WO2018234098A1 - Batteriegehäuse für eine fahrzeugbatterie - Google Patents

Batteriegehäuse für eine fahrzeugbatterie Download PDF

Info

Publication number
WO2018234098A1
WO2018234098A1 PCT/EP2018/065483 EP2018065483W WO2018234098A1 WO 2018234098 A1 WO2018234098 A1 WO 2018234098A1 EP 2018065483 W EP2018065483 W EP 2018065483W WO 2018234098 A1 WO2018234098 A1 WO 2018234098A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
structural component
battery
cavity
molded part
battery housing
Prior art date
Application number
PCT/EP2018/065483
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Claudius Rath
Falk HEITLING
Andreas Josef UNTIEDT
Original Assignee
Thyssenkrupp Ag
Thyssenkrupp Steel Europe Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Thyssenkrupp Ag, Thyssenkrupp Steel Europe Ag filed Critical Thyssenkrupp Ag
Publication of WO2018234098A1 publication Critical patent/WO2018234098A1/de

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K1/00—Arrangement or mounting of electrical propulsion units
    • B60K1/04—Arrangement or mounting of electrical propulsion units of the electric storage means for propulsion
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/62—Heating or cooling; Temperature control specially adapted for specific applications
    • H01M10/625—Vehicles
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/655—Solid structures for heat exchange or heat conduction
    • H01M10/6556—Solid parts with flow channel passages or pipes for heat exchange
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/656—Means for temperature control structurally associated with the cells characterised by the type of heat-exchange fluid
    • H01M10/6567—Liquids
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/204—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/249—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders specially adapted for aircraft or vehicles, e.g. cars or trains
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/271—Lids or covers for the racks or secondary casings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a battery housing for a vehicle battery having an interior for receiving battery modules and having at least one structural component, which is designed as a housing bottom, housing outer wall, Gephaseuseinnenwandung or housing cover.
  • Hybrid and electric vehicles typically have a vehicle battery for storing electrical energy that can be used to power an electric drive and other electrical aggregates.
  • vehicle batteries consist of several battery modules, which are arranged in a common battery case.
  • battery housings For accommodating the battery modules, such battery housings have an interior which is delimited by structural components in the form of a housing bottom, a plurality of housing outer walls and a housing cover. The interior can comprise a plurality of module receptacles, which are separated from one another by housing inner walls.
  • Such battery cases are often equipped with a temperature control system, by means of which the battery modules can be tempered. It has been found to be disadvantageous that the tempering often require a relatively large amount of space and significantly increase the weight of the battery case.
  • the object of the present invention is to provide a battery housing with a compact temperature control, which has the lowest possible weight.
  • a battery housing for a vehicle battery with an interior for receiving battery modules and at least one structural component, which is designed as a housing bottom, housing or housing cover, wherein on a surface facing the interior of the structural component, a molded part is arranged such that between the structural component and the molded part, a cavity for passing a tempering medium is formed, wherein in the cavity, a partition member dividing the cavity is arranged.
  • the structural component may be part of a supporting structure of the battery housing of the battery housing according to the invention.
  • a cavity is formed between the structural component and the molded part, which can be used for passing a tempering medium, for example a cooling liquid.
  • the outside of the molded part can be in contact with a battery module to be tempered.
  • the hollow space between the structural component and the molded part is subdivided by the separating element arranged in the hollow space, so that different flows, in particular differently directed flows, can be set in the hollow space.
  • a compact and reduced weight tempering is possible.
  • the battery housing preferably has an inlet connected to the cavity for the temperature control medium and a drain connected to the cavity for the temperature control medium. Via the inlet and the outlet, the cavity can be connected to other elements of a temperature control system, for example a conveyor for the temperature control medium. Tempering of the battery modules can generally take place via the temperature control medium, which includes both the cooling and the heating of the battery modules.
  • the structural component in particular a wall of the structural component, preferably has a first wall thickness, and the shaped part has a second wall thickness which is smaller than the first wall thickness of the structural component.
  • the molded part can be formed from a plastic film or a metallic thin sheet, so that there molded part contributes only slightly to the total weight of the battery case.
  • the molded part unlike the structural component, does not have to provide a supporting function for the battery case.
  • the separating element can be formed from the same material as the molded part, for example from a plastic film or a metallic thin sheet.
  • the wall thickness of the separating element may be substantially identical to the wall thickness of the molded part.
  • the separating element is arranged in the cavity such that it subdivides the cavity into a first cavity part facing the structural component and a second cavity part facing the mold part. It is therefore possible that the cooling medium in the first and the second cavity part in different Directions flows and / or different temperatures.
  • the temperature control medium in the second cavity part can be in contact with a heat transfer surface of the molded part with a battery module to be cooled, while the temperature control medium in the first cavity part is not thermally in contact with the battery module.
  • the separating element is preferably substantially plate-shaped and preferably arranged parallel to the surface of the structural component and / or to the molded part.
  • the separating element may have a planar region, which is arranged parallel to the surface of the structural component and / or to the molded part.
  • the molded part has a flange surface and the separating element, in particular an edge region of the separating element, is arranged between the flange surface of the molded part and the surface of the structural component facing the interior.
  • the structural element, the separating element and the molded part are preferably connected to one another in the region of the flange surface of the molded part.
  • this compound is formed liquid-tight and / or gas-tight, so that the tempering medium can not escape undesirable from the cavity.
  • connection of the structural element with the separating element and the molded part may be a welded connection, a soldered connection or an adhesive connection or a combination of these connection types.
  • connection types Alternatively or additionally, other types of connection can be used for connecting the structural element to the separating element, which can be designed taking into account the functional requirements, in particular stability and tightness.
  • the molded part and / or the surface of the structural component facing the inner cavity has at least one trough-shaped region.
  • the cavity can be further subdivided, wherein in particular in a direction parallel to the separator disposed in the cavity, a plurality of portions of the cavity can be separated from each other.
  • a trough-shaped region provided in the molded part can form a contact surface for contacting a battery module to be tempered.
  • the structural element and / or the molded part preferably has a plurality of trough-shaped regions, so that a plurality of subdivisions of the cavity and / or a plurality of contact surfaces for battery modules can be provided. It is constructively advantageous if the molded part and / or the surface of the structural component facing the interior has a plurality of trough-shaped regions and the separating element extends over a plurality of trough-shaped regions. This way you can Battery housing can be obtained with a small number of components, resulting in the lowest possible assembly costs.
  • the separating element has a plurality of openings for passing the tempering medium. Through the openings, an exchange of the tempering medium between the first cavity part and the second cavity part can be made possible.
  • the openings are no separate components, in particular no pipes or hoses required, so that the design effort to provide a cooling function can be kept low.
  • at least one of the openings is formed as a through hole, in particular as a through hole formed by means of complete punching of the separating element in the region of the opening.
  • a, in particular rigid, flow-guiding element is arranged on the separating element, which is spaced apart from the structural component and from the molded part.
  • the flow of the temperature-control medium in the cavity can be influenced via the flow-guiding element.
  • the flow guide can be joined to the separator, for example, welded or glued, be.
  • the flow-guiding element is preferably arranged in an edge region of an opening in the separating element. It is constructively advantageous if the flow-guiding element is produced by means of punching out the separating element in the region of the opening and subsequently forming the punched-out region to form the flow-guiding element.
  • a plurality of flow guide elements are provided on the separating element.
  • a spring element is arranged on the separating element and bears against the structural component or the molded part.
  • the spring element can be configured, for example, as a leaf spring element.
  • the separating element relative to the structural component or the molded part can be resiliently supported.
  • a spring element is arranged on the separating element, which is supported on the structural component and in addition a rigid support element is provided on the separating element, which is in contact with the molded part, so that via the spring element, a contact pressure of the support element can be adjusted to the molded part.
  • the molded part can be pressed against a battery module to be tempered. To improve the heat transfer between the molded part and the battery module.
  • a partition wall element is arranged on the separating element, which is connected, in particular joined, to the structural component or the molded part.
  • the first Cavity part or the second cavity part are divided into several sections in which different flows of the Temper istsmediums are adjustable.
  • the partition wall element may be formed integrally with the separating element.
  • the partition wall element is formed by forming a portion of the partition member.
  • a movable flow influencing element is arranged on the separating element.
  • the movable flow influencing element can be brought from a first position in a second position.
  • the movable flow-influencing element is arranged in the region of an opening in the separating element.
  • the movable flow-influencing element from a closed position in which it closes the opening in the separating element, be movable into a release pitch, in which it releases the opening in the separating element.
  • the movable flow influencing element can be designed, for example, as a flap or as a slide.
  • the battery housing comprises a further spring element, via which the movable flow influencing element is biased into a rest position.
  • the further spring element may be provided on the separating element, in particular in one piece.
  • the further spring element makes it possible for the movable flow influencing element to be moved in the cavity as a function of a flow of the tempering medium in the cavity and / or as a function of a pressure of the tempering medium, for example between the rest position and an operating position.
  • the volume of the cavity through which the temperature-control medium flows can be adapted to the actual amount of the temperature-control medium via such a biased, movable flow-influencing element.
  • the battery housing comprises an actuator for moving the flow influencing element, so that the position of the flow influencing element is actively adjustable.
  • the actuator may for example be designed as a magnetic actuator, in particular electromagnetic actuator.
