DE102020106600A1 - Batteriemodulgehäuse mit integrierten Kühlmittelkanälen, Kraftfahrzeug - Google Patents

Batteriemodulgehäuse mit integrierten Kühlmittelkanälen, Kraftfahrzeug Download PDF

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Abstract

Es wird ein Batteriemodulgehäuse (1) zum Aufnehmen von Batteriemodulen, insbesondere für ein Kraftfahrzeug (100), aufweisend eine Mehrzahl von Wandungen (2) und einen Kühlmittelanschluss (4) vorgeschlagen, wobei in einer Wandung (2) ein Kühlmittelkanal (5) vorgesehen ist, wobei die Wandung (2) eine Öffnung (6) vom Kühlmittelkanal (5) zu einer Außenseite (2.1) der Wandung (2) hin aufweist, wobei an der Außenseite (2.1) umlaufend um die Öffnung (6) und auf der Öffnung (6) eine Dichtung (7) angeordnet und vorzugsweise mit der Außenseite (2.1) verklebt ist, wobei in der Dichtung (7) eine den Kühlmittelkanal (5) mit dem Kühlmittelanschluss (4) verbindende Kühlmittelleitung (7.1) vorgesehen ist. Ferner wird ein Kraftfahrzeug (100) vorgeschlagen.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Batteriemodulgehäuse zur Aufnahme von Batteriemodulen.
  • Solche Batteriemodulgehäuse sind aus dem Stand der Technik bekannt. Zur Bereitstellung einer ausreichend hohen elektrischen Leistung zum Betrieb eines elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugs werden üblicherweise Batteriemodule zu Batterien verschaltet. Die Batteriemodule sind dazu in Gehäusen, den Batteriemodulgehäusen, angeordnet. Während des Betriebs der Batteriemodule entwickeln diese Wärme, welche abgeführt werden muss. Im Bereich der elektrisch betriebenen Kraftfahrzeuge geschieht dies typischerweise mit einer Flüssigkeitskühlung. Ein flüssiges Kühlmedium wird durch Kühlmittelkanäle gepumpt und nimmt die Abwärme der Batteriemodule auf.
  • Es hat sich gezeigt, dass es vorteilhaft ist, die Kühlmittelkanäle in den Batteriemodulgehäusen anzuordnen. Um keinen Bauraum zu verschwenden und eine hohe Packageeffizienz zu erreichen, sind die Kühlmittelkanäle oft mit einem rechteckigen Querschnitt versehen.
  • Um die Kühlmittelkanäle an einen Kühlmittelkreislauf anzuschließen, müssen entsprechende Anschlüsse an den Kühlmittelkanälen abgedichtet werden. Üblicherweise werden dazu bei nicht-runden Querschnitten der Kühlmittelkanäle axial verpresste Formdichtungen verwendet. Sind die Kühlmittelkanäle in einer Wandung des Batteriemodulgehäuses angeordnet, so führt dies dazu, dass orthogonal zur Wandung ein hoher Bauraumbedarf entsteht.
  • Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Batteriemodulgehäuse bereitzustellen, welche die geschilderten Nachteile des Standes der Technik nicht aufweist, sondern einen bauraumsparenden Anschluss eines Kühlmittelkreislaufs oder weiterer Kühlmittelkanäle an einen Kühlmittelkanal ermöglicht, ohne dabei den Querschnitt des Kühlmittelkanals signifikant zu reduzieren. Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Batteriemodulgehäuse zum Aufnehmen von Batteriemodulen, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, aufweisend eine Mehrzahl von Wandungen und einen Kühlmittelanschluss, wobei in einer Wandung ein Kühlmittelkanal vorgesehen ist, wobei die Wandung eine Öffnung vom Kühlmittelkanal zu einer Außenseite der Wandung hin aufweist, wobei an der Außenseite umlaufend um die Öffnung und auf der Öffnung eine Dichtung angeordnet und vorzugsweise mit der Außenseite verklebt ist, wobei in der Dichtung eine den Kühlmittelkanal mit dem Kühlmittelanschluss verbindende Kühlmittelleitung vorgesehen ist.
