DE102020121205A1 - Batteriegehäuse für eine Kraftfahrzeugbatterie - Google Patents

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Abstract

Es ist ein Batteriegehäuse (10) für eine Kraftfahrzeugbatterie eines Kraftfahrzeugs vorgesehen mit einem mindestens eine ebene Gehäusewand (16) ausbildenden Gehäusekörper (12), einem an einer nach außen weisenden Oberfläche (18) der Gehäusewand (16) aufliegenden Kühlplatte (20) zum Temperieren der Kraftfahrzeugbatterie und einem in einer Ebene der Gehäusewand (16) abstehenden Anschlussansatz (24), wobei der Anschlussansatz (24) mindestens eine mit einem in der Kühlplatte (20) ausgebildeten Kühlkanal (22) kommunizierende Anschlussöffnung (26) aufweist. Durch die mittelbare fluidische Anbindung des Kühlkanals (22) der Kühlplatte (20) über die Anschlussöffnungen (26) des Anschlussansatzes (24) kann ein Überstehen einer Anschlusstechnik für einen Kühlmittelschlauch vermieden werden und der Bauraumbedarf senkrecht zur Oberfläche (16) der Gehäusewand (16) minimiert werden, so dass eine bauraumsparende Kraftfahrzeugbatterie ermöglicht ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Batteriegehäuse für eine Kraftfahrzeugbatterie, mit deren Hilfe Batteriezellen zur Ausbildung der Kraftfahrzeugbatterie aufgenommen und temperiert, insbesondere gekühlt, werden können.
  • Aus WO 2012/126111 ist ein quaderförmiges Batteriegehäuse für eine Kraftfahrzeugbatterie bekannt, zu deren Kühlung auf einer Oberseite des Batteriegehäuse eine dünne Kühlplatte mit einem ein Kühlmedium führenden Kühlkanal aufgelegt werden kann, wobei von einer Schmalseite der Kühlplatte mit dem Kühlkanal kommunizierende Anschlussstutzen abstehen, deren Querschnitt beidseitig über die Dicke der Schmalseite der Kühlplatte übersteht.
  • Es besteht ein ständiges Bedürfnis den Bauraum von Kraftfahrzeugbatterien zu reduzieren.
  • Es ist die Aufgabe der Erfindung Maßnahmen aufzuzeigen, die eine bauraumsparende Kraftfahrzeugbatterie ermöglichen.
  • Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch ein Batteriegehäuse mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung angegeben, die jeweils einzeln oder in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können.
  • Eine Ausführungsform betrifft ein Batteriegehäuse für eine Kraftfahrzeugbatterie eines Kraftfahrzeugs, mit einem mindestens eine ebene Gehäusewand ausbildenden Gehäusekörper, einem an einer nach außen weisenden Oberfläche der Gehäusewand aufliegenden Kühlplatte zum Temperieren der Kraftfahrzeugbatterie und einem in einer Ebene der Gehäusewand abstehenden Anschlussansatz, wobei der Anschlussansatz mindestens eine mit einem in der Kühlplatte ausgebildeten Kühlkanal kommunizierende Anschlussöffnung aufweist.
  • Der Anschlussansatz ist außerhalb eines für die Aufnahme von Batteriezellen vorgesehenen Innenraums des Gehäusekörpers vorgesehen, so dass der Anschlussansatz nicht die Aufnahme der Batteriezellen beeinträchtigen kann. Die in dem Anschlussansatz vorgesehene mindestens eine Anschlussöffnung kann ein Teil einer fluidischen Versorgungsstrecke sein, über die ein Kühlmittel an den Kühlkanal zugeführt beziehungsweise aus dem Kühlkanal abgeführt wird. Der Kühlkanal kann über den Anschlussansatz durch den Gehäusekörper hindurch an einem Kühlkreislauf angeschlossen werden, ohne dass hierzu Leitungen des Kühlkreislaufs durch den für die Batteriezellen vorgesehenen Innenraums des Gehäusekörpers geführt werden müssen. Durch die, insbesondere der Materialdicke der Gehäusewand entsprechenden, Materialdicke des Anschlussansatzes kann ein Kühlmittelschlauch entsprechend versetzt angeschlossen werden, so dass der Kühlmittelschlauch und/oder ein Anschlussstutzen zum Anschluss des Kühlmittelschlauchs nicht über die von der Oberfläche der Gehäusewand weg weisenden Außenseite der Kühlplatte hinausragen muss. Ein Bauraumgewinn durch eine besonders dünne Kühlplatte wird nicht durch einen abstehenden Teil einer Anschlusstechnik für einen Kühlmittelschlauch beeinträchtigt. Stattdessen kann die über die Materialdicke des Anschlussansatzes versetzte Anschlusstechnik vollständig in einem gemeinsamen Höhenbereich mit dem übrigen Gehäusekörper vorgesehen sein, für den innerhalb eines Kraftfahrzeugs sowieso schon Bauraum vorgehalten ist. Durch die mittelbare fluidische Anbindung des Kühlkanals der Kühlplatte über die Anschlussöffnungen des Anschlussansatzes kann ein Überstehen einer Anschlusstechnik für einen Kühlmittelschlauch vermieden werden und der Bauraumbedarf senkrecht zur Oberfläche der Gehäusewand minimiert werden, so dass eine bauraumsparende Kraftfahrzeugbatterie ermöglicht ist.