  • the structural component has a structural component cavity, whereby a battery housing with reduced weight can be obtained.
  • a line for supplying or discharging the temperature control medium is arranged from the hollow space between the structural component and the molded part. net.
  • a plurality of lines are provided for supplying or discharging the tempering medium in the structural component cavity.
  • the molded part preferably has an expansion region produced by a baigf-like configuration.
  • the expansion region may in particular be arranged circumferentially around a trough-shaped region of the molded part, so that the trough-shaped region can be resiliently biased against a on the battery module in order to improve the heat transfer between battery module and molded part.
  • the object mentioned in the introduction is also achieved by a vehicle battery having a battery housing described above and a battery module arranged in the interior of the battery housing which is in contact with the molded part.
  • a temperature control medium is arranged in the cavity between the structural element and the molded part.
  • the temperature control medium in the cavity, in particular in the second cavity part, is preferably under a pressure which presses the outer side of the molded part facing away from the cavity against the battery module.
  • Another object of the invention is a vehicle, in particular hybrid or electric vehicle, with a battery housing or a vehicle battery described above.
  • FIG. 1 shows a schematic plan view of a battery housing according to a first embodiment of the invention.
  • FIG. 2 shows a schematic sectional representation of a region of the battery housing according to FIG. 1.
  • FIG. 3 shows a schematic top view of the molded part of the battery housing according to FIG. 1.
  • FIG. 4 shows a schematic sectional representation of a region of a battery housing according to a second exemplary embodiment of the invention.
  • FIG. 5 shows a schematic sectional view of a portion of a battery case according to a third embodiment of the invention.
  • 6 shows a schematic sectional view of a portion of a battery case according to a fourth embodiment of the invention.
  • FIG. 7 shows a schematic sectional view of a region of a battery housing according to a fifth exemplary embodiment of the invention.
  • FIG. 8 shows a schematic sectional view of a region of a battery housing according to a sixth exemplary embodiment of the invention.
  • FIG. 9 shows a schematic sectional representation of a region of a battery housing according to a seventh exemplary embodiment of the invention.
  • FIG. 1 shows a schematic plan view of a vehicle battery 1 with a battery housing 2 according to the invention, in the interior of which a plurality of battery modules 4 are arranged.
  • the battery housing 2 has a plurality of structural components shown in detail in FIG. 2, which are designed as housing bottom 5, outer housing wall 6, inner housing wall 7 or housing cover 8. Through the housing bottom 5 and the Genzoau Towandept 6 and Gezzaeuxwandungen 7 more, here thirty, module receptacles for receiving a respective battery module 4 are formed. Above the module receptacles, a housing cover 8 can be arranged, via which the battery housing 2 can be closed in a gastight and liquid-tight manner.
  • FIG. 2 shows a sectional view of a region of the vehicle battery 1 in a schematic representation, wherein the structural components 5, 6, 7, 8 of the battery case 2 can be seen, which form a plurality of module receptacles for each battery module 4.
  • the battery modules 4 are arranged resting on the housing bottom 5. Laterally, the battery modules 4 abut against housing inner walls 7 designed as hollow carriers or housing outer walls 6 designed as hollow carriers.
  • the Gezzauseinnenwandungen 7 and Genosuseau communc have a trapezoidal cross-section, whereby on the one hand a guided insertion of the battery modules 4 is facilitated from above into the individual module receptacles and on the other hand, the battery modules 4 are positioned on the bottom side and secured against lateral slipping.
  • the housing cover 8 has on its surface facing the interior 3 a molded part 10, which is arranged such that between the housing cover 8 and the molded part 10 a plurality of cavities 1 1 for passing a tempering medium, for example a liquid, are formed.
  • the molded part 10 has a plurality of trough-shaped regions V, which form contact surfaces which rest against the individual battery modules 4, in particular their upper sides. The trough-shaped regions V thus form thermally interconnected individual temperature control units for corresponding battery modules 4.
  • the wall thickness of the molded part 10 is less than the wall thickness of the structural component formed as the housing cover 8.
  • the molded part 10 can be formed from a plastic film or a metallic thin sheet.
  • the molded part 10 has a certain degree of flexibility, which makes it possible for the molded part 10 to be pressed against the battery modules 4 by the pressure of the tempering medium in the cavities 11, so that the heat transfer between the battery modules 4 and the molded part 10 is improved.
  • a separating element 12 is further arranged in the cavity 1 1 between the housing cover 8 and the molded part 10, which divides the cavity 1 1, in particular in a first cavity part 13 and a second cavity part 14.
  • the first cavity part 13 is the housing cover 8 and the second cavity part 14 faces the molding.
  • a flow of the tempering medium can be set in a different direction than in the second cavity part 14.
  • the molded part 10 has a flange surface 15.
  • the flange surface 15 is configured in each case circumferentially around a trough-shaped region V of the molded part 10.
  • the separating element 12 is also arranged.
  • the structural element 8, the Separating element 12 and the molded part 10 are in each case gas-tight and liquid-tightly connected to one another in the area of the flange surface 15, for example by means of a welded or adhesive joint or a combination of these joining techniques.
  • FIG. 3 shows the surface structure of the molded part 10 according to FIGS. 1 and 2 in a plan view.
  • each trough-shaped region V is formed in the molded part 10, each column having on its one longitudinal side a supply channel ⁇ ⁇ ! and a drain channel K Ab! has trained connecting channel, which are each connected to an inlet port Z and a drain port A.
  • Each trough-shaped region V is connected on one side both with an inlet channel K Zu i and with a flow channel K AW .
  • FIG. 4 shows a second exemplary embodiment of a vehicle battery 1 with a battery housing 2 and a plurality of battery modules 4.
  • a battery housing 2 a plurality of structural components, namely on the housing bottom 5, on the housing outer walls 6, on the housing inner walls 7 and the housing cover 8, in each case a molded part 10 and a separating element 12 are arranged.
  • the respective inner side of these structural components 5, 6, 7, 8, a subdivided cavity 1 1 is formed, in which a tempering medium can be performed in different currents.
  • a compact and weight-reduced temperature of the battery modules 4 is made possible from several sides. This means that a high heat transfer between the battery modules 4 and the temperature control medium can be provided.
  • the housing outer walls 6, the housing inner walls 7 and the housing bottom 5 are formed as hollow structural components. This means that these structural components have a structural component cavity 9.
  • lines 22 for supplying or discharging the tempering medium from the cavities between the respective structural component 5, 6, 7 and the respective molded part 10 is arranged.
  • the structural component 5, 6, 7, 8 has in this embodiment, several trough-shaped areas W, which are arranged side by side.
  • the molded part 10 and the separating element 12 extend over a plurality of these trough-shaped regions W.
  • the molded part 10 also has a trough-shaped region V.
  • two trough-shaped regions W of the structural component 5, 6, 7, 8 are assigned to a trough-shaped region V of the molded part 10, so that through the in the cavity 1 1 between the Structural component 5, 6, 7, 8 and the molding 10 arranged separating element 12 two the structural component 5, 6, 7, 8 facing channels, for example, an inflow and a drain channel, are formed and a molding 10 facing cavity portion 14.
  • Die Temperiermedium in This cavity part 14 is exactly above the trough-shaped region V of the molded part 10 in the heat exchange a battery module 4th
  • the molded part 10 In an edge region of the trough-shaped region V of the molded part 10, the latter has a flange surface 15 encircling the trough-shaped region V, via which the molded part 10 is connected to the separating element 12 and to the structural component 5, 6, 7, 8.
  • the molded part 10 further comprises a strain region 16, which is designed in the manner of a bellows spring.
  • the expansion region 16 may deform and thereby allow compression of the trough-shaped region V in the direction of the structural component 5, 6, 7, 8.
  • the battery module 4 preferably rests on the molded part 10 in such a way that it springs in the direction of the structural component 5, 6, 7, 8 and thus bears against the battery module 4 in a spring-loaded manner.
  • a plurality of openings 20 are provided for passing the tempering medium in the separating element 12, so that the temperature control medium, for example, flow from an inlet channel between the structural component 5, 6, 7, 8 and the separating element 12 into the cavity part 14 between the separating element 12 and the shaped part 10 can and then from this cavity part 14 in a drain channel between the separator 12 and the structural component 5, 6, 7, 8.
  • the temperature control medium for example, flow from an inlet channel between the structural component 5, 6, 7, 8 and the separating element 12 into the cavity part 14 between the separating element 12 and the shaped part 10 can and then from this cavity part 14 in a drain channel between the separator 12 and the structural component 5, 6, 7, 8.
  • a plurality of rigid supporting elements 18 are arranged on the separating element 12, which abut against the shaped part 10.
  • the spring force of the spring elements 17 biases the separating element 12 in the direction of the molded part 10, so that the shaped part 10 is prestressed against the battery module 4. In this way, an improved conditioning of the molded part 10 can be obtained on the battery module 4 and thus the heat transfer between the battery module 4 and the temperature control in the cavity 1 1 are further improved.
  • FIG. 7 shows a further exemplary embodiment of a vehicle battery 1.
  • the separator 12 more in particular rigid flow guide elements 19 are arranged, which extend from the separating element 12 in the direction of the molded part 10 and is spaced from the molded part 10.
  • the Stromungsleitiata 19 are obtained by punching out of the separating element 12 in the region of an opening 20 and subsequent forming of the punched-out area to form the Strömungsleit- element 19.
  • the flow guide elements 19 direct the flow of the temperature control medium, in particular in the region of the opening 20.
  • FIG. 9 shows an exemplary embodiment of a vehicle battery 1, in which a partition wall element 21, which is integrally connected to the structural component 5, 6, 7, 8, is arranged on the partition element 12. Via the partition wall element 21, the first cavity part 13 is subdivided into a plurality of sections, in which different flows of the temperature control medium can be set.
  • the partition wall member 21 is formed integrally with the partition member 12. In the embodiment, the partition wall member 21 is formed by forming a portion of the partition member 12. Alternatively, the partition wall member 21 may be joined to the partition member 12, for example, welded.
  • a movable flow-influencing element can be arranged on the separating element 12. Further, a further spring element may be provided, via which the movable flow influencing element is biased into a rest position. Optionally, an actuator for moving the flow influencing element may be provided.
  • the vehicle batteries 1 described above each have a battery housing with an interior space 3 for accommodating battery modules 4 and with at least one structural component which is designed as housing bottom 5, housing outer wall 6, housing inner wall 7 or housing cover 8.
  • a molded part 10 is arranged such that between the structural component 5, 6, 7, 8 and the molding 10, a cavity 1 1 for passing a temperature control medium is formed, wherein in the cavity 1 1, a cavity 1 1 dividing partition member 12 is arranged.
  • the cavity 1 1 therefore different flows, in particular differently directed flows can be adjusted. In this way, a compact and weight-reduced temperature control of the battery modules 4 is made possible, whereby the installation space required for the temperature control system is reduced.

