WO2018188995A1 - Batterie für ein kraftfahrzeug und kraftfahrzeug - Google Patents

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Frank Krause
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    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Definitions

  • the invention relates to a battery for a motor vehicle, comprising at least one battery module which has a plurality of battery cells.
  • the at least one battery module is arranged in a battery housing of the battery.
  • a cooling device for cooling the battery cells by means of a cooling medium is provided.
  • the invention also relates to a motor vehicle with such a battery.
  • battery housings for batteries such as those used as electrical energy stores, for example in electric vehicles or hybrid vehicles, are usually manufactured in one piece and arranged between the axles of the motor vehicle.
  • extruded sections can be provided as a cooling device, through which a cooling liquid flows.
  • Such extruded profiles are then glued to respective battery modules of the battery and pressed against the battery module.
  • DE 10 2014 218 137 A1 describes an energy storage system for a motor vehicle, in which an energy storage module to be cooled has a plurality of storage cells.
  • a cooling element in the form of a plurality of flat tubes is pressed by means of a spring plate from below against a module side to be cooled.
  • a disadvantage here is the fact that the provision of such a cooling element in the high direction of the battery requires comparatively much space.
  • concepts are hardly implement, in which several battery modules in floors or levels in the high direction of the battery to be arranged one above the other.
  • arranging a plurality of battery modules with respective cooling elements or cooling devices in superposed floors would greatly increase the cost of the battery. Because for a coolant inlet and for a coolant flow each transverse profiles would have to be provided. This enlarged It also increases the space requirement of the battery perpendicular to the vertical direction, in particular in the vehicle longitudinal direction. Because to attach such manifolds on the sides of the stacked battery modules would also be provided comparatively much space consuming brackets or support.
  • Object of the present invention is therefore to provide a battery of the type mentioned, in which the cooling device takes up very little space, and to provide a motor vehicle with at least one such battery.
  • the battery according to the invention for a motor vehicle comprises at least one battery module which has a plurality of battery cells.
  • the at least one battery module is arranged in a battery housing of the battery.
  • the battery has a cooling device.
  • the cooling device comprises at least one wall of the battery housing, against which the at least one battery module rests.
  • the at least one wall is at least partially formed of a thermally conductive plastic.
  • the thermally conductive plastic limits at least one channel formed in the at least one wall of the battery housing for the cooling medium. A heat transfer thus takes place from the at least one battery module to be cooled via the thermally conductive plastic into the cooling medium, in particular into a cooling liquid. Since the at least one channel for the cooling medium is formed in the at least one wall, the cooling device in this case requires very little installation space.
  • the integration of the cooling device into the at least one wall of the battery housing is associated with cost savings. Because it does not need to be provided separate, complex cooling device, and the cost of pressing such a cooling device to the battery module is eliminated. Since no additional piping is needed, the associated space requirements and the associated costs are avoided.
  • the heat removal to be achieved can be freely selected. This is especially true if the wall of the battery housing is at least partially formed as an injection molded part. It can thus be achieved in particular a particularly large cooling capacity at the same time particularly low coolant flow or cooling medium flow.
  • the formation of the at least one channel in the at least one wall of the battery housing also allows the provision of complex three-dimensional radiator structures and the generation of small, local circuits of the cooling medium at the site of heat generation.
  • it can be ensured by forming the at least one channel in the at least one wall of the battery housing that no cooling medium enters the battery module. This also applies in the event of leakage of the at least one channel.
  • the thermal conductivity of the plastic is preferably greater than 0.8 W / mK, in particular greater than 1 W / mK. This can be achieved, for example, by providing the plastic with thermally conductive particles, which are formed for example from graphite, an aluminum alloy and / or the like good heat-conducting materials.
  • the at least one wall may be formed as a bottom of the Battehegephinuses.
  • the at least one wall is formed as an intermediate bottom of the battery case.
  • the intermediate bottom is arranged between a first battery module and a second battery module arranged in a vertical direction of the battery above the first battery module.
  • the integration of the cooling device in the floor or intermediate floor is particularly advantageous. Because this reduces the size of the battery in the vertical direction.
  • the high direction of the battery in particular coincide with the vehicle vertical direction (z-direction). A reduction in the height of the battery in the z-direction provides advantages in terms of the package and the crash performance.
  • At least one collecting channel via which the cooling medium can be introduced into the at least one channel formed in the bottom and into the at least one channel formed in the intermediate bottom, is formed in a side wall of the battery housing.
  • serving as risers collecting channels in the battery case can be particularly small dimensions of the battery perpendicular to the high direction reach, with arrangement of the battery in the motor vehicle, for example in the vehicle longitudinal direction (x-direction).
  • These compact design of the battery is advantageous in terms of saving space and providing space for a deformation or deformation elements.
  • This embodiment also improves the crash performance.
  • the at least one collecting channel is formed by plugging together housing parts of the battery housing. This results a simple assembly during manufacture of the battery case by means of such a connector. This, too, is accompanied by cost advantages.
  • a Sannnnelkanalab bain a first housing part may be inserted into a Sannnnelkanalab bain a second housing part. In this way it is very easy to ensure the tightness of the collecting channel when mating the housing parts.
  • the at least one channel can be provided as a circumferentially closed channel in the thermally conductive plastic in the production of at least one wall.
  • the at least one channel can be provided in a particularly simple manner, in particular in an injection molding process, if it comprises a recess formed in the thermally conductive plastic.
  • the thermally conductive plastic then already forms a partial area, in particular an essential component, of the channel for the cooling medium.
  • the at least one channel can in this case be introduced or shaped directly on the side of the thermally conductive plastic facing away from the battery module.
  • the at least one recess is closed on a side facing away from the battery module of the thermally conductive plastic by means of a cover.
  • a cover member such as a film may be used, which may be materially connected, such as by welding, in particular laser welding, with the thermally conductive plastic. Due to the fact that this foil or covering element is arranged on the side of the thermally conductive plastic facing away from the battery module, the side of the at least one channel closed by the cover element is not in the region of the battery module or in the module plane. This makes it possible to achieve that no cooling medium can penetrate into the battery module even if the cover element is damaged.
  • the at least one channel may comprise a depression, which is formed on a side remote from the battery module side of the thermally conductive plastic in a further layer of the at least one wall.
  • the thermally conductive plastic covers the further layer. This allows, in a particularly simple construction of the layer formed by the thermally conductive plastic, the at least one Wall to provide the cooling device in a simple and low-cost manner.
  • the further layer may be formed from a metal so that the at least one wall meets the structural requirements, in particular with regard to mechanical properties of the battery housing.
  • the at least one channel can be provided in a particularly simple manner if the further layer is formed from a plastic material.
  • the plastic material has a greater strength and / or rigidity than the thermally conductive plastic.
  • the plastic material is formed as a fiber-reinforced plastic.
  • the structural requirements such as the inclusion of the battery modules, the transfer of loads in the case of accelerations, an impact or crash, vibrations or the like force application particularly easy to meet.
  • the plastic material, in particular fiber-reinforced is thus more resilient than the thermally conductive plastic.
  • the Kunststoffmatenal which meets the structural requirements for the battery in an improved manner, particularly cost-effective and thus provide economic.
  • this plastic material is cheaper than the thermally conductive plastic.
  • a region in which the at least one wall comprises the thermally conductive plastic is smaller than a surface with which the at least one battery module rests against the wall.
