DE102019212864B3 - Cooling device for cooling a vehicle battery, a vehicle battery and a motor vehicle with a vehicle battery - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kühlvorrichtung (16) zum Kühlen einer Fahrzeugbatterie (10), die mindestens zwei Batteriemodule aufweist. Die Kühlvorrichtung umfasst eine Grundplatte (18), wobei die Grundplatte (18) auf einer der Fahrzeugbatterie zugewandten Seite eine Kanalstruktur (20) in einem ersten Bereich (38) und einem zweiten Bereich (40) aufweist, wobei der erste Bereich (38) zur Kühlung eines ersten Batteriemoduls (13) und der zweite Bereich (40) zur Kühlung eines zweiten Batteriemoduls (14) angeordnet ist. Die Kanalstruktur (20) ist von einem Kanalelement (22) überdeckt, so dass ein Teil des Kanalelements (22) zusammen mit der Kanalstruktur (20) einen von einem Kühlmittel durchströmbaren Kühlkanal bildet, wobei das Kanalelement (22) dazu ausgebildet ist, sich bei Durchströmen des Kühlmittels auszubreiten und wobei ein Rücklaufkanal (44) des Kühlkanals des zweiten Bereichs räumlich isoliert von dem Kühlkanal des ersten Bereichs ausgebildet ist.

Figure DE102019212864B3_0000
The invention relates to a cooling device (16) for cooling a vehicle battery (10) which has at least two battery modules. The cooling device comprises a base plate (18), the base plate (18) having a channel structure (20) in a first area (38) and a second area (40) on a side facing the vehicle battery, the first area (38) for Cooling of a first battery module (13) and the second area (40) for cooling a second battery module (14) is arranged. The channel structure (20) is covered by a channel element (22), so that a part of the channel element (22) together with the channel structure (20) forms a cooling channel through which a coolant can flow, the channel element (22) being designed to close Spread through the flow of the coolant and wherein a return channel (44) of the cooling channel of the second area is formed spatially isolated from the cooling channel of the first area.
Figure DE102019212864B3_0000

Description

Die Erfindung betrifft eine Kühlvorrichtung zum Kühlen einer Fahrzeugbatterie, die mindestens zwei Batteriemodule aufweist, eine Fahrzeugbatterie mit mindestens zwei Batteriemodulen und mit einer Kühlvorrichtung sowie ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Fahrzeugbatterie.The invention relates to a cooling device for cooling a vehicle battery, which has at least two battery modules, a vehicle battery with at least two battery modules and a cooling device, and a motor vehicle with such a vehicle battery.

Eine Temperierung von einer Fahrzeugbatterie, insbesondere einer Traktionsbatterie in einem Elektrofahrzeug, erfolgt in den meisten Fällen mit einer Kühlvorrichtung, die eine metallische Kühlplatte aufweist, in welchen flüssige Kühlmittel, wie beispielsweise Wasserglykol-Gemische, durchgeleitet werden. Um einen Toleranzausgleich zwischen der Fahrzeugbatterie und einer Kühlvorrichtung herzustellen, wird üblicherweise ein Wärmeleitmedium, ein sogenannter Gap-Filler, zwischen die Fahrzeugbatterie und die Kühlvorrichtung appliziert, welcher einen zusätzlichen Prozessschritt darstellt und die Recycelbarkeit maßgeblich verschlechtert, da durch den Gap-Filler die Kühlvorrichtung mit der Fahrzeugbatterie teilweise verklebt wird. Zudem stellt der Gap-Filler einen hohen Kostenfaktor bei der Herstellung der Fahrzeugbatterie dar.A vehicle battery, in particular a traction battery in an electric vehicle, is tempered in most cases with a cooling device that has a metallic cooling plate through which liquid coolants, such as water-glycol mixtures, are passed. In order to compensate for tolerances between the vehicle battery and a cooling device, a heat-conducting medium, a so-called gap filler, is usually applied between the vehicle battery and the cooling device, which represents an additional process step and significantly worsens recyclability, since the gap filler also affects the cooling device the vehicle battery is partially glued. In addition, the gap filler represents a high cost factor in the manufacture of the vehicle battery.

Aus der DE 10 2006 059 989 A1 ist eine Anordnung zur Kühlung einer aus mehreren Einzelzellen bestehenden Batterie bekannt, wobei eine thermische Kontaktierung der Einzelzellen zu einer Grundplatte über Kühlelemente erfolgt, wobei die Grundplatte mittels eines strömenden Kühlmediums gekühlt wird.From the DE 10 2006 059 989 A1 an arrangement for cooling a battery consisting of a plurality of individual cells is known, the individual cells being thermally contacted to a base plate via cooling elements, the base plate being cooled by means of a flowing cooling medium.

Aus der DE 10 2014 119 364 A1 ist ein Elektrofahrzeugbatterieblock bekannt, wobei eine Thermovorrichtung in thermisch leitendem Kontakt mit oberen Zelloberflächen der Anordnung ist.From the DE 10 2014 119 364 A1 For example, an electric vehicle battery pack is known wherein a thermal device is in thermally conductive contact with upper cell surfaces of the assembly.

Aus der DE 10 2015 216 029 A1 ist ein Batteriepack mit mindestens einer Batteriezelle sowie ein Kühlsystem zur Kühlung der mindestens einen Batteriezelle bekannt. Das Kühlsystem umfasst eine Kühlplatte, welche außerhalb des Gehäuses angeordnet ist, wobei die mindestens eine Kühlplatte flächig an einer Deckplatte des Gehäuses anliegt, und wobei eine Wärmeabfuhr von der mindestens einen Batteriezelle durch die Deckplatte hindurch zu der Kühlplatte erfolgt.From the DE 10 2015 216 029 A1 a battery pack with at least one battery cell and a cooling system for cooling the at least one battery cell are known. The cooling system comprises a cooling plate which is arranged outside the housing, wherein the at least one cooling plate lies flat against a cover plate of the housing, and heat is dissipated from the at least one battery cell through the cover plate to the cooling plate.

Aus der DE 10 2011 075 820 A1 ist eine Traktionsbatterie, bestehend aus einem Gehäuse, sowie zumindest einer im Gehäuse befindlichen Anordnung von elektrochemischen Zellen und zumindest einer von einem Fluid durchströmbaren Temperiervorrichtung bekannt.From the DE 10 2011 075 820 A1 a traction battery consisting of a housing and at least one arrangement of electrochemical cells located in the housing and at least one temperature control device through which a fluid can flow is known.

Aus der DE 10 2015 115 875 A1 ist ein Kühlsystem zum Temperieren einer Kraftfahrzeugbatterie bekannt, mit einem Bodenblech zur Ausbildung eines ebenen Abstellbodens für Batteriemodule der Kraftfahrzeugbatterie, einem mit dem Bodenblech verbundenen Schließblech, wobei das Schließblech Kanalrinnen aufweist und die Kanalrinnen gemeinsam mit einer Unterseite des Bodenblechs jeweils einen Kühlkanal zur Durchfuhr eines Kühlmediums ausbilden und einem zwischen dem Bodenblech und dem Schließblech angeordneten Trennblech zur Abgrenzung einer Vorlauf-Sammelleitung von einer Rücklauf-Sammelleitung.From the DE 10 2015 115 875 A1 A cooling system for controlling the temperature of a motor vehicle battery is known, with a base plate to form a flat storage shelf for battery modules of the motor vehicle battery, a strike plate connected to the base plate, the strike plate having channel channels and the channel channels together with an underside of the floor plate each have a cooling channel for the passage of a cooling medium form and a separating plate arranged between the bottom plate and the strike plate to separate a flow collecting line from a return collecting line.

Aus der DE 10 2015 108 611 A1 ist eine Fahrzeugkomponente für ein elektrisch betriebenes Fahrzeug sowie ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Fahrzeugkomponente bekannt.From the DE 10 2015 108 611 A1 a vehicle component for an electrically operated vehicle and a method for operating such a vehicle component are known.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Effizienz einer Kühlvorrichtung zu erhöhen.The object of the present invention is to increase the efficiency of a cooling device.

Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die abhängigen Patentansprüche, die folgende Beschreibung sowie die Figuren offenbart.The object is achieved by the subjects of the independent claims. Advantageous developments of the invention are disclosed by the dependent claims, the following description and the figures.

Durch die Erfindung ist eine Kühlvorrichtung zum Kühlen einer Fahrzeugbatterie bereitgestellt, wobei die Fahrzeugbatterie mindestens zwei Batteriemodule aufweist. Die Kühlvorrichtung weist eine Grundplatte auf, wobei die Grundplatte auf einer der Fahrzeugbatterie zugewandten Seite eine Kanalstruktur in einem ersten Bereich und einem zweiten Bereich aufweist, wobei der erste Bereich zur Kühlung eines ersten Batteriemoduls und der zweite Bereich zur Kühlung eines zweiten Batteriemoduls angeordnet ist. Die Kanalstruktur ist von einem Kanalelement überdeckt, so dass ein Teil des Kanalelements zusammen mit der Kanalstruktur einen von einem Kühlmittel durchströmbaren Kühlkanal bildet, wobei das Kanalelement dazu ausgebildet ist, sich bei Durchströmen des Kühlmittels auszubreiten. Der Kühlkanal des ersten Bereichs und der Kühlkanal des zweiten Bereichs sind von einem gemeinsamen Kühlmittelzulauf gespeist, wobei ein Rücklaufkanal des Kühlkanals des zweiten Bereichs räumlich isoliert von dem Kühlkanal des ersten Bereichs ausgebildet ist.The invention provides a cooling device for cooling a vehicle battery, the vehicle battery having at least two battery modules. The cooling device has a base plate, the base plate having a channel structure in a first area and a second area on a side facing the vehicle battery, the first area being arranged for cooling a first battery module and the second area being arranged for cooling a second battery module. The channel structure is covered by a channel element, so that part of the channel element together with the channel structure forms a cooling channel through which a coolant can flow, the channel element being designed to expand when the coolant flows through. The cooling channel of the first area and the cooling channel of the second area are fed by a common coolant inlet, a return channel of the cooling channel of the second area being spatially isolated from the cooling channel of the first area.

Mit anderen Worten umfasst die Kühlvorrichtung eine Grundplatte, auf der Vertiefungen bereitgestellt sind, die eine Kanalstruktur bilden. Die Kanalstruktur kann beispielsweise durch Einprägen oder Ausfräsen von Material der Grundplatte erzeugt werden. Es ist jedoch auch möglich, dass die Kanalstruktur bereits bei der Herstellung der Grundplatte, beispielsweise in einem 3D-Druckverfahren oder einem Spritzgussverfahren, erzeugt wird. Die Kanalstruktur kann zumindest in einem ersten Bereich und einem zweiten Bereich der Grundplatte vorhanden sein, wobei die Bereiche für eine Kühlung des jeweiligen Batteriemoduls vorgesehen sind. Hierzu kann jeder Bereich eine mäanderförmige Kanalstruktur aufweisen, die eine Grundfläche des jeweiligen Batteriemoduls abdecken kann. In Richtung des jeweiligen Batteriemoduls kann die Kanalstruktur von einem Kanalelement überdeckt sein, wobei die Kanalstruktur zusammen mit dem Kanalelement einen Kühlkanal bildet, der durch ein Kühlmittel durchströmt werden kann. Als Kühlmittel eignet sich insbesondere ein Fluid, wie beispielsweise Wasser oder ein Wasserglykol-Gem isch.In other words, the cooling device comprises a base plate on which recesses are provided which form a channel structure. The channel structure can be produced, for example, by embossing or milling out material from the base plate. However, it is also possible for the channel structure to be produced during the production of the base plate, for example in a 3D printing process or an injection molding process. The channel structure can be present at least in a first area and a second area of the base plate, the areas for cooling the respective Battery module are provided. For this purpose, each area can have a meandering channel structure that can cover a base area of the respective battery module. In the direction of the respective battery module, the channel structure can be covered by a channel element, the channel structure together with the channel element forming a cooling channel through which a coolant can flow. A fluid such as water or a water-glycol mixture is particularly suitable as the coolant.

Bei Durchströmen des Kühlkanals mit dem Kühlmittel ist vorzugsweise vorgesehen, dass sich das Kanalelement in Richtung des Batteriemoduls ausbreitet und/oder ausdehnt. Das heißt, dass sich das Kanalelement elastisch verformen kann. Das Kanalelement kann insbesondere eine Folie aus Kunststoff oder einem Metall umfassen, die wasserundurchlässig ist und einen hohen Wärmeleitkoeffizienten aufweist. Das Kanalelement kann beispielsweise auch ein halbkreisförmiger Schlauch, insbesondere ein elastischer Gummischlauch, sein, der sich unter Druck in Richtung des jeweiligen Batteriemoduls ausdehnt. Somit kann erreicht werden, dass eine toleranzbedingte Lücke zwischen der Kühlvorrichtung und dem jeweiligen Batteriemodul der Fahrzeugbatterie überbrückt werden kann, ohne dass ein Wärmeleitmedium, wie beispielsweise einen Gap-Filler, zwischen die Kühlvorrichtung und die Fahrzeugbatterie eingebracht werden muss. Das heißt, dass sich das Kanalelement bei Durchströmen des Kühlmittels zu dem jeweiligen Batteriemodul ausbreitet und sich an eine Unterseite des Batteriemoduls anpasst, so dass ein flächiger oder formschlüssiger Kontakt zwischen dem Kanalelement und dem Batteriemodul entsteht. Über diesen kann dann Wärme von dem Batteriemodul an das Kühlmittel im Kühlkanal übertragen werden. Folglich ergibt sich der Vorteil, dass Toleranzschwankungen ausgeglichen werden können und dass auf den teuren Gap-Filler verzichtet werden kann. Auch kann eine Recycelbarkeit anders als bei konventionellen Aufbauten vollständig gewährleistet werden, da die Batteriemodule nicht mit der Kühlvorrichtung verklebt werden müssen.When the coolant flows through the cooling channel, it is preferably provided that the channel element spreads and / or expands in the direction of the battery module. This means that the channel element can be elastically deformed. The channel element can in particular comprise a film made of plastic or a metal which is impermeable to water and has a high coefficient of thermal conductivity. The channel element can, for example, also be a semicircular tube, in particular an elastic rubber tube, which expands under pressure in the direction of the respective battery module. It can thus be achieved that a tolerance-related gap between the cooling device and the respective battery module of the vehicle battery can be bridged without a heat-conducting medium, such as a gap filler, having to be introduced between the cooling device and the vehicle battery. This means that when the coolant flows through the channel element expands to the respective battery module and adapts to an underside of the battery module, so that a flat or form-fitting contact is created between the channel element and the battery module. This can then be used to transfer heat from the battery module to the coolant in the cooling duct. As a result, there is the advantage that tolerance fluctuations can be compensated for and that the expensive gap filler can be dispensed with. In contrast to conventional structures, recyclability can also be fully guaranteed, since the battery modules do not have to be glued to the cooling device.

Ferner werden der Kühlkanal des ersten Bereichs und des zweiten Bereichs von einem gemeinsamen Kühlmittelzulauf gespeist, wodurch zusätzliche Anschlüsse für den Kühlmittelzulauf des jeweiligen Bereichs eingespart werden können. Des Weiteren ist ein Rücklaufkanal des Kühlkanals des zweiten Bereichs räumlich isoliert von dem Kühlkanal des ersten Bereichs ausgebildet. Somit kann vermieden werden, dass der Rücklaufkanal des zweiten Bereichs, dessen Kühlmittel eine höhere Temperatur als das Kühlmittel im Kühlkanal des ersten Bereichs aufweisen kann, das Kühlmittel im ersten Bereich aufwärmt und somit eine Kühlleistung verschlechtert.Furthermore, the cooling channel of the first area and the second area are fed by a common coolant inlet, whereby additional connections for the coolant inlet of the respective area can be saved. Furthermore, a return channel of the cooling channel of the second area is designed to be spatially isolated from the cooling channel of the first area. It can thus be avoided that the return channel of the second area, the coolant of which can have a higher temperature than the coolant in the cooling channel of the first area, heats up the coolant in the first area and thus deteriorates a cooling performance.