  • Das erfindungsgemäße Batteriemodulgehäuse ermöglicht einen bauraumsparenden Anschluss eines Kühlmittelkreislaufs oder weiterer Kühlmittelkanäle an den Kühlmittelkanal mittels des Kühlmittelanschlusses. Durch die in der Dichtung angeordnete Kühlmittelleitung ist es möglich, das Kühlmittel durch die Dichtung zu führen. Die Dichtung ist vorzugsweise flächig ausgebildet. Die Dichtung ist ferner bevorzugt nahe oder an einer Stirnseite des Batteriemodulgehäuses angeordnet.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen, sowie der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen entnehmbar.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Kühlmittelkanal stranggepresst ist. Der Kühlmittelkanal kann so auf vorteilhafte Weise in Form einer Kammer in das Strangpressprofil integriert werden.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Öffnung orthogonal zu einer Haupterstreckungsrichtung des Kühlmittelkanals angeordnet ist. Damit ist ein kurzer Weg vom Kühlmittelkanal durch die Wandung zur Kühlmittelleitung sichergestellt und die Gefahr von Undichtigkeiten und Materialschwächung wird reduziert.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Kühlmittelleitung orthogonal zur Öffnung angeordnet ist. Dies ermöglicht eine sehr bauraumsparende Anordnung der Kühlmittelleitung und eine sehr flache Ausführung der Dichtung. Vorzugsweise ist die Kühlmittelleitung parallel zum Kühlmittelkanal angeordnet.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Dichtung mittels Kleben auf die Wandung gefügt ist. Dadurch wird sicher gewährleistet, dass die Verbindung zwischen dem Kühlmittelkanal und der Kühlmittelleitung dicht ist, die Dichtung also eine Abdichtende Wirkung entfaltet. Denkbar ist, dass die Dichtung alternativ oder zusätzlich zum Kleben mittels einer anderen abdichtenden Befestigungsweise an der Wandung befestigt ist.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das Batteriemodulgehäuse einen Deckel aufweist, wobei der Deckel orthogonal zu einer Haupterstreckungsrichtung des Kühlmittelkanals angeordnet ist. Damit ist ein sicherer stirnseitiger Abschluss des Batteriemodulgehäuses möglich. Denkbar ist, dass der Deckel Aufnahmen zu Anordnen und/oder Fixieren des Kühlmittelanschlusses aufweist.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Deckel mit den Wandungen verschweißt ist, wobei der Deckel vorzugsweise umlaufend mit den Wandungen einen Innenraum des Batteriemodulgehäuses abdichtend verschweißt ist. Dadurch ist eine deckelseitige Abdichtung des Innenraumes des Batteriemodulgehäuses gewährleistet. Denkbar ist dazu, dass der Deckel zumindest teilweise aus einem Metall gefertigt ist. Denkbar ist aber auch, dass nur seitliche Bereiche des Deckels aus einem Metall gefertigt sind.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass in dem Kühlmittelkanal ein Stopfen zum Abdichten eines offenen Endes des Kühlmittelkanals angeordnet ist. Damit ist es möglich, den Kühlmittelkanal offen durch Strangpressen herzustellen und anschließend mit dem Stopfen abzudichten. Denkbar ist, dass der Stopfen am Deckel angeordnet, vorzugsweise fest mit dem Deckel verbunden ist. Denkbar ist aber auch, dass der Stopfen von Deckel beabstandet ist.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Dichtung eine flächige untere Seite und eine obere Seite, welche mit der unteren Seite fluiddicht verbunden ist, umfasst, wobei die obere Seite mindestens eine längliche Ausbuchtung aufweist, wobei von der länglichen Ausbuchtung zusammen mit der unteren Seite die Kühlmittelleitung gebildet ist. Dies ermöglicht eine sehr flache und bauraumsparende Ausführung der Dichtung. Vorzugsweise ist durch die Kühlmittelleitung eine Fortsetzung des Kühlmittelkanals gebildet.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Kühlmittelanschluss eine Kupplung zum Anschluss eines Kühlkreislaufes aufweist. Dies ermöglicht einen einfachen Einbau des Batteriemodulgehäuses in ein Kraftfahrzeug.