  • efficient heat removal from the at least one battery module can be achieved.
  • the at least one wall easily withstands the loads occurring in particular in the use of the battery in the motor vehicle.
  • a two-component injection molding process can be used to form at least one wall of the mechanically stronger resilient plastic material.
  • bi-injection can achieve a particularly high strength.
  • it can also be inserted and encapsulated in an injection mold, an insert.
  • a thermally conductive foil or mat can be arranged between the at least one wall, in particular between the bottom or intermediate bottom, and a wall of the battery module.
  • a foil or mat can serve for tolerance compensation and at the same time creates a particularly uniform contact surface with which the battery module rests against the at least one wall of the battery housing.
  • an additional cooling plate or a heat exchanger can be dispensed with.
  • the battery cells can in particular be designed as lithium-ion cells, which have a respective cell housing.
  • the battery cells in the respective battery module are electrically conductively connected to one another via electrical connections or poles guided out of the respective cell housing.
  • the battery is designed as a high-voltage battery, which has a plurality of battery modules.
  • Such a high-voltage battery which provides a rated voltage of more than 60 volts, for example a nominal voltage of about 300 volts to about 600 volts, can be used particularly well as an electrical energy storage for the motor vehicle, such as when the motor vehicle is designed as an electric vehicle or as a hybrid vehicle.
  • the motor vehicle according to the invention comprises at least one battery according to the invention.
  • electrical energy for a provided for moving the motor vehicle trained drive unit of the motor vehicle Preferably, by means of the battery, electrical energy for a provided for moving the motor vehicle trained drive unit of the motor vehicle.
  • the invention also includes developments of the motor vehicle having features as they have already been described in connection with the developments of the battery. For this reason, the corresponding developments of the motor vehicle are not described here again.
  • an embodiment of the invention is described. It shows schematically and cut a section of a battery for a motor vehicle, wherein in a bottom and in an intermediate floor of a battery case of the battery channels are formed for a coolant; schematically and partially housing parts of a variant of the battery case, wherein the channels for the cooling medium are formed in a thermally conductive plastic of an intermediate bottom of the battery case; in a perspective view of a plurality of stacked housing parts of FIG. 2; and in a sectional view a section of the battery housing according to FIG. 3.
  • the exemplary embodiment explained below is a preferred embodiment of the invention.
  • the described components of the embodiment each represent individual features of the invention that are to be considered independently of one another, which also each independently further develop the invention and thus also individually or in a different combination than the one shown as part of the invention.
  • the described embodiment can also be supplemented by further features of the invention already described.
  • functionally identical elements are each provided with the same reference numerals.
  • a battery 10 for a motor vehicle shown in partial and sectional form in FIG. 1, comprises a plurality of battery modules 12, 14 arranged one above the other, wherein only a first battery module 12 and a second battery module 14 are shown in FIG.
  • a battery housing 16 of the battery 10 which is shown in Fig. 3, but more than two such levels or floors (for example, four floors) of stacked battery modules 12, 14 may be provided in the battery 10
  • Each of the battery modules 12, 14 comprises a module housing 18, in which presently not shown in detail, electrically conductively connected battery cells are arranged. Accordingly, the battery module 12, 14 provides a greater electrical voltage and / or current than a single battery cell can.
  • Walls of the battery case 16 include a side wall 20, a bottom 22, and an intermediate bottom 24 (see FIG. 1).
  • the first battery module 12 abuts against the floor 22.
  • the first battery module 12 is fastened by means of screws 26 to the bottom 22 or pressed against the bottom 22.
  • the respective battery modules 12, 12 14 associated cooling devices in walls of the battery case 16, namely in the bottom 22 and the intermediate bottom 24 are integrally formed.
  • the bottom 22 and the intermediate bottom 24 comprise a layer of a thermally conductive plastic 28.
  • the respective battery module 12, 14 is arranged on the thermally conductive plastic 28 of the bottom 22 and intermediate bottom 24, the respective battery module 12, 14 is arranged. In other words, the respective battery module 12, 14 bears against the thermally conductive plastic 28.
  • the heat Conductive plastic 28 in this case limits a plurality of channels 30, which are formed in a further layer 32 of the bottom 22 or of the intermediate bottom 24.
  • the preferred thermoplastic, thermally conductive plastic 28 in the present case has a thermal conductivity of more than 0.8 W / mK, in particular more than 1 W / mK. This ensures that a heat transfer from the battery cells to be cooled of the respective battery module 12, 14 via the thermally conductive plastic 28 in a cooling medium, for example, a cooling liquid occurs.
  • the cooling medium flows through the channels 30 in cooling mode.
  • heating of the battery modules 12, 14 can also be achieved by the cooling medium, for example in order to quickly bring the battery cells to a desired operating temperature.
  • a region of the bottom 22 or of the intermediate bottom 24, in which the layer 32 arranged under the thermally conductive plastic 28 has the channels 30, is sealed in the present case by means of a seal 34 in the form of an O-ring.
  • a seal 34 in the form of an O-ring.
  • an edge region of the thermally conductive plastic 28 may be connected to the layer 32 by means of an adhesive 36.
  • the layer 32 of the bottom 22 or of the intermediate bottom 24, in which the screws 26 engage is in the present case formed from a fiber-reinforced plastic material. This ensures that the battery case 16 meets the mechanical structure requirements imposed on it.
  • the plastic material of the layer 32 is designed such that it withstands the stresses occurring in the case of accelerations, an accident, vibrations and the like during driving operation of the motor vehicle. Nevertheless, the thermal management of the battery 10 is ensured by the integrated in the bottom 22 and intermediate bottom 24 cooling device.
  • the channels 30, through which the cooling medium flows outside the module level, ie outside the battery modules 12, 14. Since the cooling medium is usually electrically conductive, it is ensured that in case of leakage of the cooling system or the cooling device, the cooling medium does not get into the respective battery module 12, 14. As a result, dangers of a malfunction such as an electrical short circuit are prevented.
  • a heat exchanger made of plastic is provided by the bottom 22 or intermediate bottom 24.
  • This is advantageous in that in conventional heat exchangers made of metal the freedom of design due to the manufacturing process and through the use of metal are narrow limits.
  • a heat exchanger with complex cooling channels can be easily provided.
  • ribs may be formed on the surface of the layer facing the thermally conductive plastic 28 (cf. FIG. 1), which delimit the channels 30 laterally.
  • the thermally conductive plastic 28 limits the channels 30 in the bottom 22 or intermediate bottom 24 upwards. Accordingly, the channels 30 are only partially integrated in the plastic material of the layer 32. However, it can also be provided that the channels 30 are formed circumferentially completely closed in the position 32. Then the channels 30 are fully integrated into the layer 32.
  • a thickness of the layer 32 in the vertical direction z of the battery 10 may be, for example, about 5 millimeters.
  • FIG. 2 shows by way of example the hood-shaped housing part 40 for the battery module 12 arranged in the lowest level of the battery 10 and the trough-shaped housing part 38 for the battery module 14 arranged above it in the plane.
  • the thermally conductive plastic 28 is present in regions 42 of the intermediate bottom 24 which passes through the trough-shaped Housing part 38 in regions 42 bordering on both sides.
  • the intermediate bottom 24 is formed of the plastic material which is more resilient mechanically, in particular fiber-reinforced plastic material.
