DE102021130411A1

DE102021130411A1 - Kühlanordnung einer Fahrzeugbatterie

Info

Publication number: DE102021130411A1
Application number: DE102021130411.3A
Authority: DE
Inventors: Benjamin WUEBBOLT-GORBATENKO
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2021-11-22
Filing date: 2021-11-22
Publication date: 2023-05-25

Abstract

Kühlanordnung einer Fahrzeugbatterie aufweisend einen Grundkörper (2) an dem mindestens ein Querträger (4) und mindestens ein Längsträger (3) vorgesehen ist und wobei in dem Grundkörper (2) mindestens ein Kühlelement (5) angeordnet ist und wobei das Kühlelement (5) zweiteilig ausgeführt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlelement (5) aus einem elastischen Element (6) und einem festen Element (7) ausgebildet ist und wobei das elastische Element (6) und das feste Element (7) fest miteinander verbunden sind.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Kühlanordnung einer Fahrzeugbatterie, insbesondere eine Fahrzeugbatterie eines Elektrofahrzeugs.
Hintergrund der Erfindung
In Energiespeichern für Kraftfahrzeuge sind hohe Leistungs- und Energiedichten auf geringem Bauraum notwendig. Durch elektrische Leitungsverluste der Zellenverbindungen und Verluste innerhalb der Zelle wird hierbei thermische Energie freigesetzt. Dies kann zu einer Überhitzung des Energiespeichers und somit zu einer beschleunigten Alterung oder einem Ausfall des Energiespeichers führen. Ebenso hat eine Überhitzung Einfluss auf die Sicherheit des Energiespeichers. Daher ist es notwendig, mit Hilfe von Kühlanordnungen die Temperatur des Energiespeichers innerhalb definierter Grenzen zu halten. Jedoch können die Bauteiltoleranzen der einzelnen Komponenten der Kühlanordnung zu einem Luftspalt zwischen der Kühlanordnung und den Batteriemodulen führen, wodurch die Kühlwirkung negativ beeinflusst wird. Dies geschieht aufgrund dessen, dass die Luft eine Wärmeübertragung vom Batteriemodul auf das Kühlelement mindert.
Aus der DE 20 2020 104 175 U1 ist eine Kühlplatte bekannt, welche aus drei Elementen ausgebildet ist.
Die DE 10 2013 219 665 B4 beschreibt eine Kühlanordnung mit ein Grundmodul und eine Mehrzahl an dem Grundmodul festgelegter Kühlfinnen.
Die DE 10 2019 211 083 A1 offenbart eine Kühlanordnung, welches eine Element aufweist, welches Toleranzen zwischen den Batteriemodulen und der Kühlplatte ausgleicht.
Zusammenfassung der Erfindung
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kühlanordnung einer Fahrzeugbatterie zur Verfügung zu stellen, welches die Bauteiltoleranzen ausgleicht und zugleich ein geringes Gesamtgewicht aufweist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine Kühlanordnung einer Fahrzeugbatterie, aufweisend einen Grundkörper an dem mindestens ein Querträger und mindestens ein Längsträger vorgesehen ist und wobei in dem Grundkörper mindestens ein Kühlelement angeordnet ist und wobei das Kühlelement zweiteilig ausgeführt ist, wobei das Kühlelement aus einem elastischen Element und einem festen Element ausgebildet ist und wobei das elastische Element und das feste Element fest miteinander verbunden sind.
Gemäß der Erfindung besteht das Kühlelement aus einem elastischen Element und einem festen Element, welche feste miteinander verbunden sind. Mittels einer derartigen Ausgestaltung ist es nicht notwendig das Kühlelement, wie aus dem Stand der Technik bekannt, aus zwei Blechplatten auszubilden, wodurch ein geringes Gesamtgewicht erzielt werden kann. Ferner ermöglicht das elastische Element einen Toleranzausgleich, wodurch eine optimale Kühlung von Batteriemodulen sichergestellt werden kann.
Bevorzugterweise ist das elastische Element und das feste Element mittels Schweißen und/ oder kleben miteinander verbunden. Vorteilhafterweise werden dabei vor allem in Teilbereichen miteinander verbunden.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Verbindung der beide Elemente derart vorgesehen ist, dass sich Kühlkanäle ausbilden, welche von einem Kühlmedium durchflossen werden können. Anhand des Durchfließens der Kühlkanäle mit Kühlmedium entsteht ein Druck in diesen Bereichen. Dieser wird mittels der Erfindung vorteilhaft genutzt, da durch den Druck des Kühlmediums die Kühlanordnung immer optimal an die Batteriemodule gedrückt wird, wodurch eine optimale Wärmeabfuhr sichergestellt werden kann.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist das feste Element aus einem Metall oder einem wärmeleitfähigen Material und das elastische Element aus einem Elastomer ausgebildet.
Bevorzugterweise ist das elastische Element in Richtung eines Fahrzeugboden orientiert. Dies hat den Vorteil, dass hierdurch ein optimaler Toleranzausgleich ermöglicht wird.
Gemäß einer alternativen Ausführung der Erfindung weist der mindestens eine Querträger eine Wabenstruktur auf.
Figurenliste
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand von drei Figuren dargestellt. Es zeigen:

1 eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Kühlanordnung,
2 eine Ansicht der erfindungsgemäßen Kühlanordnung, und
3 eine Schnittansicht einer Fahrzeugbatterie mit der erfindungsgemäßen Kühlanordnung.

Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt den Aufbau einer erfindungsgemäßen Kühlanordnung 1. Die Kühlanordnung 1 besteht aus einem Grundkörper 2 mit mehreren Längsträgern 3, Querträgern 4 und einem Kühlelement 5. Die nicht dargestellten Batteriemodule werden am Querträger 4 befestigt. Zudem weisen die Querträger 4 eine Wabenstruktur auf.
Das Kühlelement 5 wird näher mittels der 2 und 3 beschrieben. Das Kühlelement 5 ist zweiteilig ausgeführt. Dabei besteht das Kühlelement 5 aus einem elastischen Element 6 und einem festen Element 7, wobei diese beiden Elemente 6, 7 fest miteinander verbunden sind. Das feste Element 7 ist bevorzugt aus einem Metall oder einem anderen Material mit guter Wärmeleitfähigkeit ausgeführt. Auf das feste Element 7 wird das elastisches Element 6 gelegt, welches bevorzugt aus einem Elastomer ausgeführt ist. Das feste Element 7 und das elastische Element 6 werden in Teilbereichen z.B. über Schweißen miteinander verbunden. Alternativ können die beiden Elemente auch miteinander verklebt werden.
Diese Verbindung wird dabei so ausgeführt, dass sich Kühlkanäle 8 ergeben, welche von einem Kühlmedium durchflossen werden können. Die dargestellten Kühlkanäle sind ein Ausführungsbeispiel und können beliebig ausgestaltet sein. Das Kühlelement verfügt über einen Anschluss 9 für den Zulauf und einen weiteren Anschluss 10 für den Rücklauf des Kühlmediums.
Wie in 3 ersichtlich ist, ist das Kühlelement 5 unterhalb der Batteriemodule 11 angeordnet und liegt auf einem Fahrzeugboden des Batterierahmens auf. Aufgrund der elastischen Eigenschaft des elastischen Elements 6 des Kühlelements 5 können Toleranzen in der Höhe H ausgeglichen werden. Die Kühlkanäle 8 werden vom Kühlmedium durchflossen, wobei durch den Druck des Kühlmediums das Kühlelement 5 immer optimal an die Batteriemodule 11 gedrückt wird. Hierdurch wird eine optimale Wärmeabfuhr sichergestellt. Bei einer geringeren Höhe H verformen sich die Kühlkanäle 8 in der Breite B, wodurch ein automatischer Toleranzausgleich sichergestellt wird.
Bezugszeichenliste

1: Kühlanordnung
2: Grundkörper
3: Längsträger
4: Querträger
5: Kühlelement
6: elastisches Element
7: festes Element
8: Kühlkanäle
9: Anschluss Zulauf
10: Anschluss Rücklauf
11: Batteriemodul
12: Fahrzeugboden
H: Höhe
B: Breite

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

DE 202020104175 U1 [0003]
DE 102013219665 B4 [0004]
DE 102019211083 A1 [0005]

Claims

Kühlanordnung einer Fahrzeugbatterie aufweisend einen Grundkörper (2) an dem mindestens ein Querträger (4) und mindestens ein Längsträger (3) vorgesehen ist und wobei in dem Grundkörper (2) mindestens ein Kühlelement (5) angeordnet ist und wobei das Kühlelement (5) zweiteilig ausgeführt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlelement (5) aus einem elastischen Element (6) und einem festen Element (7) ausgebildet ist und wobei das elastische Element (6) und das feste Element (7) fest miteinander verbunden sind.
Kühlanordnung nach Anspruch 1, wobei das elastische Element (6) und das feste Element (7) mittels schweißen und/ oder kleben miteinander verbunden sind.
Kühlanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verbindung der beide Elemente (6, 7) derart vorgesehen ist, dass sich Kühlkanäle (8) ausbilden, welche von einem Kühlmedium durchflossen werden können.
Kühlanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das feste Element (7) aus einem Metall oder einem wärmeleitfähigen Material ausgebildet ist.
Kühlanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das elastische Element (6) aus einem Elastomer ausgebildet ist.
Kühlelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das elastische Element (6) in Richtung eines Fahrzeugboden (12) orientiert ist.
Kühlanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der mindestens eine Querträger (4) eine Wabenstruktur aufweist