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Kühlmittelanschluss mit einem weiteren Kühlmittelkanal des Batteriemodulgehäuses oder eines weiteren Batteriemodulgehäuses verbunden ist. Dies ermöglicht ein Rückführen des Kühlmittels durch den weiteren Kühlmittelkanal, entweder durch das Batteriemodulgehäuse oder das weitere Batteriemodulgehäuse.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Wandung neben dem Kühlmittelkanal einen parallel zum Kühlmittelkanal angeordneten weiteren Kühlmittelkanal aufweist, wobei die Wandung eine weitere Öffnung vom weiteren Kühlmittelkanal zur Außenseite der Wandung hin aufweist, wobei die Dichtung an der Außenseite umlaufend um die weitere Öffnung und auf der weiteren Öffnung angeordnet ist, wobei in der Dichtung eine den weiteren Kühlmittelkanal mit einem weiteren Kühlmittelanschluss verbindende weitere Kühlmittelleitung vorgesehen ist. Dies ermöglicht eine gleichmäßige Kühlung über einen großen Teil der Wandung. Denkbar ist, dass die Wandung zwei oder mehr weitere Kühlmittelkanäle aufweist. Insbesondere ist es möglich, das Kühlmittel mäandrierend durch die Wandung strömen zu lassen.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Kühlmittelleitung parallel zur Haupterstreckungsrichtung des Kühlmittelkanals angeordnet ist, wobei vorzugsweise die weitere Kühlmittelleitung parallel zur Haupterstreckungsrichtung des Kühlmittelkanals angeordnet ist. Dies bewirkt auf vorteilhafte Weise eine kurze Bauform der Kühlmittelleitung und spart somit Bauraum, Gewicht und Kosten.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Kühlmittelleitung in einer Richtung parallel zur Haupterstreckungsrichtung des Kühlmittelkanals die Wandung überragend angeordnet ist, wobei vorzugsweise die weitere Kühlmittelleitung in einer Richtung parallel zur Haupterstreckungsrichtung des Kühlmittelkanals die Wandung überragend angeordnet ist. Damit ist auf vorteilhafte Weise die Anordnung des Kühlmittelanschlusses auf der Stirnseite des Batteriemodulgehäuses realisiert.
  • Ein weiterer Gegenstand der Erfindung zur Lösung der eingangs formulierten Aufgabe ist ein Kraftfahrzeug aufweisend ein erfindungsgemäßes Batteriemodulgehäuse.
  • Alle zuvor im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Batteriemodulgehäuse offenbarten Einzelheiten, Merkmale und Vorteile beziehen sich gleichfalls auf das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug.
  • Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Zeichnungen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen anhand der Zeichnungen. Die Zeichnungen illustrieren dabei lediglich beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung, welche den Erfindungsgedanken nicht einschränken.
    • 1 illustriert schematisch einen Teil eines Batteriemodulgehäuses gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • 2 illustriert schematisch ein Detail eines Batteriemodulgehäuses gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • 3 illustriert schematisch ein Kraftfahrzeug gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit einem Batteriemodulgehäuse gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 1 illustriert schematisch einen Teil eines Batteriemodulgehäuses 1 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Übersichtlichkeit halber sind der Deckel, die Dichtung und der Kühlmittelanschluss hier nicht dargestellt. Zu sehen sind Wandungen 2 des Batteriemodulgehäuses 1. Die Wandungen 2 sind mittels Strangpressen hergestellt. Die obere Wandung 2 weist einen Kühlmittelkanal 5 (hier durch eine Öffnung 6 erkennbar) und einen weiteren Kühlmittelkanal 5' (hier durch eine weitere Öffnung 6' erkennbar) auf. Die Kühlmittelkanäle 5, 5' sind stirnseitig mit Stopfen 8 abgedichtet.
  • Während des Strangpressens werden die Kühlmittelkanäle 5, 5' als Hohlräume hergestellt und verlaufen in Extrusionsrichtung, sind also parallel zur Haupterstreckungsrichtung des Batteriemodulgehäuses 1 angeordnet. Zu erkennen ist weiterhin die Außenseite 2.1 der Wandung 2, auf welcher die Dichtung (siehe 2) angeordnet wird.
