DE102022107329A1

DE102022107329A1 - Batteriemodulanordnung für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102022107329A1
Application number: DE102022107329.7A
Authority: DE
Inventors: Bastian Rosenauer
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2022-03-29
Filing date: 2022-03-29
Publication date: 2023-10-05

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Batteriemodulanordnung (2) für ein Kraftfahrzeug (1), die ein Batteriemodul (3) mit einem Gehäuse (4) mit zumindest einer Batteriezelle (6) und zumindest einer Öffnung (15) einerseits und eine Kühleinrichtung (7) mit einem Kühlelement (8), durch das ein Kühlmedium zum Kühlen der zumindest einen Batteriezelle (6) leitbar ist, einem Abdichtelement (9), das an einem Randbereich (20) des Kühlelements (8) befestigt ist, und zumindest einem mit dem Randbereich (20) verbundenen, gehäuseextern angeordneten Anschlusselement (10) andererseits, wobei das Kühlelement (8) am Randbereich (20) durch die zumindest eine Öffnung (15) geführt ist. Das Gehäuse (4) weist zumindest zwei sich gegenüberliegende Gehäuseteile (14) auf, wobei in einem zusammengesetzten Zustand der Gehäuseteile (14) die zumindest eine Öffnung (15) in einem lokal begrenzten Bereich zwischen den beiden Gehäuseteilen (14) ausgebildet und durch die Gehäuseteile (14) und das Abdichtelement (9) ein Gehäuseinneres (5) zumindest flüssigkeitsdicht von einer Umgebung des Gehäuses (4) abgetrennt ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Batteriemodulanordnung für ein Kraftfahrzeug sowie ein Kraftfahrzeug mit einer derartigen Batteriemodulanordnung.
Ein Kraftfahrzeug kann zumindest ein Batteriemodul aufweisen, mittels dessen eine elektrische Antriebsmaschine des Kraftfahrzeugs angetrieben werden kann. Das Batteriemodul ist beispielsweise eine Hochvolt-Batterie für das Kraftfahrzeug. Das Kraftfahrzeug kann beispielsweise ein elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug, wie ein Elektrofahrzeug und/oder ein Hybridfahrzeug, sein. Zur Kühlung des Batteriemoduls ist typischerweise eine Kühleinrichtung vorgesehen, die beispielsweise einen batteriemodulseitigen und/oder einen fahrzeugseitigen Kühlkreislauf aufweisen kann.
Die DE 10 2014 200 174 A1 zeigt einen Batteriepack mit in einem gemeinsamen Gehäuse angeordneten Batteriemodulen und mit einer Kühlvorrichtung. Die Kühlvorrichtung weist zumindest eine im Gehäuse angeordnete Kühlplatte auf, die zumindest ein Durchführungselement aufweist. Das Durchführungselement wird durch das Gehäuse geführt und weist außerhalb des Gehäuses einen Anschluss auf, durch den Kühlmittel zu der Kühlplatte geführt werden kann.
Die DE 10 2012 018 051 A1 zeigt eine Batterie für ein Kraftfahrzeug mit einem Gehäuse, das eine Vielzahl von Batterieeinzelzellen umgibt. Ein Kühlkreislauf zum Kühlen der Batterie weist einen innerhalb des Gehäuses verlaufenden inneren Kreislaufzweig und einen mit diesem verbundenen äußeren Kreislaufzweig außerhalb des Gehäuses auf. Der Kühlkreislauf ist gegenüber einem Innenraum des Gehäuses kühlmediumdicht abgetrennt.
Die CN 213878202 U zeigt eine Kühleinrichtung mit einer schlangenförmigen Kühlplatte sowie einzelnen Kühlrohren, die durch einen Mittelpunkt von Batteriezellen geleitet werden können.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Lösung bereitzustellen, mittels derer eine Kühlung für ein Batteriemodul zuverlässig bereitgestellt werden kann.
Die Aufgabe wird durch die Gegenstände des unabhängigen sowie des nebengeordneten Patentanspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen, der folgenden Beschreibung und den Figuren angegeben.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine Batteriemodulanordnung für ein Kraftfahrzeug. Die Batteriemodulanordnung weist ein Batteriemodul und eine Kühleinrichtung auf. Das Batteriemodul weist ein Gehäuse und zumindest eine in einem Gehäuseinneren des Gehäuses angeordnete Batteriezelle auf. Das Gehäuse weist zumindest eine Öffnung auf. Die Öffnung ist beispielsweise ein Loch mit einem beliebig geformten Umriss, der beispielsweise rund, oval, kreisförmig oder eckig, insbesondere rautenförmig, sein kann. Die im Gehäuseinneren angeordnete zumindest eine Batteriezelle ist beispielsweise eine Rundzelle, die alternativ als zylindrische Zelle bezeichnet werden kann, eine prismatische Zelle und/oder eine Pouchzelle, die alternativ als flache Batteriezelle bezeichnet werden kann. Falls mehrere Batteriezellen innerhalb des Gehäuses vorgesehen sind, können diese beispielsweise in mehreren Reihen in einer Querrichtung und/oder Längsrichtung des Gehäuses nebeneinander angeordnet sein und/oder in einer mehrstöckigen Anordnung in einer Hochrichtung des Gehäuses übereinander angeordnet sein. Die Längsrichtung kann alternativ als Tiefenrichtung bezeichnet werden.
Die Kühleinrichtung weist ein Kühlelement, ein Abdichtelement sowie ein Anschlusselement auf. Das Kühlelement ist zumindest teilweise im Gehäuseinneren angeordnet. Durch das Kühlelement ist ein Kühlmedium zum Kühlen der zumindest einen Batteriezelle leitbar. Mit anderen Worten ist das Kühlelement dazu ausgebildet, ein Kühlmedium zum Kühlen der zumindest einen Batteriezelle zu führen. Hierbei wird das Kühlmedium zumindest durch den im Gehäuseinneren angeordneten Teil des Kühlelements geleitet. Das Kühlmedium ist beispielsweise Wasser. Das im Gehäuseinneren angeordnete Kühlelement ist bevorzugt in einer räumlichen Nähe zur zumindest einen Batteriezelle angeordnet, insbesondere in direktem räumlichen Kontakt zur Batteriezelle.
Das Abdichtelement ist an einem Randbereich des Kühlelements befestigt. Das Abdichtelement ist beispielsweise aus Metall, wie beispielsweise Aluminium, hergestellt. Außerdem ist das Kühlelement am Randbereich mit dem Anschlusselement verbunden, wobei das Anschlusselement gehäuseextern angeordnet ist. Das Anschlusselement dient dem Anschließen des Kühlelements an einen außerhalb des Gehäuses angeordneten Kühlkreislauf, das heißt an einen gehäuseexternen Kühlkreislauf. Der Kühlkreislauf kann ein fahrzeugseitiger Kühlkreislauf für das Batteriemodul sein. Der Kühlkreislauf kann eine Komponente der Kühleinrichtung sein. Das Kühlelement ist am Randbereich durch die zumindest eine Öffnung des Gehäuses geführt. Mit anderen Worten ist das Kühlelement hauptsächlich im Gehäuseinneren angeordnet, weist jedoch zumindest den Randbereich auf, in dem es durch die Öffnung verläuft, sodass außerhalb des Gehäuses am Kühlelement das Anschlusselement angeordnet ist, das somit stets außerhalb des Gehäuses positioniert ist. Da das Abdichtelement ebenfalls am Randbereich befestigt ist, befindet sich somit im Bereich der Öffnung der Randbereich des Kühlelements und das am Randbereich befestigte Abdichtelement.
