DE102021109288A1 - Batteriemodul für ein Kraftfahrzeug - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Batteriemodul (100) für ein Kraftfahrzeug, umfassend mehrere Batteriezellen (102), ein Gehäuse (101), einen Deckel (107), einen Kühlflüssigkeitsanschluss (106) und eine Kühlplatte (103), wobei das Gehäuse (101) die Batteriezellen (102) umgibt, wobei das Gehäuse (101) eine Öffnung aufweist, wobei der Deckel (107) die Öffnung zumindest teilweise abdeckt, wobei der Deckel (107) flüssigkeitsdicht mit dem Gehäuse (101) verbunden ist, wobei die Kühlplatte (103) einen Grundkörper (104) und einen Überstand (105) aufweist, wobei der Grundkörper (104) flüssigkeitsdicht am Gehäuse (101) befestigt ist, wobei ein erster Kühlkanal (200) zwischen dem Grundkörper (104) und dem Gehäuse (101) angeordnet ist, wobei der Überstand (105) über das Gehäuse (101) hinaus ragt, wobei der Kühlflüssigkeitsanschluss (106) am Überstand (105) oder am Deckel (107) angeordnet ist, wobei der Deckel (107) flüssigkeitsdicht mit dem Überstand (105) verbunden ist, wobei ein zweiter Kühlkanal zwischen dem Überstand (105) und dem Deckel (107) angeordnet ist, wobei der zweite Kühlkanal mit dem ersten Kühlkanal (200) flüssigkeitsdicht verbunden ist, sodass eine Strömung einer Kühlflüssigkeit vom zweiten Kühlkanal in den ersten Kühlkanal (200) möglich ist, und wobei über den Kühlflüssigkeitsanschluss (106) die Kühlflüssigkeit in den zweiten Kühlkanal einfüllbar ist.
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft ein Batteriemodul für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
- Es ist aus dem Stand der Technik bekannt, dass ein Batteriemodul für ein Kraftfahrzeug gekühlt wird, um eine zu starke Erwärmung während des Betriebs zu vermeiden. Aus der
CN 108 039 434 A ist ein Batteriemodul bekannt, bei dem eine an einem Gehäuse des Batteriemoduls befestigte Kühlplatte über das Gehäuse hinausragt und einen Kühlflüssigkeitsanschluss aufweist, über den eine Kühlflüssigkeit in einen Kühlkanal eingefüllt werden kann. - Demgegenüber liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen für den Einbau des Batteriemoduls in ein Kraftfahrzeug benötigten Bauraum zu verringern.
- Diese Aufgabe wird durch ein Batteriemodul gemäß Anspruch 1 und durch ein Kraftfahrzeug gemäß Anspruch 9 gelöst. Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
- Das Batteriemodul umfasst mehrere Batteriezellen, ein Gehäuse, einen Deckel, einen Kühlflüssigkeitsanschluss und eine Kühlplatte. Das Gehäuse umgibt die Batteriezellen. Hierunter wird im Rahmen dieser Beschreibung insbesondere verstanden, dass die Batteriezellen beispielsweise in einem Block angeordnet sein können und dass das Gehäuse diesen Block an zumindest vier Seiten umgibt. Das Gehäuse weist eine Öffnung auf. Dies kann beispielsweise bedeuten, dass eine ganze Seite des Blocks durch die Öffnung hindurch freigelegt ist, wenn die Öffnung nicht abgedeckt ist.