  • 2 illustriert schematisch ein Detail eines Batteriemodulgehäuses 1 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Hier ist genauer erkennbar, wie das Batteriemodulgehäuse 1 gemäß der hier gezeigten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist. Die gewählte Darstellung ist schnittbildlich um die Verläufe der kühlmittelführenden Komponenten besser zeigen zu können.
  • Zu sehen ist der Kühlmittelkanal 5. Dieser ist entlang der Extrusionsrichtung der Strangpressung der Wandung 2 parallel zur Außenseite 2.1 angeordnet. Nahe der Stirnseite des Batteriemodulgehäuses 1 weist die Wandung 2 eine senkrecht zum Verlauf des Kühlmittelkanals 5 angeordnete Öffnung 6 auf. Um die Öffnung 6 herum und auf der Öffnung 6 die Öffnung 6 abdichtend ist eine Dichtung 7 angeordnet. Die Dichtung 7 ist vorzugsweise aufgeklebt und/oder vorzugsweise mittels Dichtschweißen mit der Außenseite 2.1 verbunden.
  • Die Dichtung 7 weist hier eine flächige untere Seite 7.3 und eine obere Seite 7.2 auf, welche fluiddicht miteinander verbunden sind. In der oberen Seite 7.2 sind Ausbuchtungen vorgesehen. Zusammen mit der unteren Seite 7.3 bilden die Ausbuchtungen eine Kühlmittelleitung 7.1 und vorzugsweise eine weitere Kühlmittelleitung 7.1'.
  • Die Öffnung 6 verbindet den Kühlmittelkanal 5 mit der Kühlmittelleitung 7.1, an deren Ende ein Kühlmittelanschluss 4 angeordnet ist. Dieser befindet sich an der Stirnseite des Batteriemodulgehäuses 1, so dass orthogonal zur Außenseite 2.1 der Wandung 2 nur wenig Bauraum konsumiert wird.
  • Als stirnseitiger Abschluss des Batteriemodulgehäuses 1 ist ein Deckel 3 vorgesehen. Der Deckel 3 ist vorzugsweise umlaufend mit den Wandungen 2 verschweißt, so dass ein Innenraum des Batteriemodulgehäuses 1 abgedichtet ist. Der Kühlmittelkanal 5 ist zwischen der Öffnung 6 und dem Deckel 3 mit einem Stopfen 8 abgedichtet.
  • Parallel zum Kühlmittelkanal 5 ist der (hier nicht erkennbare) weitere Kühlmittelkanal angeordnet. Dieser wird ebenso wie der Kühlmittelkanal 5 durch die Dichtung 7 abgedichtet und ist über eine weitere Öffnung mit der weitere Kühlmittelleitung 7.1' verbunden. Die weitere Kühlmittelleitung 7.1' mündet in einem weiteren Kühlmittelanschluss 4'. Durch die Anordnung der Öffnungen 6, 6' und der Dichtung 7 mit den Kühlmittelleitungen 7.1, 7.1' ist ein exzellent abgedichteter und gleichzeitig sehr bauraumsparender Anschluss der Kühlmittelkanäle 5, 5' ermöglicht.
  • 3 illustriert schematisch ein Kraftfahrzeug 100 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit einem Batteriemodulgehäuse 1 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Claims (15)

  1. Batteriemodulgehäuse (1) zum Aufnehmen von Batteriemodulen, insbesondere für ein Kraftfahrzeug (100), aufweisend eine Mehrzahl von Wandungen (2) und einen Kühlmittelanschluss (4), wobei in einer Wandung (2) ein Kühlmittelkanal (5) vorgesehen ist, wobei die Wandung (2) eine Öffnung (6) vom Kühlmittelkanal (5) zu einer Außenseite (2.1) der Wandung (2) hin aufweist, wobei an der Außenseite (2.1) umlaufend um die Öffnung (6) und auf der Öffnung (6) eine Dichtung (7) angeordnet und vorzugsweise mit der Außenseite (2.1) verklebt ist, wobei in der Dichtung (7) eine den Kühlmittelkanal (5) mit dem Kühlmittelanschluss (4) verbindende Kühlmittelleitung (7.1) vorgesehen ist.
