DE102020204584A1 - Batterie für ein batteriebetriebenes Kraftfahrzeug - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Batterie (1) für ein batteriebetriebenes Kraftfahrzeug. Die Batterie (1) umfasst ein Gehäuse (2) mit einem Aufnahmeraum (17) und wenigstens eine Modulreihe (4) aus wenigstens zwei Batteriemodulen (6). Das jeweilige Batteriemodul (6) umfasst eine vom Fluid durchströmbare Kühlvorrichtung (8), die zwei Modulanschlüsse (9a, 9b) jeweils zum Fluidvorlauf und zum Fluidrücklauf aufweist. Die Batterie (1) umfasst wenigstens einen Träger (5), der zwei vom Fluid durchströmbare Fluidkanäle (10a, 10b) jeweils zum Fluidvorlauf und zum Fluidrücklauf aufweist. Die wenigstens eine Modulreihe (4) und der wenigstens eine Träger (5) sind zueinander parallel und benachbart in dem Gehäuse (2) angeordnet.Erfindungsgemäß ist an dem Träger (5) ein Anschlussstück (11) stoffschlüssig festgelegt, wobei das Anschlussstück (11) der Modulreihe (4) zugewandt angeordnet ist und zwei Fluidstutzen (12a, 12b) jeweils zum Fluidvorlauf und zum Fluidrücklauf aufweist. Zum Fluidvorlauf und zum Fluidrücklauf ist jeweils der entsprechende Fluidkanal (10a, 10b) über den entsprechenden Fluidstutzen (12a, 12b) mit dem entsprechenden Modulanschluss (9a, 9b) einer der Kühlvorrichtungen (8) in der Modulreihe (4) fluidisch verbunden.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Batterie für ein batteriebetriebenes Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Eine gattungsgemäße Batterie wird in einem batteriebetriebenen Kraftfahrzeug als Energiequelle eingesetzt. Dabei weist die Batterie üblicherweise ein Gehäuse auf, in dem mehrere Batteriemodule aufgenommen und miteinander elektrisch verschaltet sind. Das jeweilige Batteriemodul ist dabei aus mehreren Einzelzellen gebildet, die aneinander gestapelt und miteinander elektrisch verschaltet sind. Zum Kühlen der Einzelzellen in dem Batteriemodul werden üblicherweise Kühlvorrichtungen vorgesehen, die vom Fluid durchströmbar sind und wärmeübertragend an den Einzelzellen des Batteriemoduls anliegen. Das Fluid wird zu und von den jeweiligen Kühlvorrichtungen über zusätzliche Fluidleitungen geleitet. Aus US 2018/0026243 A1 ist bekannt, als Fluidleitungen Längs- und Querträger des Gehäuses zu verwenden. Eine besondere Herausforderung stellt dabei fluiddichtes und aufwandreduziertes Anschließen der Kühlvorrichtungen an fluidführende Fluidleitungen.
  • Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, für eine Batterie der gattungsgemäßen Art eine verbesserte oder zumindest alternative Ausführungsform anzugeben, bei der beschriebenen Nachteile überwunden werden. Insbesondere soll eine Batterie bereitgestellt werden, in der das fluiddichte Anschließen der Kühlvorrichtung an die Fluidleitungen vereinfacht und sicher erfolgen kann.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Eine Batterie ist für ein batteriebetriebenes Kraftfahrzeug, insbesondere ein Elektro- oder Hybrid-Kraftfahrzeug, vorgesehen. Die Batterie umfasst ein Gehäuse mit einem Aufnahmeraum und wenigstens eine Modulreihe aus wenigstens zwei Batteriemodulen. Das jeweilige Batteriemodul umfasst dabei mehrere Einzelzellen, die aneinander gestapelt sind. Das jeweilige Batteriemodul umfasst ferner eine vom Fluid durchströmbare Kühlvorrichtung, die zwei Modulanschlüsse jeweils zum Fluidvorlauf und zum Fluidrücklauf aufweist. Die Batterie umfasst wenigstens einen Träger, der zwei vom Fluid durchströmbare Fluidkanäle jeweils zum Fluidvorlauf und zum Fluidrücklauf aufweist. Die wenigstens eine Modulreihe und der wenigstens eine Träger sind zueinander parallel und benachbart in dem Gehäuse angeordnet. Erfindungsgemäß ist an dem Träger ein Anschlussstück stoffschlüssig festgelegt. Dabei ist das Anschlussstück der Modulreihe zugewandt angeordnet und weist zwei Fluidstutzen jeweils zum Fluidvorlauf und zum Fluidrücklauf auf. Zum Fluidvorlauf und zum Fluidrücklauf ist jeweils der entsprechende Fluidkanal des Trägers über den entsprechenden Fluidstutzen des Anschlussstücks mit dem entsprechenden Modulanschluss einer der Kühlvorrichtungen in der Modulreihe fluidisch verbunden. Das Anschlussstück vereinfacht vorteilhafterweise das fluiddichte Anschließen der Kühlvorrichtungen an die Fluidkanäle in dem Träger.