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Batteriegehäuse für eine Fahrzeugbatterie mit einem Innenraum zur Aufnahme von Batteriemodulen und mit mindestens einem Strukturbauteil, das als Gehäuseboden, Gehäuseaußenwandung, Gehäuseinnenwandung oder Gehäusedeckel ausgebildet ist, wobei an einer dem Innenraum zugewandten Oberfläche des Strukturbauteils ein Formteil derart angeordnet ist, dass zwischen dem Strukturbauteil und dem Formteil ein Hohlraum zum Durchleiten eines Temperiermediums gebildet ist, wobei in dem Hohlraum ein den Hohlraum unterteilendes Trennelement angeordnet ist.

Description

BESCHREIBUNG
Titel
Batteriegehäuse für eine Fahrzeugbatterie
Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Batteriegehäuse für eine Fahrzeugbatterie mit einem Innenraum zur Aufnahme von Batteriemodulen und mit mindestens einem Strukturbauteil, das als Gehäuseboden, Gehäuseaußenwandung, Gehäuseinnenwandung oder Gehäusedeckel ausgebildet ist.
Hybrid- und Elektrofahrzeuge weisen typischerweise eine Fahrzeugbatterie zur Speicherung von elektrischer Energie auf, die zur Versorgung eines elektrischen Antriebs sowie weiterer elektrischer Aggregate genutzt werden kann. Üblicherweise bestehen solche Fahrzeugbatterien aus mehreren Batteriemodulen, die in einem gemeinsamen Batteriegehäuse angeordnet sind. Zur Aufnahme der Batteriemodule weisen derartige Batteriegehäuse einen Innenraum auf, der durch Strukturbauteile in Form eines Gehäusebodens, mehrere Gehäuseaußenwandungen und eines Gehäusedeckels begrenzt wird. Der Innenraum kann mehrere Modulauf- nahmen umfassen, die durch Gehäuseinnenwandungen voneinander getrennt sind. Diese Strukturbauteile bilden ein Grundgerüst des Batteriegehäuses, welches diesem eine gewisse Stabilität gibt.
Derartige Batteriegehäuse sind oftmals mit einem Temperiersystem ausgestattet, über wel- ches die Batteriemodule temperiert werden können. Hierbei hat es sich als nachteilig herausgestellt, dass die Temperiersysteme oftmals einen relativ großen Bauraum erfordern und das Gewicht des Batteriegehäuses erheblich erhöhen.
Offenbarung der Erfindung
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Batteriegehäuse mit einem kompakten Temperiersystem anzugeben, welches ein möglichst geringes Gewicht aufweist.
Zur Lösung der Aufgabe wird ein Batteriegehäuse für eine Fahrzeugbatterie vorgeschlagen, mit einem Innenraum zur Aufnahme von Batteriemodulen und mit mindestens einem Strukturbauteil, das als Gehäuseboden, Gehäusewandung oder Gehäusedeckel ausgebildet ist, wobei an einer dem Innenraum zugewandten Oberfläche des Strukturbauteils ein Formteil derart angeordnet ist, dass zwischen dem Strukturbauteil und dem Formteil ein Hohlraum zum Durchleiten eines Temperiermediums gebildet ist, wobei in dem Hohlraum ein den Hohlraum unterteilendes Trennelement angeordnet ist. Das Strukturbauteil kann Teil einer tragenden Struktur des Batteriegehäuses des erfindungsgemäßen Batteriegehäuses sein. Durch das Formteil, welches an der dem Innenraum zugewandten Oberfläche des Strukturbauteils angeordnet ist, wird zwischen dem Strukturbauteil und dem Formteil ein Hohlraum gebildet, der zum Durchleiten eines Temperiermediums, beispielsweise einer Kühlflüssigkeit, nutzbar ist. Die Außenseite des Formteils kann mit ei- nem zu temperierenden Batteriemodul in Kontakt stehen. Der Hohlraum zwischen dem Strukturbauteil und dem Formteil wird durch das in dem Hohlraum angeordnete Trennelement unterteilt, so dass in dem Hohlraum verschiedene Strömungen, insbesondere verschieden gerichtete Strömungen, eingestellt werden können. Somit wird eine kompakte und gewichtsreduzierte Temperierung ermöglicht.
Bevorzugt weist das Batteriegehäuse einen mit dem Hohlraum verbundenen Zulauf für das Temperiermedium und einen mit dem Hohlraum verbundenen Ablauf für das Temperiermedium auf. Über den Zulauf und den Ablauf kann der Hohlraum mit weiteren Elementen eines Temperiersystems, beispielsweise einem Fördereinrichtung für das Temperiermedium, ver- bunden werden. Über das Temperiermedium kann allgemein eine Temperierung der Batteriemodule erfolgen, was sowohl das Kühlen als auch das Erwärmend der Batteriemodule einschließt.
Bevorzugt weist das Strukturbauteil, insbesondere eine Wandung des Strukturbauteils, eine erste Wandstärke auf und das Formteil weist eine zweite Wandstärke auf, die kleiner ist als die erste Wandstärke des Strukturbauteils. Das Formteil kann aus einer Kunststofffolie oder einem metallischen Feinblech gebildet sein, so dass da Formteil nur unwesentlich zum Gesamtgewicht des Batteriegehäuses beiträgt. Das Formteil muss, anders als das Strukturbauteil, keine tragende Funktion für das Batteriegehäuse bereitstellen. Das Trennelement kann aus demselben Material wie das Formteil ausgebildet sein, beispielsweise aus einer Kunststofffolie oder einem metallischen Feinblech. Insbesondere kann die Wandstärke des Trennelements im Wesentlichen identisch mit der Wandstärke des Formteils sein.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Trennelement derart in dem Hohlraum an- geordnet, dass es den Hohlraum in einen dem Strukturbauteil zugewandten, ersten Hohlraumteil und einen dem Formteil zugewandten, zweiten Hohlraumteil unterteilt. Es ist daher möglich, dass das Kühlmedium in dem ersten und dem zweiten Hohlraumteil in verschiedene Richtungen strömt und/oder unterschiedliche Temperaturen aufweist. Das Temperiermedium in dem zweiten Hohlraumteil kann dabei in Kontakt mit einer Wärmeübergangsfläche des Formteils mit einem zu kühlenden Batteriemodul stehen, während das Temperiermedium in dem ersten Hohlraumteil thermisch nicht in Kontakt mit dem Batteriemodul steht. Das Trenn- element ist bevorzugt im Wesentlichen plattenförmig ausgebildet und bevorzugt parallel zu der Oberfläche des Strukturbauteils und/oder zu dem Formteil angeordnet. Alternativ kann das Trennelement einen ebenen Bereich aufweist, der parallel zu der Oberfläche des Strukturbauteils und/oder zu dem Formteil angeordnet ist. Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Formteil eine Flanschfläche aufweist und das Trennelement, insbesondere ein Randbereich des Trennelements, zwischen der Flanschfläche des Formteils und der dem Innenraum zugewandten Oberfläche des Strukturbauteils angeordnet ist. Bevorzugt sind das Strukturelement, das Trennelement und das Formteil im Bereich der Flanschfläche des Formteils miteinander verbunden. Beson- ders bevorzugt ist diese Verbindung flüssigkeitsdicht und/oder gasdicht ausgebildet, so dass das Temperiermedium nicht unerwünscht aus dem Hohlraum entweichen kann. Die Verbindung des Strukturelements mit dem Trennelement und dem Formteil kann eine Schweißverbindung, eine Lötverbindung oder eine Klebeverbindung oder eine Kombination dieser Verbindungsarten sein. Alternativ oder zusätzlich können zur Verbindung des Strukturelements mit dem Trennelement weitere Verbindungsarten zur Anwendung kommen, die unter Berücksichtigung der funktionalen Anforderungen, insbesondere Stabilität und Dichtigkeit, gestaltet sein können.