Das Gehäuse weist zumindest zwei sich gegenüberliegende Gehäuseteile auf. Einer der zumindest zwei Gehäuseteile kann beispielsweise als erster Gehäuseteil bezeichnet werden, der zumindest einen Teil von Seitenwänden des Gehäuses sowie beispielsweise einen Deckel des Gehäuses aufweisen kann. Die Seitenwände können als vier aneinander befestigte Wandbereiche ausgestaltet sein, wobei an vier Eckbereichen des Gehäuseteils jeweils zwei Seitenwände aufeinanderstoßen. In den Eckbereichen kann jeweils ein Winkel von 90 Grad, insbesondere zwischen 85 Grad und 95 Grad zwischen zwei Seitenwänden angeordnet sein. Insgesamt kann das erste Gehäuseteil an einer Seite offener Quader oder Würfel sein, wobei die offene Seite dem Deckel gegenüberliegt. Analog dazu kann ein zweiter Gehäuseteil vorgesehen sein, der beispielsweise einen jeweiligen restlichen Teil der Seitenwände sowie einen Boden des Gehäuses aufweisen kann. Die beiden Gehäuseteile zusammen bilden dann das in diesem Beispiel quadratische oder würfelförmige Gehäuse. Alternativ dazu können mehr als vier, drei oder nur eine Seitenwand vorgesehen sein, sodass eine Grundfläche des Gehäuses beispielsweise vieleckig, dreieckig oder rund sein kann.
In einem zusammengesetzten Zustand der zumindest zwei sich gegenüberliegenden Gehäuseteile ist die zumindest eine Öffnung in einem lokal begrenzten Bereich zwischen den beiden Gehäuseteilen ausgebildet. Mit anderen Worten kann jedes der beiden sich gegenüberliegenden Gehäuseteile zumindest eine Aussparung aufweisen, wobei die beiden Aussparungen zusammen die zumindest eine Öffnung bilden können. Durch die Gehäuseteile und das Abdichtelement ist das Gehäuseinnere zumindest flüssigkeitsdicht von einer Umgebung des Gehäuses abgetrennt. Wie bereits beschrieben, wird das Kühlelement durch die zumindest eine Öffnung im Gehäuse geführt, wobei an dem Randbereich des Kühlelements, der durch die Öffnung geführt ist, auch das Abdichtelement angeordnet ist. Hierdurch ergibt sich die Anordnung, dass die Öffnung letztendlich durch das Abdichtelement sowie den Randbereich des Kühlelements ausgefüllt ist, da nur dann die flüssigkeitsdichte Abgrenzung des Gehäuseinneren von der außerhalb des Gehäuses angeordneten Umgebung möglich ist.
Mit anderen Worten ist das Gehäuse des Batteriemoduls aus zumindest zwei Gehäuseteilen zusammengesetzt, wobei in einem Grenzbereich zwischen den beiden Gehäuseteilen die Öffnung vorgesehen ist, durch die das Kühlelement geführt wird, wobei die Öffnung mittels des Kühlelements und des Abdichtelements vollständig gefüllt ist. Hierdurch wird erreicht, dass keine Flüssigkeit, wie beispielsweise eindringendes Wasser, durch die Öffnung in das Gehäuseinnere eindringen kann. Es kann insbesondere vorgesehen sein, dass durch die Gehäuseteile und das Abdichtelement das Gehäuseinnere nicht nur flüssigkeitsdicht, sondern sogar gasdicht von der Umgebung des Gehäuses abgetrennt ist, sodass durch die zumindest eine Öffnung beispielsweise keine Luft von der Umgebung in das Gehäuseinnere eindringen kann.
Außerdem ist ein Großteil der Kühleinrichtung und insbesondere der das meiste Wasser führende gehäuseexterne Kühlkreislauf außerhalb der Batterie angeordnet, da innerhalb der Batterie lediglich das Kühlelement angeordnet ist. Hierdurch kann eine innerhalb des Gehäuses angeordnete Menge an Kühlmedium klein in Verhältnis zur insgesamt in der Kühleinrichtung und dem Kühlkreislauf vorhandenen Menge an Kühlmedium gehalten werden, sodass eine Auswirkung einer Leckage der Kühleinrichtung im Gehäuseinneren auf die zumindest eine Batteriezelle verhältnismäßig klein ist.
Die einzelnen Gehäuseteile können jeweils einstückig ausgebildet sein, das heißt die einzelnen Seitenwände können beispielsweise einteilig hergestellt sein oder miteinander stoffschlüssig verbunden sein. Zudem kann der Deckel oder der Boden einteilig mit den Seitenwänden ausgebildet oder stoffschlüssig mit den Seitenwänden verbunden sein. Bei einer stoffschlüssigen Verbindung werden die jeweiligen Teile durch atomare oder molekulare Kräfte zusammengehalten, beispielsweise durch Kleben, Schmelzen oder Schweißen. Alternativ oder zusätzlich dazu können die genannten Teile des Gehäuses jeweils kraftschlüssig oder formschlüssig miteinander verbunden sein. Die formschlüssige Verbindung entsteht beispielsweise durch das Ineinandergreifen von mindestens zwei Verbindungspartnern. Die beiden Verbindungspartner können sich dann bevorzugt ohne Kraftübertragung oder bei unterbrochener Kraftübertragung nicht lösen. Es kann also beispielsweise eine Nietenverbindung vorgesehen sein. Die kraftschlüssige Verbindung kann beispielsweise durch das Anwenden von Druckkräften oder Reibungskräften, zum Beispiel mittels Klemm-, Schraub- oder Heftverbindungen, realisiert sein.
Zum Verbinden der beiden Gehäuseteile miteinander kann beispielsweise ein Verbindungselement vorgesehen sein, das zum Bereitstellen einer kraftschlüssigen Verbindung ausgebildet ist. Das Verbindungselement kann beispielsweise eine Verschraubung sein. Alternativ dazu kann eine formschlüssige oder eine Stoffschlüssige Verbindung zwischen den beiden Gehäuseteilen vorgesehen sein. Die beiden Gehäuseteile können also beispielsweise miteinander verschweißt, verlötet oder verklebt sein.