Der Rücklaufkanal des zweiten Bereichs kann vorzugsweise an der Kanalstruktur des ersten Bereichs vorbeigeleitet werden. Besonders bevorzugt kann vorgesehen sein, dass der Rücklaufkanal des zweiten Bereichs auf einer entfernten Ebene zu dem Kühlkanal des ersten Bereichs verläuft. Durch die Erfindung ergibt sich der Vorteil, dass eine Effizienz durch die Isolation des Rücklaufkanals des zweiten Bereichs gesteigert werden kann, da sich die Kühlkanäle nicht gegenseitig aufwärmen.The return channel of the second area can preferably be routed past the channel structure of the first area. It can particularly preferably be provided that the return duct of the second area runs on a plane that is remote from the cooling duct of the first area. The invention has the advantage that efficiency can be increased through the insulation of the return duct of the second area, since the cooling ducts do not mutually warm up.

Zu der Erfindung gehören auch Ausführungsformen, durch die sich zusätzliche Vorteile ergeben.The invention also includes embodiments which result in additional advantages.

Eine Ausführungsform sieht vor, dass die Grundplatte im ersten Bereich auf einer der Fahrzeugbatterie abgewandten Seite eine Rücklaufstruktur aufweist, die von dem Kanalelement überdeckt ist und zusammen mit der Rücklaufstruktur den Rücklaufkanal des Kühlkanals des zweiten Bereichs bildet, wobei die Grundplatte vom Kühlkanal des zweiten Bereichs zu dem Rücklaufkanal des zweiten Bereichs eine Durchdringung durch die Grundplatte aufweist. Mit anderen Worten wird die räumliche Isolierung des Rücklaufkanals des zweiten Bereichs dadurch erreicht, dass der Rücklaufkanal des zweiten Bereichs auf der entgegengesetzten Seite der Grundplatte angeordnet ist, wobei der Rücklaufkanal durch eine Rücklaufstruktur in der Grundplatte gebildet ist, die von dem Kanalelement, das sich bei Durchströmen des Kühlmittels ausdehnen kann, überdeckt ist. Die Rücklaufkanalstruktur kann in gleicher Weise wie die Kanalstruktur in die Grundplatte eingearbeitet sein und eine Vertiefung in der Grundplatte bilden. Eine Verbindung von dem Kühlkanal des zweiten Bereichs, der sich auf der Batteriemodul zugewandten Seite befindet, zu dem Rücklaufkanal des zweiten Bereichs, der sich auf der Batteriemodul abgewandten Seite befindet, kann durch eine Durchdringung der Grundplatte erzeugt werden. Die Durchdringung kann beispielsweise eine Bohrung oder Aussparung durch die Grundplatte sein. Durch diese Ausführungsform ergibt sich der Vorteil, dass der Rücklaufkanal des zweiten Bereichs leicht von dem Kühlkanal des ersten Bereichs räumlich isoliert werden kann, ohne dass zusätzliche Leitungen und Anschlüsse verwendet werden müssen. Durch diese Ausführungsform kann eine Effizienz der Kühlvorrichtung gesteigert werden.One embodiment provides that the base plate has a return structure in the first area on a side facing away from the vehicle battery, which is covered by the channel element and, together with the return structure, forms the return channel of the cooling channel of the second area, the base plate from the cooling channel to the second area the return channel of the second area has a penetration through the base plate. In other words, the spatial isolation of the return channel of the second area is achieved in that the return channel of the second area is arranged on the opposite side of the base plate, the return channel being formed by a return structure in the base plate, which is formed by the channel element that is located at Can expand through the flow of coolant is covered. The return channel structure can be incorporated into the base plate in the same way as the channel structure and form a recess in the base plate. A connection from the cooling channel of the second area, which is located on the side facing the battery module, to the return channel of the second area, which is located on the side facing away from the battery module, can be created by penetrating the base plate. The penetration can, for example, be a bore or recess through the base plate. This embodiment has the advantage that the return channel of the second area can easily be spatially isolated from the cooling channel of the first area without the need to use additional lines and connections. With this embodiment, the efficiency of the cooling device can be increased.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der Rücklaufkanal des zweiten Bereichs unter einem Rücklaufkanal des ersten Bereichs angeordnet ist. Mit anderen Worten kann der erste Bereich einen eigenen Rücklaufkanal aufweisen, der auf der Fahrzeugbatterie zugewandten Seite verläuft, wobei der Rücklaufkanal des zweiten Bereichs auf der Fahrzeugbatterie abgewandten Seite unterhalb des Rücklaufkanals des ersten Bereichs angeordnet ist. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass Anschlüsse für den jeweiligen Rücklaufkanal an einer gleichen Position der Kühlvorrichtung angeordnet werden können, wodurch ein Raumbedarf für die Kühlvorrichtung verringert werden kann.It is preferably provided that the return channel of the second area is arranged below a return channel of the first area. In other words, the first area can have its own return channel which runs on the side facing the vehicle battery, the return channel of the second area being arranged on the side facing away from the vehicle battery below the return channel of the first area. This has the advantage that connections for the respective return duct can be arranged at the same position of the cooling device, whereby a space requirement for the cooling device can be reduced.

In einer vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Grundplatte zwischen dem ersten Bereich und dem Rücklaufkanal des zweiten Bereichs einen wärmeisolierenden Zwischenboden aufweist. Der wärmeisolierende Zwischenboden kann beispielsweise aus dem gleichen Material wie die Grundplatte gebildet sein und wärmeisolierend wirken. Beispielsweise kann zwischen den Rücklaufkanälen des ersten und zweiten Bereichs der Zwischenboden als ein Steg von beispielsweise 1,5 mm Höhe ausgebildet sein, der die Rücklaufkanäle räumlich trennt und wärmeisolierend wirkt. Insbesondere kann der Zwischenboden aus Kunststoff gebildet sein, wobei eine Höhe des Zwischenbodens so gewählt ist, dass keine oder nur ein geringfügiger Anteil an Wärme von dem Rücklaufkanal des zweiten Bereichs in die Kanalstruktur des ersten Bereichs übertragen wird. Auch kann vorgesehen sein, dass in dem Zwischenboden ein wärmeisolierendes Material mit einem geringen Wärmeleitkoeffizienten eingearbeitet ist, wodurch ein Wärmeübertrag reduziert werden kann. Beispielsweise kann als wärmeisolierendes Material eine Keramik, ein Kunststoffschaum und/oder ein Glasfaserverbundwerkstoff verwendet werden. Durch diese Ausführungsform ergibt sich der Vorteil, dass ein Wärmeübertrag zwischen dem Rücklaufkanal des zweiten Bereichs und der Kanalstruktur des ersten Bereichs verringert werden kann, wodurch sich eine Effizienz der Kühlvorrichtung erhöht.In an advantageous embodiment it is provided that the base plate has a heat-insulating intermediate floor between the first area and the return duct of the second area. The heat-insulating intermediate floor can, for example, be formed from the same material as the base plate and have a heat-insulating effect. For example, between the return channels of the first and second area, the intermediate floor can be designed as a web of, for example, 1.5 mm high, which spatially separates the return channels and has a heat-insulating effect. In particular, the intermediate floor can be formed from plastic, the height of the intermediate floor being selected such that no or only a small amount of heat is transferred from the return duct of the second area into the duct structure of the first area. It can also be provided that a heat-insulating material with a low coefficient of thermal conductivity is incorporated in the intermediate floor, as a result of which heat transfer can be reduced. For example, a ceramic, a plastic foam and / or a glass fiber composite material can be used as the heat insulating material. This embodiment has the advantage that a heat transfer between the return duct of the second area and the duct structure of the first area can be reduced, which increases the efficiency of the cooling device.

