DE102021108761B3

DE102021108761B3 - Hochvoltbatteriekomponente und Verfahren zur Montage einer Hochvoltbatteriekomponente

Info

Publication number: DE102021108761B3
Application number: DE102021108761.9A
Authority: DE
Inventors: Philipp Kellner; Immanuel Vogel; Dieter Schiebel; Sascha Mostofi; Adrian Starczewski; Christopher Volkmer
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2021-04-08
Filing date: 2021-04-08
Publication date: 2022-01-13
Anticipated expiration: 2041-04-09
Also published as: GB2608228A; US20220328904A1; JP2022161850A; GB202205220D0; JP7299370B2; CN115207508A

Abstract

Hochvoltbatteriekomponente (1), umfassend eine Anschlusseinrichtung (2) zum Anschließen einer Kühlmittelleitung (10) für ein Kühlmittel an einen Kühlkörper (3) einer Hochvoltbatterie, wobei die Anschlusseinrichtung (2) ein mit dem Kühlkörper (3) verbindbares Anschlussteil (4) und ein endständig am Anschlussteil (4) angeordnetes Dichtelement (5) zur Abdichtung zwischen Anschlussteil (4) und Kühlkörper (3) aufweist. Dabei umfasst die Anschlusseinrichtung (2) ein relativ zum Anschlussteil (4) bewegbares Spreizteil (6). Das Spreizteil (6) ist durch Einschieben in das Anschlussteil (4) von einer Einführposition (12) zum Einführen des Anschlussteils (4) in den Kühlkörper (3) in eine Dichtposition (22) überführbar. Das Spreizteil (6) spreizt das Dichtelement (5) in der Dichtposition (22) nach radial außen, sodass das Dichtelement (5) abdichtend am Kühlkörper (3) anlegbar ist, wenn das Anschlussteil (4) in den Kühlkörper (3) eingesteckt ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Hochvoltbatteriekomponente insbesondere für ein wenigstens teilweise elektrisch angetriebenes Fahrzeug nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie ein Verfahren zur Montage einer solchen Hochvoltbatteriekomponente.
Hochvoltbatterien in voll- oder teilelektrisch betriebenen Fahrzeugen werden in der Regel mit einer Flüssigkeitskühlung gekühlt bzw. temperiert. Dabei ist in der Regel ein batterieseitiger Kühlanschluss an einem Kühlkörper der Batterie vorgesehen, an welchem eine Kühlmittelleitung angeschlossen werden kann, um das Kühlmittel beispielsweise zu einem externen Kühler und wieder zurück zur Batterie zu leiten.
Zur Kühlung solcher Batterien hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die Batteriemodule, in denen die Batteriezellen gruppiert sind, mit Modulgehäusen in Form von Extrusionsprofilen auszustatten. Die Extrusionsprofile weisen integrierte Kühlmittelkanäle auf, welche durch die Kammern des Profils bereitgestellt werden. Ein solches Extrusionsprofil stellt somit das Gehäuse und zugleich einen Kühlkörper bereit. Dadurch werden eine sichere Einhausung und zugleich eine zuverlässige Kühlwirkung erreicht.
Als problematisch hat sich jedoch das Anschließen der Kühlmittelleitungen an solche Modulgehäuse erwiesen. Im Stand der Technik werden dazu Anschlussstutzen oder dergleichen an den Modulgehäusen befestigt, an denen dann die Kühlmittelleitungen abgedichtet montiert werden. Dadurch werden jedoch Bauraum benötigt und das Gewicht erhöht sowie der Montageaufwand vergrößert.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Möglichkeit zum Anschließen von Kühlmittelleitungen an Hochvoltbatterien und insbesondere an Modulgehäuse in Form von Extrusionsprofilen zur Verfügung zu stellen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Hochvoltbatteriekomponente mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Verfahren gemäß Anspruch 14.
Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Weitere Vorteile und der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der allgemeinen Beschreibung und der Beschreibung des Ausführungsbeispiels.
Die erfindungsgemäße Hochvoltbatteriekomponente ist insbesondere für ein wenigstens teilweise elektrisch angetriebenes Fahrzeug vorgesehen. Die Hochvoltbatteriekomponente umfasst wenigstens eine Anschlusseinrichtung zum Anschließen wenigstens einer Kühlmittelleitung für ein Kühlmittel an einen Kühlkörper einer Hochvoltbatterie. Die Anschlusseinrichtung umfasst wenigstens ein mit dem Kühlkörper strömungstechnisch verbindbares Anschlussteil und wenigstens ein (axial) endständig am Anschlussteil angeordnetes Dichtelement. Das Dichtelement dient insbesondere zur Abdichtung zwischen Anschlussteil und Kühlkörper. Dabei umfasst die Anschlusseinrichtung wenigstens ein relativ zum Anschlussteil bewegbares Spreizteil. Dabei ist das Spreizteil durch Einschieben in das Anschlussteil von einer Einführposition, welche zum Einführen des Anschlussteils in den Kühlkörper dient, in eine Dichtposition, welche zur Abdichtung des Anschlussteils gegenüber dem Kühlkörper dient, überführbar. Dabei spreizt das Spreizteil in der Dichtposition (also, wenn das Spreizteil in die Dichtposition überführt ist bzw. wird) das Dichtelement nach radial außen, sodass das Dichtelement abdichtend am Kühlkörper anlegbar ist, wenn das Anschlussteil in den Kühlkörper (bestimmungsgemäß) eingesteckt ist.