  • the channels 30 are formed in the thermally conductive plastic 28.
  • a cover element approximately in the form of a foil 46 is arranged on the side of the channels 30 originally open to the outside.
  • the foil 46 may be connected to the thermally conductive plastic 28 by laser welding, for example, in order to close the channels 30 on the circumferential side.
  • toothings or similar structural elements may be provided, which serve to connect the thermally conductive plastic 28 to the fiber-reinforced plastic surrounding it.
  • a wall thickness of the respective housing part 38, 40 is preferably dimensioned such that in the transverse direction y, which can coincide with the installation of the battery 10 in the motor vehicle, in particular with the vehicle transverse direction (y-direction), a compact size of the battery 10 is achieved ,
  • ribs 50 are provided on the housing parts 38, 40 in the transverse direction y on the respective outer side.
  • Such ribs 50 can be used to attach a profile part 52 which can be formed, for example, from steel or an aluminum alloy.
  • a profile part 52 may for example be plugged from the outside onto the battery housing 16 such that the ribs 50 engage in corresponding grooves in the profile part 52.
  • the profile part 52 is formed continuously, so that it extends in the vertical direction z over several, in particular all, levels in which the battery modules 12, 14 are arranged.
  • a parting plane in which the hood-shaped housing part 40 and the trough-shaped housing part 38 adjoin one another is presently formed in the area of webs 54, 56 of the housing parts 38, 40 projecting towards the outside of the battery 10.
  • these webs 54, 56 lie in the vertical direction z substantially centrally with respect to the height of the respective battery modules 12, 14. This causes a Entform- oblique of the housing parts 38, 40 to a particularly small dimension of the battery case 16 in the transverse direction y leads.
  • strip-shaped profile parts 58 can be provided on the stacked housing parts 38, 40 (cf. FIG. 3).
  • a longitudinal direction x of the battery case 16 is indicated, which preferably coincides with the installation of the battery 10 in the motor vehicle with the vehicle longitudinal direction (x-direction). Accordingly, the profile parts 58 extend in the longitudinal direction x.
  • FIG. 3 it can be seen from FIG. 3 that in each plane bounded by the housing part 38 and the housing part 40 placed thereon in the transverse direction y of the battery 10, a plurality of battery modules 12, 14 can be arranged next to one another.
  • 10 chambers for four battery modules 12, 14 are delimited by partitions 60 in each level of the battery.
  • FIG. 4 it can be seen that preferably 16 collecting channels 64 or risers are formed in a longitudinal direction x front or rear side wall 62 of the battery case.
  • the space requirement of the battery 10 in the longitudinal direction x can be particularly largely reduced.
  • the collecting channels 64 allow the respective channels 30 in the bottom 22 and the intermediate floors 24 to be acted upon over all four storeys of the battery housing 16.
  • the channels 30 are not integrated into the bottom 22 and the intermediate floors 24, but separate extruded profiles are provided, can be in the battery case 16 as shown in FIG. 3, a shortening in the vertical direction z by 12 Zenti- reach the meter.
  • a collecting channel section 66 of the first housing part 40 can be introduced into a collecting channel section 68 of the second housing part 38.
  • an inlet 70 and a drain 72 for the cooling medium are formed integrally with the wall material of the respective housing parts 38, 40. Via the inlet 70, the channels 30 can be acted upon by the cooling medium, and via the outlet 72, the cooling medium can be discharged from the channels 30.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Batterie (10) für ein Kraftfahrzeug, mit wenigstens einem Batteriemodul (12, 14), welches eine Mehrzahl von Batteriezellen aufweist. Das wenigstens eine Batteriemodul (12, 14) ist in einem Batteriegehäuse (16) der Batterie (10) angeordnet. Die Batterie (10) weist eine Kühleinrichtung zum Kühlen der Batteriezellen mittels eines Kühlmediums auf. Die Kühleinrichtung umfasst wenigstens eine Wand (22, 24) des Batteriegehäuses (16), an welcher das wenigstens eine Batteriemodul (12, 14) anliegt, und welche zumindest bereichsweise aus einem wärmeleitfähigen Kunststoff (28) gebildet ist. Der wärmeleitfähige Kunststoff (28) begrenzt zumindest einen in der wenigstens einen Wand (22, 24) des Batteriegehäuses (16) ausgebildeten Kanal (30) für das Kühlmedium. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit wenigstens einer solchen Batterie (10).

Description

Batterie für ein Kraftfahrzeug und Kraftfahrzeug
BESCHREIBUNG: Die Erfindung betrifft eine Batterie für ein Kraftfahrzeug, mit wenigstens einem Batteriemodul, welches eine Mehrzahl von Batteriezellen aufweist. Das wenigstens eine Batteriemodul ist in einem Batteriegehäuse der Batterie angeordnet. Des Weiteren ist eine Kühleinrichtung zum Kühlen der Batteriezellen mittels eines Kühlmediums vorgesehen. Die Erfindung betrifft auch ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Batterie.
Derzeit werden Batteriegehäuse für Batterien, wie sie als elektrische Energiespeicher etwa in Elektrofahrzeugen oder Hybridfahrzeugen zum Einsatz kommen, meist aus einem Stück gefertigt und zwischen den Achsen des Kraftfahrzeugs angeordnet. Als Kühleinrichtung können hierbei Strangpressprofile vorgesehen sein, durch welche eine Kühlflüssigkeit strömt. Derartige Strangpressprofile sind dann mit jeweiligen Batteriemodulen der Batterie verklebt und gegen das Batteriemodul gepresst. So beschreibt die DE 10 2014 218 137 A1 ein Energiespeichersystem für ein Kraftfahrzeug, bei welchem ein zu kühlendes Energiespeichermodul mehrere Speicherzellen aufweist. Ein Kühlelement in Form von mehreren Flachrohren wird mittels einer Federplatte von unten gegen eine zu kühlende Modulseite gedrückt.
Als nachteilig ist hierbei der Umstand anzusehen, dass das Vorsehen eines derartigen Kühlelements in Hochrichtung der Batterie vergleichsweise viel Bauraum beansprucht. Dadurch sind Konzepte kaum umzusetzen, bei welchen mehrere Batteriemodule in Stockwerken oder Ebenen in Hochrichtung der Batterie übereinander angeordnet werden sollen. Zudem würde das Anordnen mehrerer Batteriemodule mit jeweiligen Kühlelementen oder Kühleinrichtungen in übereinander angeordneten Stockwerken die Kosten für die Batterie stark erhöhen. Denn für einen Kühlmittelzulauf und für einen Kühlmittelablauf müssten jeweilige Querprofile vorgesehen werden. Dies vergrö- ßert auch den Bauraumbedarf der Batterie senkrecht zur Hochrichtung, insbesondere in Fahrzeuglängsrichtung. Denn zum Anbringen derartiger Sammelleitungen an den Seiten der übereinander gestapelten Batteriemodule müssten zudem vergleichsweise viel Bauraum beanspruchende Halterungen oder Träger vorgesehen werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Batterie der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welcher die Kühleinrichtung besonders wenig Bauraum beansprucht, und ein Kraftfahrzeug mit wenigstens einer solchen Batterie zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch eine Batterie mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiter- bildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
Die erfindungsgemäße Batterie für ein Kraftfahrzeug umfasst wenigstens ein Batteriemodul, welches eine Mehrzahl von Batteriezellen aufweist. Das we- nigstens eine Batteriemodul ist in einem Batteriegehäuse der Batterie angeordnet. Zum Kühlen der Batteriezellen mittels eines Kühlmediums weist die Batterie eine Kühleinrichtung auf. Die Kühleinrichtung umfasst wenigstens eine Wand des Batteriegehäuses, an welcher das wenigstens eine Batteriemodul anliegt. Die wenigstens eine Wand ist zumindest bereichsweise aus einem wärmeleitfähigen Kunststoff gebildet. Der wärmeleitfähige Kunststoff begrenzt zumindest einen in der wenigstens einen Wand des Batteriegehäuses ausgebildeten Kanal für das Kühlmedium. Ein Wärmeübergang erfolgt also aus dem wenigstens einen zu kühlenden Batteriemodul über den wärmeleitfähigen Kunststoff in das Kühlmedium, insbesondere in eine Kühlflüs- sigkeit. Da der zumindest eine Kanal für das Kühlmedium in der wenigstens einen Wand ausgebildet ist, beansprucht die Kühleinrichtung hierbei besonders wenig Bauraum.
