DE112019004710T5 - Fach für eine vorrichtung zum speichern von elektrischer energie für ein kraftfahrzeug - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Fach (16) für eine Vorrichtung zum Speichern von elektrischer Energie für ein Kraftfahrzeug, wobei dieses Fach für die Aufnahme mindestens einer Zelle (14) zum Speichern von elektrischer Energie ausgestaltet, wobei dieses Fach Folgendes aufweist: - eine Bodenwand (26), wobei die Bodenwand vorzugsweise einen Verbundwerkstoff umfasst, - eine Seitenwand (28), die sich an die Bodenwand anschließt, - einen Kanal (50) für eine Zirkulation eines Kühlmittels, wobei dieser Kanal zumindest teilweise durch die Bodenwand gebildet ist, - ein Strömungsverbindungselement (100), das so angeordnet ist, dass es die Verbindung des Kanals mit einem externen Kühlmittelkreislauf gestattet, wobei das Verbindungselement zumindest teilweise mit der Bodenwand oder der Seitenwand aufgeformt ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Speichern von elektrischer Energie für ein Kraftfahrzeug, die ein Gehäuse und mindestens eine im Gehäuse aufgenommene Zelle zum Speichern von elektrischer Energie aufweist. Die Erfindung betrifft auch ein Fach für eine Vorrichtung zum Speichern von elektrischer Energie für ein Kraftfahrzeug.
  • Im Automobilbereich ist bekannt, elektrische Batterien in Form von Modulen einzusetzen. Jedes Modul umfasst mehrere in einem Gehäuse aufgenommene Zellen zum Speichern von elektrischer Energie. Es ist somit einfacher, die elektrischen Batterien zu kombinieren, um eine gewünschte Ladekapazität zu erreichen. Die Batterie lässt sich damit auch leichter am Kraftfahrzeug montieren, da die Speicherzellen durch das Gehäuse geschützt werden.
  • Die Anmeldung US 2011/0206967 A beschreibt ein Beispiel für eine derartige Batterie. Bei dieser Anmeldung sind die Zellen in Behältern mit Aufnahmen für die Unterbringung der Zellen gelagert. Eine Wand der Behälter, die für den Kontakt mit einer Wand eines benachbarten Behälters vorgesehen ist, weist Vertiefungen auf, die einen Teil einer Kühlmittelzirkulationsleitung bilden.
  • Das Ziel der Erfindung besteht darin, eine verbesserte Vorrichtung zum Speichern von elektrischer Energie für ein Kraftfahrzeug vorzuschlagen.
  • Gegenstand der Erfindung ist somit ein Fach für eine Vorrichtung zum Speichern von elektrischer Energie für ein Kraftfahrzeug, wobei dieses Fach für die Aufnahme mindestens einer Zelle zum Speichern von elektrischer Energie ausgebildet ist, wobei dieses Fach Folgendes aufweist:
    • - eine Bodenwand, wobei die Bodenwand vorzugsweise einen Verbundwerkstoff umfasst,
    • - eine Seitenwand, die sich an die Bodenwand anschließt,
    • - ein Strömungsverbindungselement, das so angeordnet ist, dass es die Verbindung des Kanals mit einem externen Kühlmittelkreislauf gestattet, wobei das Verbindungselement zumindest teilweise mit der Bodenwand oder der Seitenwand aufgeformt ist.
  • Das erfindungsgemäße Verbindungselement ermöglicht eine rasche und dichte Verbindung des Kanals des Fachs mit dem externen Kreislauf.
  • Da es durch Aufformen auf einer Wand des Fachs befestigt wird, ist es einfacher, dieses Element mit dem übrigen Fach herzustellen.
  • Dieses Fach bildet vorteilhafterweise den unteren Teil eines Gehäuses, das zusammen mit einem Deckel Batteriezellen aufnimmt.
  • Dieses Fach und der Deckel sind z.B. jeweils aus einer Folie aus Verbundwerkstoff hergestellt, der insbesondere Glasfasern, in einer Variante möglicherweise Kohlefasern oder Fasern anderer Art, die mit einem thermoplastischen Harz vorimprägniert sind, umfasst.
  • Gemäß einem der Aspekte der Erfindung ist das Strömungsverbindungselement ein Schnellanschlusselement bzw., englisch, ein „Quick Connect“-Element.
  • Gemäß einem der Aspekte der Erfindung weist das Verbindungselement ein Ansatzstück mit mindestens einer ringförmigen Nut auf, die so ausgestaltet ist, dass sie eine komplementäre Erhöhung eines komplementären Verbindungselements aufnimmt, so dass, wenn die beiden Verbindungselemente zusammengefügt sind, diese eine Verbindung bilden, die eine Zirkulation des Kühlmittels zwischen dem Kanal und dem externen Kreislauf ermöglicht.