  • Bei einer möglichen Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass das Anschlussstück den in der Modulreihe benachbarten Batteriemodulen zugeordnet ist. Dabei sind der Fluidstutzen zum Fluidvorlauf mit dem entsprechenden Modulanschluss in dem einen Batterieblock und der Fluidstutzen zum Fluidrücklauf mit dem entsprechenden Modulanschluss in dem anderen Batterieblock fluidisch verbunden. Bei einer alternativen Ausführungsform kann das Anschlussstück einem der Batteriemodule in der Modulreihe zugeordnet sein. Dann sind der Fluidstutzen zum Fluidvorlauf mit dem entsprechenden Modulanschluss des Batterieblocks und der Fluidstutzen zum Fluidrücklauf mit dem entsprechenden Modulanschluss des Batterieblocks fluidisch verbunden.
  • Vorteilhafterweise kann der Träger den Aufnahmeraum des Gehäuses aufteilen. Vorteilhafterweise kann der Träger ein Längsträger oder ein Querträger sein. Vorteilhafterweise kann sich der Träger über die gesamte Länge oder die gesamte Breite des Gehäuses erstrecken und endseitig mit Seitenwänden des Gehäuses festverbunden sein. Denkbar ist auch, dass der Träger eine Seitenwand des Gehäuses abbildet. Der Träger kann ein Hohlprofil sein, in dem dann die Fluidkanäle zum Fluidvorlauf und zum Fluidrücklauf ausgebildet sind. Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass das Anschlussstück und der Träger aus demselben Material geformt sind. Vorteilhafterweise kann das Anschlussstück mit dem Träger verschweißt oder verlötet oder einstückig sein.
  • Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Batterie ist vorgesehen, dass die Batterie wenigstens eine Reihenanordnung aus zwei Modulreihen und einem einzigen zwischen den Modulreihen angeordneten Träger umfasst. In der Reihenanordnung sind dann die Kühlvorrichtungen in den beiden Modulreihen über mehrere Anschlussstücke mit den Fluidkanälen des Trägers fluidisch verbunden. Vorteilhafterweise kann die Batterie auch mehrere Reihenanordnungen umfassen, die zueinander parallel und benachbart in dem Gehäuse angeordnet und miteinander fluidisch verbunden sind. Der Träger kann dabei ein Teil des Gehäuses sein und zu Seitenwänden des Gehäuses parallel ausgerichtet sein.
  • Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Batterie ist vorgesehen, dass ein Modulstutzen mit einem Modulflansch an dem Modulanschluss der jeweiligen Kühlvorrichtung zum Fluidvorlauf oder zum Fluidrücklauf und ein Stutzenflansch an dem entsprechenden Fluidstutzen des Anschlussstücks ausgebildet sind. Der Modulflansch und der Stutzenflansch liegen dann in einer Abdichtungsebene aneinander an und sind stoffschlüssig miteinander verbunden. Mit anderen Worten sind der Modulanschluss der Kühlvorrichtung und der Fluidstutzen des Anschlussstücks unmittelbar fluidisch miteinander verbunden. Insbesondere kann dadurch das fluiddichte Anschließen der Kühlvorrichtung an die Fluidkanäle vereinfacht erfolgen, was die Montage der Batterie insgesamt vereinfacht. Vorteilhafterweise können der Modulflansch und der Stutzenflansch miteinander verschweißt oder einstückig hergestellt sein.