Zwischen dem Kühlelement, dem Abdichtelement und dem Anschlusselement kann ebenfalls eine stoffschlüssige Verbindung vorgesehen sein, wobei diese drei Komponenten bevorzugt mittels Schweißen miteinander verbunden werden. Alternativ oder zusätzlich dazu kann eine kraftschlüssige oder formschlüssige Verbindung zwischen diesen drei genannten Komponenten der Kühleinrichtung vorgesehen sein.
Zu der Erfindung gehören auch Ausführungsformen, durch die sich zusätzliche Vorteile ergeben.
Eine Ausführungsform sieht vor, dass das Kühlelement als Kühlprofil ausgebildet ist. Das Kühlprofil weist beispielsweise mehrere Durchgänge innerhalb des Kühlprofils auf, durch die das Kühlmedium geleitet werden kann. Die Durchgänge können als Mikroports ausgebildet sein. Das Kühlprofil ist beispielsweise aus Metall hergestellt, zum Beispiel aus Aluminium. Die einzelnen Durchgänge für das Kühlmedium verlaufen innerhalb des Kühlprofils. Das Kühlprofil weist bevorzugt eine flache, längliche Ausgestaltung auf, das heißt beispielsweise eine Höhe des Kühlprofils ist groß im Vergleich zu einer Breite des Kühlprofils. Die Länge des Kühlprofils kann variabel gestaltet sein und beispielsweise von einer Dimensionierung des Gehäuseinneren abhängig sein. Die Länge ist bevorzugt groß im Vergleich zur Höhe und Breite des Kühlprofils.
Das Kühlprofil ist zumindest teilweise entlang zumindest eines Teils einer Außenwand der zumindest einen Batteriezelle angeordnet. Das Kühlprofil kann zumindest teilweise oder sogar vollständig beabstandet von der Außenwand der zumindest einen Batteriezelle positioniert sein. Insbesondere ist es möglich, dass das Kühlprofil in Kontakt mit zumindest dem Teil der Außenwand der zumindest einen Batteriezelle angeordnet ist, wobei zumindest ein Teil des Kühlprofils in direktem Kontakt mit zumindest einem Teil der Außenwand der zumindest einen Batteriezelle angeordnet ist. Hierdurch wird erreicht, dass Wärme direkt von der Batteriezelle zum Kühlmedium im Kühlprofil übertragen werden kann.
Damit die einzelnen Durchgänge innerhalb des Kühlprofils jeweils mit dem Kühlmedium versorgt werden können, kann beispielsweise im Abschlusselement ein Kühlmediumreservoir vorgesehen sein, das Zugang zu den einzelnen Durchgängen des Kühlprofils hat, sodass vom Anschlusselement aus das Kühlmedium in die einzelnen Durchgänge des Kühlprofils eingeleitet werden kann.
Es ist bevorzugt vorgesehen, dass das Kühlelement an zwei sich gegenüberliegenden Randbereichen jeweils das Abdichtelement sowie das Anschlusselement aufweist, sodass beispielsweise durch eine erste Öffnung im Gehäuse ein Eingang für das Kühlmedium und an einer räumlich getrennt von der ersten Öffnung angeordneten zweiten Öffnung im Gehäuse ein Ausgang für das Kühlmedium vorgesehen ist. Am Eingang wird das Kühlmedium von einem ersten Anschlusselement in das Kühlelement eingeleitet werden. Am Ausgang kann ein zweites Anschlusselement angeordnet sein, an dem das durch das Kühlelement geleitete Kühlmedium wieder zurück in den Kühlkreislauf geführt werden kann. Es ist also bevorzugt vorgesehen, dass das Gehäuse zumindest zwei Öffnungen und die Kühleinrichtung zumindest ein Kühlelement mit zwei separaten, jeweils an den Randbereichen des Kühlelements angeordneten Anschlusselementen sowie Abdichtelementen aufweist.
Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass das Kühlelement, insbesondere das Kühlprofil, mäanderförmig um die zumindest eine Batteriezelle herumgeführt ist. Falls mehrere Batteriezellen im Gehäuseinneren angeordnet sind, die in Reihen nebeneinander angeordnet sind, kann das Kühlelement entlang einer ersten Seite der Reihe verlaufen, am Ende der Reihe eine Schleife formen und auf einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite der Reihe zurückverlaufen. Am Ende der Reihe auf der zweiten Seite kann eine der ersten Schleife entgegengesetzte Schleife gebildet sein, sodass das Kühlelement entlang einer der Reihe benachbarten Reihe weiterverlaufen kann. Insgesamt können mehrere Schleifen an sich jeweils gegenüberliegenden Enden der Reihen vorgesehen sein. Das Kühlelement kann sich somit an und um mehrere Reihen herum schlängeln. Hierbei kann das Kühlelement zumindest teilweise mit einem Teil der Außenwand jeder Batteriezelle oder zumindest eines Teils der Batteriezellen im Gehäuseinneren in Kontakt sein. Es können mehrere Kühlelemente vorgesehen sein, sodass das jeweilige Kühlelement nur mäanderförmig um einen Teil der Batteriezellen herumgeführt ist. Hierdurch wird eine direkte oder zumindest räumlich nahe Kühlung für eine prinzipiell beliebige Anzahl an Batteriezellen ermöglicht, bei entsprechender Dimensionierung des Kühlelements und/oder Anzahl an Kühlelementen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist es vorgesehen, dass jedes der Gehäuseteile an zumindest einer Außenseite zumindest eine Aussparung aufweist. Die Aussparung weist in einer Querrichtung des Gehäuseteils eine Breite auf, die von der Außenseite aus in einer senkrecht zur Querrichtung angeordneten Hochrichtung des Gehäuses sich verjüngend ausgebildet ist. Im zusammengesetzten Zustand bilden die jeweiligen Aussparungen der Gehäuseteile, die sich jeweils gegenüberliegen, zusammen die zumindest eine Öffnung. Die beiden Gehäuseteile werden also derart miteinander zusammengesetzt, dass, wenn sie im zusammengesetzten Zustand angeordnet sind, jeweils zwei Aussparungen sich zumindest teilweise überlappen, sodass die beiden Aussparungen zusammen jeweils eine Öffnung bilden. Die zumindest eine Öffnung weist in einem Mittelbereich eine erste Breite auf und in zwei sich gegenüberliegenden Endbereichen der Öffnung, die jeweils in der Hochrichtung des Gehäuses vom Mittelbereich beabstandet angeordnet sind, eine zweite Breite. Die zweite Breite ist kleiner als die erste Breite. Insbesondere verkleinert sich die Breite zwischen dem Mittelbereich und dem jeweiligen Endbereich mit zunehmendem Abstand zum Mittelbereich. Ein Querschnitt der Öffnung in einer Ebene, die von der Querrichtung und der Hochrichtung des Gehäuses aufgespannt ist, weist also beispielsweise die Form einer Raute auf. Die einzelne Aussparung in jedem Gehäuseteil ist dann beispielsweise von ihrem Querschnitt her dreiecksförmig. Die Hochrichtung und Querrichtung des Gehäuses entspricht bevorzugt einer Hoch- und Querrichtung der einzelnen Batteriezellen im Gehäuseinneren. Die Hochrichtung des Gehäuses ist bevorzugt parallel zu einer Hochrichtung des Kühlprofils als Kühlelement angeordnet, das heißt parallel zur Höhe des Kühlprofils. Die Höhe und Breite des Kühlelements sind derart dimensioniert, dass sie kleiner sind als eine Höhe und Breite der Öffnung, sodass sie durch die Öffnung hindurchgeführt werden können. In einer Tiefenrichtung (oder Längsrichtung) des Gehäuses, die senkrecht zur Hoch- und Querrichtung angeordnet ist, ist die Aussparung hinsichtlich ihrer Ausgestaltung konstant breit und hoch ausgebildet, das heißt es findet keine Variation der Breite oder Höhe der Aussparung in der Tiefenrichtung statt. Eine Oberfläche der Außenseite des Gehäuseteils ist parallel zu einer Ebene angeordnet, die von der Querrichtung und der Längsrichtung beziehungsweise Tiefenrichtung des Gehäuses aufgespannt ist. Es wird also eine technisch leicht zu realisierende Öffnung durch die Aussparungen in den Gehäuseteilen bereitgestellt.