  • Gemäß einem der Aspekte der Erfindung weist das Ansatzstück eine kegelstumpfförmige Flanke auf, um die Zusammenwirkung mit dem komplementären Verbindungselement zu vereinfachen.
  • Gemäß einem der Aspekte der Erfindung besteht das Ansatzstück aus Aluminium, Stahl oder Kunststoff.
  • Gemäß einem der Aspekte der Erfindung weist das Ansatzstück eine Rille auf, in der sich aufgeformtes Material befindet.
  • Gemäß einem der Aspekte der Erfindung ist das Ansatzstück durch eine in der Seitenwand und/oder in der Bodenwand ausgebildete Öffnung angeordnet.
  • Gemäß einem der Aspekte der Erfindung sind die Verbindungselemente so ausgestaltet, dass sie durch Verrasten miteinander verbunden werden.
  • Gemäß einem der Aspekte der Erfindung weist das Fach einen Kühlmittel- oder Kältemittelverteilungskanal und einen Kühlmittelsammelkanal auf, wobei jeder Kanal mit einem wie oben beschriebenen zugeordneten Verbindungselement in Verbindung steht, um die Versorgung des Verteilungskanals über den externen Kreislauf bzw. das Abführen von Kühlmittel über den externen Kreislauf zu ermöglichen.
  • Gemäß einem der Aspekte der Erfindung weist der Kanal bzw. jeder Kanal eine durch die Bodenwand ausgebildete Kerbe und eine Kappe auf, die so angeordnet ist, dass sie diese Kerbe verschließt und somit den Kanal ausbildet, wobei das Verschließen insbesondere durch Verschweißen dieser Kappe mit der Bodenwand erfolgt.
  • Gemäß einem der Aspekte der Erfindung hat die Kappe eine langgezogene Form.
  • Gemäß einem der Aspekte der Erfindung ist die Kappe im Wesentlichen eben.
  • Gemäß einem der Aspekte der Erfindung weist die Kappe mindestens eine Biegung zum Anschmiegen an eine Biegung des Kanals und insbesondere zwei Biegungen auf.
  • Gemäß einem der Aspekte der Erfindung liegt eines der Enden der Kappe des Kanals dem sogenannten Quick-Connect-Verbindungselement gegenüber.
  • Gemäß einem der Aspekte der Erfindung steht die Kerbe mit mindestens einer Öffnung, insbesondere mit mehreren Öffnungen in Verbindung, um das Kühlmittel mit einem oder mehreren Wärmetauschern in Verbindung zu bringen.
  • Gemäß einem der Aspekte der Erfindung handelt es sich bei diesem bzw. diesen Wärmetauschern insbesondere jeweils um eine Platte mit Innenkanälen für die Zirkulation von Kühlmittel.
  • Gemäß einem der Aspekte der Erfindung bedeckt jede Kappe weniger als 10%, insbesondere 5% der Oberfläche der Bodenwand.
  • Gemäß einem der Aspekte der Erfindung besteht jede Kappe aus Kunststoff.
  • Jede Kappe besteht insbesondere aus thermoplastischem Material, das mit demjenigen, das für das Fach verwendet wird, identisch oder kompatibel ist, so dass eine Schweißverbindung ermöglicht wird.
  • Gegenstand der Erfindung ist auch eine Vorrichtung zum Speichern von elektrischer Energie für ein Kraftfahrzeug, die ein Fach nach einem der vorhergehenden Ansprüche und mindestens eine Zelle zum Speichern von elektrischer Energie, insbesondere mehrere Zellen aufweist, die in diesem Fach aufgenommen ist/sind.
  • Das Gehäuse, das durch das Fach gebildet und möglicherweise durch einen angesetzten Deckel verschlossen ist, einschließlich Batteriezellen, kann auf den Wagenkasten aufgesetzt werden.
  • Anschließend werden die hydraulischen Anschlüsse in dichter Weise an diesem Fach oder Gehäuse befestigt, um das Kühlmittel in den Kanälen des Fachs in Umlauf zu bringen, wobei das Fluid aus einem Kreislauf außerhalb dieses Gehäuses stammt.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden beim Lesen der nachfolgenden Beschreibung, die beispielhaft und nicht einschränkend gegeben ist, und der Zeichnungen deutlich. Darin zeigen:
    • - 1 bis 5 Ansichten eines Ausführungsbeispiels der Erfindung.