Eine Ausführungsform sieht vor, dass die Grundplatte und der Zwischenboden aus einem einteiligen Kunststoffelement ausgebildet sind. Das einteilige Kunststoffelement kann beispielsweise durch ein Spritzgussverfahren oder ein 3D-Druckverfahren hergestellt sein. Durch diese Ausführungsform ergibt sich der Vorteil, dass die Grundplatte und der Zwischenboden leicht reproduzierbar hergestellt werden können, wodurch Kosten bei der Herstellung der Kühlvorrichtung eingespart werden können.One embodiment provides that the base plate and the intermediate floor are formed from a one-piece plastic element. The one-piece plastic element can be produced, for example, by an injection molding process or a 3D printing process. This embodiment has the advantage that the base plate and the intermediate floor can be produced easily reproducibly, whereby costs in the production of the cooling device can be saved.

Eine Ausführungsform sieht vor, dass das Kanalelement als eine Folie ausgebildet ist, die die Kanalstruktur und die Rücklaufkanalstruktur überdeckt, und die aus einem elastisch dehnbaren Kunststoff oder einer elastisch dehnbaren Hybridfolie ausgebildet ist, wobei die Folie gasdicht mit der Grundplatte verbunden ist. Mit anderen Worten kann das Kanalelement eine elastisch dehnbare Kunststofffolie oder eine elastisch dehnbare Hybridfolie sein, die beispielsweise eine Wandstärke von 0,05 mm bis 0,5 mm aufweist. Die Folie kann sich insbesondere bei Durchströmen des Kühlkanals mit dem Kühlmittel ausbreiten, wodurch sich die Folie an einer Außenfläche des Batteriemoduls anschmiegen kann. Somit kann eine Toleranz zwischen der Kühlvorrichtung und der Fahrzeugbatterie ausgeglichen werden. Außerdem kann durch das Ausbreiten der Folie an das Batteriemodul der Fahrzeugbatterie ein flächiger Kontakt hergestellt werden, über den ein effektiver Wärmetransport möglich ist. Eine Hybridfolie kann insbesondere eine Folie mit mehreren Zwischenschichten sein, vorzugsweise eine mehrlagige Verbundfolie, die wasserundurchlässig sein kann und eine hohe Schlagzähigkeit und einen hohen Wärmeleitkoeffizienten aufweisen kann. Beispielsweise kann die Hybridfolie Kunststoffe, wie Polypropylen und Polyethylen, umfassen. Die gasdichte Verbindung der Folie an die Grundplatte kann beispielsweise über ein Verkleben oder ein Verschweißen der Folie an die Grundplatte durchgeführt werden. Durch diese Ausführungsform ergibt sich der Vorteil, dass ein kostengünstiges Material zur Überbrückung von Toleranzen und Übertragung von Wärme bereitgestellt werden kann.One embodiment provides that the channel element is designed as a film that covers the channel structure and the return channel structure, and that is made of an elastically stretchable plastic or an elastically stretchable hybrid film, the film being gas-tightly connected to the base plate. In other words, the channel element can be an elastically stretchable plastic film or an elastically stretchable hybrid film which, for example, has a wall thickness of 0.05 mm to 0.5 mm. The film can spread in particular when the coolant flows through the cooling channel, as a result of which the film can nestle against an outer surface of the battery module. Thus, a tolerance between the cooling device and the vehicle battery can be compensated for. In addition, by spreading the film on the battery module of the vehicle battery, a flat contact can be made, through which an effective heat transport is possible. A hybrid film can in particular be a film with several intermediate layers, preferably a multi-layer composite film which can be impermeable to water and can have high impact strength and a high coefficient of thermal conductivity. For example, the hybrid film can comprise plastics such as polypropylene and polyethylene. The gas-tight connection of the film to the base plate can be carried out, for example, by gluing or welding the film to the base plate. This embodiment has the advantage that a cost-effective material for bridging tolerances and transferring heat can be provided.

Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass ein Anschluss des Kühlmittelzulaufs und ein Anschluss der Rücklaufkanäle des ersten und zweiten Bereichs in die Grundplatte integriert sind. Das heißt, dass Anschlüsse, insbesondere Anschlüsse des Kühlmittels, an der Grundplatte vorgesehen sind. Beispielsweise können hierbei Steckverbindung oder Schraubverbindungen für Kühlmittelschläuche in die Grundplatte integriert sein. Ferner können Aussparungen zur Montage, insbesondere Schraubgewinde oder Aussparungen für Bolzen, in die Grundplatte integriert sein, um somit eine Montage mit der Fahrzeugbatterie zu erleichtern. Durch diese Ausführungsform ergibt sich der Vorteil, dass Verbindungsmittel von Anschlüssen mit der Grundplatte eingespart werden können, wodurch Kosten reduziert werden. Auch kann eine Ausfallwahrscheinlichkeit der Kühlvorrichtung durch undichte Stellen minimiert werden, da weniger Bauteile verwendet werden, die potentiell undicht sein könnten.Another embodiment provides that a connection for the coolant inlet and a connection for the return ducts of the first and second areas are integrated into the base plate. This means that connections, in particular connections of the coolant, are provided on the base plate. For example, plug connections or screw connections for coolant hoses can be integrated into the base plate. Furthermore, recesses for assembly, in particular screw threads or recesses for bolts, can be integrated into the base plate in order to facilitate assembly with the vehicle battery. This embodiment has the advantage that connecting means for connections to the base plate can be saved, which reduces costs. The probability of failure of the cooling device due to leaks can also be minimized, since fewer components are used that could potentially leak.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Fahrzeugbatterie mit mindestens zwei Batteriemodulen und mit einer Kühlvorrichtung nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen. Hierbei ergeben sich gleiche Vorteile und Variationsmöglichkeiten wie bei der Kühlvorrichtung.Another aspect of the invention relates to a vehicle battery with at least two battery modules and with a cooling device according to one of the preceding embodiments. This results in the same advantages and possible variations as with the cooling device.

Eine Ausführungsform der Fahrzeugbatterie sieht vor, dass das Kanalelement des Rücklaufkanals des zweiten Bereichs bei Durchströmen des Kühlmittels durch den Rücklaufkanal in Kontakt mit einem Batteriegehäuseboden steht und dazu ausgebildet ist, Wärme zu übertragen, wobei der Batteriegehäuseboden dazu ausgebildet ist, das Kühlmittel im Rücklaufkanal zu kühlen. Mit anderen Worten kann sich das Kanalelement des Rücklaufkanals ausbreiten, so dass es auf einem Batteriegehäuseboden aufliegt, wodurch Wärme zwischen dem Kühlmittel des Rücklaufkanals und dem Batteriegehäuseboden übertragen werden kann. Der Batteriegehäuseboden kann insbesondere eine Wärmetauscherfunktion aufweisen, indem das Kühlmittel des Rücklaufkanals des zweiten Bereichs gekühlt wird. Der Batteriegehäuseboden kann vorzugsweise ein metallischer Batteriegehäuseboden sein, durch den Wärme abtransportiert und verteilt werden kann. Durch diese Ausführungsform ergibt sich der Vorteil, dass der Batteriegehäuseboden dem warmen Kühlmittel Wärme entzieht, was zu einer Effizienzsteigerung zur Kühlung der Fahrzeugbatterie beiträgt.One embodiment of the vehicle battery provides that the channel element of the return channel of the second region is in contact with a battery housing bottom when the coolant flows through the return channel and is designed to transfer heat, the battery housing bottom being designed to cool the coolant in the return channel . In other words, the channel element of the return channel can spread out so that it is on a Battery housing bottom rests, whereby heat can be transferred between the coolant of the return channel and the battery housing bottom. The battery housing bottom can in particular have a heat exchanger function in that the coolant of the return duct of the second region is cooled. The battery housing bottom can preferably be a metallic battery housing bottom, through which heat can be transported away and distributed. This embodiment has the advantage that the battery housing bottom draws heat from the warm coolant, which contributes to an increase in the efficiency of cooling the vehicle battery.

