-
Die Erfindung betrifft ein Gehäuse für eine Traktionsbatterie eines batterieelektrischen Fahrzeugs nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft auch die Traktionsbatterie des batterieelektrischen Fahrzeugs mit dem Gehäuse.
-
Ein Gehäuse für eine Traktionsbatterie eines batterieelektrischen Fahrzeugs ist bereits bekannt. Das Gehäuse umfasst dabei einen Boden, einen Deckel und eine Wandung, die zusammen einen Innenraum für Batteriemodule der Traktionsbatterie bilden. Im Betrieb der Traktionsbatterie erzeugen die Batteriemodule Wärme, die durch ein von einem Kühlmittel durchströmbares Kühlsystem abgeführt wird. Das Kühlsystem kann dabei Kühlplatten und mit den Kühlplatten fluidisch verbundene Fluidleitungen umfassen. Nachteiligerweise weist das Kühlsystem einen hohen Platzbedarf auf. Aus
DE 10 2019 206 408 A1 ist beispielweise bekannt, die Fluidleitungen des Kühlsystems in der Wandung des Gehäuses anzuordnen. Dadurch ist der Platzbedarf für das Kühlsystem jedoch nur geringfügig reduziert.
-
Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, für ein Gehäuse für eine Traktionsbatterie und für die Traktionsbatterie der gattungsgemäßen Art eine verbesserte oder zumindest alternative Ausführungsform anzugeben, bei der die beschriebenen Nachteile überwunden werden.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
-
Ein Gehäuse ist für eine Traktionsbatterie eines batterieelektrischen Fahrzeugs vorgesehen. Das Gehäuse weist einen Innenraum zur Aufnahme von Batteriemodulen der Traktionsbatterie auf. Das Gehäuse weist zudem einen plattenartigen Boden und eine Wandung, die senkrecht zum Boden ausgerichtet ist und an dem Boden außenseitig umläuft, auf. Zudem weist das Gehäuse ein von einer Kühlflüssigkeit durchströmbares Kühlsystem mit wenigstens einer Kühlplatte, einem Zulaufkanal und einem Ablaufkanal auf. Der Zulaufkanal und der Ablaufkanal sind dabei in der Wandung des Gehäuses angeordnet. Die Kühlplatte weist eine Zulauföffnung, die mit dem Zulaufkanal fluidisch verbunden ist, und eine Ablauföffnung, die mit dem Ablaufkanal fluidisch verbunden ist, auf. Erfindungsgemäß ist der Boden des Gehäuses zumindest bereichsweise durch die jeweilige Kühlplatte des Kühlsystems gebildet.
-
In der wenigstens einen Kühlplatte ist dabei wenigstens ein von der Kühlflüssigkeit durchströmbarer Kühlkanal ausgebildet. Der wenigstens eine Kühlkanal ist dabei über die Zulauföffnung der Kühlplatte mit dem Zulaufkanal des Kühlsystems und über die Ablauföffnung der Kühlplatte mit dem Ablaufkanal des Kühlsystems fluidisch verbunden. Vorteilhafterweise kann das Gehäuse mehrere Kühlplatten aufweisen, die über die jeweilige Zulauföffnung mit dem Zulaufkanal und über die jeweilige Ablauföffnung mit dem Ablaufkanal fluidisch verbunden sind. Vorteilhafterweise können die Kühlplatten fluidisch in Reihe oder bevorzugt fluidisch parallel zueinander geschaltet sein.
-
Die wenigstens eine Kühlplatte bildet erfindungsgemäß zumindest bereichsweise den Boden des Gehäuses ab. Dadurch kann der Platzbedarf für das Kühlsystem bzw. für die Kühlplatte des Kühlsystems reduziert werden und das Gehäuse und dadurch die Traktionsbatterie insgesamt kompakter ausgeführt werden. Die Batteriemodule der Traktionsbatterie können dabei in dem Innenraum des Gehäuses wärmeübertragend auf dem Boden angeordnet sein und so gekühlt werden. Dadurch kann das Gehäuse eine hohe Funktionsintegration aufweisen.
