DE102017203519A1

DE102017203519A1 - Batterieanordnung für ein Kraftfahrzeug und Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102017203519A1
Application number: DE102017203519.6A
Authority: DE
Inventors: Sascha Staudenmaier
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2017-03-03
Filing date: 2017-03-03
Publication date: 2018-09-06
Anticipated expiration: 2037-03-04
Also published as: DE102017203519B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Batterieanordnung für ein Kraftfahrzeug, mit wenigstens einem Batteriemodul (10), welches eine Mehrzahl von Batteriezellen (14) aufweist. Die Batteriezellen (14) sind in einem wasserdichten Modulgehäuse des Batteriemoduls (10) angeordnet. Mittels einer Halteeinrichtung ist das wenigstens eine Batteriemodul (10) an einem Unterboden (12) einer Karosserie des Kraftfahrzeugs festlegbar. Die Halteeinrichtung weist zumindest ein Profilteil (18) mit wenigstens einem von Luft durchströmbaren Kühlkanal (20) auf, welcher an wenigstens eine Wand (24, 26, 28, 30) des Modulgehäuses angrenzt. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Batterieanordnung.

Description

Die Erfindung betrifft eine Batterieanordnung für ein Kraftfahrzeug, mit wenigstens einem Batteriemodul, welches eine Mehrzahl von Batteriezellen aufweist. Die Batteriezellen sind in einem wasserdichten Modulgehäuse des Batteriemoduls angeordnet. Mittels einer Halteeinrichtung ist das wenigstens eine Batteriemodul an einem Unterboden einer Karosserie des Kraftfahrzeugs festlegbar. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Batterieanordnung.
Die EP 2 307 218 B1 beschreibt ein schweres Nutzfahrzeug mit einer Niederflurstruktur, welche einen oberen Teil hat, der einen Fußboden des Nutzfahrzeugs bildet. Batteriepackungen mit wasserdichten Behältern, in welchen mehrere Batteriezellen angeordnet sind, sind innerhalb der Niederflurstruktur unter dem Fußboden untergebracht. Die Batteriepackungen befinden sich innerhalb von Hohlräumen in der Niederflurstruktur.
Hierbei erweist es sich als vergleichsweise aufwendig, eine ausreichende Kühlung der Batteriezellen sicherzustellen.
Des Weiteren ist es aus dem Stand der Technik bekannt, Batteriemodule, welche jeweils eine Mehrzahl von Batteriezellen aufweisen, in einem gemeinsamen, abgedichteten Batteriegehäuse unterzubringen. Insbesondere, wenn die Batteriemodule hierbei in Stockwerken oder Ebenen übereinander angeordnet sind, ist die konstruktive Ausgestaltung eines solchen Batteriegehäuses sehr komplex. Des Weiteren gestaltet es sich als vergleichsweise schwierig, ein derartiges, vergleichsweise großes Batteriegehäuse abzudichten. Durch die hohe Komplexität des Batteriegehäuses ist dieses zudem vergleichsweise teuer, und die Batterie, welche das Batteriegehäuse mit den darin angeordneten Batteriemodulen umfasst, ist sehr schwer. Dementsprechend ist viel Know-how erforderlich, um das Batteriegehäuse zu bauen. Des Weiteren ist ein hoher Aufwand für die Planung, die Simulation und die Konstruktion eines solchen komplexen Batteriegehäuses erforderlich. Wenn Komponenten des Batteriegehäuses miteinander verschweißt werden, können insbesondere durch Schweißverzug Fertigungstoleranzen auftreten. Zudem addieren sich aufgrund der Größe des Batteriegehäuses die Toleranzen der Komponenten desselben. Dies führt wiederum zu sehr großen Toleranzen der Batterie selber, was für deren Unterbringung im Kraftfahrzeug ungünstig ist. Für die Fertigung der Batterie mit dem großen, komplexen Batteriegehäuse ist zudem viel Fläche notwendig, und es sind hohe Investitionen für die Fertigung notwendig.