  • Die 1 und 2 veranschaulichen ein erstes Beispiel 10 für eine Vorrichtung zum Speichern von elektrischer Energie für ein Kraftfahrzeug. Bei dem Kraftfahrzeug kann es sich insbesondere um ein Auto, einen Lastwagen, einen Bus handeln.
  • Die Vorrichtung 10 zum Speichern von elektrischer Energie weist ein Gehäuse 12 und Zellen 14 zum Speichern von elektrischer Energie auf. Die Zellen 14 sind z.B. elektrisch in Reihe angeordnet.
  • Wie in 1 besser zu sehen ist, ist das Gehäuse 12 durch ein unteres Fach 16 und ein angesetztes Teil 18 gebildet, das das Gehäuse 12 schließen soll, um die Zellen 14 zu schützen. Das angesetzte Teil 18 ist hier ein Deckel, der eine von dem Abschnitt 16 definierte Aufnahme 20 bedeckt.
  • Das Fach 16 hat die Form einer Wanne mit einer Bodenwand 26, Seitenwänden 28 und einem Kragen 30.
  • Das Fach 16, das so ausgestaltet ist, dass es die Zellen zum Speichern von elektrischer Energie aufnimmt, weist Folgendes auf:
    • - die Bodenwand 26, wobei die Bodenwand einen Verbundwerkstoff umfasst,
    • - Seitenwände 28, die sich an die Bodenwand 26 anschließen,
    • - Kanäle 50 für eine Kühlmittelzirkulation, wobei jeder Kanal 50 zumindest teilweise durch die Bodenwand 26 gebildet ist,
    • - Strömungsverbindungselemente 100, die so angeordnet sind, dass sie eine Verbindung der Kanäle 50 mit einem nicht gezeigten externen Kühlmittelkreislauf ermöglichen, wobei jedes Verbindungselement 100 zumindest teilweise mit der Bodenwand oder der Seitenwand aufgeformt ist.
  • Dieses Fach 16 bildet den unteren Teil des Gehäuses 12, der zusammen mit einem Deckel Batteriezellen aufnimmt.
  • Dieses Fach 16 und der Deckel 18 sind z.B. jeweils aus einer Folie aus Verbundwerkstoff hergestellt, der insbesondere Glasfasern, als Variante möglicherweise Kohlefasern oder Fasern andere Art, die mit einem thermoplastischen Harz vorimprägniert sind, umfasst.
  • Wie in den 4 und 5 zu sehen ist, ist jedes Strömungsverbindungselement 100 ein Schnellanschlusselement bzw., englisch, ein „Quick Connect“-Element und weist ein Ansatzstück 101 mit einer ringförmigen Nut 102 auf, die so ausgestaltet ist, dass sie eine komplementäre Erhöhung eines nicht gezeigten komplementären Verbindungselements aufnimmt, so dass, wenn die beiden Verbindungselemente zusammengesetzt sind, diese eine Verbindung bilden, die eine Zirkulation des Kühlmittels zwischen dem Kanal 50 und dem externen Kreislauf ermöglicht.
  • Wie in den 4 und 5 zu sehen ist, weist das Ansatzstück 101 zur Vereinfachung der Zusammenwirkung mit dem komplementären Verbindungselement eine kegelstumpfförmige Flanke 104 auf.
  • Das Ansatzstück 101 besteht beispielsweise aus Aluminium.
  • Das Ansatzstück weist eine Rille 105 auf, in der sich aufgeformtes Material der Wand 28 befindet.
  • Das Ansatzstück ist durch eine in der Seitenwand 28 ausgebildete Öffnung 105 angeordnet.
  • Die Verbindungselemente sind so ausgebildet, dass sie durch Verrasten miteinander verbunden werden.
  • Das Fach 16 weist einen Kühlmittel- oder Kältemittelverteilungskanal 50 und einen Kühlmittelsammelkanal 50 auf, wobei jeder Kanal mit einem zugeordneten Verbindungselement, wie oben beschrieben, in Verbindung steht, um die Versorgung des Verteilungskanals über den externen Kreislauf bzw. das Abführen von Kühlmittel über den externen Kreislauf zu ermöglichen.
  • Jeder Kanal 50 weist eine durch die Bodenwand 26 ausgebildete Kerbe 51 und eine Kappe 55 auf, die so angeordnet ist, dass sie diese Kerbe 51 verschließt und somit den Kanal 50 bildet, wobei das Verschließen insbesondere durch Verschweißen dieser Kappe mit der Bodenwand erfolgt, wie in 3 veranschaulicht ist.
  • Jede Kappe 55 hat eine langgezogene Form und ist im Wesentlichen eben.
  • Jede Kappe 55 weist zum Anschmiegen an einer Biegung des Kanals insbesondere zwei Biegungen 56 auf.
