DE102024000938A1

DE102024000938A1 - Vorrichtung zur Kühlung einer Batterie eines elektrisch angetriebenen Fahrzeuges

Info

Publication number: DE102024000938A1
Application number: DE102024000938.8A
Authority: DE
Inventors: Patrick Franke
Original assignee: Mercedes Benz Group AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2024-03-21
Filing date: 2024-03-21
Publication date: 2024-05-02

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Kühlung einer Batterie eines elektrisch angetriebenen Fahrzeuges, wobei die Batterie (39) auf einem Boden (37) einer Fahrzeugkarosserie gelagert ist. Bei einer Vorrichtung, die kostengünstiger hergestellt werden kann, ist auf dem Boden (37) mindestens eine Bodeneinlegereinheit positioniert, welche aus einem oberen und einem unteren Bodeneinleger (5, 7) besteht, die übereinandergelegt einen Hohlraum einschließen, welcher mit mindestens einem Lufteinlasselement (9, 11) und mindestens einem Luftauslasselement (13) verbunden ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Kühlung einer Batterie eines elektrisch angetriebenen Fahrzeuges, wobei die Batterie auf einem Boden einer Fahrzeugkarosserie gelagert ist.
Aus der DE 101 50 154 A1 ist eine Klimatisierungseinrichtung eines Fahrzeuges bekannt, bei der Luftführungskanäle an einem Boden eines Innenraumes des Fahrzeuges verlaufen, die zumindest teilweise als Hohlräume ausgebildet sind, die an einer dem Boden zugewandten Unterseite eines auf dem Boden aufliegenden Bodenbelages ausgebildet sind. Die Hohlräume sind zwischen dem Boden und Bodenverstärkungsblechen ausgebildet, die unter dem Bodenbelag auf einer dem Bodenbelag zugewandten Seite am Boden befestigt sind.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Kühlung einer Batterie eines elektrisch angetriebenen Fahrzeuges anzugeben, die kostengünstiger hergestellt werden kann.
Die Erfindung ergibt sich aus den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, sowie der Erläuterung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren dargestellt sind.
Die Aufgabe wird mit dem Gegenstand des Patentanspruchs 1 gelöst.
Bei der eingangs erläuterten Vorrichtung zur Kühlung einer Batterie eines elektrisch angetriebenen Fahrzeuges, wobei die Batterie auf einem Boden einer Fahrzeugkarosserie gelagert ist, ist auf dem Boden mindestens eine Bodeneinlegereinheit positioniert, welche aus einem oberen und einem unteren Bodeneinleger besteht, die übereinandergelegt einen Hohlraum einschließen, welcher mit mindestens einem Lufteinlasselement und mindestens einem Luftauslasselement verbunden ist. Durch den Hohlraum wird ein Luftkanal erzeugt, wodurch die Vielzahl von separat ausgebildeten Luftkanälen im Fahrzeug minimiert wird. Durch diese Integration der Luftführungsfunktion in den Bodeneinleger werden die Bauteilmenge und die damit verbundenen Kosten reduziert. Darüber hinaus sind die Luftkanäle in unmittelbarer Nähe der zu kühlenden Hochvoltbatterie des elektrisch angetriebenen Fahrzeuges positioniert, wodurch die Effizienz der Kühlung der Hochvoltbatterie verbessert wird.