Darüber hinaus bereitet es Schwierigkeiten, das Batteriegehäuse wasserdicht auszubilden. Demgemäß sind aufwendige und teure Prüfungen erforderlich, wenn eventuelle Undichtigkeiten gesucht werden sollen beziehungsweise ein Vorhandensein von Undichtigkeiten ausgeschlossen werden soll. Dies bringt des Weiteren einen hohen Nacharbeitsaufwand beziehungsweise Aufwand im Servicefall beziehungsweise Kundendienstfall mit sich, wenn das Batteriegehäuse undicht wird oder beschädigt wird. Beispielsweise kann es dann erforderlich sein, das Gehäuse komplett zu zerlegen und gegebenenfalls sämtliche Komponenten des Gehäuses komplett auszutauschen. Im Übrigen kann es insbesondere dann erforderlich sein, das komplette Batteriegehäuse auszutauschen, wenn eine Flüssigkeitskühlung innerhalb des Batteriegehäuses undicht wird.
Des Weiteren ist es mit einem großen Aufwand verbunden, wenn eine in dem Batteriegehäuse angeordnete Komponente, beispielsweise eines der Batteriemodule, defekt ist und ausgetauscht werden soll. Dies macht es nämlich in der Regel erforderlich, die komplette Batterie auszubauen, welche ein Gewicht von beispielsweise 720 Kilogramm aufweisen kann. Anschließend ist es erforderlich, das Batteriegehäuse zu öffnen und abzurüsten. Dies kann sich über Stunden hinziehen. Zudem ist hierfür der Einsatz besonders qualifizierter Personen beziehungsweise Werker notwendig, da eine erhöhte Gefährdung vorliegt und Arbeiten unter Spannung durchgeführt werden müssen. Dies erfordert zudem den Einsatz von aufwendigen Spezialwerkzeugen.
Nach dem Austausch der beschädigten Komponente, etwa des Batteriemoduls, muss die Batterie wieder vollständig aufgebaut beziehungsweise zusammengebaut und abgedichtet werden. Dies kann sich erneut über Stunden hinziehen. Auch hierbei ist zudem der Einsatz besonders qualifizierter Personen notwendig, da eine erhöhte Gefährdung vorliegt und Arbeiten unter Spannung mit Spezialwerkzeugen durchzuführen sind. Wenn sich dann herausstellt, dass die Batterie beziehungsweise das Batteriegehäuse nicht dicht ist, dann muss aufwendig nach der undichten Stelle gesucht werden.
Darüber hinaus ist es erforderlich, die komplette Batterie zu handhaben und wieder in das Kraftfahrzeug einzubauen. Auch dies bringt ein nicht zu unterschätzendes Sicherheitsrisiko mit sich, weil die Batterie sehr groß und sehr schwer ist.
Stellt sich heraus, dass die Batterie stark beziehungsweise kritisch beschädigt ist, so wird zudem ein großer und teurer Spezialbehälter benötigt, um dieses riesige Bauteil überhaupt noch transportieren zu dürfen, etwa zu einer spezialisierten Reparaturstätte, einem Zulieferer oder einem Entsorger. Dies geht mit einem teuren Transport einher. Zudem kann eine teure Demontage der Batterie erforderlich werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine verbesserte Batterieanordnung der eingangs genannten Art und ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Batterieanordnung zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch eine Batterieanordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
Die erfindungsgemäße Batterieanordnung für ein Kraftfahrzeug umfasst wenigstens ein Batteriemodul, welches eine Mehrzahl von Batteriezellen aufweist. Die Batteriezellen sind in einem wasserdichten Modulgehäuse des Batteriemoduls angeordnet. Die Batterieanordnung umfasst eine Halteeinrichtung, mittels welcher das wenigstens eine Batteriemodul an einem Unterboden einer Karosserie des Kraftfahrzeugs festlegbar ist. Die Halteeinrichtung weist zumindest ein Profilteil mit wenigstens einem von Luft durchströmbaren Kühlkanal auf. Der Kühlkanal grenzt an wenigstens eine Wand des Modulgehäuses an. Indem der Kühlkanal von Luft wie beispielsweise Fahrtwind durchströmt wird, kann auf einfache Weise Wärme von den Batteriezellen abgeführt werden. Mittels der den Kühlkanal durchströmenden Luft kann jedoch auch eine Erwärmung der Batteriezellen bewirkt werden, etwa um die Batteriezellen rasch auf eine gewünschte Betriebstemperatur zu bringen. Dementsprechend ist die Batterieanordnung im Hinblick auf eine Temperierung der Batteriezellen verbessert.