Als vorteilhaft hat es sich ferner herausgestellt, wenn das Formteil und/oder die dem Innen- räum zugewandten Oberfläche des Strukturbauteils zumindest einen wannenförmigen Bereich aufweist. Über eine derartige wannenformige Ausbildung von Strukturbauteil und/oder Formteil kann der Hohlraum weiter unterteilt werden, wobei die insbesondere in einer Richtung parallel zu dem in dem Hohlraum angeordneten Trennelement mehrere Abschnitte des Hohlraums voneinander getrennt werden können. Ferner kann ein in dem Formteil vorgese- hener wannenförmiger Bereich eine Kontaktfläche zum Kontaktieren eines zu temperierenden Batteriemoduls ausbilden. Bevorzugt weist das Strukturelement und/oder das Formteil mehrere wannenformige Bereiche auf, so dass mehrere Unterteilungen des Hohlraums und/oder mehrere Kontaktflächen für Batteriemodule bereitgestellt werden können. Konstruktiv vorteilhaft ist es, wenn das Formteil und/oder die dem Innenraum zugewandte Oberfläche des Strukturbauteils mehrere wannenformige Bereiche aufweist und sich das Trennelement über mehrere wannenformige Bereiche erstreckt. Auf diese Weise kann ein Batteriegehäuse mit einer geringen Anzahl an Bauteilen erhalten werden, wodurch sich ein möglichst geringer Montageaufwand ergibt.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Batteriegehäuses sieht vor, dass das Trennelement mehrere Öffnungen zum Durchleiten des Temperiermediums aufweist. Durch die Öffnungen kann ein Austausch des Temperiermediums zwischen dem ersten Hohlraumteil und dem zweiten Hohlraumteil ermöglicht werden. Es sind keine separaten Bauteile, insbesondere keine Rohre oder Schläuche erforderlich, so dass der konstruktive Aufwand zur Bereitstellung einer Kühlfunktion gering gehalten werden kann. Bevorzugt ist mindestens eine der Öffnungen als Durchgangsloch ausgebildet, insbesondere als mittels vollständigem Ausstanzen des Trennelements im Bereich der Öffnung ausgebildetes Durchgangsloch.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist an dem Trennelement ein, insbesondere starres, Strömungsleitelement angeordnet, welches von dem Strukturbauteil und von dem Form- teil beabstandet ist. Über das Strömungsleitelement kann die Strömung des Temperiermediums in dem Hohlraum beeinflusst werden. Das Strömungsleitelement kann mit dem Trennelement gefügt, beispielsweise verschweißt oder verklebt, sein. Bevorzugt ist das Strömungsleitelement in einem Randbereich einer Öffnung in dem Trennelement angeordnet. Konstruktiv vorteilhaft ist es, wenn das Strömungsleitelement mittels Ausstanzen des Trenn- elements im Bereich der Öffnung und nachfolgendem Umformen des ausgestanzten Bereichs zur Bildung des Strömungsleitelements hergestellt ist. Bevorzugt sind mehrere Strömungsleitelemente an dem Trennelement vorgesehen.
Bevorzugt ist es, wenn an dem Trennelement ein Federelement angeordnet ist, welches an dem Strukturbauteil oder dem Formteil anliegt. Das Federelement kann beispielsweise als Blattfederelement ausgestaltet sein. Über das Federelement kann das Trennelement gegenüber dem Strukturbauteil oder dem Formteil federnd abgestützt werden. Besonders bevorzugt ist an dem Trennelement ein Federelement angeordnet, welches an dem Strukturbauteil abstützt und zusätzlich ist an dem Trennelement ein starres Abstützelement vorgesehen, welches in Anlage mit dem Formteil steht, so dass über das Federelement ein Anpressdruck des Abstützelements auf das Formteil eingestellt werden kann. Hierdurch kann das Formteil gegen ein zu temperierenden Batteriemodul gedrückt werden. Um den Wärmeübergang zwischen Formteil und Batteriemodul zu verbessern. Als vorteilhaft hat sich ferner eine Ausgestaltung erwiesen, bei welcher an dem Trennelement ein Trennwandelement angeordnet ist, welches mit dem Strukturbauteil oder dem Formteil verbunden, insbesondere gefügt, ist. Über das Trennwandelement kann der erste Hohlraumteil oder der zweite Hohlraumteil in mehrere Abschnitte unterteilt werden, in welchen unterschiedliche Strömungen des Temperierungsmediums einstellbar sind. Das Trennwandelement kann einstückig mit dem Trennelement ausgebildet sein. Bevorzugt ist das Trennwandelement durch Umformen eines Bereichs des Trennelements gebildet.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass an dem Trennelement ein bewegbares Strömungsbeeinflussungselement angeordnet ist. Das bewegbares Strömungs- beeinflussungselement kann von einer ersten Stellung in einer zweite Stellung verbringbar sein. Bevorzugt ist das bewegbare Strömungsbeeinflussungselement im Bereich einer Öff- nung in dem Trennelement angeordnet. Besonders bevorzugt kann das bewegbare Strömungsbeeinflussungselement von einer Schließstellung, in welcher es die Öffnung in dem Trennelement verschließt, in eine Freigabesteilung bewegbar sein, in welcher es die Öffnung in dem Trennelement freigibt. Das bewegbare Strömungsbeeinflussungselement kann beispielsweise als Klappe oder als Schieber ausgestaltet sein.
In diesem Zusammenhang ist es bevorzugt, wenn das Batteriegehäuse ein weiteres Federelement umfasst, über welches das bewegbare Strömungsbeeinflussungselement in eine Ruhestellung vorgespannt ist. Das weitere Federelement kann an dem Trennelement, insbesondere einstückig, vorgesehen sein. Durch das weitere Federelement ist es möglich, dass das bewegbare Strömungsbeeinflussungselement in Abhängigkeit von einer Strömung des Temperiermediums in dem Hohlraum und/oder in Abhängigkeit von einem Druck des Temperiermediums in dem Hohlraum bewegt werden kann, beispielsweise zwischen der Ruhestellung und einer Betriebsstellung. Bei Schwankungen der Menge des durch den Hohlraum strömenden Temperiermediums kann über ein derartig vorgespanntes, bewegbare Strö- mungsbeeinflussungselement das Volumen des von dem Temperiermedium durchströmten Hohlraums an die tatsächliche Menge des Temperiermediums angepasst werden.
Besonders bevorzugt ist es, wenn das Batteriegehäuse einen Aktor zum Bewegen des Strö- mungsbeeinflussungselements umfasst, so dass die Stellung des Strömungsbeeinflussungs- elements aktiv einstellbar ist. Der Aktor kann beispielsweise als magnetischer Aktor, insbesondere elektromagnetischer Aktor, ausgestaltet sein.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das Strukturbauteil einen Strukturbauteil- Hohlraum auf, wodurch ein Batteriegehäuse mit reduziertem Gewicht erhalten werden kann. Bevorzugt ist in dem Strukturbauteil-Hohlraum eine Leitung zum Zu- oder Ableiten des Temperiermediums aus dem Hohlraum zwischen dem Strukturbauteil und dem Formteil angeord- net. Besonders bevorzugt sind mehrere Leitungen zum Zu- oder Ableiten des Temperiermediums in dem Strukturbauteil-Hohlraum vorgesehen.
Vorzugsweise weist das Formteil einen durch eine baigfederartige Ausgestaltung erzeugten Dehnungsbereich auf. Der Dehnungsbereich kann insbesondere um einen wannenförmigen Bereich des Formteils umlaufend angeordnet sein, so dass der wannenförmige Bereich federnd gegen ein an der Batteriemodul vorgespannt werden kann, um den Wärmeübergang zwischen Batteriemodul und Formteil zu verbessern. Die eingangs genannte Aufgabe wird ferner gelöst durch eine Fahrzeugbatterie mit einem vorstehend beschriebenen Batteriegehäuse und ein in dem Innenraum des Batteriegehäuses angeordnetes Batteriemodul, welches in Kontakt mit dem Formteil steht.
Bei der Fahrzeugbatterie können dieselben Vorteile erreicht werden, die bereits im Zusam- menhang mit dem Batteriegehäuse beschrieben worden sind.