  • Insbesondere ist der Kühlkanal in einer zur Oberfläche der Gehäusewand im Wesentlichen parallelen Kühlebene ausgebildet, wobei der Kühlkanal über quer zur Kühlebene verlaufende Verbindungsöffnungen mit der jeweiligen Anschlussöffnung verbunden ist. Die Kühlplatte kann beispielsweise durch zwei miteinander verbundene, insbesondere verklebte und/oder verschweißte, Bleche ausgebildet sein, zwischen denen durch geeignete Ausprägungen der Kühlkanal ausgebildet ist. In einem Anfangsbereich und einem Endbereich des Kühlkanals können in dem auf der Oberfläche der Gehäusewand aufliegenden Blech die jeweiligen Verbindungsöffnungen als Materialaussparung vorgesehen sein. Die Verbindungsöffnungen können im Wesentlichen mit der jeweils zugeordneten Anschlussöffnung des Anschlussansatzes fluchten und vorzugsweise im Wesentlichen einander korrespondierend ausgeformt sein. Der Kühlkanal kann sich dadurch eingangsseitig und ausgangsseitig durch die Verbindungsöffnungen der Kühlplatte und die Anschlussöffnungen des Anschlussansatzes hindurch fortsetzen, insbesondere bevor eine an dem Anschlussansatz ansetzende Anschlusstechnik für den Anschluss eines Kühlmittelschlauchs oder sonstigen Leitung vorgesehen ist. Von dem in der Ebene der Kühlplatte liegenden Kühlkanal kann das Kühlfluid aus einem gemeinsamen Höhenbereich mit dem übrigen Gehäusekörper kommen und abgeführt werden. Wenn die mit der Kühlplatte versehene Gehäusewand ein Boden oder eine Decke des Gehäusekörpers ist, kann insbesondere eine Erstreckung des Batteriegehäuses in eine vertikale Z-Richtung minimiert werden.
  • Vorzugsweise ist an einer von der Kühlplatte weg weisenden Unterseite des Anschlussansatzes jeweils ein mit der jeweiligen Anschlussöffnung verbundener Anschlussstutzen zum Anschluss einer Fluidleitung verbunden. Der Anschlussstutzen kann dadurch in einen gemeinsamen Höhenbereich mit dem übrigen Gehäusekörper abstehen, so dass durch den Anschlussstutzen kein zusätzlicher Bauraum oberhalb der auf der Oberfläche der Gehäusewand aufliegenden Kühlplatte für den Anschlussstutzen vorgehalten werden muss. Der Anschlussstutzen ist dadurch nicht in einer gemeinsamen Ebene mit der Kühlplatte angeordnet, sondern zu der Ebene der Kühlplatte im Wesentlichen senkrecht ausgerichtet. Ein von dem Anschlussstutzen abgehender Kühlmittelschlauch oder sonstige Leitung kann dadurch ebenfalls in einem gemeinsamen Höhenbereich mit dem übrigen Gehäusekörper vorgesehen sein, so dass auch eine Leitungsinfrastruktur eines die Kühlplatte mit Kühlmittel versorgenden Kühlkreislauf bauraumsparend verbaut werden kann. Insbesondere kann ein Bauraumbedarf in eine vertikale Z-Richtung minimiert werden.