Des Weiteren braucht kein aufwendiges, komplexes Batteriegehäuse vorgesehen zu werden, welches eine Mehrzahl von Batteriemodulen umgibt und wasserdicht ist. Denn das einzelne Modulgehäuse beziehungsweise die Modulgehäuse der jeweiligen Batteriemodule sind bereits gegen ein Eindringen von flüssigem Wasser dicht ausgebildet. Dadurch verringert sich die Komplexität der Batterieanordnung. Darüber hinaus sind die Batteriemodule der Batterieanordnung als Gleichteile bereitstellbar, sodass die Batterieanordnung besonders günstig ist. Dadurch, dass der wenigstens eine Kühlkanal von Luft durchströmbar ist, um die Batteriezellen des Batteriemoduls zu kühlen, kann eine aufwendige, aktive Flüssigkeitskühlung entfallen. Dies trägt weiter zu einem besonders geringen Gewicht der Batterieanordnung bei. Dem geringen Gewicht der Batterieanordnung ist es außerdem zuträglich, dass auf ein eine Mehrzahl von Batteriemodulen dicht umschließendes Batteriegehäuse verzichtet werden kann.
Zudem ist zum Bereitstellen der Batterieanordnung deutlich weniger Know-how erforderlich als zum Bereitstellen einer Batterie mit einem großen, wasserdichten Batteriegehäuse, in welchem sich mehrere Batteriemodule befinden. Durch den Verzicht auf ein aufwendiges Batteriegehäuse ist ein geringerer Aufwand für die Planung, die Simulation und die Konstruktion erreichbar. Des Weiteren entfallen die durch einen Schweißverzug des Batteriegehäuses bedingten Toleranzen sowie die Additionen von Toleranzen der Komponenten des Batteriegehäuses.
Darüber hinaus sind die für die Fertigung der Batterieanordnung vorzusehende Fläche und die für die Fertigung erforderlichen Investitionen besonders gering, da auf das die Batteriemodule umgebende, große Batteriegehäuse verzichtet wird. Zugleich sind so die Probleme vermieden, welche damit zusammenhängen, ein solches Batteriegehäuse wasserdicht zu bekommen. Auch entfallen aufwendige und teure Prüfungen für die Suche von Undichtigkeiten eines solchen Batteriegehäuses.
Des Weiteren entfällt der Aufwand für eine Nacharbeit beziehungsweise einen Servicefall oder Kundendienstfall, wenn das Batteriegehäuse undicht wird oder beschädigt wird. Denn es braucht kein Batteriegehäuse mehr komplett zerlegt und gegebenenfalls komplett ausgetauscht zu werden. Das gleiche gilt für den Austausch des kompletten Batteriegehäuses im Falle einer Undichtigkeit einer Flüssigkeitskühlung, weil weder das Batteriegehäuse noch die Flüssigkeitskühlung mehr vorhanden sind.
Durch das zumindest eine Profilteil ist zudem eine Struktur bereitgestellt, welche bei einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung Aufprallenergie absorbieren kann. Dadurch können aufwendige und komplexe Crashstrukturen an dem Batteriegehäuse beziehungsweise am Kraftfahrzeug entfallen beziehungsweise geringer dimensioniert werden. Auch im Hinblick auf die Komplexität zum Schutz vor einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung ist somit die Batterieanordnung verbessert. Zudem können zum Bereitstellen der durch das zumindest eine Profilteil gebildeten Crashstruktur einfache, günstige Gleichteile zum Einsatz kommen.