Bevorzugt ist in den Hohlraum zwischen Strukturelement und Formteil ein Temperiermedium angeordnet. Bevorzugt steht das Temperiermedium in dem Hohlraum, insbesondere in dem zweiten Hohlraumteil, unter einem Druck, welcher die dem Hohlraum abgewandte Außensei- te des Formteils gegen das Batteriemodul drückt.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Fahrzeug, insbesondere Hybrid- oder Elektro- fahrzeug, mit einem vorstehend beschriebenen Batteriegehäuse oder einer vorstehend beschriebenen Fahrzeugbatterie.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Zeichnungen, sowie aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen anhand der Zeichnungen. Die Zeichnungen illustrieren dabei lediglich beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung, welche den Erfindungsgedanken nicht einschränken.
Kurze Beschreibung der Figuren
Die Figur 1 zeigt eine schematische Draufsicht auf ein Batteriegehäuse gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Die Figur 2 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines Bereichs des Batteriegehäuses nach Figur 1. Die Figur 3 zeigt eine schematische Draufsicht auf ein das Formteil des Batteriegehäuses nach Figur 1.
Die Figur 4 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines Bereichs eines Batteriegehäu- ses gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Die Figur 5 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines Bereichs eines Batteriegehäuses gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Figur 6 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines Bereichs eines Batteriegehäuses gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Die Figur 7 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines Bereichs eines Batteriegehäuses gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Die Figur 8 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines Bereichs eines Batteriegehäuses gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Die Figur 9 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines Bereichs eines Batteriegehäu- ses gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Ausführungsformen der Erfindung
In den verschiedenen Figuren sind gleiche Teile stets mit den gleichen Bezugszeichen ver- sehen und werden daher in der Regel auch jeweils nur einmal benannt bzw. erwähnt.
In der Figur 1 ist eine schematische Draufsicht auf eine Fahrzeugbatterie 1 mit einem erfindungsgemäßen Batteriegehäuse 2 gezeigt, in dessen Innenraum 3 mehrere Batteriemodule 4 angeordnet sind. Das Batteriegehäuse 2 weist mehrere im Detail in Figur 2 dargestellte Strukturbauteile auf, die als Gehäuseboden 5, Gehäuseaußenwandung 6, Gehäuseinnenwandung 7 oder Gehäusedeckel 8 ausgestaltet sind. Durch den Gehäuseboden 5 sowie die Gehäuseaußenwandungen 6 und Gehäuseinnenwandungen 7 sind mehrere, hier dreißig, Modulaufnahmen zur Aufnahme jeweils eines Batteriemoduls 4 ausgebildet. Oberhalb der Modulaufnahmen kann ein Gehäusedeckel 8 angeordnet werden, über welchen das Batterie- gehäuse 2 gas- und flüssigkeitsdicht verschließbar ist. Die Figur 2 zeigt eine Schnittdarstellung eines Bereichs der Fahrzeugbatterie 1 in schemati- scher Darstellung, wobei die Strukturbauteile 5, 6, 7, 8 des Batteriegehäuses 2 erkennbar sind, welche mehrere Modulaufnahmen für jeweils ein Batteriemodul 4 ausbilden. Die Batteriemodule 4 sind auf dem Gehäuseboden 5 aufliegend angeordnet. Seitlich liegen die Batte- riemodule 4 an als Hohlträger ausgebildeten Gehäuseinnenwandungen 7 oder als Hohlträger ausgebildeten Gehäuseaußenwandungen 6 an. Die Gehäuseinnenwandungen 7 und Gehäuseaußenwandungen 6 weisen einen trapezförmiges Querschnitt auf, wodurch einerseits ein geführtes Einführen der Batteriemodule 4 von oben in die einzelnen Modulaufnahmen erleichtert wird und andererseits die Batteriemodule 4 bodenseitig positioniert und gegen seitli- ches Verrutschen gesichert werden.
Der Gehäusedeckel 8 weist auf seiner dem Innenraum 3 zugewandten Oberfläche ein Formteil 10 auf, welches derart angeordnet ist, dass zwischen dem Gehäusedeckel 8 und dem Formteil 10 mehre Hohlräume 1 1 zum Durchleiten eines Temperiermediums, beispielsweise einer Flüssigkeit, gebildet sind. Das Formteil 10 weist mehrere wannenformige Bereiche V auf, welche Kontaktflächen ausbilden, die an den einzelnen Batteriemodulen 4, insbesondere deren Oberseiten, anliegen. Die wannenförmigen Bereiche V bilden insofern thermisch miteinander verbundene Einzeltemperiereinheiten für korrespondiere Batteriemodule 4. Die Wandstärke des Formteils 10 ist geringer als die Wandstärke des als Gehäusedeckel 8 aus- gebildeten Strukturbauteils. Beispielsweise kann das Formteil 10 aus einer Kunststofffolie oder einem metallischen Feinblech gebildet sein. Das Formteil 10 weist insofern eine gewisse Flexibilität auf, die es ermöglicht, dass das Formteil 10 durch den Druck des Temperiermediums in den Hohlräumen 1 1 gegen die Batteriemodule 4 gedrückt wird, so dass der Wärmeübergang zwischen dem Batteriemodulen 4 und dem Formteil 10 verbessert ist.
Erfindungsgemäß ist ferner in dem Hohlraum 1 1 zwischen dem Gehäusedeckel 8 und dem Formteil 10 ein Trennelement 12 angeordnet, welches des Hohlraum 1 1 unterteilt, insbesondere in einen ersten Hohlraumteil 13 und einen zweiten Hohlraumteil 14. Der erste Hohlraumteil 13 ist dabei dem Gehäusedeckel 8 und der zweite Hohlraumteil 14 dem Formteil zugewandt. In dem ersten Hohlraumteil 13 kann eine Strömung des Temperiermediums ein einer anderen Richtung eingestellt werden als in dem zweiten Hohlraumteil 14.
Zur Befestigung des Formteils 10 an dem Strukturelement 8 weist das Formteil 10 eine Flanschfläche 15 auf. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Flanschfläche 15 je- weils umlaufend um einen wannenförmigen Bereich V des Formteils 10 ausgestaltet. Zwischen dem Flanschbereich 15 und der dem Innenraum 3 zugewandten Oberfläche des Strukturbauteils 8 ist zudem das Trennelement 12 angeordnet. Das Strukturelement 8, das Trennelement 12 und das Formteil 10 sind jeweils im Beriech der Flanschfläche 15 gas- und flüssigkeitsdicht miteinander verbunden, beispielsweise durch eine Schweiß- oder Klebeverbindung oder eine Kombination dieser Verbindungstechniken. In Figur 3 ist die Oberflächenstruktur des Formteils 10 gemäß den Figuren 1 und 2 in einer Draufsicht dargestellt. Im diesem Ausführungsbeispiel sind korrespondierend zu den in Figur 1 gezeigten drei mal zehn (3 x 10) Batteriemodulen 4 drei Spalten mit je zehn wannen- förmigen Bereichen V im Formteil 10 ausgebildet, wobei jede Spalte auf ihrer einen Längsseite einen als Zulaufkanal ΚΖυ! und einen Ablaufkanal KAb! ausgebildeten Verbindungskanal aufweist, die jeweils an einen Zulaufanschluss Z sowie einen Ablaufanschluss A angebunden sind. Jeder wannenformige Bereich V ist dabei auf einer Seite sowohl mit einem Zulaufkanal KZui als auch mit einem Ablaufkanal KAW verbunden.
Die Figur 4 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer Fahrzeugbatterie 1 mit einem Batte- riegehäuse 2 und mehreren Batteriemodulen 4. Bei diesem Batteriegehäuse 2 sind an mehreren Strukturbauteilen, nämlich an dem Gehäuseboden 5, an den Gehäuseaußenwandungen 6, an den Gehäuseinnenwandungen 7 und dem Gehäusedeckel 8, jeweils ein Formteil 10 und ein Trennelement 12 angeordnet. Insofern werden ist der jeweiligen Innenseite dieser Strukturbauteile 5, 6, 7, 8 ein unterteilter Hohlraum 1 1 gebildet, in welchem ein Tem- periermedium in verschiedenen Strömungen geführt werden kann. Somit wird eine kompakte und gewichtsreduzierte Temperierung der Batteriemodule 4 von mehreren Seiten ermöglicht. Das bedeutet, dass ein hoher Wärmetransport zwischen den Batteriemodulen 4 und dem Temperiermedium bereitgestellt werden kann. Die Gehäuseaußenwandungen 6, die Gehäuseinnenwandungen 7 und der Gehäuseboden 5 sind als Hohlstrukturbauteile ausgebildet. Das bedeutet, dass diese Strukturbauteile einen Strukturbauteil-Hohlraum 9 aufweisen. In diesen Strukturbauteil-Hohlräumen 9 sind Leitungen 22 zum Zu- oder Ableiten des Temperiermediums aus den Hohlräumen zwischen dem jeweiligen Strukturbauteil 5, 6, 7 und dem jeweiligen Formteil 10 angeordnet ist.
