie beispielsweise eine verbesserte Stoßabfangfähigkeit sowie gute Korrosionseigenschaften. Des Weiteren ist im Gegensatz zum zweiten Ausführungsbeispiel ein Batteriemodul 18 in der Aufnahmeebene 6 der erfindungsgemäßen Modulträgereinheit 2 angeordnet. Neben einer passgenauen Einführung eines einzigen Batteriemoduls 18 in die erfindungsgemäße Modulträgereinheit 2, wie es gemäß 4 vorgesehen ist, können auch mehrere Batteriemodule 18 nebeneinander bzw. übereinander innerhalb der Aufnahmeebene 6 angeordnet sein. Hierbei könnten dann vorzugsweise Zwischenwände zur Isolation zwischen den einzelnen Batteriemodulen 18 bzw. weitere Kühlebenen vorgesehen sein, die senkrecht oder parallel zur Anordnung der Aufnahmeebene 6 angeordnet sein können. 4th shows a schematic representation of a module carrier unit according to the invention 2nd according to a third embodiment in a sectional view along the section line II according to 1 . In contrast to the second embodiment, the second level is formed as an underride guard 10th designed here in a double function, both as underrun protection and as a cooling level. The cooling channels can advantageously 16 the cooling level 8th and the second level, which has a dual function as a cooling level and underrun protection 10th be connected here. According to 4th it can also be seen that the layer thickness of the electrically conductive core 20th as well as the layer thickness around the core 20th insulation layer arranged around 22 in the area of the second level 10th is made thicker than in the rest of the module carrier unit 2nd . This promises particularly advantageous properties with regard to the requirements of the second level 10th as underrun protection, such as improved shock absorption and good corrosion properties. Furthermore, in contrast to the second exemplary embodiment, there is a battery module 18th in the receiving plane 6 the module carrier unit according to the invention 2nd arranged. In addition to a precisely fitting introduction of a single battery module 18th in the module carrier unit according to the invention 2nd as it is according to 4th several battery modules can also be provided 18th side by side or one above the other within the recording plane 6 be arranged. In this case, partition walls for insulation between the individual battery modules could then preferably be used 18th or further cooling planes are provided, which are perpendicular or parallel to the arrangement of the receiving plane 6 can be arranged.

5 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Modulträgereinheit 2 zur Aufnahme von Batteriemodulen 18 gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel in einer räumlichen Darstellung. Gemäß diesem vierten Ausführungsbeispiel sind im Gegensatz zu dem in 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel zusätzlich noch zwei weitere seitlich an dem Gehäuse 4 der erfindungsgemäßen Modulträgereinheit 2 im Bereich der Aufnahmeebene 6 angeordnete Kühlebenen 12, 14 zur Kühlung von Batteriemodulen 18 vorgesehen, wodurch eine weitere verbesserte Kühlfähigkeit der gegenständlichen Modulträgereinheit 2 ohne Bauraumverluste in Z-Richtung gewährleistet wird. 5 shows a schematic representation of a module carrier unit according to the invention 2nd to accommodate battery modules 18th according to a fourth embodiment in a spatial representation. According to this fourth embodiment, in contrast to that in FIG 1 illustrated first embodiment additionally two more on the side of the housing 4th the module carrier unit according to the invention 2nd in the area of the recording plane 6 arranged cooling levels 12th , 14 for cooling battery modules 18th provided, whereby a further improved cooling ability of the module carrier unit in question 2nd is guaranteed without space loss in the Z direction.

6 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Modulträgereinheit 2 gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel in einer Schnittansicht entlang der Schnittlinie II-II gemäß 5. Gemäß der Schnittansicht des vierten Ausführungsbeispiels ist ferner zu erkennen, dass innerhalb der seitlich an der Aufnahmeebene 6 angeordneten zusätzlichen Kühlebenen 12 und 14, Ausnehmungen 26' vorgesehen sind, die in das Gehäuse 4 eingelassen sind. Diese Ausnehmungen 26' dienen vorliegend insbesondere der Aufnahme von Befestigungsmitteln 26, wie Schrauben, Nieten oder Bolzen, zur Befestigung der Seitenplatten 24 an dem Gehäuse 4. 6 shows a schematic representation of a module carrier unit according to the invention 2nd according to a fourth embodiment in a sectional view along the section line II-II according to 5 . According to the sectional view of the fourth exemplary embodiment, it can also be seen that within the side of the receiving plane 6 arranged additional cooling levels 12th and 14 , Recesses 26 ' are provided in the housing 4th are let in. These recesses 26 ' are used here in particular to hold fasteners 26 , such as screws, rivets or bolts, for fastening the side plates 24th on the housing 4th .