Des Weiteren sieht es eine Ausführungsform vor, dass bei einer zumindest zweistöckigen Anordnung von Batteriezellen im Gehäuse das Gehäuse ein mittleres Gehäuseteil aufweist. Im zusammengesetzten Zustand ist das mittlere Gehäuseteil in der Hochrichtung zwischen zwei anderen Gehäuseteilen angeordnet. Die anderen beiden Gehäuseteile sind beispielsweise das erste und zweite Gehäuseteil, das heißt die Gehäuseteile mit Deckel und Boden. Das mittlere Gehäuseteil weist an zwei sich gegenüberliegenden Außenseiten jeweils die zumindest eine Aussparung auf. Im zusammengesetzten Zustand aus insgesamt mindestens drei Gehäuseteilen sind zumindest zwei in der Hochrichtung zueinander beabstandet angeordnete Öffnungen durch jeweils zwei sich gegenüberliegende Aussparungen gebildet. Im zusammengesetzten Zustand sind also beispielsweise zwei Stockwerke aus Batteriezellen, die jeweils eine eigene Kühleinrichtung aufweisen können, möglich. Die jeweilige Kühleinrichtung kann jeweils ein Kühlelement aufweisen, das durch eine der beiden Öffnungen geführt ist. Mit anderen Worten ist es nicht notwendig, dass das Kühlelement, insbesondere das Kühlprofil, beispielsweise mäanderförmig um alle Batteriezellen in der hier mehrstöckigen Anordnung von Batteriezellen herumgeführt ist, sondern durch die zumindest zwei Öffnungen können beispielsweise zwei in der Hochrichtung beabstandet voneinander angeordnete Kühleinrichtungen geführt sein. Bevorzugt sind mindestens vier Öffnungen im zusammengesetzten Zustand des Gehäuse ausgebildet, von denen jeweils zwei in der Querrichtung oder Längsrichtung des Gehäuses nebeneinander angeordnet sind. Hierdurch wird für jedes Stockwerk an Batteriezellen ein Eingang und ein Ausgang für das jeweilige Kühlelement bereitgestellt. Hierdurch wird eine besonders zuverlässige Kühlung möglich, da beispielsweise auf verschiedene Kühlkreisläufe für die verschiedenen Stockwerke an Batteriezellen zurückgegriffen werden kann, sodass beispielsweise stets ausreichend gekühltes Kühlmedium entlang der Batteriezellen geleitet werden kann.
Eine zusätzliche Ausführungsform sieht vor, dass jedes der Gehäuseteile an der Außenseite mit der zumindest einen Aussparung ein Dichtungselement aufweist. Das Dichtungselement ist beispielsweise aus Kunststoff. Es kann auf ein zum Absichten übliches Dichtmaterial zurückgegriffen werden. Im zusammengesetzten Zustand berühren sich die Dichtungselemente der sich gegenüberliegenden Gehäuseteile zumindest teilweise. Falls das jeweilige Gehäuseteil die kompletten Seitenwände des Gehäuses umfasst, ist das Dichtungselement beispielsweise als ein zusammenhängendes Element ausgebildet, das rundherum entlang der Außenseite verläuft. In der Hochrichtung betrachtet kann die Außenseite als Oberseite oder als Unterseite des Gehäuseteils bezeichnet werden, wobei sie insbesondere die Oberseite im Falle des zweiten Gehäuseteils, das den Boden mitumfasst, und die Unterseite im Falle des ersten Gehäuseteils, das den Deckel mitumfasst, darstellt. Durch die gegeneinanderdrückenden Dichtungselemente wird das Gehäuseinnere zuverlässig zumindest flüssigkeitsdicht zur Umgebung hin abgetrennt.
Es kann ferner in einer Ausführungsform vorgesehen sein, dass jedes der Dichtungselemente in einer Vertiefung an der Außenseite des Gehäuseteils angeordnet ist. Es kann insbesondere vorgesehen sein, dass das Dichtungselement in die Vertiefung geklebt ist. Die Vertiefung kann alternativ als Kanal bezeichnet werden, der über die ganze Außenseite, insbesondere ohne Unterbrechung, verläuft. Im Falle des quader- oder würfelförmigen Gehäuses verläuft der Kanal also rechteckig oder quadratisch. Eine Höhe der Vertiefung in der Hochrichtung des Gehäuses ist bevorzugt kleiner als eine Höhe oder Dicke des Dichtungselements in der Hochrichtung, sodass zumindest ein Teil des Dichtungselements aus der Vertiefung in der Hochrichtung übersteht. Werden nun die beiden sich gegenüberliegenden Gehäuseteile im zusammengesetzten Zustand aneinander befestigt und dafür beispielsweise aufeinandergedrückt, wird durch die nun sich gegenüberliegenden oder zumindest teilweise gegenüberliegenden Dichtungselemente die Abdichtung des Gehäuseinneren gegenüber der Umgebung des Gehäuses zumindest in den Bereichen der Außenseite erreicht, an denen nicht die zumindest eine Aussparung angeordnet ist. Die Vertiefung und das Dichtungselement verläuft im Bereich der Aussparung weiter, da auch im Bereich der Aussparung weiterhin die Außenseite des Gehäuseteils gegeben ist. Falls das Gehäuseteil, wie im Fall des mittigen Gehäuseteils, zwei Außenseiten aufweist, die jeweils die zumindest eine Aussparung aufweisen, ist auf beiden Außenseiten jeweils das Dichtungselement, das insbesondere in der Vertiefung verläuft, vorgesehen. Letztendlich wird hierdurch einem möglichen Verrücken des Dichtungselements auf der Außenseite entgegengewirkt, da das Dichtungselement in der Vertiefung gehalten wird.