Dies bringt Vorteile hinsichtlich des Packages, also der Unterbringung der Batterie in dem Kraftfahrzeug mit sich. Insbesondere kann durch die geringere Größe des von der Batterie beanspruchten Bauraums in dem Kraftfahrzeug mehr Platz für eine Deformation bei einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung zur Verfügung gestellt werden. Beispielsweise können entsprechende Deformationselemente in dem nun nicht mehr von der Batterie bean- spruchten Bauraum untergebracht werden. Dies verbessert die Crashper- formance des Kraftfahrzeugs.
Zudem geht das Integrieren der Kühleinrichtung in die wenigstens eine Wand des Batteriegehäuses mit Kosteneinsparungen einher. Denn es braucht keine separate, aufwändige Kühleinrichtung vorgesehen zu werden, und der Aufwand zum Anpressen einer solchen Kühleinrichtung an das Batteriemodul entfällt. Da keine zusätzliche Verrohrung benötigt wird, werden auch der damit einhergehende Bauraumbedarf und die damit einhergehenden Kosten vermieden.
Des Weiteren kann durch das Vorsehen des zumindest einen Kanals in der wenigstens einen Wand des Batteriegehäuses die zu erzielende Wärmeabfuhr frei gewählt werden. Dies gilt insbesondere, wenn die Wand des Batte- riegehäuses zumindest bereichsweise als Spritzgussteil ausgebildet ist. Es kann so insbesondere eine besonders große Kühlleistung bei zugleich besonders geringem Kühlmitteldurchfluss beziehungsweise Kühlmedienstrom erreicht werden. Das Ausbilden des zumindest einen Kanals in der wenigstens einen Wand des Batteriegehäuses ermöglicht darüber hinaus die Bereitstellung komplexer dreidimensionaler Kühlerstrukturen und die Erzeugung kleiner, lokaler Kreisläufe des Kühlmediums am Ort der Entstehung der Wärme. Zudem kann durch das Ausbilden des zumindest einen Kanals in der wenigstens einen Wand des Batteriegehäuses sichergestellt werden, dass kein Kühlmedium in das Batteriemodul gelangt. Dies gilt auch im Falle einer Leckage des zumindest einen Kanals. Denn die durch die Wand bereitgestellte Kühlebene der Batterie liegt außerhalb einer Ebene der Batterie, in welcher sich das wenigstens eine Batteriemodul befindet. Auf diese Weise kann insbesondere verhindert werden, dass es infolge der Verwendung eines leitfähigen Kühlmediums, etwa einer leitfähige Bestandteile enthaltenden Kühlflüssigkeit, zu einer Funktionsbeeinträchtigung des Batteriemoduls etwa in Form eines Kurzschlusses oder dergleichen kommt. Die Wärmeleitfähigkeit des Kunststoffs ist bevorzugt größer als 0,8 W/mK, insbesondere größer als 1 W/mK. Dies kann beispielsweise erreicht werden, indem der Kunststoff mit wärmeleitfähigen Partikeln versehen wird, welche etwa aus Graphit, einer Aluminiumlegierung und/oder dergleichen gut Wärme leitenden Materialien gebildet sind. Die wenigstens eine Wand kann als Boden des Battehegehäuses ausgebildet sein. So lässt sich einerseits aufgrund des Gewichts des Batte emoduls eine gute, der Wärmeübertragung förderliche Anlage des Batteriemoduls an der Wand erreichen. Dies gilt insbesondere, wenn das Batteriemodul mittels Spannelementen wie etwa Schrauben an den Boden angepresst ist.
Alternativ, bevorzugt jedoch zusätzlich ist die wenigstens eine Wand als Zwischenboden des Batteriegehäuses ausgebildet. Der Zwischenboden ist zwischen einem ersten Batteriemodul und einem in eine Hochrichtung der Batterie oberhalb des ersten Batteriemoduls angeordneten zweiten Batteriemodul angeordnet. Insbesondere bei einer derartigen Batterie, bei welcher die Batteriemodule in übereinandergestapelten Ebenen beziehungsweise Stockwerken angeordnet sind, ist das Integrieren der Kühleinrichtung in den Boden beziehungsweise Zwischenboden besonders vorteilhaft. Denn so reduziert sich die Größe der Batterie in die Hochrichtung. Bei in dem Kraftfahrzeug angeordneter Batterie kann die Hochrichtung der Batterie insbesondere mit der Fahrzeughochrichtung (z-Richtung) zusammenfallen. Eine Reduzierung der Höhe der Batterie in z-Richtung schafft Vorteile hinsichtlich des Packages und der Crashperformance.
Vorzugsweise ist wenigstens ein Sammelkanal, über welchen das Kühlmedium in den wenigstens einen in dem Boden ausgebildeten Kanal und in den wenigstens einen in dem Zwischenboden ausgebildeten Kanal einbringbar ist, in einer Seitenwand des Batteriegehäuses ausgebildet. Durch eine derartige Integration von als Steigleitungen dienenden Sammelkanälen in das Batteriegehäuse lassen sich besonders geringe Abmessungen der Batterie senkrecht zu der Hochrichtung erreichen, bei Anordnung der Batterie in dem Kraftfahrzeug beispielsweise in die Fahrzeuglängsrichtung (x-Richtung). Auch diese kompakte Ausbildung der Batterie ist im Hinblick auf das Einsparen von Bauraum und das Bereitstellen von Bauraum für eine Deformation beziehungsweise für Deformationselemente vorteilhaft. Auch durch diese Ausgestaltung lässt sich somit die Crashperformance verbessern. Des Weiteren kann auf separate Verrohrungen zum Bereitstellen des wenigstens einen Sammelkanals verzichtet werden. Dies geht mit einer Kostenersparnis einher.
Vorzugsweise ist der wenigstens eine Sammelkanal durch Zusammenstecken von Gehäuseteilen des Batteriegehäuses gebildet. Dadurch ergibt sich eine einfache Montage beim Herstellen des Batteriegehäuses mittels einer solchen Steckverbindung. Auch dies geht mit Kostenvorteilen einher.