Dadurch, dass Crashstrukturen am Batteriegehäuse beziehungsweise im Batteriegehäuse und/oder am Kraftfahrzeug entfallen können, lässt sich zudem ein besonders geringes Gewicht der Batterieanordnung bei gleichzeitig hohem Schutz vor einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung erreichen. Auch im Hinblick auf die Nutzung des zumindest einen Profilteils als Crashstruktur lässt sich die Batterieanordnung mit einem geringeren Einsatz an Know-how fertigen, als es zum Bereitstellen der Batterie mit dem großen, die Mehrzahl der Batteriemodule umschließenden Batteriegehäuse der Fall ist.
Durch den Verzicht auf das Batteriegehäuse gestaltet es sich zudem besonders einfach, das wenigstens eine Batteriemodul der Batterieanordnung auszutauschen, falls ein solches Batteriemodul defekt ist. Denn das Batteriemodul kann einzeln und separat ausgetauscht beziehungsweise gewechselt werden. Zudem können die Batteriemodule so gestaltet werden, dass die von den Batteriezellen des jeweiligen Batteriemoduls bereitgestellte Nennspannung weniger als 60 Volt beträgt. Dann brauchen keine Arbeiten unter sehr hohen Spannungen von einer hoch qualifizierten Fachkraft durchgeführt zu werden, für welche außerdem der Einsatz von Spezialwerkzeugen erforderlich ist.
Des Weiteren lassen sich einzelne Batteriemodule vergleichsweise einfach handhaben. Wenn beispielsweise das Batteriemodul ein Gewicht von etwa 10 Kilogramm bis 50 Kilogramm aufweist, so geht die Handhabung derartiger Batteriemodule mit deutlich verminderten Risiken und verringertem Aufwand einher, als dies bei einer einzigen, großen und schweren Batterie der Fall ist. Beispielsweise ist das mit einem Herunterfallen beziehungsweise Quetschen von Körperteilen und dergleichen zusammenhängende Risiko deutlich minimiert, wenn lediglich ein einzelnes, separates Batteriemodul gehandhabt wird. Zusätzlich können die Sicherheitsrisiken vermindert werden, welche durch die falsche Wahl eines Betriebsmittels beziehungsweise die falsche Einstellung beziehungsweise Nutzung des Betriebsmittels verursacht sind. Beispielsweise können solche Risiken darin bestehen, dass ein Kran aufgrund einer falschen Aufstellung, Einstellung oder Handhabung umfällt, bricht oder dergleichen Probleme auftreten. Dies kann vorliegend jedoch verhindert werden.
Dadurch, dass die Batteriemodule einzeln ausgetauscht werden können, sind auch keine großen tragfähigen Kräne und Hubwägen mit einer Tragkraft von bis zu 1.000 Kilogramm mehr erforderlich. Zudem lässt sich der Zeitaufwand zum Austauschen eines Batteriemoduls deutlich reduzieren. Wenn beispielsweise bei Anordnung des Batteriemoduls in dem Batteriegehäuse das Austauschen eines einzelnen Batteriemoduls etwa sechs Stunden erfordert, so kann vorliegend das Batteriemodul beispielsweise innerhalb von 30 Minuten oder deutlich weniger ausgetauscht werden. Zudem ist kein Versiegeln, Abdichten und Prüfen auf Dichtigkeit eines Batteriegehäuses mehr erforderlich. Der Aufwand für die Prüfung der Dichtigkeit des Batteriegehäuses entfällt somit ebenfalls.
Ist das Batteriemodul kritisch beschädigt, so wird kein großer und teurer Spezialbehälter für den Transport des Batteriemoduls benötigt. Vielmehr lässt sich das einzelne Batteriemodul beziehungsweise eine Mehrzahl von Batteriemodulen einfach zu einer Reparaturstätte, einem Zulieferer oder einem Entsorger transportieren. Es kann also ein kleiner und einfacher Behälter für den Transport zum Einsatz kommen. Dadurch ist ein solcher Transport besonders aufwandsarm und kostengünstig. Zudem entfällt eine aufwendige und teure Demontage einer Batterie mit einem großen, komplexen Batteriegehäuse beim Entsorger.