Erfindungsgemäß ist auch ein Kraftfahrzeug mit einer Fahrzeugbatterie nach einem der vorhergehenden Ausführungsformen bereitgestellt. Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug ist bevorzugt als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen, oder als Personenbus oder Motorrad ausgestaltet.According to the invention, a motor vehicle with a vehicle battery according to one of the preceding embodiments is also provided. The motor vehicle according to the invention is preferably designed as a motor vehicle, in particular as a passenger vehicle or truck, or as a passenger bus or motorcycle.

Zu der Erfindung gehören auch Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens, die Merkmale aufweisen, wie sie bereits im Zusammenhang mit den Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs beschrieben worden sind. Aus diesem Grund sind die entsprechenden Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens hier nicht noch einmal beschrieben.The invention also includes further developments of the method according to the invention which have features such as have already been described in connection with the further developments of the motor vehicle according to the invention. For this reason, the corresponding developments of the method according to the invention are not described again here.

Die Erfindung umfasst auch die Kombinationen der Merkmale der beschriebenen Ausführungsformen.The invention also includes the combinations of the features of the described embodiments.

Im Folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt:

  • 1 eine schematische Seitenansicht einer Fahrzeugbatterie mit einer Kühlvorrichtung gemäß einer beispielshaften Ausführungsform;
  • 2 eine schematische Draufsicht auf eine Kühlvorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform;
  • 3 eine schematische Draufsicht einer Kühlvorrichtung gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform;
  • 4 eine schematische Perspektivansicht einer Durchdringung durch eine Grundplatte einer Kühlvorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform.
Exemplary embodiments of the invention are described below. This shows:
  • 1 a schematic side view of a vehicle battery with a cooling device according to an exemplary embodiment;
  • 2 a schematic plan view of a cooling device according to an exemplary embodiment;
  • 3 a schematic top view of a cooling device according to a further exemplary embodiment;
  • 4th a schematic perspective view of a penetration through a base plate of a cooling device according to an exemplary embodiment.

Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Bei den Ausführungsbeispielen stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsformen jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden. Daher soll die Offenbarung auch andere als die dargestellten Kombinationen der Merkmale der Ausführungsformen umfassen. Des Weiteren sind die beschriebenen Ausführungsformen auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.The exemplary embodiments explained below are preferred embodiments of the invention. In the exemplary embodiments, the described components of the embodiments each represent individual features of the invention that are to be considered independently of one another and that also develop the invention independently of one another. Therefore, the disclosure is intended to include combinations of the features of the embodiments other than those shown. Furthermore, the described embodiments can also be supplemented by further features of the invention already described.

In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen jeweils funktionsgleiche Elemente.In the figures, the same reference symbols denote functionally identical elements.

In 1 ist eine Fahrzeugbatterie 10 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform schematisch dargestellt. Die Fahrzeugbatterie 10 kann sich in einem Kraftfahrzeug 12 befinden, wobei das Kraftfahrzeug 12 in dieser Figur lediglich schematisch angedeutet ist. Vorzugsweise kann das Kraftfahrzeug 12 ein elektrisch betriebenes Kraftfahrzeug sein, und die Fahrzeugbatterie 10 kann eine Traktionsbatterie des Kraftfahrzeugs 12 sein.In 1 is a vehicle battery 10 shown schematically according to an exemplary embodiment. The vehicle battery 10 can be in a motor vehicle 12th located, the motor vehicle 12th is only indicated schematically in this figure. The motor vehicle can preferably 12th be an electrically powered motor vehicle, and the vehicle battery 10 can be a traction battery of the motor vehicle 12th be.

Die Fahrzeugbatterie 10 kann in diesem Ausführungsbeispiel zwei Batteriemodule, ein erstes Batteriemodul 13 und ein zweites Batteriemodul 14 umfassen, wobei jedes der Batteriemodule 13, 14 aus einer Mehrzahl von Batteriezellen aufgebaut sein kann. Zur Kühlung der Batteriemodule 13, 14 kann die Fahrzeugbatterie 10 ferner eine Kühlvorrichtung 16 aufweisen.The vehicle battery 10 can in this embodiment two battery modules, a first battery module 13 and a second battery module 14th each of the battery modules 13 , 14th can be constructed from a plurality of battery cells. For cooling the battery modules 13 , 14th can the vehicle battery 10 furthermore a cooling device 16 exhibit.

Die Kühlvorrichtung 16 kann eine Grundplatte 18 umfassen, wobei auf einer den Batteriemodulen 13, 14 zugewandten Seite der Grundplatte eine Kanalstruktur 20 in die Grundplatte 18 eingearbeitet ist. Das bedeutet, dass die Grundplatte 18 auf einer den Batteriemodulen zugewandten Seite Vertiefungen aufweisen kann, durch die eine Kanalstruktur ausgebildet ist.The cooler 16 can be a base plate 18th include, on one of the battery modules 13 , 14th facing side of the base plate a channel structure 20th in the base plate 18th is incorporated. That means the base plate 18th can have recesses on a side facing the battery modules, through which a channel structure is formed.

Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass sich die Kanalstruktur 20 in einen ersten Bereich für das erste Batteriemodul 13 und in einen zweiten Bereich für das zweite Batteriemodul 14 aufteilt. Die Kanalstruktur 20, die sich in dem ersten Bereich befindet, kann auf einer Fläche der Grundplatte 18 unterhalb eines ersten Batteriemoduls 13 angeordnet sein, und die Kanalstruktur 20 des zweiten Bereichs kann auf einer Fläche der Grundplatte 18 unterhalb des zweiten Batteriemoduls 14 angeordnet sein. Somit kann jedes der zwei Batteriemodule 13, 14 eine eigene Kanalstruktur beziehungsweise einen eigenen Kühlkreislauf, aufweisen.It can preferably be provided that the channel structure 20th into a first area for the first battery module 13 and into a second area for the second battery module 14th divides. The channel structure 20th that is located in the first area can be on a surface of the base plate 18th below a first battery module 13 be arranged, and the channel structure 20th the second area can be on a surface of the base plate 18th below the second battery module 14th be arranged. Thus, each of the two battery modules 13 , 14th have their own channel structure or their own cooling circuit.

Die Kanalstruktur 20 kann zusätzlich von einem Kanalelement 22 überdeckt sein, wobei das Kanalelement 22 vorzugsweise als eine Folie ausgebildet ist, die einen elastisch dehnbaren Kunststoff oder eine elastisch dehnbaren Hybridfolie umfasst. Eine elastisch dehnbare Hybridfolie kann dabei eine mehrlagige Verbundfolie aus verschiedenen Kunststoffen sein, wobei sich Materialeigenschaften der unterschiedlichen Schichten der Hybridfolie konstruktiv ergänzen können. Alternativ kann als Folie auch eine Metallfolie vorgesehen sein, die sich unter Druck ausdehnen kann. Besonders geeignet kann hierbei ein dünnes Aluminiumblech als Folie verwendet werden.The channel structure 20th can also be from a duct element 22nd be covered, the channel element 22nd is preferably designed as a film which comprises an elastically stretchable plastic or an elastically stretchable hybrid film. An elastically stretchable hybrid film can be a multilayer composite film made of different plastics, material properties of can constructively complement different layers of the hybrid film. Alternatively, a metal foil which can expand under pressure can also be provided as the foil. A thin sheet of aluminum can be used particularly suitably as a foil.

In vorteilhafter Weise ist die Folie 22 gasdicht mit der Grundplatte 18 verbunden, so dass die Kanalstruktur 20 mit der Folie 22 einen Kühlkanal bildet. Mit anderen Worten wird der Kühlkanal in einer Richtung von der Kanalstruktur 20 in der Grundplatte begrenzt und in die andere Richtung durch die Folie 22.The film is advantageous 22nd gastight with the base plate 18th connected so that the channel structure 20th with the foil 22nd forms a cooling channel. In other words, the cooling channel becomes unidirectional from the channel structure 20th limited in the base plate and in the other direction by the film 22nd .