- Der Deckel deckt die Öffnung zumindest teilweise ab. Der Deckel ist flüssigkeitsdicht mit dem Gehäuse verbunden. Es kann sich dabei beispielsweise um eine stoffschlüssige Verbindung handeln. Es ist insbesondere möglich, dass der Deckel mittels einer Dichtschweißverbindung mit dem Gehäuse verbunden ist. Die Schweißnaht kann nachbearbeitet, beispielsweise geschliffen, sein. Unter einer flüssigkeitsdichten Verbindung wird im Rahmen dieser Beschreibung insbesondere eine Verbindung der zwei genannten Bauteile miteinander verstanden, sodass eine Flüssigkeit vom einen Bauteil zum anderen fließen kann, ohne dass sie an der Verbindungsstelle der beiden Bauteile aus dem Batteriemodul austritt. Die Kühlplatte weist einen Grundkörper und einen Überstand auf. Der Grundkörper ist flüssigkeitsdicht am Gehäuse befestigt. Die Befestigung des Grundkörpers am Gehäuse kann beispielsweise stoffschlüssig ausgebildet sein. Es ist insbesondere möglich, dass der Grundkörper am Gehäuse mit einer Klebe- oder einer Schweißverbindung befestigt ist. Bei der Schweißverbindung kann es sich beispielsweise um eine Reibrührschweißverbindung oder um eine Laserschweißverbindung handeln. Ein erster Kühlkanal ist zwischen dem Grundkörper und dem Gehäuse angeordnet. Der erste Kühlkanal kann insbesondere durch den Grundkörper und das Gehäuse begrenzt sein.
- Der Überstand ragt über das Gehäuse hinaus. Der Kühlflüssigkeitsanschluss ist am Überstand oder am Deckel angeordnet. Der Deckel ist flüssigkeitsdicht mit dem Überstand verbunden, sodass ein zweiter Kühlkanal zwischen dem Überstand und dem Deckel angeordnet ist. Der zweite Kühlkanal kann insbesondere vom Überstand und dem Deckel begrenzt sein. Die Verbindung des Deckels mit dem Überstand kann beispielsweise stoffschlüssig sein. Es kann sich insbesondere um eine Schweißverbindung, beispielsweise eine Reibrührschweißverbindung oder eine Laserschweißverbindung, handeln. Der zweite Kühlkanal ist, insbesondere direkt, mit dem ersten Kühlkanal flüssigkeitsdicht verbunden, sodass eine Strömung einer Kühlflüssigkeit vom zweiten Kühlkanal in den ersten Kühlkanal möglich ist. Hierunter wird im Rahmen dieser Beschreibung insbesondere verstanden, dass der erste und der zweite Kühlkanal derart angeordnet sind, dass eine solche Strömung möglich ist. Es handelt sich somit nicht um ein fakultatives Merkmal. Die Kühlflüssigkeit ist über den Kühlflüssigkeitsanschluss in den zweiten Kühlkanal einfüllbar.
- Die Anordnung des Kühlflüssigkeitsanschlusses am Überstand bzw. am Deckel, der mit dem Überstand den zweiten Kühlkanal begrenzt, ist vorteilhaft für einen besonders kleinen benötigten Bauraum des Batteriemoduls.
- Die Anordnung der Kühlplatte direkt am Gehäuse ist vorteilhaft für eine besonders effiziente Kühlung der Batteriezellen, da der erste Kühlkanal direkt vom Gehäuse begrenzt sein kann.
- Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann ein erster geometrischer Winkel zwischen dem Überstand und dem Grundkörper kleiner als 180° sein. Unter einem geometrischen Winkel wird dabei im Rahmen dieser Beschreibung insbesondere ein Winkel verstanden, der nicht als Bauteil vorhanden ist. Es handelt sich somit lediglich um eine Definition der Anordnung beiden erwähnten Bauteile relativ zueinander.
- Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann der erste geometrische Winkel zwischen einer dem Gehäuse zugewandten Seite des Grundkörpers und einer dem Deckel zugewandten Seite des Überstands angeordnet sein. Dies kann bedeuten, dass der Überstand, ausgehend vom Grundkörper, in Richtung des Deckels geneigt ist. Diese Anordnung ist insbesondere vorteilhaft für einen besonders kleinen Bauraum des Batteriemoduls, da es möglich ist, dass der Kühlflüssigkeitsanschluss nicht über eine vom Grundkörper definierte geometrische Ebene vom Batteriemodul nach außen hervorsteht.
- Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann der Deckel einen schräg verlaufenden Bereich aufweisen. Unter dem schräg verlaufenden Bereich wird im Rahmen dieser Beschreibung insbesondere ein Bereich verstanden, in dem der Deckel weder parallel zur Öffnung des Gehäuses noch parallel zur Kühlplatte verläuft. Der zweite Kühlkanal kann zwischen dem schräg verlaufenden Bereich und dem Überstand angeordnet sein.
- Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann der schräg verlaufende Bereich in einem zweiten geometrischen Winkel vom Gehäuse weg ragen, der kleiner als 180° sein kann. Unter dem zweiten geometrischen Winkel wird dabei im Rahmen dieser Beschreibung insbesondere der Winkel zwischen der den Batteriezellen zugewandten Seite des Gehäuses und der den Batteriezellen zugewandten Seite des Deckels verstanden.
- Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann der Überstand eine Querschnittsfläche aufweisen, die kleiner ist als eine Querschnittsfläche des Grundkörpers. Beispielsweise kann die Querschnittsfläche des Überstands weniger als halb so groß sein. Es ist insbesondere möglich, dass der Grundkörper eine konstante Querschnittsfläche aufweist.
- Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann der Grundkörper mehr als 90° einer Oberfläche einer Seite des Gehäuses abdecken.
- Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann das Batteriemodul eine weitere Kühlplatte und einen weiteren Kühlflüssigkeitsanschluss umfassen. Die weitere Kühlplatte kann am Gehäuse angeordnet sein. Beispielsweise kann die weitere Kühlplatte an einer anderen Seite des Gehäuses angeordnet sein, wenn das Gehäuse mehrere Seiten aufweist. Es ist insbesondere möglich, dass die weitere Kühlplatte an einer Seite des Gehäuses angeordnet ist, die der Seite gegenüber angeordnet ist, an der die Kühlplatte angeordnet ist.
- Die weitere Kühlplatte weist einen weiteren Grundkörper und einen weiteren Überstand auf. Der weitere Grundkörper kann flüssigkeitsdicht am Gehäuse befestigt sein. Ein dritter Kühlkanal kann zwischen dem weiteren Grundkörper und dem Gehäuse angeordnet sein. Der weitere Überstand ragt über das Gehäuse hinaus. Der weitere Kühlflüssigkeitsanschluss ist am weiteren Überstand oder am Deckel angeordnet. Der Deckel ist flüssigkeitsdicht mit dem weiteren Überstand verbunden. Ein vierter Kühlkanal ist zwischen dem Überstand und dem Deckel angeordnet. Der vierte Kühlkanal ist mit dem dritten Kühlkanal flüssigkeitsdicht verbunden, sodass eine Strömung der Kühlflüssigkeit vom vierten Kanal in den dritten Kanal möglich ist. Über den Kühlflüssigkeitsanschluss ist die Kühlflüssigkeit in den vierten Kanal einfüllbar.
- Alle, einzelne oder mehrere der oben in Bezug auf die Kühlplatte ausgeführten Merkmale können insbesondere bei der weiteren Kühlplatte vorhanden sein. Das gleiche gilt analog für den weiteren Kühlflüssigkeitsanschluss.
- Das Kraftfahrzeug gemäß Anspruch 9 umfasst ein Batteriemodul nach einer Ausführungsform der Erfindung.
- Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann das Kraftfahrzeug mehrere Batteriemodule nach einer Ausführungsform der Erfindung umfassen. Die Batteriemodule können dabei hintereinander in einer Längsrichtung des Kraftfahrzeugs angeordnet sein. Die Längsrichtung erstreckt sich dabei insbesondere horizontal von vorne nach hinten bei dem Kraftfahrzeug. Dabei können die Batteriemodule insbesondere in einer Querrichtung verlaufen.
- Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beiliegenden Abbildungen. Dabei zeigt
-
1 eine schematische perspektivische Ansicht eines Batteriemoduls nach einer Ausführungsform der Erfindung; -
2 eine schematische Schnittansicht eines Batteriemoduls nach einer Ausführungsform der Erfindung; und -
3 eine schematische Schnittansicht eines Ausschnitts des Batteriemoduls aus1 . - Das Batteriemodul 100 umfasst ein Gehäuse 101, das mehrere Batteriezellen 102 umgibt. Am Gehäuse 101 ist eine Kühlplatte 103 mit einem Grundkörper 104 und einem Überstand 105 angeordnet. Am Überstand 105 ist ein Kühlflüssigkeitsanschluss 106 angebracht. Ein Deckel 107 verdeckt teilweise eine Öffnung des Gehäuses 101. Zwischen dem Gehäuse 101 und dem Grundkörper 104 ist ein erster Kühlkanal 200 angeordnet. Daher ist der Grundkörper 104 flüssigkeitsdicht am Gehäuse 101 befestigt. Außerdem ist der Überstand 105 flüssigkeitsdicht mit dem Deckel 107 verbunden, sodass zwischen dem Überstand 105 und dem Deckel 107 ein zweiter Kühlkanal angeordnet ist. In den zweiten Kühlkanal kann Kühlflüssigkeit über den Kühlflüssigkeitsanschluss 106 eingefüllt werden. Von dort kann die Kühlflüssigkeit in den ersten Kühlkanal 200 strömen und die Batteriezellen 102 kühlen. Diese Kühlung erfolgt besonders effizient, da die Kühlflüssigkeit im ersten Kühlkanal direkt in Kontakt mit dem Gehäuse 101 kommt.
- Der Überstand 105 ragt in einem Winkel von weniger als 180° vom Grundkörper 104 in Richtung des Deckels 106. Der Kühlflüssigkeitsanschluss 106 ist somit relativ zu einer geometrischen Ebene, in der der Grundkörper 104 angeordnet ist, in Richtung zum Deckel 106 versetzt. Dies hat zur Folge, dass besonders wenig Bauraum für das Batteriemodul 100 in einem Kraftfahrzeug benötigt wird. Insbesondere steht der Kühlflüssigkeitsanschluss 106 nicht in einer senkrechten Richtung zum Gehäuse 101 vom Grundkörper 104 ab.
- In
2 ist eine weitere Kühlplatte 201 dargestellt, die an einer Seite des Gehäuses 101 angeordnet ist, die der Seite gegenüber angeordnet ist, an der die Kühlplatte 103 angeordnet ist. Das Funktionsprinzip, die Anordnung und der Aufbau der weiteren Kühlplatte 201 ist gleich zum Funktionsprinzip der Kühlplatte 103. Die weitere Kühlplatte 201 weist den weiteren Kühlflüssigkeitsanschluss 108 auf, der ebenfalls das gleiche Funktionsprinzip die gleiche Anordnung und den gleichen Aufbau aufweist wie der Kühlflüssigkeitsanschluss 106. - In
3 ist eine erste flüssigkeitsdichte Fügestelle 300 zwischen dem Grundkörper 104 und dem Gehäuse 101 dargestellt, die den ersten Kühlkanal 200 begrenzt. Außerdem ist eine zweite flüssigkeitsdichte Fügestelle 301 zwischen dem Deckel 107 und dem Gehäuse 101 dargestellt, sodass die Kühlflüssigkeit weder aus dem ersten Kühlkanal 200 noch aus dem zweiten Kühlkanal austreten kann. - 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
-
- CN 108039434 A [0002]
Claims (10)
- Batteriemodul (100) für ein Kraftfahrzeug, umfassend mehrere Batteriezellen (102), ein Gehäuse (101), einen Deckel (107), einen Kühlflüssigkeitsanschluss (106) und eine Kühlplatte (103), wobei das Gehäuse (101) die Batteriezellen (102) umgibt, wobei das Gehäuse (101) eine Öffnung aufweist, wobei der Deckel (107) die Öffnung zumindest teilweise abdeckt, wobei der Deckel (107) flüssigkeitsdicht mit dem Gehäuse (101) verbunden ist, wobei die Kühlplatte (103) einen Grundkörper (104) und einen Überstand (105) aufweist, wobei der Grundkörper (104) flüssigkeitsdicht am Gehäuse (101) befestigt ist, wobei ein erster Kühlkanal (200) zwischen dem Grundkörper (104) und dem Gehäuse (101) angeordnet ist, wobei der Überstand (105) über das Gehäuse (101) hinaus ragt, wobei der Kühlflüssigkeitsanschluss (106) am Überstand (105) oder am Deckel (107) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (107) flüssigkeitsdicht mit dem Überstand (105) verbunden ist, wobei ein zweiter Kühlkanal zwischen dem Überstand (105) und dem Deckel (107) angeordnet ist, wobei der zweite Kühlkanal mit dem ersten Kühlkanal (200) flüssigkeitsdicht verbunden ist, sodass eine Strömung einer Kühlflüssigkeit vom zweiten Kühlkanal in den ersten Kühlkanal (200) möglich ist, und wobei über den Kühlflüssigkeitsanschluss (106) die Kühlflüssigkeit in den zweiten Kühlkanal einfüllbar ist.