Außerdem ist es gemäß einer Ausführungsform vorgesehen, dass das Abdichtelement um das Kühlelement herum angeordnet ist. Das Kühlelement wird also vom Abdichtelement in Quer- und Hochrichtung des Kühlelements betrachtet umschlossen. Auf zwei sich gegenüberliegenden Seiten weist das Abdichtelement einen jeweiligen Vorsatz auf. Der Vorsatz erstreckt sich in der Querrichtung des Kühlelements. Die Querrichtung des Kühlelements ist hierbei parallel zur Querrichtung der Aussparung des Gehäuses angeordnet. Eine Höhe des Vorsatzes in der senkrecht zur Querrichtung angeordneten Hochrichtung des Kühlelements, die der Hochrichtung des Gehäuses und insbesondere der Aussparung entspricht, verjüngt sich der Vorsatz mit zunehmendem Abstand vom Kühlelement in der Querrichtung. Der jeweilige Vorsatz ist insbesondere in einer Hochrichtung des Kühlelements mittig auf der jeweiligen Seite angeordnet. Mit anderen Worten ist das Abdichtelement in der Hochrichtung mittig in der Querrichtung am breitesten im Vergleich zu anderen Orten entlang der Hochrichtung des Kühlelements. Der Vorsatz des Abdichtelements passt hierbei bevorzugt genau in die Öffnung, sodass ein restlicher Bereich der Öffnung um das Kühlelement herum vollständig vom Abdichtelement und vor allem von den Vorsätzen gefüllt ist. Es ist also vorgesehen, dass das Abdichtelement von seiner Formgestaltung her zumindest an die jeweilige Aussparung und somit an die Öffnung im Gehäuse angepasst ist. Hierdurch kann in Kombination mit dem Dichtungselement zuverlässig erreicht werden, dass durch die Gehäuseteile und das Abdichtelement das Gehäuseinnere flüssigkeitsdicht von der Umgebung des Gehäuses abgetrennt ist.
Es kann ferner in einer Ausführungsform vorgesehen sein, dass jeder der Vorsätze einen spitz zulaufenden Endbereich aufweist. Mit anderen Worten weist jeder der Vorsätze in der Hochrichtung mittig an einem Ende des Vorsatzes in der Querrichtung einen spitzenförmigen Endbereich auf. Dieser kann beispielsweise dazu ausgebildet sein, im zusammengesetzten Zustand zusammengedrückt zu sein, wodurch die zumindest flüssigkeitsdichte Abdichtung des Kühlelements in der Öffnung durch da Abdichtelement zuverlässig bereitgestellt ist.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit der beschriebenen Batteriemodulanordnung. Das Batteriemodul der Batteriemodulanordnung ist zum Antreiben einer elektrischen Antriebsmaschine des Kraftfahrzeugs ausgebildet. Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug ist bevorzugt als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen, oder als Personenbus oder Motorrad ausgestaltet.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Herstellungsverfahren für die oben beschriebene Batteriemodulanordnung. Das Verfahren umfasst folgende Schritte: Zusammenlöten des Kühlelements mit dem Abdichtelement und dem Anschlusselement; Kleben des Dichtungselement an das jeweilige Gehäuseteil; Bilden zumindest eines Moduls aus dem zusammengelöteten Kühlelement mit der zumindest einen Batteriezelle; Einbau des zumindest einen gebildeten Moduls in ein aus zumindest zwei Gehäuseteilen zusammengesetztes Gehäuse; Montage des Kühlkreislaufs an das ins Gehäuse eingebaute zumindest eine Modul.
Die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Batteriemodulanordnung vorgestellten bevorzugten Ausgestaltungen und deren Vorteile gelten entsprechend, soweit anwendbar, einzeln sowie alleine, für das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug und das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren.
Die Erfindung umfasst auch die Kombinationen der Merkmale der beschriebenen Ausführungsformen. Die Erfindung umfasst also auch Realisierungen, die jeweils eine Kombination der Merkmale mehrerer der beschriebenen Ausführungsformen aufweisen, sofern die Ausführungsformen nicht als sich gegenseitig ausschließend beschrieben wurden.
Im Folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt:

1 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit einer Batteriemodulanordnung;
2 eine schematische Seitenansicht der Batteriemodulanordnung;
3 ein schematischer Querschnitt durch die Batteriemodulanordnung;
4 eine perspektivische Darstellung einer Kühleinrichtung der Batteriemodulanordnung;
5 eine perspektivische Darstellung eines Gehäuseteils der Batteriemodulanordnung; und
6 in schematischer Darstellung einen Signalflussgraphen für ein Verfahren zur Herstellung einer Batteriemodulanordnung für ein Kraftfahrzeug.

Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Bei den Ausführungsbeispielen stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsformen jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden. Daher soll die Offenbarung auch andere als die dargestellten Kombinationen der Merkmale der Ausführungsformen umfassen. Des Weiteren sind die beschriebenen Ausführungsformen auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.
In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen jeweils funktionsgleiche Elemente.
1 zeigt ein Kraftfahrzeug 1. Das Kraftfahrzeug 1 weist eine Batteriemodulanordnung 2 auf, die ein Batteriemodul 3 sowie eine Kühleinrichtung 7 aufweist. Das Batteriemodul 3 weist ein Gehäuse 4 auf. In einem Gehäuseinneren 5 des Gehäuses 4 ist zumindest eine Batteriezelle 6 angeordnet. Die Batteriezelle 6 kann eine prismatische Zelle, eine Pouchzelle und/oder eine zylindrische Zelle, das heißt eine Rundzelle, sein. Die Kühleinrichtung 7 ist zumindest teilweise im Gehäuseinneren 5 angeordnet und weist dort das Kühlelement 8 auf. Durch das Kühlelement 8 ist ein Kühlmedium zum Kühlen der zumindest einen Batteriezelle 6 leitbar. Das Kühlmedium ist beispielsweise Wasser. Ferner weist die Kühleinrichtung 7 ein Abdichtelement 9 auf, das am Kühlelement 8 befestigt ist, und zwar an einem Übergangsbereich zwischen Gehäuseinnerem 5 und einer Umgebung des Gehäuses 4 innerhalb des Kraftfahrzeugs 1. Die Kühleinrichtung 7 weist zudem ein Anschlusselement 10 zum Anschließen des Kühlelements 8 an einen außerhalb des Gehäuses 4 angeordneten Kühlkreislauf 11 auf. Das Kühlelement 8, das zumindest teilweise im Gehäuseinneren 5 angeordnet ist, stellt somit zumindest teilweise einen batteriemodulinternen Teil der Kühleinrichtung 7 dar, zu dem zusätzlich ein außerhalb des Gehäuses 4 angeordneter Kühlkreislauf 11 vorgesehen ist. Der Kühlkreislauf 11 kann als Komponente der Kühleinrichtung 7 verstanden werden oder als separates Element zur Kühleinrichtung 7. In letzterem Fall endet die Kühleinrichtung 7 mit dem Anschlusselement 10.