-
Vorteilhafterweise kann das Gehäuse aus Kunststoff in einem urformenden Prozess geformt sein. Vorteilhafterweise kann der urformende Prozess ein Spritzgussverfahren sein. Vorteilhafterweise kann der urformende Prozess ein GMT-Verfahren (GMT: Glas-Mattenverstärkter Thermoplast) sein. Im Vergleich zu einem Spritzgussverfahren können mit dem GMT-Verfahren Glasfasern oder auch andere Verstärkungsfasern vorteilhafterweise in einem deutlich größeren Längen/Dicken-Verhältnis in die Bauteile reingebracht werden. Vorteilhafterweise kann ein Gehäusedeckel und die umlaufende Wandung einteilig als eine Gehäusewanne hergestellt sein. Anders formuliert, die Gehäusewanne kann einstückig hergestellt sein. Der Boden des Gehäuses kann dann, sobald die Batteriemodule der Traktionsbatterie in dem Innenraum des Gehäuses angeordnet sind, an der Gehäusewanne befestigt werden.
-
Vorteilhafterweise kann die jeweilige Kühlplatte aus Metall als ein extrudiertes oder stranggepresstes Profil geformt sein. Vorteilhafterweise kann die Kühlplatte ein erstes Kühlplattenteil und ein zweites Kühlplattenteil, die miteinander stoffschlüssig und fluiddicht verbunden sind, aufweisen. Die Kühlplatte kann also eine sogenannte 2-Layer-Plate sein. Das erste Kühlplattenteil und das zweite Kühlplattenteil können dabei aus Metall als extrudierte oder stranggepresste Profile geformt sein.
-
Vorteilhafterweise kann die Kühlplatte mehrere Kühlkanäle, die von der Kühlflüssigkeit durchströmbar und parallel zueinander ausgerichtet sind, aufweisen. Vorteilhafterweise können an beiden Längsenden der Kühlplatte zwei Umlenkkanäle, die quer zu den Kühlkanälen ausgerichtet sind und die einzelnen Kühlkanäle miteinander fluidisch verbinden, geformt sein. Vorteilhafterweise können die beiden Umlenkkanäle an den Längsenden der Kühlplatte mittels jeweils eines Umlenkdeckels fluiddicht nach außen verschlossen sein. Vorteilhafterweise können die jeweiligen Umlenkdeckel in der Kühlplatte aufgenommen bzw. in die Kühlplatte vertieft angeordnet sein. Dadurch kann eine Krafteinwirkung auf den Umlenkdeckel bei einem Unfall reduziert werden und dadurch ein Auslaufen der Kühlflüssigkeit verhindert werden. Vorteilhafterweise können die jeweiligen Umlenkdeckel mit der Kühlplatte stoffschlüssig und fluiddicht verbunden sein.
-
Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass die Wandung eine Innenwand, eine Außenwand und einen Verbindungssteg aufweist. Die Innenwand ist dabei zu dem Innenraum des Gehäuses zugewandt und die Außenwand ist von dem Innenraum des Gehäuses abgewandt angeordnet. Die Innenwand und die Außenwand sind zudem mittels des Verbindungsstegs zueinander parallel und beabstandet ausgerichtet und festverbunden. Durch den Verbindungssteg sind dabei zwei Innenbereiche in der Wandung geformt. Die Wandung des Gehäuses ist dadurch annähernd H-förmig. Vorteilhafterweise ist die Wandung einstückig ausgeformt. Vorteilhafterweise sind die Innenwand, die Außenwand und der Verbindungssteg integral aneinander ausgeformt bzw. gehen integral ineinander über.
-
Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass in zumindest einem der jeweiligen Innenbereiche eine fachwerkartige Versteifungsstruktur integral ausgebildet ist. Die Versteifungsstruktur kann dabei die Innenwand und die Außenwand über mehrere Stege miteinander festverbinden und die Wandung des Gehäuses versteifen. Vorteilhafterweise kann die Versteifungsstruktur integral an der Wandung des Gehäuses bzw. einstückig mit der Wandung des Gehäuses ausgeformt sein.
-
Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass die Außenwand an einer zu der Kühlplatte zugewandten Seite der Wandung länger als die Innenwand ist. Die Innenwand steht dabei senkrecht auf der Kühlplatte auf und die Außenwand verschließt die Kühlplatte seitlich von außen. Dadurch kann die Kühlplatte von außen zusätzlich abgedeckt und geschützt werden. Die Wandung kann dabei mit der Kühlplatte an der Außenwand und/oder an der Innenwand festverbunden sein. Die Wandung kann dabei mit der Kühlplatte an der Außenwand und/oder an der Innenwand fluiddicht verbunden sein. Vorteilhafterweise kann an der Außenwand und/oder an der Innenwand eine Dichtung - beispielweise eine Einlegedichtung oder eine Flüssigdichtung - angeordnet sein.