- Batteriemodul (100) nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass ein erster geometrischer Winkel zwischen dem Überstand (105) und dem Grundkörper (104) kleiner als 180° ist. - Batteriemodul (100) nach dem vorherigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der erste geometrische Winkel zwischen einer dem Gehäuse (101) zugewandten Seite des Grundkörpers (104) und einer dem Deckel (107) zugewandten Seite des Überstands (105) angeordnet ist.
- Batteriemodul (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (107) einen schräg verlaufenden Bereich aufweist, wobei der zweite Kühlkanal zwischen dem schräg verlaufenden Bereich und dem Überstand (105) angeordnet ist.
- Batteriemodul (100) nach dem vorherigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der schräg verlaufende Bereich in einem zweiten geometrischen Winkel vom Gehäuse (101) weg ragt, wobei der zweite geometrische Winkel kleiner als 180° ist.
- Batteriemodul (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Überstand (105) eine Querschnittsfläche aufweist, die kleiner ist als eine Querschnittsfläche des Grundkörpers (104).
- Batteriemodul (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (104) mehr als 90% einer Oberfläche einer Seite des Gehäuses (101) abdeckt.
- Batteriemodul (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, das Batteriemodul (100) eine weitere Kühlplatte (201) und einen weiteren Kühlflüssigkeitsanschluss (108) umfasst, wobei die weitere Kühlplatte (201) am Gehäuse (101) angeordnet ist, wobei die weitere Kühlplatte (201) einen weiteren Grundkörper und einen weiteren Überstand aufweist, wobei der weitere Grundkörper flüssigkeitsdicht am Gehäuse (101) befestigt ist, wobei ein dritter Kühlkanal zwischen dem weiteren Grundkörper und dem Gehäuse (101) angeordnet ist, wobei der weitere Überstand über das Gehäuse (101) hinaus ragt, wobei der weitere Kühlflüssigkeitsanschluss (108) am weiteren Überstand oder am Deckel (107) angeordnet ist, wobei der Deckel (107) flüssigkeitsdicht mit dem weiteren Überstand verbunden ist, wobei ein vierter Kühlkanal zwischen dem weiteren Überstand und dem Deckel (107) angeordnet ist, wobei der vierte Kühlkanal mit dem dritten Kühlkanal flüssigkeitsdicht verbunden ist, sodass eine Strömung der Kühlflüssigkeit vom vierten Kanal in den dritten Kanal möglich ist, und wobei über den weiteren Kühlflüssigkeitsanschluss (108) die Kühlflüssigkeit in den vierten Kanal einfüllbar ist.
- Kraftfahrzeug, umfassend ein Batteriemodul (100) nach einem der vorherigen Ansprüche.
- Kraftfahrzeug nach dem vorherigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftfahrzeug mehrere Batteriemodule (100) nach einem der
Ansprüche 1 bis8 umfasst, wobei die Batteriemodule (100) hintereinander in einer Längsrichtung des Kraftfahrzeugs angeordnet sind.
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2021
- 2021-04-14 DE DE102021109288.4A patent/DE102021109288A1/de active Pending
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