Die Folie 22 kann vorzugsweise dazu ausgebildet sein, sich in Richtung der Batteriemodule 13, 14 auszubreiten und/oder auszudehnen, wenn der Kühlkanal von einem Kühlmittel durchströmt wird. Das heißt, dass innerhalb des Kühlkanals ein höherer Druck entstehen kann, wenn dieser mit dem Kühlmittel durchströmt wird, wodurch sich die Folie in Richtung der Batteriemodule 13, 14 ausbreiten und/oder elastisch ausdehnen kann. Durch diese Ausdehnung in Richtung der Batteriemodule kann eine Toleranz, das bedeutet ein Spalt, zwischen der Kühlvorrichtung 16 und den Batteriemodulen 13, 14 überbrückt werden, ohne dass eine zusätzliche Anwendung eines Wärmeleitmediums als Gap-Filler notwendig ist.The foil 22nd can preferably be designed to be in the direction of the battery modules 13 , 14th to spread and / or to expand when the cooling channel is flowed through by a coolant. This means that a higher pressure can arise within the cooling channel when the coolant flows through it, causing the film to move in the direction of the battery modules 13 , 14th can spread and / or expand elastically. As a result of this expansion in the direction of the battery modules, a tolerance, that is to say a gap, can be created between the cooling device 16 and the battery modules 13 , 14th can be bridged without an additional use of a heat transfer medium as a gap filler is necessary.

Besonders bevorzugt können der Kühlkanal des ersten Bereichs und des zweiten Bereichs von einem gemeinsamen Kühlmittelzulauf 24 gespeist werden, wodurch zusätzliche Anschlüsse als Kühlmittelzulauf eingespart werden können. Für einen Rücklauf des Kühlmittels kann in vorteilhafter Weise vorgesehen sein, dass jeder Bereich der jeweiligen Batteriemodule 13, 14 einen eigenen Rücklauf aufweist, wobei insbesondere der Rücklauf des zweiten Bereichs räumlich isoliert von der Kanalstruktur 20 des ersten Bereichs verläuft, damit von dem warmen Kühlmittel im Rücklauf keine Wärme in den Kühlkreislauf des ersten Bereichs übertragen wird.The cooling channel of the first area and of the second area can particularly preferably come from a common coolant inlet 24 are fed, whereby additional connections as coolant supply can be saved. For a return of the coolant it can be provided in an advantageous manner that each area of the respective battery modules 13 , 14th has its own return, in particular the return of the second area spatially isolated from the channel structure 20th of the first area runs so that no heat is transferred from the warm coolant in the return into the cooling circuit of the first area.

Dazu kann insbesondere vorgesehen sein, dass in der Grundplatte 18 auf einer der Fahrzeugbatterie 10 abgewandten Seite eine Rücklaufstruktur 26 bereitgestellt ist, die wiederum mit dem Kanalelement 22, das heißt beispielsweise mit der Folie 22, überdeckt ist, so dass ein von Kühlmittel durchströmbarer Rücklaufkanal des zweiten Bereichs gebildet ist. Die Rücklaufstruktur 26 kann entsprechend der Kanalstruktur 20 eine Vertiefung in die Grundplatte 18 sein, und die Folie 22 kann gasdicht mit der Rücklaufstruktur 26 überdeckt sein.For this purpose it can be provided in particular that in the base plate 18th on one of the vehicle's batteries 10 facing away from a return structure 26th is provided, which in turn with the channel element 22nd , that means for example with the foil 22nd , is covered, so that a return channel of the second region through which coolant can flow is formed. The return structure 26th can according to the channel structure 20th a recess in the base plate 18th be, and the slide 22nd can be gastight with the return structure 26th be covered.

Um eine räumliche Isolierung des Rücklaufkanals des zweiten Bereichs zu erreichen, kann eine Durchdringung 28 in der Grundplatte 18 vorgesehen sei, die den Kühlkanal des zweiten Bereichs mit dem dazugehörigen Rücklaufkanal verbindet. Die Durchdringung 28 kann beispielsweise eine Aussparung von einer Oberseite bis zu einer Unterseite der Grundplatte sein, durch die der Kühlkanal des zweiten Bereichs mit dem Rücklaufkanal des zweiten Bereichs verbunden ist.In order to achieve spatial isolation of the return duct of the second area, a penetration 28 in the base plate 18th provided that connects the cooling channel of the second area with the associated return channel. The penetration 28 can for example be a recess from a top to a bottom of the base plate, through which the cooling channel of the second area is connected to the return channel of the second area.

Bevorzugt kann der Rücklaufkanal des zweiten Bereichs unter einem Rücklaufkanal des ersten Bereichs angeordnet sein, wobei der Rücklaufkanal des ersten Bereichs bevorzugt auf der Batteriemodul zugewandten Seite der Grundplatte 18 verläuft. Das bedeutet, dass ein doppelstöckiges Rücklaufsystem vorgesehen sein kann, wobei der Rücklaufkanal des ersten Bereichs sich auf der gleichen Ebene wie die Kanalstruktur 20 befinden kann und der Rücklaufkanal des zweiten Bereichs unter diesem angeordnet ist.The return channel of the second area can preferably be arranged under a return channel of the first area, the return channel of the first area preferably on the side of the base plate facing the battery module 18th runs. This means that a two-storey return system can be provided, the return duct of the first area being on the same level as the duct structure 20th can be located and the return channel of the second area is arranged below this.

Zwischen den Rücklaufkanälen kann ein Zwischenboden 30 vorgesehen sein, der insbesondere wärmeisolierend ist, so dass keine Wärme zwischen den Rücklaufkanälen ausgetauscht wird. Hierzu kann der Zwischenboden 30 bevorzugt aus einem Kunststoff gefertigt sein. Besonders bevorzugt sind die Grundplatte und der Zwischenboden einteilig aus einem Kunststoff gefertigt, beispielsweise mittels eines Spritzgussverfahrens. Hierbei kann zusätzlich vorgesehen sein, dass ein Anschluss des Kühlmittelzulaufs 32 und ein Anschluss der Rücklaufkanäle 34 des ersten und zweiten Bereichs der Batteriemodule 13, 14 in die Grundplatte 18 integriert sind. Auch können Aussparungen zur Montage, wie beispielsweise Schraubgewinde, in der Grundplatte vorgesehen sein.An intermediate floor can be installed between the return channels 30th be provided, which is in particular heat-insulating, so that no heat is exchanged between the return channels. The intermediate floor 30th be preferably made of a plastic. The base plate and the intermediate floor are particularly preferably manufactured in one piece from a plastic, for example by means of an injection molding process. It can also be provided here that a connection for the coolant inlet 32 and a connection for the return ducts 34 of the first and second areas of the battery modules 13 , 14th in the base plate 18th are integrated. Recesses for assembly, for example screw threads, can also be provided in the base plate.

Für eine weitere Effizienzsteigerung der Kühlvorrichtung 16 kann zusätzlich vorgesehen sein, dass der Rücklaufkanal des zweiten Bereichs bei Durchströmen des Kühlmittels in Kontakt mit einem Batteriegehäuseboden 36 steht. Dieser Kontakt kann beispielsweise dadurch hergestellt werden, dass sich die Folie 22 der Rücklaufstruktur ausdehnt, wenn das Kühlmittel durch den Rücklaufkanal strömt. Der Batteriegehäuseboden 36 kann aus einem metallischen Material gefertigt sein, so dass sich die Wärme über diesen verteilen kann und somit aus dem Rücklaufkanal des zweiten Bereichs entzogen wird.For a further increase in the efficiency of the cooling device 16 It can additionally be provided that the return channel of the second region comes into contact with a battery housing base when the coolant flows through 36 stands. This contact can be established, for example, that the film 22nd the return structure expands when the coolant flows through the return channel. The bottom of the battery case 36 can be made of a metallic material so that the heat can be distributed over it and is thus withdrawn from the return channel of the second area.