Vorteilhafterweise weisen die einander zugewandten Seiten des oberen und unteren Bodeneinlegers zwei Luftleitaussparungen zur Ausbildung zweier innerhalb des Hohlraumes abgeschlossener Luftleitkanäle auf, wobei jeder Luftleitkanal mit einem Lufteinlasselement und dem Luftauslasselement oder einer Luftaustrittsöffnung verbunden ist. Mittels der Aussparungen können je nach Bedarf innerhalb der Bodeneinlegereinheit mehrere Luftleitkanäle ausgebildet werden, wodurch der Kühleffekt erhöht wird.
In einer Ausgestaltung bilden die zwei übereinanderliegenden Luftleitaussparungen des unteren und/oder oberen Bodeneinlegers einen ersten Luftleitkanal mit einer vorgegebenen Länge, während ein zweiter Luftleitkanal, der von weiteren Luftleitaussparungen des oberen und unteren Bodeneinlegers gebildet ist, eine Länge aufweist, die von der Länge des ersten Luftleitkanals abweicht. Dadurch wird trotz einfacher Montage eine gezielte Verteilung der Luft innerhalb der Bodenlegereinheit ermöglicht.
In einer Variante schließen sich das Lufteinlasselement und das Luftauslasselement außen seitlich an den im Hohlraum ausgebildeten Luftleitkanal an. Dadurch wird gewährleistet, dass die Luft ohne Widerstände durch die Luftleitkanäle der Bodeneinlegereinheit geleitet werden kann.
In einer Ausführungsform ist die Luftaustrittsöffnung in dem sich flächig ausdehnenden oberen Bodeneinleger ausgebildet, welche am Ende eines oberhalb des im Hohlraum ausgebildeten Luftleitkanals liegt. Durch diese Gestaltung wird eine Anpassung an den im Fahrzeug vorhandenen Bauraum gewährleistet.
Es ist von Vorteil, wenn das Lufteinlasselement und/oder das Luftauslasselement als separate minimierte Luftkanäle ausgebildet sind, welche an ihrem der Bodeneinlegereinheit zugewandten Seite einen radial nach außen gerichteten, umlaufenden Vorsprung zur Befestigung am oberen und/oder unteren Bodeneinleger aufweisen. Unter minimierten Luftkanälen sollen im Weiteren unterschiedlich geformte Luftkanäle verstanden werden, die eine verkürzte Bauform aufweisen. Mittels solcher minimierter Luftkanäle wird die Bodeneinlegereinheit an eine zentrale Klimaweiche des Fahrzeuges angeschlossen. Der umlaufende Vorsprung stellt eine feste Verbindung mit der Bodeneinlegereinheit sicher und gewährleistet, dass die auch bei Erschütterungen, welche während der Fahrt des Fahrzeuges auftreten, bestehen bleibt.
In einer weiteren Ausgestaltung ist in den Luftleitaussparungen des unteren Bodeneinlegers nahe der Lufteintrittselemente eine quer zur Längserstreckung der jeweiligen Luftleitaussparung verlaufende Einkerbung zur Aufnahme des Vorsprungs des eingreifenden Lufteinlass- bzw. Luftauslasselementes ausgebildet. Dadurch wird die Montage des minimierten Luftkanals an dem Bodeneinleger vereinfacht und trotzdem eine feste Verbindung zwischen den beiden Bauteilen geschaffen.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der zumindest ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Beschriebene Merkmale können für sich oder in beliebiger, sinnvoller Kombination den Gegenstand der Erfindung bilden, gegebenenfalls auch unabhängig von den Ansprüchen, und können insbesondere zusätzlich auch Gegenstand einer oder mehrerer separater Anmeldung/en sein.
Es zeigen:

1 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
2 ein Ausführungsbeispiel des unteren Bodeneinlegers,
3 ein Ausführungsbeispiel des oberen Bodeneinlegers,
4 Ausführungsbeispielbeispiele für minimierte Luftkanäle,
5 ein Ausführungsbeispiel einer Montage der erfindungsgemäßen Vorrichtung im Fahrzeug.

In 1 ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt, welche in einem elektrisch angetriebenen Fahrzeug zur Kühlung einer Hochvoltbatterie verwendet wird. 1a zeigt die montierte Vorrichtung 1, während 1b und 1c die Lage der Vorrichtung 1 im Kraftfahrzeug 3 zeigen. Die Vorrichtung 1 umfasst eine Bodeneinlegereinheit, die einen unteren Bodeneinleger 5 und einen oberen Bodeneinleger 7 aufweist, welche kantengenau aufeinander liegen und einen nicht weiter gezeigten Hohlraum einschließen. In Auflagehöhe der beiden Bodeneinleger 5, 7 sind seitlich einerseits zwei Lufteinlasselemente 9, 11 und andererseits ein Luftauslasselement 13 montiert. Der obere Bodeneinleger 7 weist in seiner flächigen Ausdehnung ein Luftauslassöffnung 15 auf.
Eine Draufsicht auf den unteren Bodeneinleger 5, welche dem Innenraum der Bodeneinlegereinheit 3 zugewandt ist, ist in 2 dargestellt. In Längsausrichtung des unteren Bodeneinlegers 5 erstrecken sich parallel zueinander zwei Luftleitaussparungen 17, 19, wobei die Luftleitaussparung 17 kürzer ist als die Luftleitaussparung 19. Die parallel zueinander verlaufenden Luftleitaussparungen 17, 19 sind durch einen zwischen ihnen verlaufenden Steg 27 getrennt, welcher bei der Herstellung der beiden Luftleitaussparungen 17, 19 herausgearbeitet wird. Die Luftleitaussparung 17 weist einseitig eine quer zu ihrer Längserstreckung verlaufende, durchgehende erste Einkerbung 21 auf, mittels welcher das erste Lufteinlasselement 9 befestigbar ist. Die längere Luftleitaussparung 19 besitzt an beiden Enden jeweils eine solche quer verlaufende Einkerbung 23, 25. An der Einkerbung 23 greift das zweite Lufteinlasselement 11 an, während an der weiteren Einkerbung 25 das Luftauslasselement 13 arretiert wird.
Ein Ausführungsbeispiel des dazu äquivalenten oberen Bodeneinlegers 7 ist in 3 dargestellt. Dieser besitzt die gleichen räumlichen Abmessungen wie der untere Bodeneinleger. 3a zeigt die Ansicht der nach außen gerichteten Seite des oberen Bodeneinlegers 7, während in 3b die nach innen gerichtete Seite des oberen Bodeneinlegers 7 dargestellt ist. Wie aus 3a ersichtlich, ist die Luftauslassöffnung 15 derart positioniert, dass diese im verbauten Zustand der Bodeneinlegereinheit 3 oberhalb dem im inneren gelegenen Endbereiches der Luftleitaussparung 17 des unteren Bodeneinlegers 5 liegt. Dabei führt auf der Innenseite des oberen Bodeneinlegers 7 eine weitere Luftleitaussparung 29 bis zur Luftauslassöffnung 15. Die beiden Luftleitaussparungen 17 und 29 bilden beim übereinander liegen des unteren und oberen Bodeneinlegers 5, 7 im Inneren einen Hohlraum, durch welchen die über das erste Lufteinlasselement 9 eingeführte Luft bis zur Luftauslassöffnung 15 geführt wird.
Wie in 3b gezeigt, erstreckt sich auf der nach innen gerichteten Seite des oberen Bodeneinlegers 7 eine weitere Luftleitaussparung 31 über die gesamte Längserstreckung des oberen Bodeneinlegers 7. Dieser korrespondiert im montierten Zustand der Bodeneinlegereinheit 3 mit der Luftleitaussparung 19 des unteren Bodeneinlegers 5, wodurch ein weiterer Luftkanal gebildet wird, der durch die Ränder und die Stege 27, 33 begrenzt wird.
Ausführungsbeispiele für die minimierten Luftkanäle zur Verbindung der Bodeneinlegereinheit 3 mit einer Klimaschiene 35 des Fahrzeugs sind in 4 dargestellt. Diese minimierten Luftkanäle besitzen eine kompakte Form mit einem rechteckigen Querschnitt und benötigen wenig Bauraum. 4a zeigt den als Luftauslasskanal 13 verwendeten minimierten Luftkanal. Der erste Lufteinlasskanal 9 ist in 4b und der zweite Lufteinlasskanal 11 ist in 4c dargestellt. Wie Fig, 4d zu entnehmen ist, besitzt jeder der minimierten Luftkanäle an der der Bodeneinlegereinheit 3 zugewandten Seite am Rand einen radial nach außen gerichteten, umlaufenden Vorsprung 35, der in die jeweiligen Einkerbungen 21, 23, 25 der entsprechenden Luftleitaussparung 17, 19, 31 eingreift.
In 5 ist ein Ausführungsbeispiel einer Montage der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 im Fahrzeug 3 gezeigt. Der Ausgangszustand mit dem Rohbau des Boden 37 und der Hochvoltbatterie 39 des Fahrzeuges 3 zeigt 5a. Gemäß 5b wird die Klimaweiche 41 und der untere Bodeneinleger 5 auf den Boden 37 des Fahrzeuges 3 verlegt. Anschließend erfolgt der Einbau der minimierten Luftkanäle 21, 23, 25 an den Luftleitaussparungen 9, 11 des unteren Bodeneinlegers 5 (5c). Abschließend wird der obere Bodeneinleger 7 auf den unteren Bodeneinleger 3 aufgesetzt.
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 10150154 A1 [0002]