Insbesondere kann ein Sannnnelkanalabschnitt eines ersten Gehäuseteils in einen Sannnnelkanalabschnitt eines zweiten Gehäuseteils eingeführt sein. Auf diese Weise lässt sich sehr einfach die Dichtigkeit des Sammelkanals beim Zusammenstecken der Gehäuseteile sicherstellen.
Der zumindest eine Kanal kann als umfangsseitig geschlossener Kanal in dem wärmeleitfähigen Kunststoff bei der Herstellung der wenigstens einen Wand bereitgestellt werden. Besonders einfach, insbesondere in einem Spritzgießprozess, lässt sich der zumindest eine Kanal jedoch bereitstellen, wenn dieser eine in dem wärmeleitfähigen Kunststoff ausgebildete Vertiefung umfasst. Der wärmeleitfähige Kunststoff bildet dann bereits einen Teilbe- reich, insbesondere einen wesentlichen Bestandteil, des Kanals für das Kühlmedium. Der zumindest eine Kanal kann hierbei direkt auf der dem Batteriemodul abgewandten Seite des wärmeleitfähigen Kunststoffs in den Kunststoff eingebracht beziehungsweise abgeformt sein. Vorzugsweise ist die zumindest eine Vertiefung auf einer dem Batteriemodul abgewandten Seite des wärmeleitfähigen Kunststoffs mittels eines Abdeckelements verschlossen. Beispielsweise kann als ein solches Abdeckelement eine Folie verwendet werden, welche stoffschlüssig, etwa durch Schweißen, insbesondere Laserschweißen, mit dem wärmeleitfähigen Kunststoff verbunden sein kann. Dadurch, dass diese Folie beziehungsweise dieses Abdeckelement auf der dem Batteriemodul abgewandten Seite des wärmeleitfähigen Kunststoffs angeordnet ist, befindet sich die durch das Abdeckelement verschlossene Seite des zumindest einen Kanals nicht im Bereich des Batteriemoduls beziehungsweise in der Modulebene. Dadurch ist erreichbar, dass selbst bei einer Beschädigung des Abdeckelements kein Kühlmedium in das Batteriemodul eindringen kann.
Zusätzlich oder alternativ kann der zumindest eine Kanal eine Vertiefung umfassen, welche auf einer dem Batteriemodul abgewandten Seite des wärmeleitfähigen Kunststoffs in einer weiteren Lage der wenigstens einen Wand ausgebildet ist. Hierbei deckt der wärmeleitfähige Kunststoff die weitere Lage ab. Dies erlaubt es, bei einem besonders einfachen Aufbau der durch den wärmeleitfähigen Kunststoff gebildeten Lage der wenigstens einen Wand die Kühleinrichtung in einfacher und aufwandsarmer Weise bereitzustellen.
Die weitere Lage kann aus einem Metall gebildet sein, damit die wenigstens eine Wand den Strukturanforderungen insbesondere im Hinblick auf mechanische Eigenschaften des Batteriegehäuses gerecht wird.
Besonders einfach lässt sich jedoch der zumindest eine Kanal bereitstellen, wenn die weitere Lage aus einem Kunststoffmaterial gebildet ist. Vorzugs- weise weist das Kunststoffmaterial eine größere Festigkeit und/oder Steifigkeit auf als der wärmeleitfähige Kunststoff. Hierfür kann beispielsweise vorgesehen sein, dass das Kunststoffmaterial als faserverstärkter Kunststoff ausgebildet ist. Auf diese Weise lassen sich besonders einfach die strukturellen Anforderungen wie etwa die Aufnahme der Batteriemodule, die Übertragung von Lasten im Falle von Beschleunigungen, bei einem Aufprall oder Crash, Vibrationen oder dergleichen Krafteinleitungen besonders einfach erfüllen. Im Hinblick auf die mechanischen Eigenschaften wie etwa die Festigkeit, die Steifigkeit und Zähigkeit ist das, insbesondere faserverstärkte, Kunststoffmaterial somit belastbarer als der wärmeleitfähige Kunststoff. Zudem lässt sich das Kunststoffmatenal, welches den strukturellen Anforderungen an die Batterie in verbesserter Weise genügt, besonders kostengünstig und somit wirtschaftlich bereitstellen. Insbesondere ist dieses Kunststoffmaterial kostengünstiger als der wärmeleitfähige Kunststoff.
Vorzugsweise ist ein Bereich, in welchem die wenigstens eine Wand den wärmeleitfähigen Kunststoff aufweist, kleiner als eine Fläche, mit welcher das wenigstens eine Batteriemodul an der Wand anliegt. Dies ermöglicht es insbesondere, in an diesen Bereich angrenzenden Bereichen der wenigstens einen Wand die Wand aus dem im Hinblick auf die mechanischen Eigenschaften stärker belastbaren Kunststoffmaterial auszubilden. So kann einerseits eine effiziente Wärmeabfuhr von dem wenigstens einen Batteriemodul erreicht werden. Zugleich kann sichergestellt werden, dass die wenigstens eine Wand den, insbesondere bei der Verwendung der Batterie in dem Kraftfahrzeug, auftretenden Belastungen problemlos standhält.
Um in der wenigstens einen Wand den Bereich mit dem wenigstens einen wärmeleitfähigen Kunststoff bereitzustellen und die übrigen Bereiche der wenigstens einen Wand aus dem mechanisch stärker belastbaren Kunststoffmaterial auszubilden, kann insbesondere ein Zweikomponenten- Spritzgussverfahren zum Einsatz kommen. Insbesondere durch Bi-Injektion lässt sich eine besonders große Festigkeit erreichen. Es kann jedoch auch in eine Spritzgießform ein Einlegeteil eingelegt und umspritzt werden.
Als weiter vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn ein Zulauf zu und ein Ablauf von dem wenigstens einen Kanal einstückig mit dem Batteriegehäuse ausgebildet ist. Es können also Anschlüsse für die Zufuhr und Abfuhr des Kühl- mediums direkt in die Wand, insbesondere direkt in den Boden beziehungsweise Zwischenboden integriert werden. Auch dies trägt dazu bei, dass zusätzliche Verrohrungen entfallen und zusätzlicher Bauraum gewonnen wird.
In Abhängigkeit von Bauteilabmessungen und auszugleichenden Toleranzen kann des Weiteren eine wärmeleitfähige Folie oder Matte zwischen der wenigstens einen Wand, insbesondere zwischen dem Boden beziehungsweise Zwischenboden, und einer Wand des Batteriemoduls angeordnet sein. Eine derartige Folie oder Matte kann dem Toleranzausgleich dienen und schafft zugleich eine besonders gleichmäßige Kontaktfläche, mit welcher das Batte- riemodul an der wenigstens einen Wand des Batteriegehäuses anliegt. Auf eine zusätzliche Kühlplatte oder einen Wärmetauscher kann jedoch verzichtet werden.
Die Batteriezellen können insbesondere als Lithium-Ionen-Zellen ausgebildet sein, welche ein jeweiliges Zellgehäuse aufweisen. Über aus dem jeweiligen Zellgehäuse herausgeführte elektrische Anschlüsse oder Pole sind die Batteriezellen in dem jeweiligen Batteriemodul elektrisch leitend miteinander verbunden. Vorzugsweise ist die Batterie als Hochvoltbatterie ausgebildet, welche eine Mehrzahl der Batteriemodule aufweist. Eine solche Hochvoltbatterie, welche eine Nennspannung von mehr als 60 Volt, beispielsweise eine Nennspannung von etwa 300 Volt bis etwa 600 Volt bereitstellt, lässt sich besonders gut als elektrischer Energiespeicher für das Kraftfahrzeug verwenden, etwa wenn das Kraftfahrzeug als Elektrofahrzeug oder als Hybridfahrzeug ausgebildet ist.
Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug umfasst wenigstens eine erfindungsgemäße Batterie. Bevorzugt ist mittels der Batterie elektrische Energie für ein zum Fortbewegen des Kraftfahrzeugs ausgebildetes Antriebsaggregat des Kraftfahrzeugs bereitstellbar.
Zu der Erfindung gehören auch Weiterbildungen des Kraftfahrzeugs, die Merkmale aufweisen, wie sie bereits im Zusammenhang mit den Weiterbildungen der Batterie beschrieben worden sind. Aus diesem Grund sind die entsprechenden Weiterbildungen des Kraftfahrzeugs hier nicht noch einmal beschrieben. Im Folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt: schematisch und geschnitten einen Ausschnitt einer Batterie für ein Kraftfahrzeug, wobei in einem Boden und in einem Zwischenboden eines Batteriegehäuses der Batterie Kanäle für ein Kühlmittel ausgebildet sind; schematisch und ausschnittsweise Gehäuseteile einer Variante des Batteriegehäuses, wobei die Kanäle für das Kühlmedium in einem wärmeleitfähigen Kunststoff eines Zwischenbodens des Batteriegehäuses ausgebildet sind; in einer Perspektivansicht eine Mehrzahl von aufeinander gestapelten Gehäuseteilen gemäß Fig. 2; und in einer Schnittansicht einen Ausschnitt des Batteriegehäuses gemäß Fig. 3.
Bei dem im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung. Bei dem Ausführungsbeispiel stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsform jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden und damit auch einzeln oder in einer anderen als der gezeigten Kombination als Bestandteil der Erfindung anzusehen sind. Des Weiteren ist die beschriebene Ausführungsform auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar. In den Figuren sind funktionsgleiche Elemente jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
Eine in Fig. 1 ausschnittsweise und geschnitten gezeigte Batterie 10 für ein Kraftfahrzeug umfasst eine Mehrzahl von übereinander angeordneten Batteriemodulen 12, 14, wobei in Fig. 1 lediglich ein erstes Batteriemodul 12 und ein zweites Batteriemodul 14 gezeigt sind. Wie aus der Perspektivansicht eines Batteriegehäuses 16 der Batterie 10 hervorgeht, welches in Fig. 3 gezeigt ist, können jedoch auch mehr als zwei solcher Ebenen beziehungs- weise Stockwerke (beispielsweise vier Stockwerke) von übereinander gestapelten Batteriemodulen 12, 14 in der Batterie 10 vorgesehen sein. Jedes der Batteriemodule 12, 14 umfasst ein Modulgehäuse 18, in welchem vorliegend nicht näher gezeigte, elektrisch leitend miteinander verbundene Batteriezellen angeordnet sind. Dementsprechend stellt das Batteriemodul 12, 14 eine größere elektrische Spannung und/oder einen größeren elektrischen Strom bereit, als dies eine einzelne Batteriezelle vermag.
Wände des Batteriegehäuses 16 umfassen eine Seitenwand 20, einen Boden 22 und einen Zwischenboden 24 (vergleiche Fig. 1 ). Das erste Batte- riemodul 12 liegt an dem Boden 22 an. Insbesondere ist das erste Batteriemodul 12 mittels Schrauben 26 an dem Boden 22 befestigt beziehungsweise gegen den Boden 22 gepresst. In analoger Weise ist das zweite Batteriemodul 14, welches in eine Hochrichtung z der Batterie 10 oberhalb des ersten Batteriemoduls 12 angeordnet ist, mittels Schrauben 26 an dem Zwi- schenboden 24 festgelegt.
Bei einer derartigen Anordnung der Batteriemodule 12, 14 in Hochrichtung z der Batterie 10 übereinander erweist es sich als schwierig, Kühleinrichtungen zum Kühlen der Batteriezellen der Batteriemodule platzsparend unterzubrin- gen. Dies wird jedoch vorliegend dadurch in bauraumsparender Weise erreicht, dass den jeweiligen Batteriemodulen 12, 14 zugeordnete Kühleinrichtungen in Wände des Batteriegehäuses 16, nämlich in den Boden 22 und den Zwischenboden 24 integriert ausgebildet sind. Hierfür umfassen der Boden 22 und der Zwischenboden 24 eine Lage aus einem wärmeleitfähigen Kunststoff 28. Auf dem wärmeleitfähigen Kunststoff 28 des Bodens 22 beziehungsweise Zwischenbodens 24 ist das jeweilige Batteriemodul 12, 14 angeordnet. Mit anderen Worten liegt das jeweilige Batteriemodul 12, 14 an dem wärmeleitfähigen Kunststoff 28 an. Der wärme- leitfähige Kunststoff 28 begrenzt hierbei eine Mehrzahl von Kanälen 30, welche in einer weiteren Lage 32 des Bodens 22 beziehungsweise des Zwischenbodens 24 ausgebildet sind. Der bevorzugt thermoplastische, wärmeleitfähige Kunststoff 28 weist vorliegend eine Wärmeleitfähigkeit von mehr als 0,8 W/mK, insbesondere von mehr als 1 W/mK auf. Dadurch wird sichergestellt, dass ein Wärmeübergang von den zu kühlenden Batteriezellen des jeweiligen Batteriemoduls 12, 14 über den wärmeleitfähigen Kunststoff 28 in ein Kühlmedium, beispielsweise eine Kühlflüssigkeit, erfolgt. Das Kühlmedium strömt im Kühlbetrieb durch die Kanäle 30. In analoger Weise kann durch das Kühlmedium auch ein Erwärmen der Batteriemodule 12, 14 erreicht werden, etwa um die Batteriezellen rasch auf eine gewünschte Betriebstemperatur zu bringen. Ein Bereich des Bodens 22 beziehungsweise des Zwischenbodens 24, in welchem die unter dem wärmeleitfähigen Kunststoff 28 angeordnete Lage 32 die Kanäle 30 aufweist, ist vorliegend mittels einer Dichtung 34 etwa in Form eines O-Rings abgedichtet. Für eine zusätzliche Abdichtung des wärmeleitfähigen Kunststoffs 28 gegenüber der Lage 32 des Bodens 22 beziehungs- weise Zwischenbodens 24 kann ein Randbereich des wärmeleitfähigen Kunststoffs 28 mittels eines Klebstoffs 36 mit der Lage 32 verbunden sein.
Die Lage 32 des Bodens 22 beziehungsweise des Zwischenbodens 24, in welche die Schrauben 26 eingreifen, ist vorliegend aus einem faserverstärk- ten Kunststoffmaterial gebildet. Dadurch ist sichergestellt, dass das Batteriegehäuse 16 den an dieses gestellten mechanischen Strukturanforderungen gerecht wird. Beispielsweise ist das Kunststoffmaterial der Lage 32 so ausgebildet, dass es den im Falle von Beschleunigungen, einem Unfall, Vibrationen und dergleichen im Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs auftretenden Belas- tungen standhält. Dennoch ist das Thermomanagement der Batterie 10 durch die in den Boden 22 beziehungsweise Zwischenboden 24 integrierte Kühleinrichtung gewährleistet.