Vorzugsweise grenzt der wenigstens eine von der Luft durchströmbare Kühlkanal über eine Länge hinweg an die wenigstens eine Wand des Modulgehäuses an, welche mehr als die Hälfte der Länge des Modulgehäuses in die Strömungsrichtung der Luft beträgt. Insbesondere kann die Länge des Kühlkanals im Wesentlichen der Länge des Modulgehäuses in die Strömungsrichtung der Luft entsprechen. Auf diese Weise ist eine besonders weitgehende Wärmeübertragung von den Batteriezellen auf die Luft beziehungsweise von der Luft auf die Batteriezellen und somit eine besonders effiziente Temperierung der Batteriezellen ermöglicht.
Als weiter vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn die Halteeinrichtung als Profilteil ausgebildet ist, welches eine Mehrzahl der Kühlkanäle und eine Kammer aufweist. Die Kammer bildet Wände des Modulgehäuses, und in der Kammer sind die Batteriezellen aufgenommen. Dadurch braucht kein separates Modulgehäuse bereitgestellt zu werden, sondern die Batteriezellen sind direkt in der durch das Profilteil, insbesondere Strangpress-Profilteil, bereitgestellten Kammer angeordnet. Diese Kammer ist durch zwei weitere Wände zu einer Vorderseite und zu einer Rückseite hin verschlossen, sodass das wasserdichte Modulgehäuse bereitgestellt ist. Insbesondere kann also durch das Strangpressprofil zumindest teilweise die Funktion des Modulgehäuses bereitgestellt werden. Dies macht das Bereitstellen des wasserdichten Batteriemoduls besonders aufwandsarm.
Beispielsweise kann das Strangpress-Profilteil ein, insbesondere rechteckiges Rohr, umfassen, durch welches die Kammer zum Aufnehmen der Batteriezellen bereitgestellt ist. Dieses rechteckige Rohr kann sich in einem größeren, insbesondere rechteckigen Rohr mit Stegen beziehungsweise Zwischenstegen befinden, durch welche die Kühlkanäle voneinander abgegrenzt sind. Eine solche, einstückige Ausbildung der Halteeinrichtung ist besonders aufwandsarm.
Es kann jedoch auch ein erstes Profilteil die Kammer bilden, in welcher die Batteriezellen aufgenommen sind. Dieses erste Profilteil kann insbesondere im Querschnitt rechteckig, also als rechteckiges Rohr ausgebildet sein. Um ein solches Profilteil herum können weitere Profilteile, insbesondere Strangpress-Profilteile, angeordnet sein, durch welche die Kühlkanäle bereitgestellt sind und welche sich zudem bei einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung verformen können. Hierbei ist vorteilhaft, dass dann das Profilteil mit der Kammer, welche die Batteriezellen aufnimmt, bereits dicht ist und die daran angrenzenden Crashstrukturen beziehungsweise Profilteile einzeln ausgetauscht werden können, etwa im Falle einer Beschädigung.
Alternativ kann ein separates, wasserdichtes Modulgehäuse in der Kammer angeordnet sein. Hierbei kann die Halteeinrichtung als Profilteil ausgebildet sein, welches eine Mehrzahl der Kühlkanäle aufweist, und welches die Kammer bildet, in welcher das Modulgehäuse aufgenommen ist. Auch hierbei kann die Halteeinrichtung als Strangpress-Profilteil ausgebildet sein, bei welchem durch mehrere der Kammern des Strangpressprofils die Kühlkanäle bereitgestellt sind. In einer weiteren, insbesondere zentralen, Kammer des Strangpress-Profilteils kann hierbei das Modulgehäuse aufgenommen sein. Auch bei dieser Ausgestaltung lassen sich die Kühlkanäle mit besonders geringem Aufwand bereitstellen.