  2. Batteriemodulgehäuse (1) nach Anspruch 1, wobei der Kühlmittelkanal (5) stranggepresst ist.
  3. Batteriemodulgehäuse (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Öffnung (6) orthogonal zu einer Haupterstreckungsrichtung des Kühlmittelkanals (5) angeordnet ist.
  4. Batteriemodulgehäuse (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kühlmittelleitung (7.1) orthogonal zur Öffnung (6) angeordnet ist.
  5. Batteriemodulgehäuse (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Dichtung (7) mittels Kleben auf die Wandung (2) gefügt ist.
  6. Batteriemodulgehäuse (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Batteriemodulgehäuse (1) einen Deckel (3) aufweist, wobei der Deckel (3) orthogonal zu einer Haupterstreckungsrichtung des Kühlmittelkanals (5) angeordnet ist.
  7. Batteriemodulgehäuse (1) nach Anspruch 6, wobei der Deckel (3) mit den Wandungen (2) verschweißt ist, wobei der Deckel (3) vorzugsweise umlaufend mit den Wandungen (2) einen Innenraum des Batteriemodulgehäuses (1) abdichtend verschweißt ist.
  8. Batteriemodulgehäuse (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in dem Kühlmittelkanal (5) ein Stopfen (8) zum Abdichten eines offenen Endes des Kühlmittelkanals (5) angeordnet ist.
  9. Batteriemodulgehäuse (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Dichtung (7) eine eine flächige untere Seite (7.3) und eine obere Seite (7.2), welche mit der unteren Seite (7.3) fluiddicht verbunden ist, umfasst, wobei die obere Seite (7.2) mindestens eine längliche Ausbuchtung aufweist, wobei von der länglichen Ausbuchtung zusammen mit der unteren Seite (7.3) die Kühlmittelleitung (7.1) gebildet ist..
  10. Batteriemodulgehäuse (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Kühlmittelanschluss (4) eine Kupplung zum Anschluss eines Kühlkreislaufes aufweist.
  11. Batteriemodulgehäuse (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der Kühlmittelanschluss (4) mit einem weiteren Kühlmittelkanal (5') des Batteriemodulgehäuses (1) oder eines weiteren Batteriemodulgehäuses verbunden ist.
  12. Batteriemodulgehäuse (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Wandung (2) neben dem Kühlmittelkanal (5) einen parallel zum Kühlmittelkanal (5) angeordneten weiteren Kühlmittelkanal (5') aufweist, wobei die Wandung (2) eine weitere Öffnung (6') vom weiteren Kühlmittelkanal (5') zur Außenseite (2.1) der Wandung (2) hin aufweist, wobei die Dichtung (7) an der Außenseite (2.1) umlaufend um die weitere Öffnung (6') und auf der weiteren Öffnung (6') angeordnet ist, wobei in der Dichtung (7) eine den weiteren Kühlmittelkanal (5') mit einem weiteren Kühlmittelanschluss (4') verbindende weitere Kühlmittelleitung (7.1') vorgesehen ist.
  13. Batteriemodulgehäuse (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kühlmittelleitung (7.1) parallel zur Haupterstreckungsrichtung des Kühlmittelkanals (5) angeordnet ist, wobei vorzugsweise die weitere Kühlmittelleitung (7.1') parallel zur Haupterstreckungsrichtung des Kühlmittelkanals (5) angeordnet ist.
  14. Batteriemodulgehäuse (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kühlmittelleitung (7.1) in einer Richtung parallel zur Haupterstreckungsrichtung des Kühlmittelkanals (5) die Wandung (2) überragend angeordnet ist, wobei vorzugsweise die weitere Kühlmittelleitung (7.1') in einer Richtung parallel zur Haupterstreckungsrichtung des Kühlmittelkanals (5) die Wandung (2) überragend angeordnet ist.
  15. Kraftfahrzeug (100) aufweisend ein Batteriemodulgehäuse (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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