DE102016001145A1 - Motor vehicle battery - Google Patents
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Abstract
Kraftfahrzeugbatterie, nämlich Traktionsbatterie, mit einem Batteriegehäuse (11), wobei das Batteriegehäuse (11) einen Gehäusedeckel (12) und ein mehrere Seitenwände (14, 15, 16, 17) und eine Bodenwand (18) umfassendes Gehäuseunterteil (13) aufweist, mit mehreren Batteriemodulen (20), die in einem von dem Batteriegehäuse (11) definierten Innenraum (19) aufgenommen sind, mit Kühlplatten (21, 22), die in dem Innenraum (19) des Batteriegehäuses (11) benachbart zum Gehäusedeckel (12) und damit oberhalb der Batteriemodule (20) sowie benachbart zur Bodenwand (18) des Gehäuseunterteils (13) und damit unterhalb der Batteriemodule (20) aufgenommen sind, und mit einer einen Vorlaufanschluss (24) und einer Rücklaufanschluss (25) bereitstellenden, kühlmittelseitigen Schnittstelle (23). Die kühlmittelseitige Schnittstelle (23) ist integraler Bestandteil einer Seitenwand (14) des Batteriegehäuses (11). Die kühlmittelseitige Schnittstelle (23) weist zusätzlich einen vorlaufseitigen Kühlmittelverteiler (30) auf, über den Kühlmittel ausgehend vom Vorlaufanschluss (24) in Richtung auf die oberhalb und unterhalb der Batteriemodule (20) angeordneten Kühlplatten (21, 22) aufteilbar ist. Ferner weist die kühlmittelseitige Schnittstelle (23) zusätzlich einen rücklaufseitigen Kühlmittelzusammenführer (31) auf, über den Kühlmittel ausgehend von den oberhalb und unterhalb der Batteriemodule (20) angeordneten Kühlplatten (21, 22) in Richtung auf den Rücklaufanschluss (25) zusammenführbar ist.Motor vehicle battery, namely traction battery, comprising a battery housing (11), wherein the battery housing (11) has a housing cover (12) and a housing lower part (13) comprising a plurality of side walls (14, 15, 16, 17) and a bottom wall (18) a plurality of battery modules (20) which are accommodated in an interior space (19) defined by the battery housing (11), with cooling plates (21, 22) in the interior (19) of the battery housing (11) adjacent to the housing cover (12) and so that above the battery modules (20) and adjacent to the bottom wall (18) of the housing lower part (13) and thus below the battery modules (20) are accommodated, and with a flow connection (24) and a return port (25) providing, coolant side interface (23 ). The coolant-side interface (23) is an integral part of a side wall (14) of the battery case (11). The coolant-side interface (23) additionally has a flow-side coolant distributor (30) via which coolant, starting from the flow connection (24), can be split in the direction of the cooling plates (21, 22) arranged above and below the battery modules (20). Furthermore, the coolant-side interface (23) additionally has a return-side coolant combination guide (31), via which cooling means, starting from the cooling plates (21, 22) arranged above and below the battery modules (20), can be brought together in the direction of the return connection (25).
Description
Die Erfindung betrifft eine Kraftfahrzeugbatterie.The invention relates to a motor vehicle battery.
Elektrofahrzeuge sowie Hybridfahrzeuge verfügen über elektrische Maschinen, die generatorisch und motorisch betrieben werden können. Die elektrischen Maschinen wirken mit einer Kraftfahrzeugbatterie zusammen, die im motorischen Betrieb der elektrischen Maschine stärker entladen und im generatorischen Betrieb der elektrischen Maschine stärker aufgeladen wird. Die hier vorliegende Erfindung betrifft eine derartige als Traktionsbatterie ausgebildete Kraftfahrzeugbatterie für ein Hybridfahrzeug bzw. ein Elektrofahrzeug. Traktionsbatterien werden auch als Hochvoltbatterien bezeichnet.Electric vehicles and hybrid vehicles have electrical machines that can be operated as generators and motors. The electrical machines cooperate with a motor vehicle battery, which is more strongly discharged in the engine operation of the electric machine and more charged in the regenerative operation of the electric machine. The present invention relates to such a traction battery designed as a motor vehicle battery for a hybrid vehicle or an electric vehicle. Traction batteries are also referred to as high-voltage batteries.