In 1 ist ferner eine Längsrichtung (x-Richtung), die alternativ als Tiefenrichtung bezeichnet werden kann, eine Querrichtung (y-Richtung) sowie eine Hochrichtung (z-Richtung) der Batteriemodulanordnung 2 eingezeichnet. Diese Richtungen gelten wie eingezeichnet ebenfalls für das Gehäuse 4 sowie das Kühlelement 8. Im Folgenden entspricht also immer die Hochrichtung der z-Richtung, eine dazu senkrecht angeordnete Querrichtung der y-Richtung und eine Längsrichtung oder Tiefenrichtung der x-Richtung.
In 2 ist eine Seitenansicht, das heißt eine Ansicht in einer Ebene, die durch die Querrichtung und die Hochrichtung aufgespannt wird, skizziert. 2 zeigt das Gehäuse 4 von außen. Am Anschlusselement 10 ist jeweils ein Anschluss 12 vorgesehen ist. Zwischen zwei Anschlüssen 12 kann eine Kühlkreislaufverbindungskomponente 13 angeordnet sein, die beispielsweise mit dem Kühlkreislauf 11 verbunden sein kann (hier nicht skizziert).
Hierdurch wird deutlich, dass das durch das Kühlelement 8 geleitete Kühlmedium im Bereich eines ersten Anschlusselements 10 beispielsweise eingeleitet werden kann und an einem zweiten Anschlusselemente 10 wieder aus dem Gehäuse 4 ausgeleitet werden kann. Hier sind rein exemplarisch zwei Kühleinrichtungen 7 dargestellt, von denen eine in z-Richtung oben ihren jeweiligen Zufluss und Abfluss in Form von zwei Anschlüssen 12 aufweist und die andere in z-Richtung unten.
2 zeigt zudem, dass das Gehäuse 4 aus zumindest zwei sich gegenüberliegenden Gehäuseteilen 14 zusammengesetzt ist. Der hier in z-Richtung oben skizzierte Gehäuseteil 14 weist einen Deckel 16 des Gehäuses 4 auf, der sich sowohl in der Tiefenrichtung (x-Richtung) als auch in der Querrichtung (y-Richtung) erstreckt. Der gegenüberliegende in z-Richtung untere Gehäuseteil 14 weist einen Boden 17 des Gehäuses 4 auf. Die beiden gegenüberliegenden Gehäuseteile 14 können mittels einer oder mehrerer Verschraubungen 18 fest miteinander verbunden sein.
In 2 ist eine Öffnung 15 skizziert, die das Gehäuse 4 aufweist. Das Kühlelement 8 wird durch die zumindest eine Öffnung 15 durchgeführt, und zwar in dem Bereich des Kühlelements 8, an dem das Abdichtelement 9 am Kühlelement 8 befestigt ist. Die Öffnung 15 ist um das Kühlelement 8 herum mit dem Abdichtelement 9 gefüllt. In x-Richtung vor dem Abdichtelement 9, das heißt hier vor der Öffnung 15, ist das Anschlusselement 10 mit dem Anschluss 12 angeordnet.
3 zeigt einen Querschnitt durch die Batteriemodulanordnung 2. Hier sind als Batteriezellen 6 rein exemplarisch zahlreiche nebeneinander in Reihen angeordnete zylindrische Zellen, das heißt Rundzellen, skizziert. Das Kühlelement 8 ist als Kühlprofil ausgebildet, das zumindest teilweise entlang zumindest einem Teil einer Außenwand 19 der jeweiligen Batteriezelle 6 angeordnet ist. Das Kühlprofil ist bevorzugt, wie hier auch skizziert, zumindest teilweise in Kontakt mit zumindest einem Teil der Außenwand 19 der jeweiligen Batteriezelle 6. Hier ist das Kühlprofil mäanderförmig um die Batteriezellen 6 angeordnet, das heißt es ist mäanderförmig um die Reihen an Batteriezellen 6 angeordnet. Das Kühlprofil schlängelt sich also um die einzelnen Reihen an Batteriezellen 6 herum bis es beispielsweise im Bereich einer benachbarten Öffnung 15 oder einer übernächsten benachbarten Öffnung 15 wieder aus dem Gehäuse 4 hinausgeführt wird. Hier ist beispielsweise ein erstes Kühlelement 8 skizziert, das zwischen den ersten beiden Öffnungen 15 in y-Richtung verläuft und ein zweites Kühlelement 8, das zwischen der dritten und vierten Öffnung 15 in y-Richtung verläuft.
In 3 ist ein Randbereich 20 des Kühlelements 8 eingezeichnet, an dem das Abdichtelement 9 befestigt ist und an dem das Kühlelement 8 durch die jeweilige Öffnung 15 geführt wird. Jedes Kühlelement 8 weist bevorzugt zwei derartige Randbereiche 20 an sich gegenüberliegenden Enden des jeweiligen Kühlelements 8 auf.
Es ist zudem ein Dichtungselement 21 vorgesehen, das an einer Außenseite 22 des skizzierten Gehäuseteils 14 angeordnet ist. Das hier skizzierte Gehäuseteil 14 weist den Boden 17 des Gehäuses 4 auf. Das Dichtungselement 21 ist bevorzugt in einer Vertiefung in der Außenseite 22 des Gehäuseteils 14 angeordnet, wobei es insbesondere in die Vertiefung geklebt ist. Das Dichtungselement 21 ist beispielsweise eine Gummidichtung, das heißt, es ist aus einem Kunststoff hergestellt. Die Vertiefung kann als Kanal verstanden werden, der auf der gesamten Außenseite 22 angeordnet ist, das heißt beispielsweise um den gesamten Gehäuseteil 14 herum. In einem hier nicht skizzierten zusammengesetzten Zustand der beiden Gehäuseteile 14 berühren sich die Dichtungselemente 21 der sich gegenüberliegenden Gehäuseteile 14 zumindest teilweise. Bevorzugt liegen die beiden Dichtungselemente 21 direkt aufeinander und werden beispielsweise durch Zusammenschrauben der Verschraubungen 18 der beiden sich gegenüberliegenden Gehäuseteile 14 aufeinandergedrückt.
In 4 ist ein Ausschnitt der Kühleinrichtung 7 im Detail skizziert. Es wird deutlich, dass das Abdichtelement 9 um das Kühlelement 8, das hier als Kühlprofil ausgebildet ist, herum angeordnet ist. Auf zwei sich gegenüberliegenden Seiten 23 des Kühlelements 8, von denen hier aus perspektivischen Gründen nur eine zu sehen ist, ist ein Vorsatz 24 des Abdichtelements 9 angeordnet. Der Vorsatz 24 erstreckt sich in der Querrichtung des Kühlelements 8, das heißt in der y-Richtung. Eine Höhe des Vorsatzes 24 in der Hochrichtung (z-Richtung) verjüngt sich mit zunehmendem Abstand zum Kühlelement 8 in der Querrichtung (y-Richtung). Der Vorsatz 24 ist bevorzugt in der Hochrichtung (z-Richtung) mittig auf der jeweiligen Seite 23 angeordnet. Der Vorsatz 24 ist also in der Hochrichtung oben und unten weniger breit in der Querrichtung ausgebildet als im in der Hochrichtung mittleren Bereich, in dem er sogar einen spitz zulaufenden Endbereich 25 aufweist.