Zudem liegen die Kanäle 30, durch welche das Kühlmedium strömt, außer- halb der Modulebene, also außerhalb der Batteriemodule 12, 14. Da das Kühlmedium üblicherweise elektrisch leitfähig ist, ist so sichergestellt, dass im Falle einer Leckage des Kühlsystems beziehungsweise der Kühleinrichtung das Kühlmedium nicht in das jeweilige Batteriemodul 12, 14 gelangt. Dadurch sind Gefahren einer Fehlfunktion wie etwa eines elektrischen Kurzschlusses verhindert.
Durch den Verbund des wärmeleitfähigen Kunststoffs 28 mit der Lage 32 aus dem vorzugsweise faserverstärkten Kunststoffmaterial ist durch den Boden 22 beziehungsweise Zwischenboden 24 ein Wärmetauscher aus Kunststoff bereitgestellt. Dies ist insofern vorteilhaft, als bei üblichen Wärmetauschern aus Metall der Gestaltungsfreiheit bedingt durch das Herstellungsverfahren sowie durch den Einsatz von Metall enge Grenzen gesetzt sind. Durch die Verwendung von Kunststoff für die Lage 32 und für die Lage des wärmeleitfähigen Kunststoffs 28, an welcher das jeweilige Batteriemodul 12, 14 anliegt, lässt sich daher ein Wärmetauscher mit komplexen Kühlkanälen einfach bereitstellen. Beispielsweise können an der dem wärmeleitfähigen Kunststoff 28 zugewandten Oberfläche der Lage 32 Rippen ausgebildet sein (vergleiche Fig. 1 ), welche die Kanäle 30 seitlich begrenzen. Hierbei begrenzt der wärmeleitfähi- ge Kunststoff 28 die Kanäle 30 in dem Boden 22 beziehungsweise Zwischenboden 24 nach oben hin. Demgemäß sind die Kanäle 30 nur teilweise in das Kunststoffmaterial der Lage 32 integriert. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, die Kanäle 30 umfangsseitig vollständig geschlossen in der Lage 32 auszubilden. Dann sind die Kanäle 30 vollständig in die Lage 32 integriert. Eine Dicke der Lage 32 in die Hochrichtung z der Batterie 10 kann beispielsweise etwa 5 Millimeter betragen.
Bei der in Fig. 2 gezeigten Variante der Batterie 10 sind lediglich zwei Gehäuseteile 38, 40 des Batteriegehäuses 16 schematisch gezeigt. Durch das haubenformige erste Gehäuseteil 40 ist hierbei ein Deckel bereitgestellt, welcher die in einer jeweiligen Ebene der Batterie angeordneten Batteriemo- dule 12, 14 oberseitig abdeckt. Des Weiteren ist durch ein vorliegend trogförmiges oder wannenförmiges zweites Gehäuseteil 38 ein Aufnahmebereich für das in der jeweiligen Ebene angeordnete Batteriemodul 12, 14 bereitgestellt. In Fig. 2 sind beispielhaft das haubenformige Gehäuseteil 40 für das in der untersten Ebene der Batterie 10 angeordnete Batteriemodul 12 und das trogförmige Gehäuseteil 38 für das in der Ebene darüber angeordnete Batteriemodul 14 gezeigt.
Bei der schematisch in Fig. 2 gezeigten Variante der Batterie 10 ist lediglich in einem Bereich 42 des Zwischenbodens 24, welcher durch das trogförmige Gehäuseteil 38 bereitgestellt ist, der wärmeleitfähige Kunststoff 28 vorhanden. In an diesen Bereich 42 beidseitig angrenzenden Bereichen 44 ist demgegenüber der Zwischenboden 24 aus dem mechanisch besser belastbaren Kunststoffmaterial, insbesondere faserverstärkten Kunststoffmaterial gebil- det.
Des Weiteren sind bei dieser Variante die Kanäle 30 in dem wärmeleitfähi- gen Kunststoff 28 ausgebildet. Um die Kanäle 30, welche durch in dem wär- meleitfähigen Kunststoff 28 ausgebildete Rippen seitlich begrenzt sind, auch nach unten hin zu begrenzen, ist an der nach außen ursprünglich offenen Seite der Kanäle 30 ein Abdeckelement etwa in Form einer Folie 46 angeordnet. Die Folie 46 kann beispielsweise durch Laserschweißen mit dem wärmeleitfähigen Kunststoff 28 verbunden sein, um die Kanäle 30 umfangs- seitig zu verschließen. Jedoch kann auch auf eine andere Weise, etwa durch dauerhaftes beziehungsweise vollständiges Umspritzen, sichergestellt sein, dass die Kanäle 30 dicht sind. In einem Randbereich 48 des wärmeleitfähigen Kunststoffs 28 können Verzahnungen oder dergleichen Strukturelemente vorgesehen sein, welche einer Verbindung des wärmeleitfähigen Kunststoffs 28 mit dem diesen umgebenden faserverstärkten Kunststoff dienen.
Eine Wandstärke des jeweiligen Gehäuseteils 38, 40 ist bevorzugt derart bemessen, dass in Querrichtung y , welche beim Einbau der Batterie 10 in das Kraftfahrzeug insbesondere mit der Fahrzeugquerrichtung (y-Richtung) zusammenfallen kann, eine möglichst kompakte Größe der Batterie 10 er- reicht wird.
Vorzugsweise sind an den Gehäuseteilen 38, 40 in Querrichtung y an der jeweiligen Außenseite Rippen 50 vorgesehen. Derartige Rippen 50 können der Anbringung eines Profilteils 52 dienen welches beispielsweise aus Stahl beziehungsweise einer Aluminiumlegierung gebildet sein kann. Ein derartiges Profilteil 52 kann beispielsweise so von außen auf das Batteriegehäuse 16 aufgesteckt sein, dass die Rippen 50 in entsprechende Nuten in dem Profilteil 52 eingreifen. Vorzugsweise ist das Profilteil 52 durchgängig ausgebildet, sodass es sich in die Hochrichtung z über mehrere, insbesondere alle, Ebenen erstreckt, in welchen die Batteriemodule 12, 14 angeordnet sind. Durch das Eingreifen der aus Kunststoff gebildeten Rippen 50 in das insbesondere aus Stahl gebildete Profilteil 52 lässt sich eine gute Verankerung des Profilteils 52 an dem Batteriegehäuse 16 erreichen. Ein derartiges Profil- teil 52 dient insbesondere als Schutz bei einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung der Batterie 10.
Eine Trennebene, in welcher das haubenförmige Gehäuseteil 40 und das trogförmige Gehäuseteil 38 aneinander angrenzen, ist vorliegend im Bereich von zur Außenseite der Batterie 10 hin vorstehenden Stegen 54, 56 der Gehäuseteile 38, 40 ausgebildet. Vorzugsweise liegen diese Stege 54, 56 in die Hochrichtung z gesehen im Wesentlichen mittig bezogen auf die Höhe der jeweiligen Batteriemodule 12, 14. Dies führt dazu, dass eine Entform- schräge der Gehäuseteile 38, 40 zu einer besonders geringen Abmessung des Batteriegehäuses 16 in Querrichtung y führt.