In 2 ist eine schematische Draufsicht auf eine Kühlvorrichtung 16, insbesondere auf eine Grundplatte 18 der Kühlvorrichtung, dargestellt.In 2 Figure 3 is a schematic plan view of a cooling device 16 , especially on a base plate 18th the cooling device shown.

Die Grundplatte 18 kann eine Kanalstruktur 20 aufweisen, die mäanderförmig in einem ersten Bereich 38 und einem zweiten Bereich 40 verläuft. Die Kanalstruktur 20 im ersten Bereich 38 kann dazu angeordnet sein, das erste Batteriemodul 13 (in dieser Figur nicht dargestellt) zu kühlen, und die Kanalstruktur 20 im zweiten Bereich 40 kann dazu ausgebildet sein, das zweite Batteriemodul 14 (in dieser Figur nicht dargestellt) zu kühlen. Auf der Kanalstruktur 20, das heißt parallel zur Bildebene, kann die Folie 22 (in dieser Figur nicht dargestellt) angeordnet sein.The base plate 18th can be a channel structure 20th have which meander in a first area 38 and a second area 40 runs. The channel structure 20th in the first area 38 can be arranged for this purpose, the first battery module 13 (not shown in this figure) to cool, and the channel structure 20th in the second area 40 can be designed for this purpose, the second battery module 14th (not shown in this figure) to cool. On the channel structure 20th , that is, parallel to the image plane, the film can 22nd (not shown in this figure).

Vorzugsweise können der erste Bereich 38 und der zweite Bereich 40 durch den gleichen Kühlmittelzulauf 24 mit Kühlmittel versorgt werden, wobei sich die Kanalstruktur 20 an einem Weichenbereich 42 in die beiden Bereiche 38, 40 aufteilen kann. Nach Durchlaufen der Kanalstruktur 20 des jeweiligen Bereichs kann das Kühlmittel durch einen jeweiligen Rücklaufkanal 44 über den Anschluss der Rücklaufkanäle 34 beispielsweise zu einem Wärmetauscher geleitet werden.Preferably the first area 38 and the second area 40 through the same coolant supply 24 be supplied with coolant, whereby the channel structure 20th at a turnout area 42 in the two areas 38 , 40 can divide. After going through the channel structure 20th of the respective area, the coolant can flow through a respective return channel 44 via the connection of the return ducts 34 for example, be fed to a heat exchanger.

Vorzugsweise können die Rücklaufkanäle 44 über die Durchdringung 28 räumlich isoliert werden, indem der Rücklaufkanal des zweiten Bereichs auf eine tiefere Ebene geleitet wird und somit die Rücklaufkanäle 44 in zwei räumlich voneinander isolierten Ebenen zu dem Anschluss der Rücklaufkanäle 34 geführt werden, so dass keine Wärme zwischen den Rücklaufkanälen 44 übertragen wird.Preferably, the return channels 44 about the penetration 28 be spatially isolated by directing the return duct of the second area to a lower level and thus the return ducts 44 in two spatially isolated levels to the connection of the return ducts 34 so that no heat between the return ducts 44 is transmitted.

In 3 ist eine weitere schematische Draufsicht auf eine Kühlvorrichtung 16 gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform dargestellt. In dieser beispielhaften Ausführungsform kann die Kühlvorrichtung 16 dazu ausgebildet sein, drei Batteriemodule zu kühlen, wobei die Grundplatte 18 eine Kanalstruktur 20 für den ersten Bereich 38, den zweiten Bereich 40 und einen dritten Bereich 46 aufweist. Die Kanalstruktur 20 kann entsprechend dem dargestellten Verlauf für den jeweiligen Bereich verlaufen, wobei ein Rücklaufkanal des zweiten Bereichs 40 und des dritten Bereichs 46 durch die Durchdringung 28 auf eine Ebene unterhalb der Kanalstruktur 20 des ersten Bereichs 38 geleitet wird, von wo der Rücklaufkanal dann unterhalb des ersten Bereichs 38 zu einem Kühlmittelablauf geleitet werden kann.In 3 Figure 3 is a further schematic plan view of a cooling device 16 shown according to a further exemplary embodiment. In this exemplary embodiment, the cooling device 16 be designed to cool three battery modules, the base plate 18th a channel structure 20th for the first area 38 , the second area 40 and a third area 46 having. The channel structure 20th can run according to the course shown for the respective area, with a return channel of the second area 40 and the third area 46 through the penetration 28 on a level below the channel structure 20th of the first area 38 from where the return channel is then below the first area 38 can be directed to a coolant drain.

In 4 ist die Durchdringung 28 der Grundplatte 18 aus 3 in einer schematischen Perspektivansicht gemäß einer beispielhaften Ausführungsform gezeigt. Hierbei können sich beispielsweise ein Rücklauf 48 des dritten Bereichs und ein Rücklauf 50 des zweiten Bereichs an der Durchdringung 28 treffen, die durch eine spaltförmige Öffnung durch die Grundplatte 18 hindurch ausgebildet sein kann. Somit die jeweiligen Rückläufe im Rücklaufkanal unter der Kanalstruktur des ersten Bereichs hindurchgeleitet werden.In 4th is the penetration 28 the base plate 18th out 3 shown in a schematic perspective view according to an exemplary embodiment. For example, this can result in a return 48 of the third area and a return 50 of the second area at the penetration 28 meet through a slit-shaped opening through the base plate 18th can be formed therethrough. Thus, the respective returns in the return channel are passed under the channel structure of the first area.

Die Kühlvorrichtung 16 kann nach diesem Schema auf weitere Batteriemodule erweitert werden und ist nicht auf die hier gezeigten Ausführungsbeispiele mit zwei Batteriemodulen oder drei Batteriemodulen beschränkt.The cooler 16 can be expanded to further battery modules according to this scheme and is not limited to the exemplary embodiments shown here with two battery modules or three battery modules.

In einer anderen beispielhaften Ausführungsform besteht ein Aspekt darin, eine aktive aufblasbare Kühlung bereitzustellen, welche sich durch einen Fluiddruck an Batteriezellen eines Batteriemoduls anschmiegt. Diese Kühlvorrichtung 16 wird mit Hilfe eines doppelstöckigen Rücklaufsystems ausgestattet, welches durch einen metallischen Batteriegehäuseboden 36 zusätzlich wie ein Wärmetauscher funktioniert, da der kältere Batteriegehäuseboden dem warmen Fluid des Kühlmittels Wärme entziehen kann. Diese Abkühlung trägt zu einer weiteren Effizienzsteigerung der Fahrzeugbatterie 10 bei.In another exemplary embodiment, one aspect is to provide an active inflatable cooling system that clings to battery cells of a battery module by means of fluid pressure. This cooler 16 is equipped with the help of a two-tier return system, which is through a metallic battery housing base 36 also works like a heat exchanger, since the colder battery housing base can extract heat from the warm fluid of the coolant. This cooling contributes to a further increase in the efficiency of the vehicle battery 10 at.

Hinzu kommt ein Zwischenboden 30, welcher zwischen den Rücklaufkanälen 44 isolierend wirkt, da Kunststoff verwendet wird und durch den das Fluid des Kühlmittels im ersten Bereich 38 nicht von dem Fluid des Kühlmittels des zweiten Bereichs 40 aufgeheizt wird. Somit wird auch durch diese Isolierung durch den Zwischenboden 30 die Effizienz weiter gesteigert.There is also an intermediate floor 30th , which between the return ducts 44 Has an insulating effect, since plastic is used and through which the fluid of the coolant in the first area 38 not from the fluid of the coolant of the second region 40 is heated. This also means that this insulation is provided by the intermediate floor 30th the efficiency further increased.