Die erfindungsgemäße Hochvoltbatteriekomponente bietet viele Vorteile. Einen erheblichen Vorteil bietet die Anschlusseinrichtung mit dem Dichtelement, welches durch das bewegbare Spreizteil gegen den Kühlkörper gedrückt werden kann. Dadurch wird eine sichere und zuverlässige Dichtwirkung gewährleistet. Zugleich kann das Dichtelement besonders einfach und ohne Gefahr einer Beschädigung in den Kühlkörper eingeführt werden, da es erst dann radial aufgeweitet wird, wenn es bestimmungsgemäß im Kühlkörper angeordnet ist.
Ein besonderer Vorteil ist zudem, dass mit der Erfindung eine Kühlmittelleitung direkt an einen Kühlkanal eines Extrusionsprofils angeschlossen werden kann. Dadurch werden gegenüber den bisher verwendeten Anschlusslösungen signifikant Bauraum und Gewicht eingespart. Auch der Montageaufwand kann dadurch erheblich vereinfacht werden.
Die Erfindung ermöglicht sogar eine zuverlässige und sichere Abdichtung des Anschlusses, wenn die Kammern des Extrusionsprofils und somit die Kühlkanäle einen unrunden Querschnitt aufweisen. Im Stand der Technik werden unrunde Dichtstellen in der Regel mit einer Axialdichtung abgedichtet. Das ist bei den Extrusionsprofilen bauartbedingt jedoch nicht umsetzbar. Im Stand der Technik werden mitunter auch Radialdichtungen für unrunde Dichtstellen eingesetzt. Allerdings benötigen solche Radialdichtungen üblicherweise eine Einführschräge. Die Einführschräge ist bei Extrusionsprofilen jedoch auch nur sehr aufwendig herzustellen und führt bauraumbedingt zu einer höheren Wandstärke des Extrusionsprofils und somit zu einem insgesamt höheren Gewicht und Bauraumbedarf.
Vorzugsweise ist die Kühlmittelleitung an dem Anschlussteil montierbar. Möglich und vorteilhaft ist auch, dass die Kühlmittelleitung an dem Spreizteil montierbar ist. Dabei kann die Kühlmittelleitung radial an dem Anschlussteil und/oder an dem Spreizteil montierbar sein. Das ist dann von Vorteil, wenn eine axiale bzw. stirnseitige Betätigung des Spreizteils beispielsweise durch Drücken bzw. Ziehen vorgesehen ist. Die Kühlmittelleitung kann aber auch an einem axialen Ende des Anschlussteils und/oder des Spreizteils montierbar sein, welches insbesondere einem axialen Ende mit dem Dichtelement gegenüberliegt.
Insbesondere weist das Spreizteil wenigstens einen mit Kühlmittel durchströmbaren Spreizteilkanal auf. In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Spreizteilkanal mit der Kühlmittelleitung mittelbar über das Anschlussteil strömungsverbunden. Möglich und vorteilhaft ist auch, dass der Spreizteilkanal mit der Kühlmittelleitung unmittelbar strömungsverbunden ist. Dann weist der Spreizteilkanal beispielsweise einen Flansch oder ein Anschlussstück oder dergleichen auf, woran die Kühlmittelleitung montierbar ist. Der Spreizteilkanal verläuft insbesondere in axialer Richtung durch das Spreizteil. Das Spreizteil ist insbesondere in axialer Richtung (und somit insbesondere in Längsrichtung des Spreizteilkanals) verschiebbar ausgebildet.
In einer vorteilhaften Weiterbildung weist das Anschlussteil wenigstens einen mit Kühlmittel durchströmbaren Anschlussteilkanal auf. Der Anschlussteilkanal verläuft insbesondere in axialer Richtung (bzw. in Längsrichtung) durch das Anschlussteil. Insbesondere erstreckt sich das Spreizteil wenigstens in der Dichtposition wenigstens teilweise innerhalb des Anschlussteilkanals. Insbesondere sind der Anschlussteilkanal und der Spreizteilkanal wenigstens teilweise koaxial angeordnet. Insbesondere ist die Kühlmittelleitung an das Anschlussteil anschließbar, sodass der Spreizteilkanal mittelbar über das Anschlussteil mit der Kühlmittelleitung strömungsverbindbar ist. Die Kühlmittelleitung kann aber auch an das Spreizteil anschließbar sein.
Zwischen dem Anschlussteil und dem Spreizteil ist vorzugsweise wenigstens eine Dichteinheit angeordnet. Insbesondere wirkt die Dichteinheit wenigstens in der Dichtposition einem Kühlmittelaustritt zwischen Anschlussteil und Spreizteil entgegen. Insbesondere ist die Dichteinheit als eine Radialdichtung ausgebildet oder umfasst wenigstens eine solche. Beispielsweise umfasst die Dichteinheit wenigstens einen O-Ring. Eine solche Dichteinheit ist besonders dann von Vorteil, wenn die Kühlmittelleitung an das Anschlussteil anschließbar ist und das Spreizteil durchströmbar ausgebildet ist.