Derartige Kraftfahrzeugbatterien verfügen über ein Batteriegehäuse, welches typischerweise ein Gehäuseunterteil sowie einen Gehäusedeckel umfasst. Gehäuseunterteil und Gehäusedeckel des Batteriegehäuses definieren einen Innenraum, in dem Batteriemodule der Kraftfahrzeugbatterie positioniert bzw. aufgenommen sind. Die Kraftfahrzeugbatterie, insbesondere die im Innenraum des Batteriegehäuses aufgenommenen Batteriemodule der Kraftfahrzeugbatterie, kommuniziert bzw. kommunizieren über Schnittstellen mit anderen Baugruppen des Kraftfahrzeugs, so zum Beispiel über eine elektrische Hochspannungsschnittstelle mit einer elektrischen Maschine, mit einer elektrischen Niederspannungsschnittstelle mit einer Spannungsversorgungseinrichtung für Steuerungskomponenten der Kraftfahrzeugbatterie, und über eine kühlmittelseitige Schnittstelle mit einem Kühlmittelkreislauf zur Kühlung der Kraftfahrzeugbatterie.Such motor vehicle batteries have a battery housing, which typically comprises a lower housing part and a housing cover. The lower housing part and the housing cover of the battery housing define an interior space in which battery modules of the motor vehicle battery are positioned or accommodated. The motor vehicle battery, in particular the battery modules of the motor vehicle battery accommodated in the interior of the battery housing, communicates or communicates via interfaces with other components of the motor vehicle, for example via an electrical high-voltage interface with an electrical machine, with a low-voltage electrical interface with a voltage supply device for control components of the motor vehicle battery. and via a coolant-side interface with a coolant circuit for cooling the motor vehicle battery.
Aus der
Dabei sind nach dem Stand der Technik der Vorlaufanschluss und der Rücklaufanschluss der kühlmittelseitigen Schnittstelle als separate Baugruppen ausgeführt und durch eine oder mehrere Seitenwände des Batteriegehäuses geführt und gegenüber der jeweiligen Seitenwand durch Dichtungen abgedichtet.In this case, according to the prior art, the flow connection and the return connection of the coolant-side interface are designed as separate assemblies and guided through one or more side walls of the battery housing and sealed against the respective side wall by seals.
Bislang bereitet es Schwierigkeiten, unter Gewährleistung eines einfachen Aufbaus der Kraftfahrzeugbatterie das Kühlmittel derart in den Innenraum der Kraftfahrzeugbatterie in Richtung auf die Kühlplatten zu führen, dass sichergestellt werden kann, dass kein Kühlmittel in den Bereich der Batteriemodule der Kraftfahrzeugbatterie gelangt.To date, it has been difficult to guide the coolant into the interior of the motor vehicle battery in the direction of the cooling plates so as to ensure that no coolant enters the region of the battery modules of the motor vehicle battery while ensuring a simple construction of the motor vehicle battery.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine neuartige Kraftfahrzeugbatterie mit verbesserter Kühlmittelführung zu schaffen.The object of the invention is to provide a novel motor vehicle battery with improved coolant supply.
Diese Aufgabe wird durch eine Kraftfahrzeugbatterie gemäß Patentanspruch 1 gelöst.This object is achieved by a motor vehicle battery according to claim 1.
Erfindungsgemäß ist die kühlmittelseitige Schnittstelle integraler Bestandteil einer Seitenwand des Batteriegehäuses, wobei die kühlmittelseitige Schnittstelle zusätzlich einen vorlaufseitigen Kühlmittelverteiler aufweist, über den Kühlmittel ausgehend vom Vorlaufanschluss in Richtung auf die oberhalb und unterhalb der Batteriemodule angeordneten Kühlplatten aufteilbar ist, und wobei die kühlmittelseitige Schnittstelle ferner zusätzlich einen rücklaufseitigen Kühlmittelzusammenführer aufweist, über den Kühlmittel ausgehend von den oberhalb und unterhalb der Batteriemodule angeordneten Kühlplatten in Richtung auf den Rücklaufanschluss zusammenführbar ist.According to the invention, the coolant-side interface is an integral part of a side wall of the battery housing, wherein the coolant-side interface additionally has a flow-side coolant distributor, via the coolant from the flow connection in the direction of the above and below the battery modules arranged cooling plates can be divided, and wherein the coolant-side interface further additionally Return-side coolant combination has, over the coolant, starting from the above and below the battery modules arranged cooling plates in the direction of the return port is merge.