  • Besonders bevorzugt ist der Anschlussstutzen zum Anschluss eines im Wesentlichen senkrecht zur Kühlebene der Kühlplatte anschließbaren Kühlmittelschlauchs gerade ausgeführt. Der Kühlmittelschlauch kann dadurch senkrecht zur Kühlplatte und zur gekühlten Gehäusewand von dem Anschlussstutzen weggeführt werden, so dass der Kühlmittelschlauch in einem gemeinsamen Höhenbereich mit dem übrigen Gehäusekörper verlaufen kann. Gegebenenfalls kann der Kühlmittelschlauch, beispielsweise um ca. 90°, umgelenkt werden, so dass der Kühlmittelschlauch höhenversetzt zu der Kühlplatte und zu der gekühlten Gehäusewand an einer von der gekühlten Gehäusewand abgehenden Seitenwand des Gehäusekörper entlang verlaufen kann.
  • In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Anschlussstutzen zum Anschluss eines im Wesentlichen parallel zur Kühlebene der Kühlplatte und im Wesentlichen senkrecht zu einer Abstehrichtung des Anschlussansatzes anschließbaren Kühlmittelschlauchs winkelig ausgeführt ist. Dadurch ist es nicht erforderlich den Kühlmittelschlauch um 90° umzulenken, um den Kühlmittelschlauch höhenversetzt zu der Kühlplatte und zu der gekühlten Gehäusewand an einer von der gekühlten Gehäusewand abgehenden Seitenwand des Gehäusekörper entlang verlaufen zu lassen. Vorzugsweise ist die winkelige Umlenkung verschiedener Anschlussstutzen auf verschiedenen Höhenniveaus, das heißt auf unterschiedlichen Abständen zu der Ebene der gekühlten Gehäusewand, vorgesehen, so dass ein durch jeweils einen Kühlmittelschlauch ausgebildeter Vorlauf und Rücklauf für den Kühlkanal der Kühlplatte automatisch bauraumsparend aneinander vorbeigeführt verlegt werden können. Beispielsweise kann der für den Vorlauf vorgesehene Kühlmittelschlauch und der für den Rücklauf vorgesehene Kühlmittelschlauch übereinander angeordnet an einer von der gekühlten Gehäusewand abgehenden Seitenwand des Gehäusekörper entlang geführt sein. Dadurch kann auch ein Bauraumbedarf in horizontaler Richtung, das heißt in X-Richtung und/oder in Y-Richtung, gering gehalten werden.
  • Insbesondere weist die selbe Gehäusewand zwei oder mehr verschiedene, insbesondere zueinander versetzte, Anschlussansätze zum Anschluss von zwei oder mehr verschiedenen separat ausgeführten Kühlplatten auf. Dadurch kann die selbe Gehäusewand durch verschiedene unabhängig voneinander betriebenen Kühlplatten gekühlt werden, wodurch ein unterschiedlicher Kühlungsbedarf entlang einer Längsrichtung des Gehäusekörpers berücksichtigt und energieeffizient begegnet werden kann.
  • Vorzugsweise sind zwei zueinander versetzte und über Verbindungswände miteinander verbundene, insbesondere im Wesentlichen parallel zueinander verlaufende, Gehäusewände vorgesehen, wobei beide Gehäusewände mindestens einen in der jeweiligen Ebene der Gehäusewand abstehenden Anschlussansatz aufweisen und auf beiden nach außen weisenden Oberflächen der jeweilige Gehäusewand mindestens eine an der Oberfläche der Gehäusewand aufliegenden Kühlplatte vorgesehen ist. Beispielsweise können die beiden gekühlten Gehäusewände einen Boden und eine Decke des Gehäusekörpers ausbilden, die über die Verbindungswände zu einem quaderförmigen Gehäusekörpers zusammengesetzt sind. Der mindestens eine Anschlussansatz der jeweiligen gekühlten Gehäusewände stehen hierbei insbesondere an derselben Verbindungswand ab. Da für die Anschlusstechnik und die angeschlossenen Leitungen der einen gekühlten Gehäusewand sowieso ein Bauraum vorgehalten werden muss, kann dieser Bauraum zusätzlich auch für die weitere gekühlte Gehäusewand genutzt werden. Trotz der Verdoppelung der Kühlleistung ist der Bauraumbedarf allenfalls unterproportional erhöht.