Vorzugsweise ist die Kammer umfangsseitig von den Kühlkanälen umgeben. Auf diese Weise kann besonders gut die Wärme von den Batteriezellen abgeführt beziehungsweise Wärme in die Batteriezellen eingebracht werden. Des Weiteren lässt sich so eine besonders wirksame Crashstruktur durch die Kühlkanäle bereitstellen. Denn es können Kraftbeaufschlagungen aus allen radialen Richtungen von den Wänden der Kühlkanäle aufgenommen werden.
Zusätzlich oder alternativ können die Batteriezellen unter Ausbildung einer Presspassung in der Kammer gehalten sein. So ist einerseits dafür gesorgt, dass die Batteriezellen sicher in der Kammer fixiert sind. Des Weiteren braucht keine gesonderte Vorrichtung vorgesehen zu werden, um die Batteriezellen gegeneinander zu pressen. Dies ist insbesondere im Hinblick darauf von Vorteil, dass es beim Laden und Entladen, jedoch auch aufgrund einer Alterung, zu einem Aufbauchen von Zellgehäusen der einzelnen Batteriezellen kommen kann. Dies geht jedoch nicht mit einer Volumenänderung des Batteriemoduls einher, da das Profillteil, welches die Kammer bildet, stabil und maßhaltig ist.
Zum Toleranzausgleich können insbesondere flexible Abstandshalter und/oder Schaumeinlagen zwischen den einzelnen Batteriezellen des Batteriemoduls angeordnet werden. Des Weiteren können solche Abstandshalter oder Schaumeinlagen das unvermeidbare, alterungsbedingte Anschwellen der Batteriezellen kompensieren. Dadurch lässt sich auch die Belastung des Profilteils gering halten, welches die Kammer bildet.
Die Batterieanordnung kann wenigstens eine Leitung umfassen, über welche an einem Verdampfer einer Klimaanlage des Kraftfahrzeugs gebildetes Kondenswasser in den wenigstens einen Kühlkanal einbringbar ist. Hierbei macht man sich den Umstand zunutze, dass die Klimaanlage des Kraftfahrzeugs üblicherweise bei hohen Außentemperaturen im Betrieb ist. Das im Betrieb der Klimaanlage anfallende (in vorteilhafter Weise sehr reine) Kondenswasser kann jedoch aufgrund seiner niedrigen Temperatur vorteilhaft dazu genutzt werden, ein verbessertes Kühlen der Batteriezellen zu bewirken. Hierfür kann das Kondenswasser in den wenigstens einen Kühlkanal eingebracht werden. Zudem sorgt die Verdampfungsenthalpie beim Verdunsten des Kondenswassers für eine Wärmeabfuhr und demgemäß eine Kühlung der Batteriezellen.
Das Kondenswasser kann insbesondere mittels einer Zerstäubungseinrichtung in eine Vielzahl von Tröpfchen überführt werden. Dann durchströmt das Kondenswasser vernebelt als Aerosol den wenigstens einen Kühlkanal und kann so seine Kühlwirkung besonders gut entfalten. Als Zerstäubungseinrichtung kann beispielsweise ein Ultraschall-Zerstäuber oder dergleichen zum Einsatz kommen.
Sowohl während einer Fahrt des Kraftfahrzeugs, während welcher der wenigstens eine Kühlkanal bevorzugt von Fahrtwind durchströmt wird, als auch im Stand des Kraftfahrzeugs, etwa während eines Ladens, insbesondere Schnellladens, der Batteriezellen kann mittels des Kondenswassers das Kühlen der Batteriezellen bewirkt werden.
Zusätzlich oder alternativ kann die Batterieanordnung wenigstens eine Leitung umfassen, über welche mittels einer Klimaanlage des Kraftfahrzeugs klimatisierte Luft aus einem Fahrgastraum des Kraftfahrzeugs in den wenigstens einen Kühlkanal einbringbar ist. Es kann also die ohnehin zur Verfügung stehende, gekühlte Luft aus dem Fahrgastraum gezielt zum Kühlen der Batteriezellen genutzt werden, anstatt diese klimatisierte Luft über einen Auslass ungenutzt in die Umgebung des Kraftfahrzeugs entweichen zu lassen. Auch dies trägt zu einer besonders effizienten Kühlung der Batteriezellen bei.