Insbesondere ist die Dichteinheit an einer axialen Stirnseite des Anschlussteils angeordnet. Insbesondere liegt die Dichteinheit in der Dichtposition an dem Spreizteil an. Insbesondere liegt die Dichteinheit in der Dichtposition an einer Innenseite einer stirnseitigen Wandung des Spreizteils an, welche sich außerhalb des Spreizteilkanals erstreckt und/oder diesen stirnseitig verschließt.
In allen Ausgestaltungen ist es besonders bevorzugt, dass das Anschlussteil und das Spreizteil als separate Bauteile ausgebildet sind. Dabei sind das Anschlussteil und das Spreizteil vorzugsweise mittels wenigstens einer Verliersicherung aneinander befestigt. So können die Bauteile während der Montage der Batterie als eine gemeinsame Baueinheit gehandhabt werden.
Es ist vorteilhaft und bevorzugt, dass die Anschlusseinrichtung wenigstens eine (lösbare) Rastverbindung umfasst. Insbesondere ist die Rastverbindung dazu geeignet und ausgebildet, einen unerwünschten Übergang des Spreizteils von der Dichtposition in die Einführposition und/oder von der Einführposition in die Dichtposition zu blockieren. Insbesondere umfasst die Anschlusseinrichtung wenigstens eine erste Rastverbindung für die Dichtposition und wenigstens eine zweite Rastverbindung für die Einführposition. Eine solche Rastverbindung gewährleistet eine dauerhafte und beständige Fixierung des Spreizteils in der jeweiligen Position und ermöglicht bei der Montage beispielsweise eine haptische oder akustische Kontrolle, ob das Spreizteil korrekt in die Dichtposition geschoben wurde.
Die Rastverbindung umfasst insbesondere wenigstens zwei korrespondierende Rastelemente. Insbesondere sind jeweils wenigstens ein Rastelement an dem Anschlussteil und jeweils wenigstens ein Rastelement an den Spreizteil angeordnet. Es ist möglich, dass die Verliersicherung durch die Rastverbindung bereitgestellt wird. Beispielsweise wird bei der Montage der Anschlusseinrichtung das Spreizteil in der Einführposition an dem Anschlussteil verrastet. Die Rastverbindung kann auch als Clipsverbindung bezeichnet werden.
Die Hochvoltbatteriekomponente kann wenigstens (den) einen Kühlkörper umfassen. Der Kühlkörper umfasst wenigstens einen Kühlanschluss, an welchen die Anschlusseinrichtung strömungstechnisch anschließbar ist. Insbesondere wird der Kühlanschluss durch ein axiales Ende des Kühlkanals bereitgestellt. Dabei weist der Kühlanschluss eine Innenkontur auf, welche mit einer Außenkontur des Anschlussteils und/oder des Dichtelements und/oder des Spreizteils derart korrespondiert, dass das Dichtelement in der Einführposition wenigstens teilweise berührungslos und/oder im Wesentlichen kraftlos in den Kühlanschluss einführbar ist. Insbesondere ist das Dichtelement in der Einführposition mit weniger Kraft als in der Dichtposition einführbar.
Vorzugsweise ist der Kühlkörper als ein Profilkörper mit wenigstens einem integrierten Kühlkanal ausgebildet oder umfasst wenigstens einen solchen. Besonders bevorzugt ist der Kühlkörper als ein Extrusionsprofil ausgebildet oder umfasst wenigstens ein solches. Dabei stellt der Kühlkanal an wenigstens einem axialen Ende den Kühlanschluss bereit. Es ist möglich, dass der Kühlanschluss einem axial offenliegenden Kühlkanal entspricht. Insbesondere ist die Anschlusseinrichtung strömungstechnisch an den Kühlkanal anschließbar. Insbesondere weisen das Anschlussteil und/oder das Spreizteil und/oder das Dichtelement eine mit dem Querschnitt des Kühlkanals korrespondierende Außenkontur auf.
Es ist möglich und vorteilhaft, dass das Anschlussteil und/oder das Spreizteil an dem Kühlkörper verrastbar sind. Möglich ist auch, dass das Anschlussteil und/oder das Spreizteil an dem Kühlkörper mittels wenigstens eines lösbaren Befestigungsmittels und beispielsweise einer Schraube oder dergleichen montierbar sind. Möglich und vorteilhaft ist auch, dass das Anschlussteil und/oder das Spreizteil stoffschlüssig an dem Kühlkörper montiert sind, beispielsweise mittels einer Klebeverbindung oder einer anderen stoffschlüssigen Fügeart.
Vorzugsweise ist das Dichtelement derart an dem Anschlussteil angeordnet, dass es das Anschlussteil wenigstens teilweise axial verlängert. Insbesondere ist das Dichtelement an dem ersten axialen Ende des Anschlussteils befestigt. Insbesondere ist das Dichtelement dem ersten axialen Ende des Anschlussteils wenigstens teilweise vorgelagert befestigt. Möglich ist, dass das Dichtelement über ein erstes axiales Ende des Anschlussteils wenigstens teilweise hinausragt.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ragt das Spreizteil aus einem zweiten axialen Ende des Anschlussteils hinaus. Insbesondere liegt das zweite axiale Ende dem ersten axialen Ende gegenüber. Insbesondere ist das Spreizteil von dem zweiten axialen Ende aus betätigbar, um in die Dichtposition geschoben zu werden. Insbesondere ragt das Spreizteil in der Dichtposition und vorzugsweise nur in der Dichtposition aus dem ersten axialen Ende des Anschlussteils hinaus. Insbesondere drückt das Spreizteil in der Dichtposition von radial innen gegen das Dichtelement. Das ermöglicht ein besonders einfaches Einsetzen in den Kühlkörper und eine gut zugängliche Betätigung des Spreizteils. In einer solchen Ausgestaltung ist die Kühlmittelleitung insbesondere radial an dem Anschlussteil montierbar.