In der Figur 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Batteriegehäuses 2 in einer Schnittdarstellung gezeigt. Das Strukturbauteil 5, 6, 7, 8 weist in diesem Ausführungsbeispiel mehrere wannenformige Bereiche W auf, die nebeneinander angeordnet sind. Das Formteil 10 und das Trennelement 12 erstrecken sich dabei über mehrere dieser wannenförmigen Berei- che W. Auch das Formteil 10 weist einen wannenförmigen Bereich V auf. Dabei sind einem wannenförmigen Bereich V des Formteil 10 jeweils zwei wannenformige Bereiche W des Strukturbauteils 5, 6, 7, 8 zugeordnet, so dass durch das im Hohlraum 1 1 zwischen dem Strukturbauteil 5, 6, 7, 8 und dem Formteil 10 angeordnete Trennelement 12 zwei dem Strukturbauteil 5, 6, 7, 8 zugewandte Kanäle, beispielweise ein zulauf- und ein Ablaufkanal, ausgebildet sind und ein dem Formteil 10 zugewandter Hohlraumteil 14. Das Temperiermedium in diesem Hohlraumteil 14 steht über den wannenförmigen Bereich V des Formteils 10 im Wärmeaustausch genau einem Batteriemodul 4.
In einem Randbereich des wannenförmigen Bereichs V des Formteils 10 weist dieses eine um den wannenförmigen Bereich V umlaufende Flanschfläche 15 auf, über welche das Formteil 10 mit dem Trennelement 12 und mit dem Strukturbauteil 5, 6, 7, 8 verbunden ist. Im Übergangsbereich zwischen der Flanschfläche 15 und dem wannenförmigen Bereich V weist das Formteil 10 ferner eine Dehnungsbereich 16 auf, der nach Art einer Balgfeder ausgestaltet ist. Der Dehnungsbereich 16 kann sich verformen und dadurch ein Einfedern des wannenförmigen Bereichs V in Richtung des Strukturbauteils 5, 6, 7, 8 ermöglichen. Bevorzugt liegt das Batteriemodul 4 derart an dem Formteil 10 an, dass dieses in Richtung des Strukturbauteils 5, 6, 7, 8 einfedert und somit federbeaufschlagt an dem Batteriemodul 4 anliegt.
Ferner sind in dem Trennelement 12 mehrere Öffnungen 20 zum Durchleiten des Temperiermediums vorgesehen, so dass das Temperiermedium beispielsweise aus einem Zulaufkanal zwischen dem Strukturbauteil 5, 6, 7, 8 und dem Trennelement 12 in den Hohlraumteil 14 zwischen dem Trennelement 12 und dem Formteil 10 strömen kann und dann aus diesem Hohlraumteil 14 in einen Ablaufkanal zwischen dem Trennelement 12 und dem Strukturbauteil 5, 6, 7, 8. Im Gegensatz zu dem Ausführungsbeispiel nach Figur 5 sind bei dem Ausführungsbeispiel einer Fahrzeugbatterie 1 nach Figur 6 an dem Trennelement 12 mehrere als Blattfederelemente ausgestaltete Federelemente 17 angeordnet, welche an dem Strukturbauteil 5, 6, 7, 8 anliegen. Ferner sind auf der den Federelementen 17 gegenüberliegenden Seite des Trennelements 12 an dem Trennelement 12 mehrere starre Abstützelemente 18 angeordnet, wel- che an dem Formteil 10 anliegen. Die Federkraft der Federelemente 17 spannt das Trennelement 12 in Richtung des Formteils 10 vor, so dass das Formteil 10 gegen das Batteriemodul 4 vorgespannt wird. Hierdurch kann eine verbesserte Anlage des Formteils 10 an dem Batteriemodul 4 erhalten werden und damit der Wärmeübergang zwischen Batteriemodul 4 und dem Temperiermedium in dem Hohlraum 1 1 weiter verbessert werden. .
Die Figur 7 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Fahrzeugbatterie 1 . Im Unterschied zu der Fahrzeugbatterie 1 nach Figur 5 sind an dem Trennelement 12 mehrere insbesondere starre Strömungsleitelemente 19 angeordnet, welche sich von dem Trennelement 12 in Richtung des Formteils 10 erstrecken und von dem Formteil 10 beabstandet ist. Die Stromungsleitelemente 19 sind durch Ausstanzen des Trennelements 12 im Bereich einer Öffnung 20 und nachfolgendem Umformen des ausgestanzten Bereichs zur Bildung des Strömungsleit- elements 19 erhalten. Die Stromungsleitelemente 19 richten die Strömung des Temperiermediums insbesondere im Bereich der Öffnung 20.
Auch bei der Fahrzeugbatterie 1 gemäß Figur 8 sind Stromungsleitelemente 19 an dem Trennelement 12 vorgesehen. Diese Stromungsleitelemente 19 sind mit dem Trennelement 12 verklebt, verlötet, verschweißt oder anderweitig gefügt. Sie können nach Art von Kiemen oder als abgewinkelte Flächen ausgebildet sein. Durch derartige Stromungsleitelemente 19 können Barrieren zur Erzeugung einer Strömungsstruktur, beispielsweise einer mäanderför- migen Struktur gebildet sein. In der Figur 9 ist ein Ausführungsbeispiel einer Fahrzeugbatterie 1 gezeigt, bei welcher an dem Trennelement 12 ein Trennwandelement 21 angeordnet ist, welches einstückig mit dem Strukturbauteil 5, 6, 7, 8 verbunden ist. Über das Trennwandelement 21 wird der erste Hohlraumteil 13 in mehrere Abschnitte unterteilt, in welchen unterschiedliche Strömungen des Temperierungsmediums einstellbar sind. Diese Abschnitte können beispielsweise einen Zu- laufkanal und einen Ablaufkanal für das Temperiermedium bilden. Das Trennwandelement 21 ist einstückig mit dem Trennelement 12 ausgebildet. Bei dem Ausführungsbeispiel ist das Trennwandelement 21 durch Umformen eines Bereichs des Trennelements 12 gebildet. Alternativ kann das Trennwandelement 21 mit dem Trennelement 12 gefügt sein, beispielsweise verschweißt sein.
Gemäß einer Abwandlung der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele kann an dem Trennelement 12 ein bewegbares Strömungsbeeinflussungselement angeordnet sein. Ferner kann ein weiteres Federelement vorgesehen sein, über welches das bewegbare Strömungsbeeinflussungselement in eine Ruhestellung vorgespannt ist. Optional kann ein Aktor zum Bewegen des Strömungsbeeinflussungselements vorgesehen sein.
Die vorstehend beschriebenen Fahrzeugbatterien 1 weisen jeweils ein Batteriegehäuse mit einem Innenraum 3 zur Aufnahme von Batteriemodulen 4 und mit mindestens einem Strukturbauteil auf, das als Gehäuseboden 5, Gehäuseaußenwandung 6, Gehäuseinnenwan- dung 7 oder Gehäusedeckel 8 ausgebildet ist. An einer dem Innenraum 3 zugewandten Oberfläche des Strukturbauteils 5, 6, 7, 8 ist ein Formteil 10 derart angeordnet, dass zwischen dem Strukturbauteil 5, 6, 7, 8 und dem Formteil 10 ein Hohlraum 1 1 zum Durchleiten eines Temperiermediums gebildet ist, wobei in dem Hohlraum 1 1 ein den Hohlraum 1 1 unterteilendes Trennelement 12 angeordnet ist. In dem Hohlraum 1 1 können daher verschiedene Strömungen, insbesondere verschieden gerichtete Strömungen, eingestellt werden. Hierdurch wird eine kompakte und gewichtsreduzierte Temperierung der Batteriemodule 4 er- möglicht, wobei der für das Temperiersystem erforderliche Bauraum reduziert ist.
Bezugszeichenliste
1 Fahrzeugbatterie
2 Batteriegehäuse
3 Innenraum
4 Batteriemodul
5 Gehäuseboden
6 Gehäuseaußenwandung
7 Gehäuseinnenwandung
8 Gehäusedeckel
9 Strukturbauteil-Hohlraum
10 Formteil
1 1 Hohlraum
12 Trennelement
13 Hohlraumteil
14 Hohlraumteil
15 Flanschfläche
16 Dehnungsbereich
17 Federelement
18 Abstützelement
19 Strömungsleitelement
20 Öffnung
21 Trennwandelement
22 Leitung
A Ablaufanschluss
KZui Zulaufkanal
KAb| Ablaufkanal
V wannenformiger Bereich des Formteils
W wannenformiger Bereich des Strukturbauteils
Z Zulaufanschluss