Durch die Konstruktion der Kühlvorrichtung 16 wird eine günstige, platzsparende und somit effiziente Batterietemperierung gewährleistet. Weitere Vorteile sind, dass auf einen sehr teuren Gap-Filler verzichtet werden kann, dass Toleranzschwankungen ausgeglichen werden können, dass eine Effizienz der Kühlvorrichtung durch eine Wärmetauscherfunktion mit dem Batteriegehäuseboden 36 gesteigert werden kann und dass eine Effizienz durch die Isolation der getrennten Rückläufe gesteigert werden kann, da sich die Rückläufe des Kühlmittels nicht gegenseitig aufwärmen. Ferner kann durch diesen Aufbau eine Recycelbarkeit gewährleistet werden, da die Kühlvorrichtung 16 nicht mit den Batteriemodulen 13, 14 verklebt ist. Somit können die Batteriemodule 13, 14 weiter verwendet werden.Through the design of the cooling device 16 cheap, space-saving and thus efficient battery temperature control is guaranteed. Further advantages are that a very expensive gap filler can be dispensed with, that tolerance fluctuations can be compensated for, that the efficiency of the cooling device is achieved through a heat exchanger function with the battery housing base 36 can be increased and that efficiency can be increased through the isolation of the separate return flows, since the return flows of the coolant do not warm up each other. Furthermore, with this structure, recyclability can be ensured as the cooling device 16 not with the battery modules 13 , 14th is glued. Thus, the battery modules 13 , 14th continue to be used.

Insgesamt zeigen die Beispiele, wie durch die Erfindung ein aktives Kühlsystem für ein batteriebetriebenes elektrisches Fahrzeug mit integriertem Rücklauf und einem Wärmetauscher bereitgestellt werden kann.Overall, the examples show how the invention can provide an active cooling system for a battery-operated electric vehicle with an integrated return line and a heat exchanger.

Claims (10)

Kühlvorrichtung (16) zum Kühlen einer Fahrzeugbatterie (10), die mindestens zwei Batteriemodule aufweist, mit - einer Grundplatte (18), wobei die Grundplatte (18) auf einer der Fahrzeugbatterie zugewandten Seite eine Kanalstruktur (20) in einem ersten Bereich (38) und einem zweiten Bereich (40) aufweist, wobei der erste Bereich (38) zur Kühlung eines ersten Batteriemoduls (13) und der zweite Bereich (40) zur Kühlung eines zweiten Batteriemoduls (14) angeordnet ist; - wobei die Kanalstruktur (20) von einem Kanalelement (22) überdeckt ist, so dass ein Teil des Kanalelements (22) zusammen mit der Kanalstruktur (20) einen von einem Kühlmittel durchströmbaren Kühlkanal bildet, wobei das Kanalelement (22) dazu ausgebildet ist, sich bei Durchströmen des Kühlmittels auszubreiten; - wobei der Kühlkanal des ersten Bereichs und des zweiten Bereichs von einem gemeinsamen Kühlmittelzulauf (24) gespeist sind und wobei ein Rücklaufkanal (44) des Kühlkanals des zweiten Bereichs räumlich isoliert von dem Kühlkanal des ersten Bereichs ausgebildet ist.Cooling device (16) for cooling a vehicle battery (10), which has at least two battery modules, with - a base plate (18), the base plate (18) having a channel structure (20) in a first area (38) on a side facing the vehicle battery and a second area (40), wherein the first area (38) is arranged for cooling a first battery module (13) and the second area (40) is arranged for cooling a second battery module (14); - wherein the channel structure (20) is covered by a channel element (22), so that part of the channel element (22) together with the channel structure (20) forms a cooling channel through which a coolant can flow, the channel element (22) being designed to expand when the coolant flows through; - wherein the cooling channel of the first area and the second area are fed by a common coolant inlet (24) and wherein a return channel (44) of the cooling channel of the second area is formed spatially isolated from the cooling channel of the first area. Kühlvorrichtung (16) nach Anspruch 1, wobei die Grundplatte (18) im ersten Bereich (38) auf einer der Fahrzeugbatterie abgewandten Seite eine Rücklaufstruktur (26) aufweist, die von dem Kanalelement (22) überdeckt ist, und zusammen mit der Rücklaufstruktur (26) den Rücklaufkanal (44) des Kühlkanals des zweiten Bereichs bildet, wobei die Grundplatte (18) vom Kühlkanal des zweiten Bereichs zu dem Rücklaufkanal des zweiten Bereichs eine Durchdringung (28) durch die Grundplatte (18) aufweist.Cooling device (16) after Claim 1 , wherein the base plate (18) in the first area (38) on a side facing away from the vehicle battery has a return structure (26) which is covered by the channel element (22), and together with the return structure (26) the return channel (44) of the Forms the cooling channel of the second area, the base plate (18) having a penetration (28) through the base plate (18) from the cooling channel of the second area to the return channel of the second area. Kühlvorrichtung (16) nach Anspruch 2, wobei der Rücklaufkanal des zweiten Bereichs unter einem Rücklaufkanal des ersten Bereichs angeordnet ist.Cooling device (16) after Claim 2 wherein the return channel of the second area is arranged below a return channel of the first area. Kühlvorrichtung (16) nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Grundplatte (18) zwischen dem ersten Bereich und dem Rücklaufkanal des zweiten Bereichs einen wärmeisolierenden Zwischenboden (30) aufweist.Cooling device (16) after Claim 2 or 3 wherein the base plate (18) has a heat-insulating intermediate floor (30) between the first area and the return duct of the second area. Kühlvorrichtung (16) nach Anspruch 4, wobei die Grundplatte (18) und der Zwischenboden (30) aus einem einteiligen Kunststoffelement ausgebildet sind.Cooling device (16) after Claim 4 , wherein the base plate (18) and the intermediate floor (30) are formed from a one-piece plastic element. Kühlvorrichtung (16) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Kanalelement (22) als eine Folie ausgebildet ist, die die Kanalstruktur (22) und die Rücklaufstruktur (26) überdeckt, und die aus einem elastisch dehnbaren Kunststoff oder einer elastisch dehnbaren Hybridfolie ausgebildet ist, wobei die Folie gasdicht mit der Grundplatte verbunden ist.Cooling device (16) according to one of the preceding claims, wherein the channel element (22) is designed as a film which covers the channel structure (22) and the return structure (26), and which is formed from an elastically stretchable plastic or an elastically stretchable hybrid film , wherein the film is gas-tightly connected to the base plate. Kühlvorrichtung (16) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Anschluss des Kühlmittelzulaufs (32) und ein Anschluss der Rücklaufkanäle (34) des ersten und zweiten Bereichs in der Grundplatte (18) integriert sind.Cooling device (16) according to one of the preceding claims, wherein a connection of the coolant inlet (32) and a connection of the return channels (34) of the first and second area are integrated in the base plate (18). Fahrzeugbatterie (10) mit mindestens zwei Batteriemodulen (13, 14) und mit einer Kühlvorrichtung (16) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.Vehicle battery (10) with at least two battery modules (13, 14) and with a cooling device (16) according to one of the preceding claims. Fahrzeugbatterie (10) nach Anspruch 8, wobei das Kanalelement (22) des Rücklaufkanals des zweiten Bereichs bei Durchströmen des Kühlmittels durch den Rücklaufkanal in Kontakt mit einem Batteriegehäuseboden (36) steht und dazu ausgebildet ist, Wärme zu übertragen, wobei der Batteriegehäuseboden (36) dazu ausgebildet ist, das Kühlmittel im Rücklaufkanal zu kühlen.Vehicle battery (10) Claim 8 , wherein the channel element (22) of the return channel of the second area is in contact with a battery housing base (36) when the coolant flows through the return channel and is designed to transfer heat, the battery housing bottom (36) being designed to convey the coolant in the To cool the return duct. Kraftfahrzeug (12) mit einer Fahrzeugbatterie (10) nach einem der Ansprüche 8 oder 9.Motor vehicle (12) with a vehicle battery (10) according to one of the Claims 8 or 9 .
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