DE102019119869A1 - Batteriemodul einer Kraftfahrzeugbatterie und Verfahren zur Herstellung eines solchen Batteriemoduls - Google Patents

Batteriemodul einer Kraftfahrzeugbatterie und Verfahren zur Herstellung eines solchen Batteriemoduls Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Batteriemodul einer Kraftfahrzeugbatterie. Das Batteriemodul umfasst ein Batteriemodulgehäuse (20) und wenigstens ein in dem Batteriemodulgehäuse (20) angeordnetes Batteriezellenpaket. Das Batteriemodulgehäuse (20) umfasst einen als Strangpressprofil ausgebildeten Hauptabschnitt (22), der entlang einer Strangpressrichtung (S) einen im Wesentlichen gleichbleibenden Querschnitt aufweist und der wenigstens einen sich im Wesentlichen in Strangpressrichtung (S) erstreckenden Kühlkanal (24) umfasst, der zur Aufnahme eines Kühlmediums ausgebildet ist. Das Batteriemodulgehäuse (20) umfasst ferner eine mit dem Kühlkanal (24) fluidkommunizierend ausgebildete Kühlkreislaufanschlusseinrichtung, die als ein sich von einer Stirnseite (21) des Hauptabschnitts (22) parallel zur Strangpressrichtung (S) weg erstreckender Anschlussstutzen (30) ausgebildet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Batteriemodul einer Kraftfahrzeugbatterie und ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Batteriemoduls.
  • Aus dem Stand der Technik sind Batteriemodule der eingangs genannten Art bekannt. Diese Batteriemodule können Bestandteile einer Kraftfahrzeugbatterie sein, insbesondere einer Kraftfahrzeugstraktionsbatterie sein. Solche Batteriemodule werden häufig aktiv gekühlt, d.h. mittels einer Flüssigkeitskühlung.
  • Ferner sind aus dem Stand der Technik Batteriemodule mit aus einem Strangpressprofil hergestellten Batteriemodulgehäusen bekannt, in welchen Kühlkanäle der Flüssigkeitskühlung in das Strangpressprofil in Form von Kammern integriert werden. Zum Schließen eines Kühlkreislaufes der Flüssigkeitskühlung ist es nötig, die integrierten Kühlkanäle anzuschließen.
  • Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, zum Bilden des Kühlkreislaufes eine Kühlmittelzuführeinrichtung unmittelbar in den Kühlkanal einzuführen. Diese Ausgestaltung bietet jedoch den Nachteil, dass durch das Einführen der Kühlmittelzuführeinrichtung in den Kühlkanal in diesem Bereich des Kühlkanals der Kanalquerschnitt reduziert ist, wodurch die Kühlleistung des Batteriemodulgehäuses reduziert ist.
  • Alternativ dazu ist es aus dem Stand der Technik bekannt, zur Reduzierung dieser Nachteile eine aus einem dünnwandigen Blech geformte Kühlmittelzuführeinrichtung in den Kühlkanal einzulöten. Nachteilhaft bei dieser Ausgestaltung ist jedoch, dass nur wenige Werkstoffe zur Herstellung des Batteriemodulgehäuses verwendet werden können, die sowohl ein Anlöten der Kühlmittelzuführeinrichtung als auch ein Herstellen des Batteriemodulgehäuses mittels Strangpressen ermöglichen. Dies ist jedoch für die meisten, insbesondere die höherfesten Aluminiumslegierungen nicht der Fall.
  • Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Batteriemodul bereitzustellen, das einen bauraumsparenden Anschluss einer Kühlleitung außerhalb des Batteriemoduls ermöglicht, ohne den Querschnitt des Kühlkanals signifikant zu reduzieren.
  • Die Aufgabe wird durch ein Batteriemodul nach Anspruch 1 und ein Verfahren nach Anspruch 9 gelöst.
  • Das erfindungsgemäße Batteriemodul umfasst ein Batteriemodulgehäuse und wenigstens ein in dem Batteriemodulgehäuse angeordnetes Batteriezellenpaket. Das Batteriemodulgehäuse umfasst einen als Strangpressprofil ausgebildeten Hauptabschnitt, der entlang einer Strangpressrichtung einen im Wesentlichen gleichbleibenden Querschnitt aufweist und der wenigstens einen sich im Wesentlichen in Strangpressrichtung erstreckenden Kühlkanal umfasst, der zur Aufnahme eines Kühlmediums ausgebildet ist.