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1 . Batteriegehäuse (2) für eine Fahrzeugbatterie (1 ) mit einem Innenraum (3) zur Aufnahme von Batteriemodulen (4) und mit mindestens einem Strukturbauteil, das als Gehäuseboden (5), Gehäuseaußenwandung (6), Gehäuseinnenwandung (7) oder Gehäusedeckel (8) ausgebildet ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
an einer dem Innenraum (3) zugewandten Oberfläche des Strukturbauteils (5, 6, 7, 8) ein Formteil (10) derart angeordnet ist, dass zwischen dem Strukturbauteil (5, 6, 7, 8) und dem Formteil (10) ein Hohlraum (1 1 ) zum Durchleiten eines Temperiermediums gebildet ist, wobei in dem Hohlraum (1 1 ) ein den Hohlraum (1 1 ) unterteilendes Trennelement (12) angeordnet ist.
2. Batteriegehäuse nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Trennelement (10) derart in dem Hohlraum (1 1 ) angeordnet ist, dass es den Hohlraum (1 1 ) in einen dem Strukturbauteil (5, 6, 7, 8) zugewandten, ersten Hohlraumteil (13) und einen dem Formteil (10) zugewandten, zweiten Hohlraumteil (14) unterteilt.
3. Batteriegehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Formteil (10) eine Flanschfläche (15) aufweist und das Trennelement (12), insbesondere ein Randbereich des Trennelements (12), zwischen der Flanschfläche (15) des Formteils (10) und der dem Innenraum (3) zugewandten Oberfläche des Strukturbauteils (5, 6, 7, 8) angeordnet ist.
4. Batteriegehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Formteil (10) und/oder die dem Innenraum (3) zugewandten Oberfläche des Strukturbauteils (5, 6, 7, 8) zumindest einen wannenförmigen Bereich (W) aufweist.
5. Batteriegehäuse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Formteil (10) und/oder die dem Innenraum (3) zugewandte Oberfläche des Strukturbauteils (5, 6, 7, 8) mehrere wannenförmige Bereiche (W) aufweist und sich das Trennelement (12) über mehrere wannenförmige Bereiche (W) erstreckt.
6. Batteriegehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trennelement (12) mehrere Öffnungen (20) zum Durchleiten des Temperiermediums aufweist.
7. Batteriegehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Trennelement (12) ein Strömungsleitelement (19) angeordnet ist, welches von dem Strukturbauteil (5, 6, 7, 8) und von dem Formteil (10) beabstandet ist.
8. Batteriegehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Trennelement (12) ein Federelement (17), insbesondere ein Blattfederelement, angeordnet ist, welches an dem Strukturbauteil (5, 6, 7, 8) oder dem Formteil (10) anliegt.
9. Batteriegehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Trennelement (12) ein Trennwandelement (21 ) angeordnet ist, welches mit dem Strukturbauteil (5, 6, 7, 8) oder dem Formteil (10) verbunden, insbesondere gefügt, ist.
10. Batteriegehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Trennelement (12) ein bewegbares Strömungsbeeinflussungselement angeordnet ist.
1 1. Batteriegehäuse nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch ein weiteres Federelement, über welches das bewegbare Strömungsbeeinflussungselement in eine Ruhestellung vorgespannt ist.
12. Batteriegehäuse nach einem der Ansprüche 10 oder 1 1 , gekennzeichnet durch einen Aktor zum Bewegen des Strömungsbeeinflussungselements.
13. Batteriegehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Strukturbauteil (5, 6, 7) einen Strukturbauteil-Hohlraum (9) aufweist, insbesondere wobei in dem Strukturbauteil-Hohlraum (9) eine Leitung (22) zum Zu- oder Ableiten des Temperiermediums aus dem Hohlraum zwischen dem Strukturbauteil (5, 6, 7) und dem Formteil (10) angeordnet ist.
14. Batteriegehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Formteil (10) einen durch eine balgfederartige Ausgestaltung erzeugten Dehnungsbereich (16) aufweist.
15. Fahrzeugbatterie mit einem Batteriegehäuse (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein in dem Innenraum (3) des Batteriegehäuses (2) angeordnetes Batteriemodul (4), welches in Kontakt mit dem Formteil (10) steht.
16. Fahrzeug, insbesondere Hybrid- oder Elektrofahrzeug, mit einem Batteriegehäuse (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 14 oder mit einer Fahrzeugbatterie (1 ) nach Anspruch 15.
PCT/EP2018/065483 2017-06-23 2018-06-12 Batteriegehäuse für eine fahrzeugbatterie WO2018234098A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102017113973.7 2017-06-23
DE102017113973.7A DE102017113973A1 (de) 2017-06-23 2017-06-23 Batteriegehäuse für eine Fahrzeugbatterie