  • Vorteilhafterweise kann dabei die Abdichtungsebene einen Flanschwinkel zwischen 5° und 90° zu einer quer zur Längsmittelachse des Trägers angeordneten Querebene aufweisen. Dadurch kann die Kühlvorrichtung bereits beim Einsetzen in das Gehäuse mit dem vormontierten Träger und dem vormontierten Anschlussstück an die Fluidkanäle in dem Träger angeschlossen werden. Dadurch kann die Montage der Batterie vereinfacht werden.
  • Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass an dem Modulanschluss der jeweiligen Kühlvorrichtung zum Fluidrücklauf oder zum Fluidvorlauf ein Rohrstutzen ausgebildet ist. Der Rohrstutzen und der entsprechende Fluidstutzen des Anschlussstücks sind dann über eine flexible Rohrleitung fluidisch verbunden. Mit anderen Worten sind der Modulanschluss der Kühlvorrichtung und der Fluidstutzen des Anschlussstücks mittelbar über die Rohrleitung fluidisch miteinander verbunden.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Batterie sind der eine Modulanschluss der jeweiligen Kühlvorrichtung unmittelbar und der andere Modulanschluss der jeweiligen Kühlvorrichtung mittelbar über die Rohrleitung mit den entsprechenden Fluidstutzen des Anschlussstücks verbunden. Dazu ist entsprechend an dem einen Modulanschluss ein Rohrstutzen und an dem anderen Modulanschluss ein Modulstutzen mit dem Modulflansch ausgebildet. Entsprechend ist der eine Fluidstutzen des Anschlussstücks zum Festlegen der Rohrleitung und an dem anderen Fluidanschluss ist ein Stutzenflansch zum Festlegen des Modulflanschs ausgebildet.
  • Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
  • Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
  • Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.
  • Es zeigen, jeweils schematisch
    • 1 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Batterie mit mehreren Batteriemodulen;
    • 2 eine Seitenansicht zwei benachbarter Batteriemodule in der erfindungsgemäßen Batterie;
    • 3 eine Seitenansicht eines Batteriemoduls in der erfindungsgemäßen Batterie;
    • 4 eine Draufsicht auf zwei benachbarte Batteriemodule in der erfindungsgemäßen Batterie.
  • 1 zeigt eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Batterie 1 für ein batteriebetriebenes Kraftfahrzeug. Die Batterie 1 umfasst dabei ein Gehäuse 2 mit einem Aufnahmeraum 17. In dem Aufnahmeraum 17 sind in diesem Ausführungsbeispiel mehrere Reihenanordnungen 3 aus jeweils zwei Modulreihen 4 und einem zwischen den Modulreihen 4 angeordneten Träger 5 angeordnet. Die Modulreihen 4 sind in der jeweiligen Reihenanordnung 3 beidseitig an dem Träger 5 und parallel zu diesem ausgerichtet. Die jeweilige Modulreihe 4 umfasst dabei mehrere benachbarte Batteriemodule 6. Das jeweilige Batteriemodul 6 umfasst mehrere Einzelzellen 7, die aneinander gestapelt und miteinander elektrisch verschaltet sind. 2 zeigt eine Seitenansicht zwei benachbarter Batteriemodule 6 in der Modulreihe 3. 3 zeigt eine Seitenansicht des Batteriemoduls 6 in der Modulreihe 3 und 4 zeigt eine Draufsicht auf zwei benachbarte Batteriemodule 6 in der Modulreihe 3.
  • Ferner umfasst das jeweilige Batteriemodul 6 eine vom Fluid durchströmbare Kühlvorrichtung 8, die einen Modulanschluss 9a zum Fluidvorlauf und einen Modulanschluss 9b zum Fluidrücklauf aufweist. In dem Träger 5 sind ein vom Fluid durchströmbarer Fluidkanal 10a zum Fluidvorlauf und ein vom Fluid durchströmbarer Fluidkanal 10b zum Fluidrücklauf ausgebildet, wie insbesondere in 3 erkennbar ist. Die Modulanschlüsse 9a und 9b der Kühlvorrichtungen 8 sind dabei mit den Fluidkanälen 10a und 10b des Trägers 5 fluidisch verbunden. Dabei erfolgt das fluidische Anschließen der Batteriemodule 6 der jeweiligen Reihenanordnung 3 an den Träger 5 der jeweiligen Reihenanordnung 3. An dem Träger 5 sind zum fluidischen Anschließen der Batteriemodule 6 mehrere Anschlussstücke 11 festgelegt. Die Anschlussstücke 11 sind dabei aus demselben Material wie die Träger 5 ausgebildet und mit diesen verschweißt.