-
Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass der Zulaufkanal und der Ablaufkanal in dem von der Kühlplatte entfernten Innenbereich der Wandung ausgebildet sind. Der Zulaufkanal und der Ablaufkanal sind dabei durch eine Trennwand fluidisch voneinander getrennt. Die Trennwand ist dabei integral an dem Verbindungssteg ausgeformt und parallel zur Innenwand und zur Außenwand ausgerichtet. Der Zulaufkanal und der Ablaufkanal sind dabei in dem Innenbereich der Wandung mittels eines Deckels nach außen fluiddicht verschlossen. Dadurch kann das Gehäuse eine hohe Funktionsintegration aufweisen.
-
Vorteilhafterweise kann der Deckel integral mit der Wandung hergestellt sein. Mit anderen Worten können der Zulaufkanal und der Ablaufkanal in dem Innenbereich der Wandung bereits geschlossen geformt sein. Der derart ausgestaltete Zulaufkanal und der derart ausgestaltete Ablaufkanal können beispielweise in einem Spritzgussverfahren oder auch in einem anderen urformenden Prozess geformt sein. Alternativ kann der Deckel separat geformt sein und mit der Wandung anschließend stoffschlüssig und fluiddicht festverbunden sein. Mit anderen Worten können der Zulaufkanal und der Ablaufkanal in dem Innenbereich der Wandung einseitig offen geformt und anschließend mit dem separaten Deckel geschlossen sein. Der derart ausgestaltete Zulaufkanal und der derart ausgestaltete Ablaufkanal können beispielweise in einem GMT-Verfahren oder auch in einem anderen urformenden Prozess geformt sein.
-
Alternativ kann vorgesehen sein, dass der Zulaufkanal und der Ablaufkanal durch separate Leitungsrohre gebildet sind. Die separaten Leitungsrohre sind dann in dem von der Kühlplatte entfernten Innenbereich der Wandung angeordnet. Die Leitungsrohre können beispielweise steife oder flexible Rohre aus Kunststoff sein. Bei dieser Variante kann in dem Innenbereich mit den Leitungsrohren eine fachwerkartige Versteifungsstruktur zum Versteifen der Wandung integral ausgeformt sein. Die Versteifungsstruktur kann dabei den Innenbereich mit den Leitungsrohren nur teilweise ausfüllen, damit für die Leitungsrohre ausreichend Platz verbleibt. Die Leitungsrohre können dabei auf der Versteifungsstruktur aufliegen.
-
Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass der Zulaufkanal mit der Zulauföffnung der jeweiligen Kühlplatte über einen Zulaufsteigkanal und der Ablaufkanal mit der Ablauföffnung der jeweiligen Kühlplatte über einen Ablaufsteigkanal fluidisch verbunden sind. Der jeweilige Zulaufsteigkanal und der jeweilige Ablaufsteigkanal sind dabei integral an der Wandung des Gehäuses ausgeformt. Vorteilhafterweise können der Zulaufsteigkanal und der Ablaufsteigkanal in Bezug auf die Strömungsrichtung in dem Zulaufkanal oder in dem Ablaufkanal zueinander versetzt ausgebildet sein. Der jeweilige Zulaufsteigkanal ist dabei an einer Verbindungsstelle mit dem Zulaufkanal und der jeweilige Ablaufsteigkanal ist an einer Verbindungsstelle mit dem Ablaufkanal nach außen abgedichtet. Sind der Zulaufkanal und der Ablaufkanal integral in dem Innenbereich der Wandung geformt, so ist das Abdichten besonders einfach durch einen integralen Übergang des Zulaufkanals in den Zulaufsteigkanal und des Ablaufkanals in den Ablaufsteigkanal realisierbar.
-
Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass eine Übergangsstelle zwischen der Wandung und der Kühlplatte axial oder radial in Bezug auf die Strömungsrichtung an der Übergangsstelle abgedichtet ist. Die jeweiligen Übergangsstellen können vorteilhafterweise durch den Zulaufsteigkanal, der mit der Zulauföffnung der Kühlplatte fluidisch verbunden ist, und durch Ablaufsteigkanal, der mit der Ablauföffnung der Kühlplatte fluidisch verbunden ist, gebildet sein. Das Abdichten kann beispielweise durch eine Ringdichtung, die zwischen der Wandung und der Kühlplatte verpresst ist, realisiert sein.