  • Besonders bevorzugt stehen sämtliche Anschlussansätze in nur genau eine Abstehrichtung ab. Sämtliche Anschlussansätze, Verbindungstechniken und/oder angeschlossenen Leitungen können auch bei verschiedenen gekühlten Gehäusewände und/oder verschiedenen vorgesehenen Kühlplatten in einem gemeinsamen Bauraumbereich konzentriert werden, so dass der Bauraumbedarf seitlich neben der Gehäusewand minimiert werden kann.
  • Insbesondere sind für die Zufuhr von Kühlmittel in den Kühlkanal der Kühlplatte und für die Abfuhr von Kühlmittel aus dem Kühlkanal der Kühlplatte ein gemeinsamer Anschlussansatz oder zueinander beabstandete separate Anschlussansätze vorgesehen. Je nach dem für die Kühlplatte vorgesehene Verlauf des Kühlkanals kann die Zufuhr und die Abfuhr nah beieinander in einem gemeinsamen Anschlussansatz oder zueinander beabstandet in separaten Anschlussansätzen erfolgen. Der Materialeinsatz für die Anschlusstechnik des Kühlkanals kann dadurch gering gehalten werden, ohne dass es hierzu erforderlich ist für den Verlauf des Kühlkanals die Kühleffizienz beeinträchtigende konstruktive Vorgaben zu machen.
  • Vorzugweise ist der Gehäusekörper abgesehen von dem mindestens einen Anschlussansatz quaderförmig ausgestaltet. Der Gehäusekörper weist dadurch eine einfache Grundform auf, die kostengünstig hergestellt werden kann. Beispielsweise kann der Gehäusekörper durch Extrudieren oder Strangpressen hergestellt und auf eine gewünschte Längserstreckung abgelängt werden und die Anschlussansätze nachträglich angeformt werden, sofern der mindestens eine Anschlussansatz nicht Teil eines in Längsrichtung durchgängigen Ansatzes ist.
  • Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele exemplarisch erläutert, wobei die nachfolgend dargestellten Merkmale sowohl jeweils einzeln als auch in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können. Es zeigen:
    • 1: eine schematische perspektivische Explosionsdarstellung eines Teils eines Batteriegehäuses,
    • 2: eine schematische perspektivische Ansicht des Batteriegehäuses aus 1 in einem zusammengesetzten Zustand,
    • 3: eine schematische perspektivische Explosionsdarstellung eines anderen Teils des Batteriegehäuses und
    • 4: eine schematische Schnittansicht des Batteriegehäuses aus 3 in einem zusammengesetzten Zustand.
  • Das in 1 dargestellte Batteriegehäuse 10 für eine Kraftfahrzeugbatterie eines Kraftfahrzeugs weist einen im Wesentlichen als rechteckiges Rohrprofil ausgestalteten Gehäusekörper 12 auf, in dessen Innenraum Batteriezellen aufgenommen werden können. Der Gehäusekörper 12 weist zwei über seitliche Verbindungswände 14 miteinander verbundene Gehäusewände 16 auf, die im dargestellten Ausführungsbeispiel einen Boden und eine Decke des Gehäusekörpers 12 ausbilden. Die in vertikaler Z-Richtung über die Verbindungswände 14 zueinander beabstandeten Gehäusewände 16 können an ihrer nach außen weisenden Oberfläche 18 mit mindestens einer Kühlplatte 20 versehen sein. Die jeweilige Kühlplatte 20 kann aus zwei miteinander verbundenen Blechen ausgestaltet sein, zwischen denen ein Kühlkanal 22 ausgebildet sein kann. In der Ebene der jeweiligen Gehäusewand 16 steht an der Verbindung mit derselben Verbindungwand 14 jeweils mindestens ein Anschlussansatz 24 ab. Der jeweilige Anschlussansatz 24 steht nach außen, das heißt von dem Innenraum des Gehäusekörpers 12 weg, ab und verlängert die Oberfläche 18 der zugeordneten Gehäusewand 16.
  • Wenn die Kühlplatte 20 auf die Oberfläche 18 der zugeordneten Gehäusewand 16 aufgelegt ist, kann ein Teil der Kühlplatte 20 ebenfalls auf den von dem Anschlussansatz 24 ausgebildeten Teil der Oberfläche 18 aufliegen, wie in 2 dargestellt ist. In dem Anschlussansatz ist mindestens eine Anschlussöffnung 26 ausgebildet, die über eine korrespondierende in der Kühlplatte 20 ausgebildete Verbindungsöffnung mit dem Kühlkanal 22 der Kühlplatte fluidisch angeschlossen sein kann.