  • Bezugnehmend aus 3 und 4 ist das Anschlussstück 11 der jeweiligen Modulreihe 4 zugewandt angeordnet und weist ein Fluidstutzen 12a zum Fluidvorlauf und einen Fluidstutzen 12b zum Fluidrücklauf auf. Entsprechend sind der Fluidstutzen 12a des Anschlussstücks 11 mit dem Fluidkanal 10a des Trägers 5 und der Fluidstutzen 12b des Anschlussstücks 11 mit dem Fluidkanal 10b des Trägers 5 fluidisch verbunden. In diesem Ausführungsbeispiel ist das Anschlussstück 11 den in der Modulreihe 4 benachbarten Batteriemodulen 6 - im Weiteren zum besseren Verständnis zusätzlich als 6A und 6B bezeichnet - zugeordnet. Dabei sind der Fluidstutzen 12a mit dem Modulanschluss 9a der Kühlvorrichtung 8 des Batterieblocks 6A und der Fluidstutzen 12b mit dem Modulanschluss 9b der Kühlvorrichtung 8 des Batterieblocks 6B fluidisch verbunden. Es versteht sich, dass der Modulanschluss 9b in dem Batteriemodul 6A mit einem weiteren Anschlussstück 11 und der Modulanschluss 9a in dem Batteriemodul 6B mit einem weiteren Anschlussstück 11 fluidisch mit den Fluidkanälen 10a und 10b verbunden sind.
  • Der Fluidstutzen 12a weist dabei einen Stutzenflansch 13 und der Modulanschluss 9a weist einen Modulstutzen 18 mit einem Modulflansch 14 auf. Der Modulflansch 14 und der Stutzenflansch 13 liegen in einer Abdichtungsebene DE aneinander an. Die Abdichtungsebene DE weist dabei einen Flanschwinkel F zu einer quer zur Längsmittelachse LA des Trägers 5 angeordneten Querebene QE auf. Dadurch kann die Kühlvorrichtung 8 bereits beim Einsetzen des Batteriemoduls 6A in das Gehäuse 2 an dem an dem Träger 5 vormontierten Anschlussstück 11 vorpositioniert werden. Dadurch kann die Montage der Batterie 1 vereinfacht werden. Der Modulflansch 14 und der Stutzenflansch 13 können dann miteinander beispielweise verschweißt sein. An dem Modulanschluss 9b ist ein Rohrstutzen 15 ausgebildet. Der Rohrstutzen 15 ist dabei mit dem Fluidstutzen 12b über eine Rohrleitung 16 fluidisch verbunden. In der Batterie 1 sind die Anschlussstücke 11 identisch ausgebildet, so dass die oben erläuterte Ausgestaltung der Anschlussstücke 11 auf alle Anschlussstücke 11 in der Batterie 1 zutrifft. Das gilt auf gleiche Weise auch für die Kühlvorrichtungen 8.
  • In der erfindungsgemäßen Batterie 1 kann durch das Anschlussstück 11 mit dem Stutzenflansch 13 und durch die den Modulstutzen 18 mit dem Modulflansch 14 die Montage und das fluidische Anschließen der Kühlvorrichtungen 8 an die Fluidkanäle 10a und 10b in dem Träger 5 vereinfacht erfolgen. Dadurch können der Aufbauaufwand und die Herstellungskosten der Batterie 1 reduziert werden.