Es ist möglich und vorteilhaft, dass das Anschlussteil wenigstens eine radial angeordnete Anschlussöffnung für die Kühlmittelleitung aufweist. Insbesondere weist das Spreizteil wenigstens eine radial angeordnete Öffnung auf. Dabei weist die Öffnung des Spreizteils in der Dichtposition eine größere Überlappung zu der Anschlussöffnung des Anschlussteils als in der Einführposition auf. Das ermöglicht beispielsweise ein automatisches Verschließen der Kühlmittelleitung, solange sich das Spreizteil noch in der Einführposition befindet. Insbesondere umfasst das Anschlussteil wenigstens einen Anschlussstutzen für die Kühlmittelleitung, welcher insbesondere im Bereich der Anschlussöffnung angeordnet ist.
Das Dichtelement ist vorzugsweise elastisch ausgebildet. Insbesondere zieht sich das Dichtelement in eine nicht vorgespannte Stellung zusammen, wenn das Spreizteil in der Einführposition ist. Dadurch wird ein Verkanten oder eine Beschädigung des Dichtelements bei der Montage zuverlässig vermieden. Insbesondere weist das Dichtelement wenigstens eine radial außen umlaufende Dichtlippe auf.
Das erfindungsgemäße Verfahren dient zur Montage einer Hochvoltbatteriekomponente und vorzugsweise einer Hochvoltbatteriekomponente, wie sie zuvor beschrieben wurde. Dabei umfasst das Verfahren wenigstens die folgenden Verfahrensschritte in dieser oder einer anderen sinnvollen Reihenfolge: Verbinden und insbesondere Verrasten des Anschlussteils mit dem Spreizteil, sodass das Spreizteil in der Einführposition vorliegt; Einführen des Anschlussteils in den Kühlkörper; Einschieben des Spreizteils in das Anschlussteil, sodass das Spreizteil in der Dichtposition vorliegt und das Dichtelement nach radial außen gespreizt wird und abdichtend am Kühlkörper anliegt.
Insbesondere werden bei einer Vormontage das Spreizteil und das Anschlussteil in der Einführposition miteinander verrastet. Insbesondere wird durch das Einschieben des Spreizteils das Dichtelement derart aufgespreizt, dass es von radial innen gegen eine innere Wandung des Kühlkanals des Kühlkörpers und insbesondere eines Profilkörpers abdichtend gedrückt wird. Insbesondere wird durch das Überführen des Spreizteils in die Dichtposition eine Strömungsverbindung von der Kühlmittelleitung in den Kühlkörper freigegeben, welche zuvor durch das Spreizteil wenigstens teilweise versperrt wurde.
Insbesondere ist die Anschlusseinrichtung dazu geeignet und ausgebildet, direkt an den Kühlkanal des Kühlkörpers angeschlossen zu werden. Insbesondere ist die Anschlusseinrichtung an einen Kühlkanal mit einem unrunden und/oder runden Querschnitt anschließbar. Die Anschlusseinrichtung ist insbesondere auch an andere Anschlusseinrichtungen des Kühlkörpers anschließbar. Insbesondere ist die Anschlusseinrichtung an eine unrunde oder auch an eine runde Anschlussöffnung des Kühlkörpers anschließbar.
Insbesondere umfasst der Kühlkörper wenigstens einen Kühlkanal. Insbesondere tritt der Kühlkanal stirnseitig aus dem Kühlkörper aus. Insbesondere umfasst der Kühlkörper eine Mehrzahl von Kühlkanälen. Insbesondere erstrecken sich die Kühlkanäle parallel zueinander durch den Kühlkörper und treten wenigstens teilweise an den axialen Enden bzw. stirnseitig aus dem Kühlkörper aus. Dabei können die Kühlkanäle wenigstens teilweise an den Stirnseiten verschlossen sein. Der Kühlkanal weist insbesondere einen unrunden Querschnitt auf. Der Kühlkanal kann auch einen runden Querschnitt aufweisen.
Insbesondere stellt der Kühlkörper ein Batteriemodulgehäuse bereit oder ist Teil eines solchen. Der Kühlkörper kann auch separat zu einem Gehäuse ausgebildet sein. Erfindungsgemäß wird unter einem Kühlkörper insbesondere ein geeigneter von einem Kühlmittel durchströmbarer Körper zur Kühlung einer Hochvoltbatterie verstanden. Der Kühlkörper kann als Kühlplatte und/oder als Teil eines Batteriegehäuse ausgebildet sein.