  • Wie in 3 und 4 dargestellt ist, kann an der von der Kühlplatte 20 weg weisenden Seite des Anschlussansatzes 24 ein Anschlussstutzen 28 befestigt sein, über den die Anschlussöffnung 26 und der fluidisch angeschlossene Kühlkanal 22 mit einer insbesondere als Kühlmittelschlauch ausgebildeten Fluidleitung verbunden werden kann. Die Fluidleitung kann Teil eines Kühlmittelkreislaufs sein, mit dessen Hilfe das Batteriegehäuse 10 temperiert werden kann. Der Anschlussstutzen 28 kann gerade oder winkelig ausgeführt sein, um die an dem Anschlussstutzen 28 angeschlossene Fluidleitung an der Verbindungswand 14 entlang bauraumsparend verlegen zu können.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • WO 2012/126111 [0002]

Claims (10)

  1. Batteriegehäuse für eine Kraftfahrzeugbatterie eines Kraftfahrzeugs, mit einem mindestens eine ebene Gehäusewand (16) ausbildenden Gehäusekörper (12), einem an einer nach außen weisenden Oberfläche (18) der Gehäusewand (16) aufliegenden Kühlplatte (20) zum Temperieren der Kraftfahrzeugbatterie und einem in einer Ebene der Gehäusewand (16) abstehenden Anschlussansatz (24), wobei der Anschlussansatz (24) mindestens eine mit einem in der Kühlplatte (20) ausgebildeten Kühlkanal (22) kommunizierende Anschlussöffnung (26) aufweist.
  2. Batteriegehäuse nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkanal (22) in einer zur Oberfläche (18) der Gehäusewand (16) im Wesentlichen parallelen Kühlebene ausgebildet ist, wobei der Kühlkanal (24) über quer zur Kühlebene verlaufende Verbindungsöffnungen mit der jeweiligen Anschlussöffnung (26) verbunden ist.
  3. Batteriegehäuse nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass an einer von der Kühlplatte (20) weg weisenden Unterseite des Anschlussansatzes (24) jeweils ein mit der jeweiligen Anschlussöffnung (26) verbundener Anschlussstutzen (28) zum Anschluss einer Fluidleitung verbunden ist.
  4. Batteriegehäuse nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlussstutzen (28) zum Anschluss eines im Wesentlichen senkrecht zur Kühlebene der Kühlplatte (20) anschließbaren Kühlmittelschlauchs gerade ausgeführt ist.
  5. Batteriegehäuse nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlussstutzen (28) zum Anschluss eines im Wesentlichen parallel zur Kühlebene der Kühlplatte (20) und im Wesentlichen senkrecht zu einer Abstehrichtung des Anschlussansatzes (24) anschließbaren Kühlmittelschlauchs winkelig ausgeführt ist.
  6. Batteriegehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, dass die selbe Gehäusewand (16) zwei oder mehr verschiedene, insbesondere zueinander versetzte, Anschlussansätze (24) zum Anschluss von zwei oder mehr verschiedenen separat ausgeführten Kühlplatten (20) aufweist.
  7. Batteriegehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, dass zwei zueinander versetzte und über Verbindungswände (14) miteinander verbundene, insbesondere im Wesentlichen parallel zueinander verlaufende, Gehäusewände (16) vorgesehen sind, wobei beide Gehäusewände (16) mindestens einen in der jeweiligen Ebene der Gehäusewand (16) abstehenden Anschlussansatz (24) aufweisen und auf beiden nach außen weisenden Oberflächen (18) der jeweilige Gehäusewand (16) mindestens eine an der Oberfläche (18) der Gehäusewand aufliegenden Kühlplatte (20) gesehen ist.
  8. Batteriegehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, dass sämtliche Anschlussansätze (24) in nur genau eine Abstehrichtung abstehen.
  9. Batteriegehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet, dass für die Zufuhr von Kühlmittel in den Kühlkanal (22) der Kühlplatte (20) und für die Abfuhr von Kühlmittel aus dem Kühlkanal (22) der Kühlplatte (20) ein gemeinsamer Anschlussansatz (24) oder zueinander beabstandete separate Anschlussansätze (24) vorgesehen sind.
  10. Batteriegehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 9 dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäusekörper (12) abgesehen von dem mindestens einen Anschlussansatz (24) quaderförmig ausgestaltet ist.
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