Die erfindungsgemäße Kraftfahrzeugbatterie stellt eine völlig neuartige Kühlmittelführung von einem außerhalb der Kraftfahrzeugbatterie positionierten Kühlmittelsystem in den Innenraum derselben hinein in Richtung auf die Kühlplatten bereit, sowie von den Kühlplatten aus dem Innenraum heraus nach außen in Richtung aus das außerhalb der Kraftfahrzeugbatterie positionierte Kühlmittelsystem.The motor vehicle battery according to the invention provides a completely novel coolant guide from a coolant system positioned outside the motor vehicle battery into the interior of the same in the direction of the cooling plates, as well as from the cooling plates out of the interior to the outside in the direction of the outside of the motor vehicle battery positioned coolant system.
Die kühlmittelseitige Schnittstelle, die integraler Bestandteil einer Seitenwand des Batteriegehäuses ist, umfasst nicht nur den Vorlaufanschluss und den Rücklaufanschluss zur Ankopplung des Kühlmittelsystems, sondern darüber hinaus den Kühlmittelverteiler sowie den Kühlmittelzusammenführer, wobei der Kühlmittelverteiler mit dem Vorlaufanschluss und der Kühlmittelzusammenführer mit dem Rücklaufanschluss kommuniziert. Hierdurch wird die Anzahl der Baugruppen reduziert, ebenso wird die Anzahl möglicher Undichtigkeitsstellen zwischen miteinander zu verbindenden Baugruppen reduziert.The coolant-side interface, which is an integral part of a side wall of the battery case, includes not only the flow port and the return port for coupling the coolant system but also the coolant manifold and the coolant mating manifold, with the coolant manifold communicating with the flow port and the coolant mating with the return port. As a result, the number of modules is reduced, as well as the number of possible leaks between joints to be interconnected assemblies is reduced.
Vorzugsweise bildet der Vorlaufanschluss einen Vorlaufkanal und der Rücklaufanschluss einen Rücklaufkanal aus, die sich jeweils senkrecht oder in etwa senkrecht zu der die kühlmittelseitige Schnittstelle bereitstellenden Seitenwand des Batteriegehäuses durch dieselbe hindurch erstrecken. Hierdurch kann das Kühlmittelsystem besonders vorteilhaft an den Vorlaufanschluss und den Rücklaufanschluss der kühlmittelseitigen Schnittstelle der Kraftfahrzeugbatterie angekoppelt werden.Preferably, the flow connection forms a flow channel and the return connection a return channel, each of which extends perpendicularly or approximately perpendicularly to the side of the battery housing providing the coolant side interface through the same. This allows the coolant system particularly advantageous to the flow connection and the Return connection of the coolant side interface of the motor vehicle battery are coupled.