Insbesondere ist der Kühlkörper als ein Profilkörper und vorzugsweise als ein Extrusionsprofil ausgebildet oder umfasst wenigstens ein solches. Dabei weist der Kühlkörper insbesondere die geometrischen Eigenschaften eines Extrusionsprofils auf, kann aber auch durch ein anderes Herstellungsverfahren als Extrudieren hergestellt sein, beispielsweise durch Stranggießen oder dergleichen. Insbesondere ist der Kühlkörper in einem Endlos-Fertigungsverfahren hergestellt. Der Profilkörper weist insbesondere Kammern auf, welche jeweils einen Kühlkanal bereitstellen. Die Kammern weisen insbesondere einen unrunden Querschnitt auf. Der Profilkörper umfasst insbesondere eine Mehrzahl von parallel zueinander und in axialer Richtung (bzw. Längsrichtung) des Profilkörpers verlaufenden (integrierten) Kühlkanälen. Aufgrund ihrer Herstellung weisen die Kühlkanäle insbesondere keine Hinterschneidungen auf. Der Profilkörper, insbesondere der Profilkörper, ist vorzugsweise rohrartig ausgebildet. Der Kühlkörper, insbesondere der Profilkörper, kann auch U-förmig oder L-förmig oder plattenförmig ausgebildet sein. Die Anschlusseinrichtung kann auch an einen anders geformten Kühlkörper anschließbar sein.
Insbesondere sind das Anschlussteil und/oder das Spreizteil mit der Kühlmittelleitung und dem Kühlkörper strömungstechnisch verbindbar, sodass ein Kühlmittel über das Anschlussteil und/oder das Spreizteil zwischen der Kühlmittelleitung und dem Kühlkörper strömen kann. Das Anschlussteil und/oder das Spreizteil sind mit Kühlmittel durchströmbar ausgebildet. Die Kühlmittelleitung ist insbesondere mit einem (externen) Kühlkreislauf verbindbar bzw. verbunden.
Insbesondere ist das Dichtelement durch eine axiale Bewegung des Spreizteils radial aufspreizbar. Insbesondere ist das Dichtelement ringartig geschlossen ausgebildet. Das Dichtelement weist insbesondere eine zentrale Ausnehmung auf. Das Spreizteil ist insbesondere (konzentrisch) in die zentrale Ausnehmung des Dichtelements bewegbar. Wenn sich das Spreizteil in der Ausnehmung befindet, spreizt es das Dichtelement radial auf. Insbesondere erstreckt sich das Spreizteil in der Dichtposition weiter in die Ausnehmung des Dichtelements als in der Einführposition. Insbesondere erstreckt sich das Spreizteil nur in der Dichtposition in die Ausnehmung des Dichtelements. Das Anschlussteil erstreckt sich insbesondere nicht radial innerhalb und nicht radial außerhalb des Dichtelements. Insbesondere ist das Dichtelement an dem Anschlussteil befestigt. Insbesondere ist das Dichtelement an dem ersten axialen Ende des Anschlussteils befestigt.
Das Spreizteil erstreckt sich insbesondere innerhalb des Anschlussteils. Insbesondere sind das Anschlussteil und das Spreizteil konzentrisch angeordnet. Insbesondere erstreckt sich das Spreizteil an dem zweiten axialen Ende des Anschlussteils sowohl radial außerhalb des Anschlussteils als auch radial innerhalb des Anschlussteils. Insbesondere verschließt das Spreizteil das zweite axiale Ende des Anschlussteils wenigstens teilweise. Insbesondere ist die Dichteinheit wenigstens an dem zweiten axialen Ende des Anschlussteils angeordnet.
Weitere Vorteile und der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Ausführungsbeispielen, die im Folgenden mit Bezug auf die beiliegenden Figuren erläutert werden.
In den Figuren zeigen:

1 eine stark schematisierte Darstellung einer erfindungsgemäßen Hochvoltbatteriekomponente in einer geschnittenen perspektivischen Ansicht;
2 die Hochvoltbatteriekomponente in einer Einführposition in einem Kühlkörper in einer geschnittenen perspektivischen Ansicht; und
3 die Hochvoltbatteriekomponente der 2 in einer Dichtposition im Kühlkörper.

Die 1 zeigt eine erfindungsgemäße Hochvoltbatteriekomponente 1 mit einer Anschlusseinrichtung 2 zum Anschließen einer hier nicht dargestellten Kühlmittelleitung 10 an einen Kühlkörper 3, wie er beispielsweise in den 2 und 3 gezeigt ist. Dadurch kann die Hochvoltbatterie beispielsweise eines wenigstens teilweise elektrisch angetriebenen Fahrzeugs mit einem Kühlmittel gekühlt und bei Bedarf auch erwärmt werden.
Die Anschlusseinrichtung 2 umfasst ein Anschlussteil 4, welches mit dem Kühlkörper 3 verbindbar ist. Das Anschlussteil 4 weist hier einen axial verlaufenden Anschlussteilkanal 14 auf, an welchem radial eine Anschlussöffnung 24 angeordnet ist.
Zudem umfasst das Anschlussteil 4 hier einen Anschlussstutzen 34 zum Anschließen der Kühlmittelleitung 10. So kann das Kühlmittel von der Kühlmittelleitung 10 durch die Anschlussöffnung 24 in den Anschlussteilkanal 14 strömen und an einem axial offenen Ende des Anschlussteilkanals 14 austreten.