Das Abdichtelement 9 ist massiv aus einem Metall ausgebildet, bevorzugt aus Aluminium. Es ist ferner vorgesehen, dass das Anschlusselement 10 ein Kühlmediumreservoir 26 aufweist, über das das Kühlmedium in einzelne Durchgänge innerhalb des Kühlprofils als Kühlelement 8 eingeleitet oder aus diesen ausgeleitet werden kann. Das Kühlmedium gelangt vom Kühlkreislauf 11 in das Kühlmediumreservoir 26 über den Anschluss 12. Bevorzugt ist das Kühlelement 8 am Randbereich 20, der hier skizziert ist, mit dem Anschlusselement 10 fest verbunden, bevorzugt verschweißt, wobei zudem um den Randbereich 20 des Kühlelements 8 herum das Abdichtelement 9 mit dem Kühlelement 8 verschweißt ist.
In 5 ist eine perspektivische Darstellung des Gehäuseteils 14 skizziert, aus der der Verlauf des Dichtungselements 21 deutlich wird. Dieses verläuft entlang einer gesamten Oberfläche des Gehäuseteils 14 an der Außenseite 22 des Gehäuseteils 14. Die Außenseite 22 weist zudem zumindest eine Aussparung 27 auf. Die Aussparung 27 weist in der Querrichtung (y-Richtung) eine Breite 28 auf, die von der Außenseite 22 aus in der Hochrichtung sich verjüngend ausgebildet ist. Eine Endbereichsbreite 29 der Aussparung 27 ist somit kleiner als die Breite 28 zu Beginn der Aussparung 27.
In 6 ist ein Herstellungsverfahren zum Herstellen der Batteriemodulanordnung 2 skizziert. In einem ersten Verfahrensschritt S1 erfolgt ein Zusammenlöten des Kühlelements 8 mit dem Abdichtelement 9 und dem Anschlusselement 10, das das Kühlmediumreservoir 26 sowie den Anschluss 12 aufweist. Das Kühlmediumreservoir 26 kann alternativ als Kühlerkasten bezeichnet werden.
In einem weiteren Verfahrensschritt S2 wird das Dichtungselement 21 an das jeweilige Gehäuseteil 14 geklebt. Hierfür kann, wie bereits beschrieben, eine Vertiefung der Außenseite 22 des Gehäuseteils 14 vorgesehen sein, in die das Dichtungselement 21 eingepasst wird.
In einem Verfahrensschritt S3 erfolgt eine Modulbildung aus dem Kühlelement 8 mit der zumindest einen Batteriezelle 6. Im Falle des Kühlprofils als Kühlelement 8 wird dieses beispielsweise mäanderförmig um die einzelnen Batteriezellen 6 herumgeführt. Falls beispielsweise anstelle von zylindrischen Zellen prismatische Zellen vorgesehen sind, kann das Kühlprofil geradlinig beispielsweise in direktem Kontakt an den Oberflächen in beispielsweise x-y-Ebene der einzelnen prismatischen Zellen entlanggeführt werden und somit letztendlich ebenfalls mäanderförmig um die prismatischen Zellen herum verlegt sein.
Es wird zudem deutlich, dass jeweils zwei Randbereiche 20 des jeweiligen Kühlelements 8 jeweils mit einem Abdichtelement 9 sowie dem Anschlusselement 10 verbunden sind. Hieraus ergibt sich, dass beispielsweise ein Eingangselement 30, also ein Eingang für das Kühlmedium in das Kühlelement 8, sowie ein Ausgangselement 31, also ein Ausgang für das Kühlmedium aus dem Kühlelement 8, für ein gemeinsames Kühlelement 8 vorgesehen ist. Das Eingangselement 30 und das Ausgangselement 31 können direkt nebeneinander angeordnet sein oder zwischen diesen kann zumindest eine Öffnung 15 mit Kühlelement 8, Abdichtelement 9 und Anschlusselement 10 angeordnet sein (wie hier skizziert).
In 4 ist zudem in einem Verfahrensschritt S4 der Fall gezeigt, dass die Batteriezellen 6 in mehreren Stockwerken angeordnet sind, das heißt, wie hier exemplarisch gezeigt, zwei Reihen aus mehreren Modulen aus Verfahrensschritt S3, die jeweils aus mehreren Batteriezellen 6 sowie zumindest einer Kühleinrichtung 7 zusammengesetzt sind, in der Hochrichtung übereinander angeordnet sind. Aus diesem Grund ist hier ein mittlerer Gehäuseteil 32 skizziert, der zwischen zwei anderen Gehäuseteilen 14, von denen einer den Deckel 16 und der andere den Boden 17 aufweist, angeordnet ist. Prinzipiell können mehrere mittlere Gehäuseteile 32 vorgesehen sein und somit beliebige mehrstöckige Batteriezellanordnungen im Gehäuse 4 realisiert werden.
Im Verfahrensschritt S4 werden die zuvor gebildeten Module in das Gehäuse 4 eingebaut. Das mittlere Gehäuseteil 32 weist an zwei sich gegenüberliegenden Außenseiten 22 jeweils die Aussparung 27 auf. Im zusammengesetzten Zustand sind immer mindestens zwei Aussparungen 27 zumindest teilweise sich gegenüberliegend angeordnet, um die jeweilige Öffnung 15 zu bilden. Hier sind zumindest zwei Öffnungen 15 gebildet, die in der Hochrichtung (z-Richtung) beabstandet zueinander angeordnet sind. Hier sind zudem in den skizzierten Querrichtungen mehrere Aussparungen 27 nebeneinander angeordnet, die jeweils ebenfalls im zusammengesetzten Zustand Öffnungen 15 ausbilden. Im hier gezeigten Ausschnitt sind im zusammengesetzten Zustand acht Öffnungen 15 ausgebildet.
Der zusammengesetzte Zustand ist beispielsweise in Verfahrensschritt S5 skizziert und entspricht der Darstellung, die bereits ausschnittsweise in 2 gezeigt wurde. In Verfahrensschritt S5 erfolgt die Montage des Kühlkreislaufs 11, das heißt es werden die Kühlkreislaufverbindungskomponenten 13 zwischen jeweils zwei Anschlüssen 12 positioniert. Hier sind exemplarisch zwei in der Querrichtung nebeneinander angeordnete Kühleinrichtungen 7 mit jeweils einer derartigen Kühlkreislaufverbindungskomponente 13 skizziert.