  • 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
    • US 2018/0026243 A1 [0002]

Claims (10)

  1. Batterie (1) für ein batteriebetriebenes Kraftfahrzeug, - wobei die Batterie (1) ein Gehäuse (2) mit einem Aufnahmeraum (17) und wenigstens eine Modulreihe (4) aus wenigstens zwei Batteriemodulen (6) umfasst, - wobei das jeweilige Batteriemodul (6) eine vom Fluid durchströmbare Kühlvorrichtung (8) umfasst, die zwei Modulanschlüsse (9a, 9b) jeweils zum Fluidvorlauf und zum Fluidrücklauf aufweist, - wobei die Batterie (1) wenigstens einen Träger (5) umfasst, der zwei vom Fluid durchströmbare Fluidkanäle (10a, 10b) jeweils zum Fluidvorlauf und zum Fluidrücklauf aufweist, - wobei die wenigstens eine Modulreihe (4) und der wenigstens eine Träger (5) zueinander parallel und benachbart in dem Gehäuse (2) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, - dass an dem Träger (5) ein Anschlussstück (11) stoffschlüssig festgelegt ist, wobei das Anschlussstück (11) der Modulreihe (4) zugewandt angeordnet ist und zwei Fluidstutzen (12a, 12b) jeweils zum Fluidvorlauf und zum Fluidrücklauf aufweist, und - dass zum Fluidvorlauf und zum Fluidrücklauf jeweils der entsprechende Fluidkanal (10a, 10b) des Trägers (5) über den entsprechenden Fluidstutzen (12a, 12b) des Anschlussstücks (11) mit dem entsprechenden Modulanschluss (9a, 9b) einer der Kühlvorrichtungen (8) in der Modulreihe (4) fluidisch verbunden ist.
  2. Batterie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, - dass an dem Modulanschluss (9a) der jeweiligen Kühlvorrichtung (8) zum Fluidvorlauf oder zum Fluidrücklauf ein Modulstutzen (18) mit einem Modulflansch (14) und an dem entsprechenden Fluidstutzen (12a) des Anschlussstücks (11) ein Stutzenflansch (13) ausgebildet sind, und - dass der Modulflansch (14) und der Stutzenflansch (13) in einer Abdichtungsebene (DE) aneinander anliegen und stoffschlüssig miteinander verbunden sind.
  3. Batterie nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdichtungsebene (DE) einen Flanschwinkel (F) zwischen 5° und 90° zu einer quer zur Längsmittelachse (LA) des Trägers (5) angeordneten Querebene (QE) aufweist.
  4. Batterie nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Modulflansch (14) und der Stutzenflansch (13) miteinander verschweißt oder verlötet sind.
  5. Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, - dass an dem Modulanschluss (9b) der jeweiligen Kühlvorrichtung (8) zum Fluidrücklauf oder zum Fluidvorlauf ein Rohrstutzen (15) ausgebildet ist, und - dass der Rohrstutzen (15) und der entsprechende Fluidstutzen (12b) des Anschlussstücks (11) über eine flexible Rohrleitung (16) fluidisch verbunden sind.
  6. Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, - dass das Anschlussstück (11) und der Träger (5) aus demselben Material geformt sind, und/oder - dass das Anschlussstück (11) mit dem Träger (5) verschweißt oder verlötet ist.
  7. Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlussstück (11) den in der Modulreihe (4) benachbarten Batteriemodulen (6/6A, 6/6B) zugeordnet ist, wobei der Fluidstutzen (12a) zum Fluidvorlauf mit dem entsprechenden Modulanschluss (9a) in dem einen Batterieblock (6/6A) und der Fluidstutzen (12b) zum Fluidrücklauf mit dem entsprechenden Modulanschluss (9b) in dem anderen Batterieblock (6/6B) fluidisch verbunden sind.
  8. Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlussstück (11) einem der Batteriemodule (6) in der Modulreihe (4) zugeordnet ist, wobei der Fluidstutzen (12a) zum Fluidvorlauf mit dem entsprechenden Modulanschluss (9a) des Batterieblocks (6) und der Fluidstutzen (12b) zum Fluidrücklauf mit dem entsprechenden Modulanschluss (9b) des Batterieblocks (6) fluidisch verbunden sind.
  9. Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, - dass die Batterie (1) wenigstens eine Reihenanordnung (3) aus zwei Modulreihen (4) und einem einzigen zwischen den Modulreihen (4) angeordneten Träger (5) umfasst, und - dass in der Reihenanordnung (3) die Kühlvorrichtungen (8) in den beiden Modulreihen (4) über mehrere Anschlussstücke (11) mit den Fluidkanälen (10a, 10b) des Trägers (5) fluidisch verbunden sind.
  10. Batterie nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterie (1) mehrere Reihenanordnungen (3) umfasst, die zueinander parallel und benachbart in dem Gehäuse (2) angeordnet und miteinander fluidisch verbunden sind.
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