An dem Anschlussteil 4 ist endständig ein Dichtelement 5 angeordnet, welches zur Abdichtung zwischen dem Anschlussteil 4 und dem Kühlkörper 3 dient. Das Dichtelement 5 ist hier so an einem axialen Ende des Anschlussteils 4 angeordnet, dass es dessen Ende axial verlängert.
Des Weiteren umfasst die Anschlusseinrichtung 2 ein relativ zum Anschlussteil 4 bewegbares Spreizteil 6. Das Spreizteil 6 erstreckt sich hier innerhalb des Anschlussteilkanals 14 und ist ebenfalls vom Kühlmittel durchströmbar. Dazu umfasst das Spreizteil 6 hier einen Spreizteilkanal 16, welcher an einem axialen Ende offen ausgebildet ist, sodass das Kühlmittel im Bereich des Dichtelements 5 austreten kann.
Das Spreizteil 6 kann zwischen einer Einführposition 12 und einer Dichtposition 22 verschoben werden. Das Spreizteil 6 befindet sich hier in einer Einführposition 12. Durch Einschieben des Spreizteils 6 in das Anschlussteil 4 wird es in eine Dichtposition 22 überführt, wie sie in der 3 gezeigt ist.
Radial am Spreizteilkanal 16 ist hier eine Öffnung 26 angeordnet, über welche das Kühlmittel in den Spreizteilkanal 16 eintreten kann, wenn es von der Kühlmittelleitung 10 kommt und sich das Spreizteil 6 in der Dichtposition 22 befindet.
Die hier gezeigte Anschlusseinrichtung 2 kann sowohl dazu eingesetzt werden, das Kühlmittel in den Kühlkörper 3 einzuleiten als auch dazu, das Kühlmittel aus dem Kühlkörper 3 wieder abzuführen. Die hier beschriebenen Strömungswege können daher bei Bedarf sowohl in die eine als auch in die andere Richtung durchströmt werden.
Die weiteren Bauteile und Funktionen sowie das erfindungsgemäße Verfahren zur Montage der Hochvoltbatteriekomponente 1 werden nachfolgend mit Bezug zu den 1 bis 3 näher vorgestellt. Dabei zeigen die 1 und 2 die Einführposition 12 und die 3 die Dichtposition 22.
In den 2 und 3 ist die Anschlusseinrichtung 2 in einen hier nur ausschnittsweise gezeigten Kühlkörper 3 eingeführt. Der Kühlkörper 3 ist hier als ein Profilkörper 23 und beispielsweise als ein Extrusionsprofil 33 ausgebildet. Der Profilkörper 23 weist mehrere Kühlkanäle 43 auf, von denen hier nur einer exemplarisch gezeigt ist. Dabei werden die Kühlkanäle 43 durch parallel zueinander verlaufende Kammern des Profilkörpers 23 bereitgestellt.
Der Kühlkanal 43 ist hier an einer axialen Stirnseite des Profilkörpers 23 offen ausgebildet, sodass ein Kühlanschluss 13 zum Verbinden mit der Anschlusseinrichtung 2 bereitgestellt wird. Der Profilkörper 23 weist hier Kammern mit einem unrunden Querschnitt auf, sodass sich auch für den Kühlanschluss 13 bzw. den Kühlkanal 43 eine unrunde Innenkontur ergibt. Für eine optimale Abdichtung und einen passenden Sitz im Kühlkanal 43 sind das Dichtelement 5 und das Anschlussteil 4 hier mit einer korrespondierenden unrunden Außenkontur ausgestattet.
Der Kühlkörper 3 ist hier auch Teil eines Modulgehäuses eines nicht näher dargestellten Batteriemoduls der Hochvoltbatterie. In dem Modulgehäuse sind eine Vielzahl von Batteriezellen gruppiert und eingehaust. Dabei umfasst die Hochvoltbatterie wenigstens zwei und vorzugsweise eine Mehrzahl solcher als Batteriemodulgehäuse ausgebildeter Kühlkörper 3.
Zum Verbinden mit dem Kühlkörper 3 befindet sich die Anschlusseinrichtung 2 in der Einführposition 12, wie sie in der 1 und 2 gezeigt ist. In der Einführposition 12 ist das Spreizteil 6 so innerhalb des Anschlussteils 4 positioniert, dass es an dem mit dem Dichtelement 5 ausgestatteten axialen Ende des Anschlussteils 4 nicht oder nur kaum hervortritt. Dadurch wirkt das Spreizteil 6 nicht auf das Dichtelement 5 ein. Somit kann das Dichtelement 5 berührungslos oder zumindest mit weniger Kraft als in der Dichtposition 22 in den Kühlkanal 43 eingeführt werden kann.
Nachdem die Anschlusseinrichtung 2 wie in der 2 gezeigt im Kühlkanal 43 angeordnet wurde, wird das Spreizteil 6 dann in die Dichtposition 22 verschoben. Dieser Montagezustand ist in der 3 gut zu erkennen. Dazu liegt das Anschlussteil 4 hier mit einem Kragen formschlüssig an der Stirnwand des Kühlkörpers 3 an, sodass ein zu tiefes Einschieben verhindert wird.