Insgesamt zeigen die Beispiele eine direkte Kühlung einer Batteriezelle 6, insbesondere einer Rundzelle, mit einem externen Kühlkreislauf 11. Der Kühlkreislauf 11 liegt außerhalb des Gehäuses 4 des Batteriemoduls 3, da alle Steckverbindungen zum Kühlkreislauf 11, wie beispielsweise der Anschluss 12 und das Kühlmediumreservoir 26, außerhalb des Gehäuses 4 angeordnet sind. Die einzelnen Batteriezellen 6 werden dennoch zellnah mit dem Kühlmedium gekühlt, wobei sich hierfür innerhalb des Gehäuses 4, das heißt im Gehäuseinneren 5, ausschließlich die monolithischen Kühlprofile als Kühlelemente 8 befinden. Die Kühlprofile sind hierfür mäanderförmig um die Batteriezellen 6 verlegt. Mit anderen Worten werden, um im Gehäuseinneren 5 ausschließlich die Kühlprofile zu haben, beide Profilenden samt Wasserkasten, das heißt samt Anschlusselemente 10, wasserdicht durch die Gehäusewand treten. Dies wird im Bereich der Öffnungen 15 durch auf das Kühlelement 8 aufgelötete Dichtlinienadapter, die hier als Abdichtelemente 9 bezeichnet werden, möglich. Als Gegenstück zu dem jeweiligen Abdichtelement 9 sind die Außenseiten 22 der Gehäuseteile 14 mit den dort aufgeklebten Dichtungselementen 21 versehen. Mit anderen Worten werden auf die Kühlelemente 8 Adapter in Form der Abdichtelemente 9 aufgelötet, die ein sauberes Anliegen der Dichtungen im Bereich der Öffnung 15, das heißt der Batteriegehäusetrennung, ermöglichen. Durch den absolut dichten und günstigen Gehäusedurchtritt des Kühlelements 8 kann der Kühlkreislauf 11 ansonsten außerhalb des Gehäuses 4 verlegt sein.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102014200174 A1 [0003]
DE 102012018051 A1 [0004]
CN 213878202 U [0005]

Claims

Batteriemodulanordnung (2) für ein Kraftfahrzeug (1) umfassend - ein Batteriemodul (3) mit einem Gehäuse (4) und zumindest einer in einem Gehäuseinneren (5) des Gehäuses (4) angeordneten Batteriezelle (6), wobei das Gehäuse (4) zumindest eine Öffnung (15) aufweist, und - eine Kühleinrichtung (7) mit einem zumindest teilweise im Gehäuseinneren (5) angeordneten Kühlelement (8), durch das ein Kühlmedium zum Kühlen der zumindest einen Batteriezelle (6) leitbar ist, einem Abdichtelement (9), das an einem Randbereich (20) des Kühlelements (8) befestigt ist, und zumindest einem mit dem Randbereich (20) verbundenen, gehäuseextern angeordneten Anschlusselement (10) zum Anschließen des Kühlelements (8) an einen außerhalb des Gehäuses (4) angeordneten Kühlkreislauf (11), wobei das Kühlelement (8) am Randbereich (20) durch die zumindest eine Öffnung (15) geführt ist; dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (4) zumindest zwei sich gegenüberliegende Gehäuseteile (14) aufweist, wobei in einem zusammengesetzten Zustand der Gehäuseteile (14) die zumindest eine Öffnung (15) in einem lokal begrenzten Bereich zwischen den beiden Gehäuseteilen (14) ausgebildet und durch die Gehäuseteile (14) und das Abdichtelement (9) das Gehäuseinnere (5) zumindest flüssigkeitsdicht von einer Umgebung des Gehäuses (4) abgetrennt ist.
Batteriemodulanordnung (2) nach Anspruch 1, wobei das Kühlelement (8) als Kühlprofil ausgebildet ist, das zumindest teilweise entlang, insbesondere in Kontakt mit, zumindest einem Teil einer Außenwand (19) der zumindest einen Batteriezelle (6) angeordnet ist.
Batteriemodulanordnung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Kühlelement (8) mäanderförmig um die zumindest eine Batteriezelle (6) herumgeführt ist.
Batteriemodulanordnung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jedes der Gehäuseteile (14) an zumindest einer Außenseite (22) zumindest eine Aussparung (27) aufweist, die in einer Querrichtung des Gehäuseteils (14) eine Breite (28) aufweist, die von der Außenseite (22) aus in einer senkrecht zur Querrichtung angeordneten Hochrichtung des Gehäuses (4) sich verjüngend ausgebildet ist, wobei sich im zusammengesetzten Zustand die jeweiligen Aussparungen (27) der Gehäuseteile (14) gegenüberliegen und zusammen die zumindest eine Öffnung (15) bilden.
Batteriemodulanordnung (2) nach Anspruch 4, wobei bei einer zumindest zweistöckigen Anordnung von Batteriezellen (6) im Gehäuse (4) das Gehäuse (4) zumindest ein mittleres Gehäuseteil (32) aufweist, das im zusammengesetzten Zustand in der Hochrichtung zwischen zwei anderen Gehäuseteilen (14) angeordnet ist und an zwei sich gegenüberliegenden Außenseiten (22) jeweils die zumindest eine Aussparung (27) aufweist, wobei im zusammengesetzten Zustand aus den insgesamt mindestens drei Gehäuseteilen (14) zumindest zwei in der Hochrichtung zueinander beabstandet angeordnete Öffnungen (15) durch jeweils zwei sich gegenüberliegende Aussparungen (27) gebildet sind.
Batteriemodulanordnung (2) nach einem der Ansprüche 4 oder 5, wobei jedes der Gehäuseteile (14) an der Außenseite (22) mit der zumindest einen Aussparung (27) ein Dichtungselement (21) aufweist, wobei sich die gegenüberliegende Dichtungselemente (21) im zusammengesetzten Zustand zumindest teilweise berühren.
Batteriemodulanordnung (2) nach Anspruch 5, wobei jedes der Dichtungselemente (21) in einer Vertiefung in der Außenseite (22) des Gehäuseteils (14) angeordnet ist und insbesondere in die Vertiefung geklebt ist.
Batteriemodulanordnung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Abdichtelement (9) um das Kühlelement (8) herum angeordnet ist und auf zwei sich gegenüberliegenden Seiten (23) einen jeweiligen Vorsatz (24) aufweist, der sich in einer Querrichtung des Kühlelements (8) erstreckt und dessen Höhe in einer senkrecht zur Querrichtung angeordneten Hochrichtung des Kühlelements (8) sich mit zunehmenden Abstand zum Kühlelement (8) in der Querrichtung verjüngt, wobei der jeweilige Vorsatz (24) insbesondere in einer Hochrichtung des Kühlelements (8) mittig auf der jeweiligen Seite (23) angeordnet ist.
Batteriemodulanordnung (2) nach Anspruch 7, wobei jeder der Vorsätze (24) einen spitz zulaufenden Endbereich (25) aufweist.
Kraftfahrzeug (1) mit einer Batteriemodulanordnung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Batteriemodul (3) der Batteriemodulanordnung (2) zum Antreiben einer elektrischen Antriebsmaschine des Kraftfahrzeugs (1) ausgebildet ist.