-
Die Erfindung betrifft auch eine Traktionsbatterie eines batterieelektrischen Fahrzeugs. Die Traktionsbatterie weist dabei ein Gehäuse und wenigstens ein Batteriemodul aus mehreren Batteriezellen auf. Das wenigstens eine Batteriemodul ist dabei in einem Innenraum des Gehäuses aufgenommen. Erfindungsgemäß ist das Gehäuse wie oben beschrieben 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 teilweise Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Traktionsbatterie mit einem erfindungsgemäßen Gehäuse;
- 2 eine Schnittansicht des erfindungsgemäßen Gehäuses an einer Übergangsstelle;
- 3 eine Schnittansicht des erfindungsgemäßen Gehäuses, das mit einer bereichsweise ausgeschnittenen Wandung dargestellt ist;
- 4 eine Schnittansicht des erfindungsgemäßen Gehäuses mit einem integral ausgebildeten Zulaufkanal und einem integral ausgebildeten Ablaufkanal;
- 5 eine Schnittansicht des erfindungsgemäßen Gehäuses aus 4 an der Übergangsstelle;
- 6 eine Schnittansicht des erfindungsgemäßen Gehäuses mit dem Zulaufkanal und dem Ablaufkanal, die als separate Leitungsrohre gebildet sind;
- 7 eine Schnittansicht des erfindungsgemäßen Gehäuses aus 6, das ohne separate Leitungsrohre dargestellt ist.
-
1 zeigt eine teilweise Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Traktionsbatterie 1 eines batterieelektrischen Fahrzeugs. Die Traktionsbatterie 1 weist dabei ein erfindungsgemäßes Gehäuse 2 und mehrere - hier nur eins dargestellt - Batteriemodule 3 aus mehreren Batteriezellen auf. Das jeweilige Batteriemodul 3 ist dabei in dem Gehäuse 2 angeordnet.
-
Das Gehäuse 2 weist dabei einen Boden 4, eine Wandung 5 und einen Gehäusedeckel 6 auf. Der Boden 4 und der Gehäusedeckel 6 liegen dabei einander gegenüber und sind über die umlaufende Wandung 5 miteinander verbunden. In dem Gehäuse 2 ist dabei ein Innenraum 2a geformt, in dem das Batteriemodul 3 aufgenommen ist. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Wandung 5 und der Gehäusedeckel 6 einteilig bzw. einstückig als eine Gehäusewanne 7 hergestellt.
-
Das Gehäuse 2 umfasst zudem ein von einer Kühlflüssigkeit durchströmbares Kühlsystem 8 mit einer Kühlplatte 9, mit einem Zulaufkanal 10a und einem Ablaufkanal 10b, mit einem Zulaufsteigkanal 11a und einem Ablaufsteigkanal 11 b. Hier sind der Zulaufkanal 10a und der Ablaufkanal 10b zur Übersichtlichkeit voneinander nicht getrennt dargestellt. Die Kühlplatte 9 bildet dabei den Boden 4 des Gehäuses 2 ab.
-
Die Wandung 5 des Gehäuses 2 weist dabei eine zu dem Innenraum 2a zugewandte Innenwand 12, eine von dem Innenraum 2a abgewandte Außenwand 13 und einen Verbindungssteg 14 auf. Der Verbindungssteg 14 legt dabei die Innenwand 12 und die Außenwand 13 zueinander parallel und beanstandet fest, so dass die Wandung 5 im Querschnitt H-förmig ist. Die Wandung 5 weist dabei zwei Innenbereiche 15a und 15b auf, wobei der Innenbereich 15a von dem Boden 4 bzw. von der Kühlplatte 9 abgewandt bzw. entfernt angeordnet ist.
-
Im Folgenden wird der Aufbau des Gehäuses 2 anhand 2-7 näher erläutert.