Vorzugsweise weist der Kühlmittelverteiler der kühlmittelseitigen Schnittstelle einen sich nach oben in Richtung auf den Gehäusedeckel erstreckenden Verteilerabschnitt und einen sich nach unten in Richtung auf die Bodenwand des Gehäuseunterteils erstreckenden Verteilerabschnitt auf, deren Kanalabschnitte sich parallel oder in etwa parallel zu der die kühlmittelseitige Schnittstelle bereitstellenden Seitenwand des Gehäuseunterteils des Batteriegehäuses erstrecken und deren Kanalabschnitte beide mit dem Vorlaufkanal kommunizieren. Der Kühlmittelzusammenführer der kühlmittelseitigen Schnittstelle weist einen sich nach oben in Richtung auf den Gehäusedeckel erstreckenden Zusammenführabschnitt und einen sich nach unten in Richtung auf die Bodenwand des Gehäuseunterteils erstreckenden Zusammenführabschnitt auf, deren Kanalabschnitte sich parallel oder in etwa parallel zu der die kühlmittelseitige Schnittstelle bereitstellenden Seitenwand des Batteriegehäuses erstrecken und deren Kanalabschnitte beide mit dem Rücklaufkanal kommunizieren. Hiermit können die Kühlplatten besonders vorteilhaft an den Kühlmittelverteiler und an den Kühlmittelzusammenführer der kühlmittelseitigen Schnittstelle angekoppelt werden.Preferably, the coolant manifold of the coolant side interface has a manifold portion extending upwardly toward the housing cover and a manifold portion extending downwardly toward the bottom wall of the housing body, the channel portions of which are parallel or approximately parallel to the sidewall of the coolant side interface Housing bottom part of the battery case extend and communicate their channel sections both with the flow channel. The coolant interface of the coolant side interface has an assembly portion extending upward toward the housing cover and a convergence portion extending downward toward the bottom wall of the housing base, the channel portions of which are parallel or approximately parallel to the sidewall of the battery housing providing the coolant side interface extend and their channel sections both communicate with the return channel. Hereby, the cooling plates can be coupled particularly advantageous to the coolant distributor and to the coolant combination of the coolant side interface.
Vorzugsweise ist an einer oberhalb der Batteriemodule angeordneten Kühlplatte ein sich nach unten erstreckender Vorlaufstutzen und ein sich nach unten erstreckender Rücklaufstutzen ausgebildet, wobei ein von dem sich nach unten erstreckenden Vorlaufstutzen der Kühlplatte bereitgestellter Kanalabschnitt mit dem sich nach oben erstreckenden Kanalabschnitt des Kühlmittelverteilers kommuniziert, und wobei ein von dem sich nach unten erstreckenden Rücklaufstutzen der Kühlplatte bereitgestellter Kanalabschnitt mit dem sich nach oben erstreckenden Kanalabschnitt des Kühlmittelzusammenführers kommuniziert. An einer unterhalb der Batteriemodule angeordneten Kühlplatte ist ein sich nach oben erstreckender Vorlaufstutzen und ein sich nach oben erstreckender Rücklaufstutzen ausgebildet, wobei ein von dem sich nach oben erstreckenden Vorlaufstutzen der Kühlplatte bereitgestellter Kanalabschnitt mit dem sich nach unten erstreckenden Kanalabschnitt des Kühlmittelverteilers kommuniziert, und wobei ein von dem sich nach oben erstreckenden Rücklaufstutzen der Kühlplatte bereitgestellter Kanalabschnitt mit dem sich nach unten erstreckenden Kanalabschnitt des Kühlmittelzusammenführers kommuniziert. Auch diese Details ermöglichen eine besonders einfache Ankopplung der Kühlplatten an den Kühlmittelverteiler und Kühlmittelzusammenführer der kühlmittelseitigen Schnittstelle.Preferably, a downwardly extending supply port and a downwardly extending return port is formed on a above the battery modules arranged cooling plate, wherein one of the downwardly extending flow nozzle of the cooling plate provided Kanalabschnitt communicates with the upwardly extending channel portion of the coolant manifold, and wherein a channel portion provided by the downwardly extending return port of the cooling plate communicates with the upwardly extending channel portion of the coolant packer. On an arranged below the battery module cooling plate is an upwardly extending flow nozzle and an upwardly extending return pipe is formed, wherein a provided by the upwardly extending flow nozzle of the cooling plate channel section communicates with the downwardly extending channel portion of the coolant distributor, and wherein a from the upwardly extending return leg of the cooling plate provided channel portion with the downwardly extending channel portion of the Kühlmittelzusammenführers communicates. These details also allow a particularly simple connection of the cooling plates to the coolant distributor and coolant combination of the coolant side interface.