  • Eines der Enden der Kappe des Kanals 50 liegt dem Verbindungselement 100 gegenüber.
  • Die Kerbe 51 steht mit mehreren Öffnungen 65 in Verbindung, um das Kühlmittel mit einem oder mit mehreren Wärmetauschern 60 in Verbindung zu bringen.
  • Bei diesen Wärmetauschern 60 handelt es sich insbesondere jeweils um eine Platte 61 mit Innenkanälen für die Zirkulation von Kühlmittel.
  • Jede Kappe 55 bedeckt weniger als 10%, insbesondere 5% der Oberfläche der Bodenwand 26.
  • Gemäß einem der Aspekte der Erfindung besteht jede Kappe 55 aus Kunststoff.
  • Die in diesem Fall eingesetzte Kühlflüssigkeit kann insbesondere ein flüssiges Kältemittel auf Kohlendioxidbasis wie etwa R744, 2,3,3,3-Tetrafluorpropen (oder HFO-1234yf) oder 1,1,1,2-Tetrafluorethan (oder R-134a) sein. Die Kühlflüssigkeit kann auch ein Nanofluid sein. Bei der Kühlflüssigkeit kann es sich auch um Wasser handeln, das möglicherweise Zusatzmittel enthält.
  • 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
    • US 2011/0206967 A [0003]

Claims (10)

  1. Fach (16) für eine Vorrichtung zum Speichern von elektrischer Energie für ein Kraftfahrzeug, wobei dieses Fach für die Aufnahme mindestens einer Zelle (14) zum Speichern von elektrischer Energie ausgestaltet ist, wobei dieses Fach Folgendes aufweist: - eine Bodenwand (26), wobei die Bodenwand vorzugsweise einen Verbundwerkstoff umfasst, - eine Seitenwand (28), die sich an die Bodenwand anschließt, - einen Kanal (50) für eine Zirkulation eines Kühlmittels, wobei dieser Kanal zumindest teilweise durch die Bodenwand gebildet ist, - ein Strömungsverbindungselement (100), das so angeordnet ist, dass es die Verbindung des Kanals mit einem externen Kühlmittelkreislauf gestattet, wobei das Verbindungselement zumindest teilweise mit der Bodenwand oder der Seitenwand aufgeformt ist.
  2. Fach nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Strömungsverbindungselement (100) ein Schnellanschlusselement oder, englisch, ein „Quick Connect“-Element ist.
  3. Fach nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Verbindungselement ein Ansatzstück (101) mit mindestens einer ringförmigen Nut aufweist, die so ausgestaltet ist, dass sie eine komplementäre Erhöhung eines komplementären Verbindungselements aufnimmt, so dass, wenn die beiden Verbindungselemente zusammengefügt sind, diese eine Verbindung bilden, die eine Zirkulation des Kühlmittels zwischen dem Kanal und dem externen Kreislauf ermöglicht.
  4. Fach nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Ansatzstück durch eine in der Seitenwand und/oder in der Bodenwand ausgebildete Öffnung (105) angeordnet ist.
  5. Fach nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Fach einen Kühlmittel- oder Kältemittelverteilungskanal (50) und einen Kühlmittelsammelkanal aufweist, wobei jeder Kanal mit einem zugeordneten Verbindungselement in Verbindung steht, um die Versorgung des Verteilungskanals über den externen Kreislauf bzw. das Abführen von Kühlmittel über den externen Kreislauf zu ermöglichen.
  6. Fach nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der Kanal bzw. jeder Kanal eine durch die Bodenwand ausgebildete Kerbe und eine Kappe aufweist, die so angeordnet ist, dass sie diese Kerbe verschließt und somit den Kanal ausbildet, wobei das Verschließen insbesondere durch Verschweißen dieser Kappe mit der Bodenwand erfolgt.
  7. Fach nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Kappe im Wesentlichen eben ist.
  8. Fach nach Anspruch 6 der 7, wobei die Kerbe mit mindestens einer Öffnung, insbesondere mit mehreren Öffnungen in Verbindung steht, um das Kühlmittel mit einem oder mit mehreren Wärmetauschern (60) in Verbindung zu bringen.
  9. Fach nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei es sich bei diesem bzw. diesen Wärmetauschern insbesondere jeweils um eine Platte (61) mit Innenkanälen für die Kühlmittelzirkulation handelt.
  10. Vorrichtung zum Speichern von elektrischer Energie für ein Kraftfahrzeug, die ein Fach nach einem der vorhergehenden Ansprüche und mindestens eine Zelle zum Speichern von elektrischer Energie, insbesondere mehrere Zellen aufweist, die in diesem Fach aufgenommen ist/sind.
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