  • Das Batteriemodulgehäuse umfasst ferner eine mit dem Kühlkanal fluidkommunizierend ausgebildete Kühlkreislaufanschlusseinrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlkreislaufanschlusseinrichtung als ein sich von einer Stirnseite des Hauptabschnitts parallel zur Strangpressrichtung weg erstreckender Anschlussstutzen ausgebildet ist.
  • Das erfindungsgemäße Batteriemodul zeichnet sich durch einen bauraumsparenden Anschluss der Kühlleitungen außerhalb des Batteriemoduls aus. Gleichzeitig ermöglicht der Anschlussstutzen ein effektives Abdichten der mit Batteriezellen gefüllten Kammern des stranggepressten Batteriegehäuses.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung weist der Anschlussstutzen wenigstens eine sich parallel zur Strangpressrichtung erstreckende, außenseitig an dem Anschlussstutzen angeordnete Dichtfläche auf.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weist der Anschlussstutzen quer zur Strangpressrichtung einen im Wesentlichen langlochförmigen Querschnitt auf.
  • Vorzugsweise umfasst das Batteriemodulgehäuse ferner einen Gehäusedeckel, der mit dem Hauptabschnitt verbunden ist, wobei der Anschlussstutzen zumindest teilweise über eine Außenwand des Gehäusedeckels vorsteht.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung umfasst das Batteriemodul ferner eine in Strangpressrichtung auf den Anschlussstutzen aufgeschobene Kupplungseinrichtung, wobei vorzugsweise die Kupplungseinrichtung mit einem Dichtring versehen ist, der an die Dichtfläche anlegbar ist.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung sind der Kühlkanal und der Anschlussstutzen im Wesentlichen kollinear ausgerichtet.
  • Vorzugsweise weist der Hauptabschnitt eine Vielzahl an Kühlkanälen auf, die in fluidkommunizierender Verbindung mit dem Anschlussstutzen ausgebildet sind.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung ist der Anschlussstutzen integral mit dem Hauptabschnitt gebildet.
  • Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Batteriemoduls. Das Verfahren umfasst folgende Verfahrensschritte:
    • - Bereitstellen eines Batteriemodulgehäuses mit einem mittels Strangpressen hergestellten Hauptabschnitt, der entlang einer Strangpressrichtung einen im Wesentlichen gleichbleibenden Querschnitt aufweist und der wenigstens einen sich im Wesentlichen in Strangpressrichtung erstreckenden Kühlkanal umfasst, der zur Aufnahme eines Kühlmediums ausgebildet ist, wobei das Batteriemodulgehäuse ferner eine mit dem Kühlkanal fluidkommunizierend ausgebildete Kühlkreislaufanschlusseinrichtung umfasst und wobei die Kühlkreislaufanschlusseinrichtung als ein sich von einer Stirnseite des Hauptabschnitts parallel zur Strangpressrichtung weg erstreckender Anschlussstutzen ausgebildet ist;
    • - Bereitstellen eines Batteriezellenpakets und Anordnen des Batteriezellenpakets im Inneren des Batteriemodulgehäuses.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung wird nach dem Anordnen des Batteriezellenpakets im Inneren des Batteriemodulgehäuses das Batteriemodulgehäuse mittels eines Gehäusedeckels verschlossen.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung wird nach dem Anordnen des Batteriezellenpakets im Inneren des Batteriemodulgehäuses und vorzugsweise nach dem Verschließen des Batteriemodulgehäuses eine Kupplungseinrichtung auf den Anschlussstutzen aufgeschoben, wobei dabei vorzugsweise ein Dichtring der Kupplungseinrichtung an die Dichtfläche des Anschlussstutzens angelegt wird.
  • Vorzugsweise werden der Hauptabschnitt und der Anschlussstutzen mittels folgender weiterer Verfahrensschritte hergestellt:
    • - Bereitstellen eines Rohstücks mit einem dem Querschnitt des Hauptabschnitts entsprechenden Querschnitt, wobei ein erster Teilabschnitt des Rohstücks den Hauptabschnitt bildet;
    • - Herstellen des Anschlussstutzens durch Fräsen eines zweiten Teilabschnitts des Rohstücks.