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung ist der jeweilige Vorlaufstutzen der jeweiligen Kühlplatte mit dem jeweiligen Verteilerabschnitt des Kühlmittelverteilers und der jeweilige Rücklaufstutzen der jeweiligen Kühlplatte mit dem jeweiligen Zusammenführabschnitt des Kühlmittelzusammenführers über Steckverbinderelemente verbunden. Die Steckverbinderelemente erstrecken sich in die von dem jeweiligen Vorlaufstutzen und dem jeweiligen Verteilerabschnitt und in die von dem jeweiligen Rücklaufstutzen und dem jeweiligen Zusammenführabschnitt bereitgestellten Kanalabschnitte hinein. Die Steckverbinderelemente führen eine Kühlmittelströmung im jeweiligen Verbindungsbereich und tragen weiterhin Dichtelemente. Hierdurch können die Kühlplatten einfach sowie gleichzeitig dichtend an den Kühlmittelverteiler sowie Kühlmittelzusammenführer der kühlmittelseitigen Schnittstelle angekoppelt werden.According to an advantageous development of the respective flow pipe of the respective cooling plate with the respective manifold portion of the coolant manifold and the respective return pipe of the respective cooling plate with the respective Zusammenführabschnitt of Kühlmittelzusammenführers is connected via connector elements. The connector elements extend into the channel sections provided by the respective flow branch and the respective distributor section and in the channel sections provided by the respective return connection and the respective merging section. The connector elements carry a flow of coolant in the respective connection region and continue to carry sealing elements. As a result, the cooling plates can be easily and simultaneously sealed to the coolant distributor and coolant combination of the coolant side interface can be coupled.
Vorzugsweise liegen sich Flanschabschnitte des jeweiligen Vorlaufstutzens der jeweiligen Kühlplatte und des jeweiligen Verteilerabschnitts des Kühlmittelverteilers und Flanschabschnitte des jeweiligen Rücklaufstutzens der jeweiligen Kühlplatte und des jeweiligen Zusammenführabschnitts des Kühlmittelzusammenführers gegenüber, wobei zwischen denselben Dichtelemente angeordnet sind. Diese Dichtelemente stellen eine weitere Abdichtung des Verbindungsbereichs der Kühlplatten zur kühlmittelseitigen Schnittstelle im Innenraum des Batteriegehäuses bereit.Preferably, flange portions of the respective flow nozzle of the respective cooling plate and the respective manifold portion of the coolant manifold and flange portions of the respective return nozzle of the respective cooling plate and the respective Zusammenführabschnitts the Kühlmittelzusammenführers face each other, wherein between the same sealing elements are arranged. These sealing elements provide a further sealing of the connecting region of the cooling plates to the coolant-side interface in the interior of the battery housing.
Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:Preferred embodiments of the invention will become apparent from the dependent claims and the description below. Embodiments of the invention will be described, without being limited thereto, with reference to the drawings. Showing:
Das Batteriegehäuse
Zusätzlich zu den Batteriemodulen
Die Kraftfahrzeugbatterie
Über die niederspannungsseitige Schnittstelle
Über die hochspannungsseitige Schnittstelle der Kraftfahrzeugbatterie, an die das Batterie-Anschluss-Modul
Im Sinne der hier vorliegenden Erfindung ist die kühlmittelseitige Schnittstelle
Dabei stellt die kühlmittelseitige Schnittstelle
Der Vorlaufanschluss
Der Kühlmittelverteiler
Auf analoge Art und Weise verfügt der Kühlmittelzusammenführer
Daraus folgt, dass Kühlmittel, welches über den Vorlaufkanal
Der Vorlaufanschluss
An den Kühlmittelverteiler
An der oberhalb der Batteriemodule
Ebenso ist an der unterhalb der Batteriemodule
Daraus folgt, dass Kühlmittel, welches über den Zulaufkanal
Von den Kühlplatten
Die Verbindung der jeweiligen Vorlaufstutzen
Wie am besten
Um die Abdichtung der Kühlmittelführung weiter zu verbessern und bei Versagen der Dichtelemente
So zeigt
Die hier vorliegende Erfindung ermöglicht eine völlig neuartige Kühlmittelführung in eine Kraftfahrzeugbatterie
Die kühlmittelseitige Schnittstelle
Diese kühlmittelseitige Schnittstelle
An den Kühlmittelverteiler
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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