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2018234098A1 true WO2018234098A1 (de) 2018-12-27

Family

ID=62791708

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2018/065483 WO2018234098A1 (de) 2017-06-23 2018-06-12 Batteriegehäuse für eine fahrzeugbatterie

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102017113973A1 (de)
WO (1) WO2018234098A1 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112787016A (zh) * 2019-11-11 2021-05-11 奥迪股份公司 动力电池及用于安装该动力电池的方法
US20210226275A1 (en) * 2018-08-31 2021-07-22 Kautex Textron Gmbh & Co. Kg Battery cooling element; battery module unit and battery module

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102019110613A1 (de) * 2019-04-24 2020-10-29 Kautex Textron Gmbh & Co. Kg Batteriegehäuseanordnung mit Wärmeübertragungseinrichtung und Traktionsbatterie mit Batteriegehäuseanordnung
DE102019206035A1 (de) * 2019-04-26 2020-10-29 Thyssenkrupp Steel Europe Ag Temperiersystem für eine elektrische Energiespeichereinheit, Verfahren zur Herstellung und Verfahren zum Betrieb eines Temperiersystems
DE102019121308A1 (de) * 2019-08-07 2021-02-11 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Traktionsbatterie-Modul

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2388851A1 (de) * 2010-05-18 2011-11-23 Behr GmbH & Co. KG Kühlvorrichtung und Verfahren zum Herstellen einer Kühlvorrichtung
DE202012101076U1 (de) * 2011-04-14 2012-04-19 Visteon Global Technologies, Inc. Vorrichtung zum Kühlen von Batterien, insbesondere für Kraftfahrzeuge
DE102015116338A1 (de) * 2015-09-28 2017-03-30 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Batteriegehäuse für eine Kraftfahrzeugbatterie

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010021922A1 (de) * 2010-05-28 2011-12-01 Li-Tec Battery Gmbh Kühlelement und Verfahren zum Herstellen desselben; elektrochemische Energiespeichervorrichtung mit Kühlelement
DE102011075820B4 (de) * 2011-05-13 2018-06-28 Lisa Dräxlmaier GmbH Traktionsbatterie
US9312571B2 (en) * 2014-03-19 2016-04-12 Ford Global Technologies, Llc Traction battery thermal plate with flexible bladder
US9362598B2 (en) * 2014-08-25 2016-06-07 Ford Global Technologies, Llc Traction battery assembly with thermal device
US10224584B2 (en) * 2015-07-21 2019-03-05 Ford Global Technologies, Llc Battery pack heat exchanger

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2388851A1 (de) * 2010-05-18 2011-11-23 Behr GmbH & Co. KG Kühlvorrichtung und Verfahren zum Herstellen einer Kühlvorrichtung
DE202012101076U1 (de) * 2011-04-14 2012-04-19 Visteon Global Technologies, Inc. Vorrichtung zum Kühlen von Batterien, insbesondere für Kraftfahrzeuge
DE102015116338A1 (de) * 2015-09-28 2017-03-30 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Batteriegehäuse für eine Kraftfahrzeugbatterie

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20210226275A1 (en) * 2018-08-31 2021-07-22 Kautex Textron Gmbh & Co. Kg Battery cooling element; battery module unit and battery module
CN112787016A (zh) * 2019-11-11 2021-05-11 奥迪股份公司 动力电池及用于安装该动力电池的方法
CN112787016B (zh) * 2019-11-11 2023-08-08 奥迪股份公司 动力电池及用于安装该动力电池的方法

Also Published As

Publication number Publication date
DE102017113973A1 (de) 2018-12-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2018234098A1 (de) Batteriegehäuse für eine fahrzeugbatterie
DE102006040202B4 (de) Batterieanordnung
DE19503085C2 (de) Batteriemodul mit mehreren elektrochemischen Zellen
DE102012012663A1 (de) Gehäuse für eine Betriebseinrichtung, insbesondere für ein Batteriepaket einer Fahrzeugantriebsbatterie
WO2011051389A1 (de) Batteriezellenanordnung
DE102009052254A1 (de) Energiespeichervorrichtung
DE102020121498A1 (de) Energiespeichervorrichtung mit einem Batterie-Zellenmodul und einer Kühlvorrichtung, vorzugsweise für ein zumindest teilweise elektrisch angetriebenes Fahrzeug, und Verfahren zur Herstellung der Energiespeichervorrichtung
DE102017118519A1 (de) Temperiereinrichtung für ein Batteriegehäuse
DE102013015749A1 (de) Zellblock für eine Batterie
DE102014114024A1 (de) Wärmetauscher
DE102012200400A1 (de) Anordnung eines elektrischen Energiespeichers und einer Kühleinrichtung
DE102017005315A1 (de) Batteriekasten
DE102017104709A1 (de) Batteriemodul zur Verwendung bei einem Hochvolt-Energiespeicher
DE102008059941A1 (de) Batterieeinheit mit einer Mehrzahl von zylindrischen Einzelzellen
DE102014004770A1 (de) Batteriepaket
DE102017212085A1 (de) Brennstoffzellenvorrichtung
DE102019212861A1 (de) Batteriemodul für ein Kraftfahrzeug, Herstellungsverfahren für ein Batteriemodul und Kraftfahrzeug mit einem Batteriemodul
DE102019110613A1 (de) Batteriegehäuseanordnung mit Wärmeübertragungseinrichtung und Traktionsbatterie mit Batteriegehäuseanordnung
DE102019203899A1 (de) Gehäuseelement zur Aufnahme von wenigstens einer Batteriezelle
DE102017219928A1 (de) Modulgehäuse für ein stapelbares Batteriemodul, Batteriemodul sowie Batteriestapel
DE102009016573A1 (de) Batterien und deren Komponenten sowie Verfahren zu deren Herstellung und Zusammenbau
DE102018117059A1 (de) Batteriemodul für eine Traktionsbatterie eines elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugs
WO2018215112A1 (de) Temperierplatte
WO2019012134A1 (de) Brennstoffzellenvorrichtung
DE102017208890A1 (de) Temperiersystem für eine elektrische Energiespeichereinheit

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 18735505

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 18735505

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1