Claims

Vorrichtung zur Kühlung einer Batterie eines elektrisch angetriebenen Fahrzeuges, wobei die Batterie (39) auf einem Boden (37) einer Fahrzeugkarosserie gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Boden (37) mindestens eine Bodeneinlegereinheit positioniert ist, welche aus einem oberen und einem unteren Bodeneinleger (5, 7) besteht, die übereinandergelegt einen Hohlraum einschließen, welcher mit mindestens einem Lufteinlasselement (9, 11) und mindestens einem Luftauslasselement (13) verbunden ist, wobei die einander zugewandten Seiten des oberen und unteren Bodeneinlegers (5, 7) zwei Luftleitaussparung (17, 29, 19, 31) zur Ausbildung zweier innerhalb des Hohlraumes abgeschlossener Luftleitkanäle aufweisen, wobei jeder Luftleitkanal mit einem Luftzufuhrelement (9, 11) und dem Luftauslasselement (13) oder einer Luftaustrittsöffnung (15) verbunden sind und wobei die zwei übereinanderliegenden Luftleitaussparungen (19, 31) des unteren und/oder oberen Bodeneinlegers (5, 7) einen ersten Luftleitkanal mit einer vorgegebenen Länge bilden, während ein zweiter Luftleitkanal, der von weiteren Luftleitaussparungen (17, 29) des oberen und unteren Bodeneinlegers (5, 7) gebildet ist, eine Länge aufweist, die von der Länge des ersten Luftleitkanals abweicht.
Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Lufteinlasselement (9, 11) und das Luftauslasselement (13) außen seitlich an den im Hohlraum ausgebildeten Luftleitkanal anschließen.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftaustrittsöffnung (15) in dem sich flächig ausdehnenden oberen Bodeneinleger (7) ausgebildet ist, welche am Ende eines oberhalb des im Hohlraum ausgebildeten Luftleitkanals liegt.
Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lufteinlasselement (9, 11) und/oder das Luftauslasselement (13) als separate minimierte Luftkanäle ausgebildet sind, welche an ihrem der Bodeneinlegereinheit (3) zugewandten Seite einen radial nach außen gerichteten, umlaufenden Vorsprung (35) zur Befestigung am oberen und/oder unteren Bodeneinleger (5, 7) aufweisen.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in den Luftleitaussparungen (17, 19) des unteren Bodeneinlegers (5) nahe der Lufteinlasselemente (9, 11) eine quer zur Längserstreckung der jeweiligen Luftleitaussparung (17, 19) verlaufende Einkerbung (21, 23, 25) zur Aufnahme des Vorsprungs (35) des eingreifenden Lufteinlass- bzw. Luftauslasselementes (9, 11, 13) ausgebildet ist.