Durch das Einschieben des Spreizteils 6 in das Anschlussteil 4 schiebt sich dessen axiales Ende aus dem Anschlussteil 4 heraus und tritt in eine zentrale Ausnehmung des Dichtelements 5 hinein. Dadurch wird das Dichtelement 5 nach radial außen gespreizt, sodass es abdichtend an die innere Wandung des Kühlkanals 43 angedrückt wird.
Wie in der 3 gut zu erkennen, überlappt die Öffnung 26 am Spreizteilkanal 16 in der Dichtposition 22 mit der Anschlussöffnung 24 des Anschlussteilkanals 14. Dadurch ist in der Dichtposition 22 der Strömungsweg von der Kühlmittelleitung 10 in den Kühlkörper 3 freigegeben.
Wie in den 1 und 2 zu erkennen, wird die Anschlussöffnung 24 des Anschlussteilkanals 14 in der Einführposition 12 durch das Spreizteil 6 verschlossen. Die Öffnung 26 des Spreizteilkanals 16 überlappt dann nicht mit der Anschlussöffnung 24 des Anschlussteilkanals 14. Dadurch wird die Strömungsverbindung während der Montage automatisch verschlossen.
Um während der Montage ein versehentliches Überführen des Spreizteils 6 von der Einführposition 12 in die Dichtposition 22 zu verhindern, ist hier eine erste Rastverbindung 9 vorgesehen. Dazu sind an dem Anschlussteil 4 und dem Spreizteil 6 jeweils ein oder mehrere Rastelemente vorgesehen, welche ein unbeabsichtigtes Verschieben des Spreizteils 6 blockieren. Die Rastverbindung 9 kann durch gezielten Druck auf das hintere axiale Ende des Spreizteils 6 überwunden werden, sodass dann das Spreizteil 6 in das Anschlussteil 4 geschoben werden kann.
Beim Verschieben des Spreizteils 6 in die Dichtposition 22 wird die erste Rastverbindung 9 gelöst und eine zweite Rastverbindung 19 eingerastet. Mit der zweiten Rastverbindung 19 wird die Anschlusseinrichtung 2 zuverlässig in der Dichtposition 22 arretiert.
Die erste Rastverbindung 9 stellt hier zugleich eine Verliersicherung 8 bereit, sodass das Anschlussteil 4 und das Spreizteil 6 während der Montage als ein gemeinsames Bauteil gehandhabt werden können.
Um ein Austreten des Kühlmittels zwischen dem Spreizteil 6 und dem Anschlussteil 4 entgegenzuwirken, ist hier eine Dichteinheit 7 vorgesehen. Die Dichteinheit 7 ist hier als eine Radialdichtung und beispielsweise als ein O-Ring ausgeführt. In der Dichtposition 22 liegt die Dichteinheit 7 abdichtend zwischen dem Anschlussteil 4 und dem Spreizteil 6 an.
Die hier gezeigte Erfindung ermöglicht eine besonders einfache und zügige serientaugliche Montage von Hochvoltbatterien. Ein besonderer Vorteil der Erfindung ist, dass eine radiale Dichtwirkung ohne Verwendung einer Einführschräge ermöglicht wird. Dadurch ist eine Reduktion der Gehäusewandstärken möglich. Insgesamt werden Bauraumverbrauch, Gewicht und Kosten reduziert.
Bezugszeichenliste

1: Hochvoltbatteriekomponente
2: Anschlusseinrichtung
3: Kühlkörper
4: Anschlussteil
5: Dichtelement
6: Spreizteil
7: Dichteinheit
8: Verliersicherung
9: Rastverbindung
10: Kühlmittelleitung
12: Einführposition
13: Kühlanschluss
14: Anschlussteilkanal
16: Spreizteilkanal
19: Rastverbindung
22: Dichtposition
23: Profilkörper
24: Anschlussöffnung
26: Öffnung
33: Extrusionsprofil
34: Anschlussstutzen
43: Kühlkanal

Claims

Hochvoltbatteriekomponente (1) insbesondere für ein wenigstens teilweise elektrisch angetriebenes Fahrzeug, umfassend eine Anschlusseinrichtung (2) zum Anschließen wenigstens einer Kühlmittelleitung (10) für ein Kühlmittel an einen Kühlkörper (3) einer Hochvoltbatterie, wobei die Anschlusseinrichtung (2) wenigstens ein mit dem Kühlkörper (3) verbindbares Anschlussteil (4) und wenigstens ein endständig am Anschlussteil (4) angeordnetes Dichtelement (5) zur Abdichtung zwischen Anschlussteil (4) und Kühlkörper (3) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlusseinrichtung (2) wenigstens ein relativ zum Anschlussteil (4) bewegbares Spreizteil (6) umfasst und dass das Spreizteil (6) durch Einschieben in das Anschlussteil (4) von einer Einführposition (12) zum Einführen des Anschlussteils (4) in den Kühlkörper (3) in eine Dichtposition (22) überführbar ist und dass das Spreizteil (6) in der Dichtposition (22) das Dichtelement (5) nach radial außen spreizt, sodass das Dichtelement (5) abdichtend am Kühlkörper (3) anlegbar ist, wenn das Anschlussteil (4) in den Kühlkörper (3) eingesteckt ist.
Hochvoltbatteriekomponente (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Kühlmittelleitung (10) an dem Anschlussteil (4) und/oder an dem Spreizteil (6) montierbar ist.