Im Bereich der Stege 54, 56 können an den aufeinander gestapelten Gehäuseteilen 38, 40 weitere, beispielsweise leistenförmige Profilteile 58 vorgese- hen sein (vergleiche Fig. 3). In Fig. 3 ist zudem eine Längsrichtung x des Batteriegehäuses 16 angegeben, welche bevorzugt bei dem Einbau der Batterie 10 in das Kraftfahrzeug mit der Fahrzeuglängsrichtung (x-Richtung) zusammenfällt. Dementsprechend erstrecken sich die Profilteile 58 in die Längsrichtung x.
Des Weiteren ist aus Fig. 3 ersichtlich, dass in jeder durch das Gehäuseteil 38 und das darauf gesetzte Gehäuseteil 40 begrenzten Ebene in Querrichtung y der Batterie 10 mehrere Batteriemodule 12, 14 nebeneinander angeordnet sein können. Vorliegend sind beispielsweise durch Trennwände 60 in jeder Ebene der Batterie 10 Kammern für vier Batteriemodule 12, 14 abgegrenzt. In Varianten können auch mehr oder weniger als die vorliegend beispielhaft gezeigten Anzahlen an Batteriemodulen 12, 14 je Ebene beziehungsweise Stockwerk der Batterie 10 vorgesehen sein. Insbesondere in Zusammenschau mit Fig. 4 ist ersichtlich, dass vorzugsweise in einer in Längsrichtung x vorderen oder rückwärtigen Seitenwand 62 des Batteriegehäuses 16 Sammelkanäle 64 beziehungsweise Steigleitungen ausgebildet sind. Durch die Integration der Steigleitungen beziehungsweise Sammelkanäle 64 in die Seitenwand 62 des Batteriegehäuses 16 lässt sich der Bauraumbedarf der Batterie 10 in die Längsrichtung x besonders weitgehend reduzieren. Die Sammelkanäle 64 ermöglichen vorliegend eine Beaufschlagung der jeweiligen Kanäle 30 in dem Boden 22 und den Zwischenböden 24 über sämtliche vier Stockwerke des Batteriegehäuses 16. Im Vergleich zu einem Batteriegehäuse, bei welchem die Batteriemodule 12, 14 zwar in vier Stockwerken übereinander angeordnet sind, jedoch die Kanäle 30 nicht in den Boden 22 und die Zwischenböden 24 integriert sind, sondern separate Strangpressprofile vorgesehen sind, lässt sich bei dem Batteriegehäuse 16 gemäß Fig. 3 eine Verkürzung in die Hochrichtung z um 12 Zenti- meter erreichen.
Aus der Schnittansicht eines der Sammelkanäle 64 in Fig. 4 ist ersichtlich, dass die Gehäuseteile 38, 40 durch Zusammenstecken beziehungsweise eine Steckverbindung miteinander gekoppelt sind. Hierbei kann ein Sammel- kanalabschnitt 66 des ersten Gehäuseteils 40 in einen Sammelkanalab- schnitt 68 des zweiten Gehäuseteils 38 eingeführt sein. Des Weiteren ist aus Fig. 4 gut ersichtlich, dass einstückig mit dem Wandmaterial der jeweiligen Gehäuseteile 38, 40 ein Zulauf 70 und ein Ablauf 72 für das Kühlmedium ausgebildet sind. Über den Zulauf 70 können die Kanäle 30 mit dem Kühl- medium beaufschlagt werden, und über den Ablauf 72 kann das Kühlmedium aus den Kanälen 30 abgeführt werden.
Insgesamt zeigt das Beispiel, wie durch die Erfindung ein funktionsintegrierter Zwischenboden 24 inklusive Steigleitungen für eine Kühlmittelverteilung in der Batterie 10 geschaffen werden kann.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:
Batterie für ein Kraftfahrzeug, mit wenigstens einem Batteriemodul (12, 14), welches eine Mehrzahl von Batteriezellen aufweist, wobei das wenigstens eine Batteriemodul (12, 14) in einem Batteriegehäuse (16) der Batterie (10) angeordnet ist, und mit einer Kühleinrichtung zum Kühlen der Batteriezellen mittels eines Kühlmediums,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Kühleinrichtung wenigstens eine Wand (22, 24) des Batteriegehäuses (16) umfasst, an welcher das wenigstens eine Batteriemodul (12, 14) anliegt, und welche zumindest bereichsweise aus einem wärmeleit- fähigen Kunststoff (28) gebildet ist, welcher zumindest einen in der wenigstens einen Wand (22, 24) des Batteriegehäuses (16) ausgebildeten Kanal (30) für das Kühlmedium begrenzt.
Batterie nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
die wenigstens eine Wand als Boden (22) des Batteriegehäuses (16) und/oder als Zwischenboden (24) des Batteriegehäuses (16) ausgebildet ist, wobei der Zwischenboden (24) zwischen einem ersten Batteriemodul (12) und einem in eine Hochrichtung (z) der Batterie (10) oberhalb des ersten Batteriemoduls (12) angeordneten zweiten Batteriemodul (14) angeordnet ist.
Batterie nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
wenigstens ein Sammelkanal (64), über welchen das Kühlmedium in den wenigstens einen in dem Boden (22) ausgebildeten Kanal (30) und in den wenigstens einen in dem Zwischenboden (24) ausgebildeten Kanal (30) einbringbar ist, in einer Seitenwand (64) des Batteriegehäuses (16) ausgebildet ist.
Batterie nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
der wenigstens eine Sammelkanal (64) durch Zusammenstecken von Gehäuseteilen (38, 40) des Batteriegehäuses (16) gebildet ist, wobei insbesondere ein Sammelkanalabschnitt (66) eines ersten Gehäuseteils (40) in einen Sammelkanalabschnitt (68) eines zweiten Gehäuseteils (38) eingeführt ist. Batterie nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der zumindest eine Kanal (30) eine in dem warmeleitfahigen Kunststoff (28) ausgebildete Vertiefung umfasst.
Batterie nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der zumindest eine Kanal (30) eine Vertiefung umfasst, welche auf einer dem Batteriemodul (12, 14) abgewandten Seite des warmeleitfahigen Kunststoffs (28) in einer weiteren Lage (32) der wenigstens einen Wand (22, 24) ausgebildet ist, wobei der wärmeleitfähige Kunststoff (28) die weitere Lage (32) abdeckt.
Batterie nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
die weitere Lage (32) aus einem Metall und/oder aus einem Kunst- stoffmaterial gebildet ist, welches eine größere Festigkeit und/oder Steifigkeit aufweist als der wärmeleitfähige Kunststoff (28).
Batterie nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
ein Bereich (42), in welchem die wenigstens eine Wand (22, 24) den wärmeleitfähigen Kunststoff (28) aufweist, kleiner ist als eine Fläche, mit welcher das wenigstens eine Batteriemodul (12, 14) an der Wand (22, 24) anliegt.
Batterie nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
einstückig mit dem Batteriegehäuse (16) ein Zulauf zu und ein Ablauf von dem wenigstens einen Kanal (30) ausgebildet ist.
Kraftfahrzeug mit wenigstens einer Batterie (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mittels der wenigstens einen Batterie (10) elektrische Energie für ein zum Fortbewegen des Kraftfahrzeugs ausgebildetes Antriebsaggregat des Kraftfahrzeugs bereitstellbar ist.
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