  • Einzelheiten und weitere Vorteile des erfindungsgemäßen Batteriemoduls und des erfindungsgemäßen Verfahrens werden anhand des nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiels erläutert. Dabei veranschaulicht:
    • 1: eine perspektivische Ansicht eines Hauptabschnitts mit angeformtem Anschlussstutzen eines Batteriemodulgehäuses eines anmeldungsgemäßen Batteriemoduls nach dem Ausführungsbeispiel;
    • 2: eine perspektivische Ansicht einer Kupplungseinrichtung des Batteriemodulgehäuses nach dem Ausführungsbeispiel; und
    • 3: eine perspektivische Schnittansicht des Batteriemodulgehäuses des Batteriemoduls nach dem Ausführungsbeispiel.
  • Die Anmeldung betrifft ein Batteriemodul einer Kraftfahrzeugbatterie sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Batteriemoduls. Das Batteriemodul umfasst ein Batteriemodulgehäuse 20 und wenigstens ein in dem Batteriemodulgehäuse 20 angeordnetes Batteriezellenpaket. Das Batteriemodulgehäuse 20 umfasst einen als Strangpressprofil ausgebildeten Hauptabschnitt 22, der entlang einer Strangpressrichtung S einen im Wesentlichen gleichbleibenden Querschnitt aufweist und der wenigstens einen sich im Wesentlichen in Strangpressrichtung S erstreckenden Kühlkanal 24 umfasst, der zur Aufnahme eines Kühlmediums ausgebildet ist.
  • Der Kühlkanal 24 kann integral mit dem Batteriemodulgehäuse 20 ausgeformt sein.
  • Das Batteriemodulgehäuse 20 umfasst ferner eine mit dem Kühlkanal 24 fluidkommunizierend ausgebildete Kühlkreislaufanschlusseinrichtung. Die Kühlkreislaufanschlusseinrichtung ist als ein sich von einer Stirnseite 21 des Hauptabschnitts 22 parallel zur Strangpressrichtung S weg erstreckender Anschlussstutzen 30 ausgebildet.
  • Der Anschlussstutzen 30 kann wenigstens eine sich parallel zur Strangpressrichtung S erstreckende, außenseitig an dem Anschlussstutzen 30 angeordnete Dichtfläche 32 aufweisen.
  • Der Anschlussstutzen 30 kann quer zur Strangpressrichtung S einen im Wesentlichen langlochförmigen Querschnitt aufweisen.
  • Das Batteriemodulgehäuse 20 kann ferner einen Gehäusedeckel 26 umfassen, der mit dem Hauptabschnitt 22 verbunden ist, wobei der Anschlussstutzen 30 zumindest teilweise über eine Außenwand 27 des Gehäusedeckels 26 vorstehen kann.
  • Das Batteriemodul kann ferner eine in Strangpressrichtung S auf den Anschlussstutzen 30 aufgeschobene Kupplungseinrichtung 40 aufweisen, wobei vorzugsweise die Kupplungseinrichtung 40 mit einem Dichtring 42 versehen sein kann, der an die Dichtfläche 32 anlegbar ist.
  • Die Kupplungseinrichtung 40 kann an die Außenwand 27 des Gehäusedeckels 26 anlegbar sein. Alternativ dazu kann die Kupplungseinrichtung 40 einstückig mit dem Gehäusedeckel 26 ausgebildet sein.
  • Der Gehäusedeckel 26 kann mit einer Radialdichtung 29 versehen sein, die an einer Innenfläche 28 des Batteriemodulgehäuses 20, insbesondere des Hauptabschnitts 22 des Batteriemodulgehäuses 20 anlegbar ist.
  • Die Kupplungseinrichtung 40 kann als Verbindungsstück zum Verbinden des Kühlkanals 24 mit einem außerhalb des Batteriemoduls angeordneten Kühlkreislauf ausgebildet sein. Alternativ kann die Kupplungseinrichtung 40 als Verbindungs- und Umlenkeinrichtung ausgebildet sein, um zwei Kühlkanäle 24 des Batteriemodulgehäuses 20 oder zwei Kühlkanäle 24 zweier unterschiedlicher Batteriemodulgehäuse 20 derselben Kraftfahrzeugbatterie fluidkommunizierend miteinander zu verbinden.