Hochvoltbatteriekomponente (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Spreizteil (6) wenigstens einen mit Kühlmittel durchströmbaren Spreizteilkanal (16) aufweist und wobei der Spreizteilkanal (16) mit der Kühlmittelleitung (10) unmittelbar oder mittelbar über das Anschlussteil (4) strömungsverbunden ist.
Hochvoltbatteriekomponente (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Anschlussteil (4) wenigstens einen mit Kühlmittel durchströmbaren Anschlussteilkanal (14) aufweist und wobei sich das Spreizteil (6) wenigstens in der Dichtposition (22) wenigstens teilweise innerhalb des Anschlussteilkanals (14) erstreckt und wobei die Kühlmittelleitung (10) an das Anschlussteil (4) anschließbar ist, sodass der Spreizteilkanal (6) mittelbar über das Anschlussteil (4) mit der Kühlmittelleitung (10) strömungsverbunden ist.
Hochvoltbatteriekomponente (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zwischen dem Anschlussteil (4) und dem Spreizteil (6) wenigstens eine Dichteinheit (7) angeordnet ist, welche wenigstens in der Dichtposition (22) einem Kühlmittelaustritt zwischen Anschlussteil (4) und Spreizteil (6) entgegenwirkt.
Hochvoltbatteriekomponente (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Anschlussteil (4) und das Spreizteil (6) als separate Bauteile ausgebildet sind und mittels wenigstens einer Verliersicherung (8) aneinander befestigt sind.
Hochvoltbatteriekomponente (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Anschlusseinrichtung (2) wenigstens eine Rastverbindung (9) umfasst und wobei die Rastverbindung (9) dazu geeignet und ausgebildet ist, einen unerwünschten Übergang des Spreizteils (6) von der Dichtposition (22) in die Einführposition (12) und/oder von der Einführposition (12) in die Dichtposition (22) zu blockieren.
Hochvoltbatteriekomponente (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend wenigstens einen Kühlkörper (3) mit wenigstens einem Kühlanschluss (13), an welchen die Anschlusseinrichtung (2) strömungstechnisch anschließbar ist, wobei der Kühlanschluss (13) eine Innenkontur aufweist, welche mit einer Außenkontur des Anschlussteils (4) und/oder des Dichtelements (5) derart korrespondiert, dass das Dichtelement (5) in der Einführposition (12) wenigstens teilweise berührungslos und/oder mit weniger Kraft als in der Dichtposition (22) einführbar ist.
Hochvoltbatteriekomponente (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der Kühlkörper (3) als ein Profilkörper (23), vorzugsweise Extrusionsprofil (33), mit wenigstens einem integrierten Kühlkanal (43) ausgebildet ist und wobei der Kühlkanal (43) an wenigstens einem axialen Ende den Kühlanschluss (13) bereitstellt und wobei die Anschlusseinrichtung (2) strömungstechnisch an den Kühlkanal (43) anschließbar ist.
Hochvoltbatteriekomponente (1) nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, wobei das Anschlussteil (4) und/oder das Spreizteil (6) an dem Kühlkörper (3) verrastbar sind und/oder wobei das Anschlussteil (4) und/oder das Spreizteil (6) wenigstens eines lösbaren Befestigungsmittels oder stoffschlüssig und insbesondere mit einer Klebeverbindung an dem Kühlkörper (3) montiert sind.
Hochvoltbatteriekomponente (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Dichtelement (5) ein erstes axiales Ende des Anschlussteils (4) verlängert und wobei das Spreizteil (6) aus einem zweiten axialen Ende des Anschlussteils (4) hinausragt und von dort betätigbar ist, um in die Dichtposition (22) geschoben zu werden und wobei das Spreizteil (6) in der Dichtposition (22) aus dem ersten axialen Ende des Anschlussteils (4) hinausragt und von radial innen gegen das Dichtelement (5) drückt.
Hochvoltbatteriekomponente (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Anschlussteil (4) wenigstens eine radial angeordnete Anschlussöffnung (24) für die Kühlmittelleitung (10) aufweist und wobei das Spreizteil (6) wenigstens eine radial angeordnete Öffnung (26) aufweist und wobei die Öffnung (26) des Spreizteils (6) in der Dichtposition (22) eine größere Überlappung zu der Anschlussöffnung (24) des Anschlussteils (4) als in der Einführposition (12) aufweist.
Hochvoltbatteriekomponente (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Dichtelement (5) elastisch ausgebildet ist und sich in eine nicht vorgespannte Stellung zusammenzieht, wenn das Spreizteil (6) in der Einführposition (12) ist.
Verfahren zur Montage einer Hochvoltbatteriekomponente (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend wenigstens die folgenden Verfahrensschritte: Verbinden und insbesondere Verrasteten des Anschlussteils (4) mit dem Spreizteil (6), sodass das Spreizteil (6) in der Einführposition (12) vorliegt; Einführen des Anschlussteils (4) in den Kühlkörper (3); Einschieben des Spreizteils (6) in das Anschlussteil (4), sodass das Spreizteil (6) in der Dichtposition (22) vorliegt und das Dichtelement (5) nach radial außen gespreizt wird und abdichtend am Kühlkörper (3) anliegt.