-
2 zeigt eine Schnittansicht des erfindungsgemäßen Gehäuses 2. Dabei ist eine Zulauföffnung 16a der Kühlplatte 9, die an einer Übergangsstelle 17a mit dem Zulaufsteigkanal 11a fluidisch verbunden ist, sichtbar. Der Zulaufsteigkanal 11a verbindet dabei den Zulaufkanal 10a mit der Kühlplatte 9 über die Zulauföffnung 16a. Die Übergangsstelle 17a ist dabei mittels einer Ringdichtung 18 abgedichtet. Analog weist die Kühlplatte 9 eine Ablauföffnung 16b, die an einer Übergangsstelle 17b mit dem Ablaufsteigkanal 11b fluidisch verbunden ist, auf. Der Ablaufsteigkanal 11b verbindet dabei den Ablaufkanal 10b mit der Kühlplatte 9 über die Ablauföffnung 16b. Die Übergangsstelle 17b ist analog zu der Übergangsstelle 17a mittels einer weiteren Ringdichtung 18 - nicht gezeigt - nach außen abgedichtet.
-
Hier sind der Zulaufkanal 10a und der Ablaufkanal 10b durch eine Trennwand 19 fluidisch getrennt. Die Trennwand 19 ist dabei mit dem Trennsteg 14 einteilig ausgebildet und parallel zu der Innenwand 12 und der Außenwand 13 ausgerichtet. Der weitere Aufbau des Zulaufkanals 10a und des Ablaufkanals 10b wird im Folgenden anhand 5 näher erläutert.
-
Zudem ist erkennbar, dass die Kühlplatte 9 an ihrem Längsende mittels eines Umlenkdeckels 20 seitlich fluiddicht verschlossen ist. Der Umlenkdeckel 20 ist dabei in die Kühlplatte vertieft, so dass eine Krafteinwirkung auf den Umlenkdeckel 20 bei einem Unfall reduziert werden kann. Der Aufbau der Kühlplatte 9 wird im Folgenden anhand 3 und 5 näher erläutert.
-
3 zeigt eine Schnittansicht des erfindungsgemäßen Gehäuses 2 mit der bereichsweise ausgeschnittenen Wandung 5. Hier ist zur Übersichtlichkeit die Trennwand 19 nicht dargestellt. In 3 ist erkennbar, dass im Bereich der Kühlplatte 9 die Außenwand 13 länger als die Innenwand 12 ist. Dabei steht die Innenwand 12 auf der Kühlplatte 9 auf und die Außenwand 13 deckt die Kühlplatte 9 seitlich ab. Dadurch ist der Umlenkdeckel 20 der Kühlplatte 9 zusätzlich durch die Außenwand 13 der Wandung 5 geschützt.
-
4 zeigt eine Schnittansicht des erfindungsgemäßen Gehäuses 2. Hier ist erkennbar, dass der Zulaufkanal 10a und der Ablaufkanal 10b in dem Gehäuse 2 einseitig offen ausgebildet und mit einem gemeinsamen Deckel 21 nach außen fluiddicht verschlossen sind.
-
5 zeigt eine Schnittansicht des erfindungsgemäßen Gehäuses aus 4 an der Übergangsstelle 17a. Hier sind mehrere zueinander parallele Kühlkanäle 22 in der Kühlplatte 9 erkennbar, die längsendseitig durch zwei - hier nur einer zu sehen - Umlenkkanäle 23 fluidisch verbunden sind. Der Umlenkdeckel 20 schließt den Umlenkkanal 23 fluiddicht nach außen.
-
6 zeigt eine Schnittansicht des erfindungsgemäßen Gehäuses 2 mit dem abweichend ausgebildeten Zulaufkanal 10a und dem abweichend ausgebildeten Ablaufkanal 10b. Hier sind der Zulaufkanal 10a durch ein separates Leitungsrohr 24a und der Ablaufkanal 10b durch ein separates Leitungsrohr 24b gebildet. Das separate Leitungsrohr 24a ist dabei mit dem Zulaufsteigkanal 10a und das separate Leitungsrohr 24b ist dabei mit dem Ablaufsteigkanal 10b fluidisch verbunden.
-
7 zeigt nun eine Schnittansicht des erfindungsgemäßen Gehäuses 2 aus 6. Hier sind die separaten Leitungsrohre 24a und 24b zur Übersichtlichkeit nicht dargestellt. Wie in 7 erkennbar, ist in dem Innenbereich 15a eine fachwerkartige Versteifungsstruktur 25 angeordnet, die die Wandung 5 und dadurch das Gehäuse 2 insgesamt zusätzlich versteift.
-
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 102019206408 A1 [0002]