  • Der Kühlkanal 24 und der Anschlussstutzen 30 können im Wesentlichen kollinear ausgerichtet sein.
  • Der Hauptabschnitt 22 kann eine Vielzahl an Kühlkanälen 24 aufweisen, die in fluidkommunizierender Verbindung mit dem Anschlussstutzen 30 ausgebildet sind.
  • Der Anschlussstutzen 30 kann integral mit dem Hauptabschnitt 22 gebildet sein, d.h einstückig mit dem Hauptabschnitt 22 gebildet sein.
  • Das anmeldungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Batteriemoduls umfasst folgende Verfahrensschritte:
    • - Bereitstellen eines Batteriemodulgehäuses 20 mit einem mittels Strangpressen hergestellten Hauptabschnitt 22, der entlang einer Strangpressrichtung S einen im Wesentlichen gleichbleibenden Querschnitt aufweist und der wenigstens einen sich im Wesentlichen in Strangpressrichtung S erstreckenden Kühlkanal 24 umfasst, der zur Aufnahme eines Kühlmediums ausgebildet ist, wobei das Batteriemodulgehäuse 20 ferner eine mit dem Kühlkanal 24 fluidkommunizierend ausgebildete Kühlkreislaufanschlusseinrichtung umfasst und wobei die Kühlkreislaufanschlusseinrichtung als ein sich von einer Stirnseite 21 des Hauptabschnitts 22 parallel zur Strangpressrichtung S weg erstreckender Anschlussstutzen 30 ausgebildet ist;
    • - Bereitstellen eines Batteriezellenpakets und Anordnen des Batteriezellenpakets im Inneren des Batteriemodulgehäuses 20.
  • Nach dem Anordnen des Batteriezellenpakets kann im Inneren des Batteriemodulgehäuses 20 das Batteriemodulgehäuse 20 mittels eines Gehäusedeckels 26 verschlossen werden.
  • Nach dem Anordnen des Batteriezellenpakets im Inneren des Batteriemodulgehäuses 20 und vorzugsweise nach dem Verschließen des Batteriemodulgehäuses 20 kann eine Kupplungseinrichtung 40 auf den Anschlussstutzen 30 aufgeschoben werden, wobei vorzugsweise ein Dichtring 42 der Kupplungseinrichtung 40 an die Dichtfläche 32 des Anschlussstutzens 30 angelegt werden kann. Dabei wird die Kupplungseinrichtung 40 vorzugsweise durch eine Bewegung parallel zur Strangpressrichtung S auf den Anschlussstutzen 30 aufgeschoben.
  • Der Hauptabschnitt 22 und der Anschlussstutzen 30 können mittels folgender weiterer Verfahrensschritte hergestellt werden:
    • - Bereitstellen eines Rohstücks mit einem dem Querschnitt des Hauptabschnitts entsprechenden Querschnitt, wobei ein erster Teilabschnitt des Rohstücks den Hauptabschnitt 22 bildet;
    • - Herstellen des Anschlussstutzens 30 durch Fräsen eines zweiten Teilabschnitts des Rohstücks.
  • Durch die anmeldungsgemäße Ausgestaltung des Batteriemodulgehäuses herrscht ein geringerer Bauraumbedarf der Kühlanschlüsse und eine signifikante Reduktion des Kanalquerschnitts der Kühlkanälen 24 kann vermieden werden. Eine arbeitsaufwändige Löt- oder Schweißverbindung entfällt, wodurch eine Vielzahl an Werkstoffen für das Batteriemodulgehäuse 20 verwendet werden kann und wodurch eine Festigkeitsreduzierung durch Wärmeeintrag vermieden werden kann.

Claims (12)

  1. Batteriemodul einer Kraftfahrzeugbatterie, umfassend ein Batteriemodulgehäuse (20) und wenigstens ein in dem Batteriemodulgehäuse (20) angeordnetes Batteriezellenpaket, wobei das Batteriemodulgehäuse (20) einen als Strangpressprofil ausgebildeten Hauptabschnitt (22) umfasst, der entlang einer Strangpressrichtung (S) einen im Wesentlichen gleichbleibenden Querschnitt aufweist und der wenigstens einen sich im Wesentlichen in Strangpressrichtung (S) erstreckenden Kühlkanal (24) umfasst, der zur Aufnahme eines Kühlmediums ausgebildet ist, und wobei das Batteriemodulgehäuse (20) ferner eine mit dem Kühlkanal (24) fluidkommunizierend ausgebildete Kühlkreislaufanschlusseinrichtung umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlkreislaufanschlusseinrichtung als ein sich von einer Stirnseite (21) des Hauptabschnitts (22) parallel zur Strangpressrichtung (S) weg erstreckender Anschlussstutzen (30) ausgebildet ist.