Mittels der erfindungsgemäßen Modulträgereinheit 2 wird vorliegend auf einfache und kostengünstige Art und Weise eine mechanisch feste und stabile sowie insbesondere kompakte und bauraumsparende Aufnahmemöglichkeit von Batteriemodulen 18 innerhalb eines Kraftfahrzeugs geschaffen.By means of the module carrier unit according to the invention 2nd In the present case, a mechanically firm and stable and, in particular, compact and space-saving way of accommodating battery modules is provided in a simple and inexpensive manner 18th created within a motor vehicle.

BezugszeichenlisteReference list

22nd: ModulträgereinheitModule carrier unit
33rd: DeckflächeTop surface
44th: Gehäusecasing
55: BodenflächeFloor area
66: AufnahmeebeneReceiving plane
88th: KühlebeneCooling level
1010th: zweite Ebenesecond level
1212th: KühlebeneCooling level
1414: KühlebeneCooling level
1616: KühlkanäleCooling channels
1818th: BatteriemodulBattery module
2020th: leitfähiger Kernconductive core
2222: IsolationsschichtInsulation layer
2424th: SeitenplattenSide plates
2626: BefestigungsmittelFasteners
26'26 ': AusnehmungenRecesses

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

DE 102017000263 A1 [0003]

Claims

Module carrier unit (2) for receiving battery modules (18) for use in a motor vehicle, - with a housing (4), the housing (4), - a cover surface (3) arranged on the top of the housing (4), a bottom surface (5) arranged on the underside of the housing (4), - at least one receiving plane (6) arranged between the surfaces (3, 5) for receiving the battery modules (18), - and at least one between the surfaces (3, 5 ) on the bottom surface (5) of the housing (4) and formed as underride protection, it has a second level (10), characterized in that the housing (4) is formed in one piece.

Module carrier unit (2) after Claim 1 , characterized in that the housing (4) is extruded.

Module carrier unit (2) after Claim 1 or 2nd , characterized in that the housing (4) is at least partially formed from an aluminum material.

Module carrier unit (2) according to one of the preceding claims, characterized in that the housing (4) has an electrically conductive core (20) and an insulation layer (22) arranged around the core.

Module carrier unit (2) according to one of the preceding claims, characterized in that the wall thickness of the second level (10) is at least partially thicker than the wall thickness of the receiving level (6).

Module carrier unit (2) according to one of the preceding claims, characterized in that the second level (10) is formed in a double function as a cooling level for cooling the battery modules (18).

Module carrier unit (2) according to one of the preceding claims, characterized in that a cooling level (8) is provided between the receiving level (6) and the second level (10) for cooling the battery modules (18).

Module carrier unit (2) according to one of the preceding claims, characterized in that the cooling planes (8, 10) are subdivided into individual cooling channels (16) each arranged parallel to one another.

Module carrier unit (2) after Claim 1 or 2nd , characterized in that two further cooling levels (12, 14) for cooling the battery modules (18) are provided on the sides of the first receiving level (6), the further cooling levels (12, 14) being substantially perpendicular to the first receiving level (6) are arranged.

Module carrier unit (2) according to one of the preceding claims, characterized in that the module carrier unit (2) has two side plates (24), the side plates (24) being fastened to the housing (4) on opposite sides of the housing (4).

Method for producing a housing (4) of a module carrier unit (2) according to one of the Claims 1 to 10th , comprising the steps: - heating a housing blank to a forming temperature, - positioning the housing blank within a receiving unit in front of a die, - applying pressure to the housing blank in the direction of the die by means of a stamp, - the housing blank being pressed by the die in this way is pressed that a housing (4) of a module carrier unit (2) according to one of the Claims 1 to 10th is formed.