  2. Batteriemodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlussstutzen (30) wenigstens eine sich parallel zur Strangpressrichtung (S) erstreckende, außenseitig an dem Anschlussstutzen (30) angeordnete Dichtfläche (32) aufweist.
  3. Batteriemodul nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlussstutzen (30) quer zur Strangpressrichtung (S) einen im Wesentlichen langlochförmigen Querschnitt aufweist.
  4. Batteriemodul nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Batteriemodulgehäuse (20) ferner einen Gehäusedeckel (26) umfasst, der mit dem Hauptabschnitt (22) verbunden ist, wobei der Anschlussstutzen (30) zumindest teilweise über eine Außenwand (27) des Gehäusedeckels (26) vorsteht.
  5. Batteriemodul nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine in Strangpressrichtung (S) auf den Anschlussstutzen (30) aufgeschobene Kupplungseinrichtung (40), wobei vorzugsweise die Kupplungseinrichtung (40) mit einem Dichtring (42) versehen ist, der an die Dichtfläche (32) anlegbar ist.
  6. Batteriemodul nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkanal (24) und der Anschlussstutzen (30) im Wesentlichen kollinear ausgerichtet sind.
  7. Batteriemodul nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptabschnitt (22) eine Vielzahl an Kühlkanälen (24) aufweist, die in fluidkommunizierender Verbindung mit dem Anschlussstutzen (30) ausgebildet sind.
  8. Batteriemodul nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlussstutzen (30) integral mit dem Hauptabschnitt (22) gebildet ist.
  9. Verfahren zur Herstellung eines Batteriemoduls nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: - Bereitstellen eines Batteriemodulgehäuses (20) mit einem mittels Strangpressen hergestellten Hauptabschnitt (22), der entlang einer Strangpressrichtung (S) einen im Wesentlichen gleichbleibenden Querschnitt aufweist und der wenigstens einen sich im Wesentlichen in Strangpressrichtung (S) erstreckenden Kühlkanal (24) umfasst, der zur Aufnahme eines Kühlmediums ausgebildet ist, wobei das Batteriemodulgehäuse (20) ferner eine mit dem Kühlkanal (24) fluidkommunizierend ausgebildete Kühlkreislaufanschlusseinrichtung umfasst und wobei die Kühlkreislaufanschlusseinrichtung als ein sich von einer Stirnseite (21) des Hauptabschnitts (22) parallel zur Strangpressrichtung (S) weg erstreckender Anschlussstutzen (30) ausgebildet ist; - Bereitstellen eines Batteriezellenpakets und Anordnen des Batteriezellenpakets im Inneren des Batteriemodulgehäuses (20).
  10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Anordnen des Batteriezellenpakets im Inneren des Batteriemodulgehäuses (20) das Batteriemodulgehäuse (20) mittels eines Gehäusedeckels (26) verschlossen wird.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Anordnen des Batteriezellenpakets im Inneren des Batteriemodulgehäuses (20) und vorzugsweise nach dem Verschließen des Batteriemodulgehäuses (20) eine Kupplungseinrichtung (40) auf den Anschlussstutzen (30) aufgeschoben wird, wobei dabei vorzugsweise ein Dichtring (42) der Kupplungseinrichtung (40) an die Dichtfläche (32) des Anschlussstutzens (30) angelegt wird.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptabschnitt (22) und der Anschlussstutzen (30) mittels folgender weiterer Verfahrensschritte hergestellt werden: - Bereitstellen eines Rohstücks mit einem dem Querschnitt des Hauptabschnitts entsprechenden Querschnitt, wobei ein erster Teilabschnitt des Rohstücks den Hauptabschnitt (22) bildet; - Herstellen des Anschlussstutzens (30) durch Fräsen eines zweiten Teilabschnitts des Rohstücks.
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