In dem Modulgehäuse kann wenigstens ein Phasenwechselmaterial angeordnet sein. Durch einen solchen Latentwärmespeicher lässt sich insbesondere auch dann eine Kühlung der Batteriezellen erreichen, wenn gerade keine Luft durch den wenigstens einen Kühlkanal strömt, etwa aufgrund fehlenden Fahrtwinds. Wenn dann während einer anschließenden Fahrt des Kraftfahrzeugs wieder Luft durch den wenigstens einen Kühlkanal strömt, so lässt sich das Phasenwechselmaterial einfach und aufwandsarm regenerieren.
Zusätzlich oder alternativ kann ein Gebläse zum Beaufschlagen des wenigstens einen Kühlkanals mit der Luft vorgesehen sein. Eine solche Zwangsventilation ist insbesondere vorteilhaft, wenn das Kraftfahrzeug steht und beispielsweise die Batteriezellen geladen werden. Zudem lässt sich mittels eines solchen Gebläses auch das Regenerieren des Phasenwechselmaterials realisieren, sofern ein solches Phasenwechselmaterial vorgesehen ist.
Vorzugsweise grenzt der wenigstens eine Kühlkanal an einander gegenüberliegende Seitenwände des Modulgehäuses und/oder an eine oberseitige Wand und/oder an eine unterseitige Wand des Modulgehäuses an. So kann durch die Halteeinrichtung mit dem wenigstens einen Kühlkanal besonders einfach eine effiziente Crashstruktur zum Schutz der Batteriezellen des Batteriemoduls bereitgestellt werden.
Zusätzlich oder alternativ kann vorgesehen sein, dass die Halteeinrichtung zu einer ersten Seite des Batteriemoduls hin einen größeren Schutz vor einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung bereitstellt als zu einer zweiten Seite des Batteriemoduls hin. So kann zum Beispiel dem Umstand Rechnung getragen werden, dass näher an einer Fahrzeugaußenseite angeordnete Seiten des Batteriemoduls im Hinblick auf die unfallbedingte Kraftbeaufschlagung gefährdeter sind als weiter von der Außenseite des Kraftfahrzeugs entfernt angeordnete Seiten des Batteriemoduls.
Insbesondere kann die Halteeinrichtung mehrteilig ausgebildet sein, sodass für jedes Batteriemodul ein Gleichteil zum Einsatz kommen kann. Dann kann durch wenigstens ein weiteres Teil der Halteeinrichtung oder ein an der Halteeinrichtung angeordnetes Teil das jeweilige Batteriemodul gezielt zu einer gewünschten Seite hin mit einem verbesserten Schutz vor der unfallbedingten Kraftbeaufschlagung versehen werden. Beispielsweise kann hierfür ein separates, insbesondere seitlich angeordnetes Profilteil an dem Gleichteil der Halteeinrichtung angeordnet werden. Eine mehrteilige Ausbildung der Halteeinrichtung bietet zudem die Möglichkeit, ein beschädigtes Profilteil einfach auszutauschen.
Wenn das Profilteil, welches bevorzugt Wände des Modulgehäuses bildet, metallisch ausgebildet ist, so sind bereits Teile eines Faradayschen Käfigs bereitgestellt, welcher für die elektromagnetische Verträglichkeit der stromführenden Komponenten der Batterieanordnung sorgt. Um den Käfig zu vervollständigen, brauchen lediglich die frontseitigen und rückseitigen Wände des Modulgehäuses ebenfalls metallisch ausgebildet zu werden. Dadurch lassen sich unerwünscht hohe EMV-Emissionen (EMV = elektromagnetische Verträglichkeit) vermeiden.
Als weiter vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn elektrische Modulanschlüsse wenigstens zweier Batteriemodle mittels eines Modulverbinders elektrisch leitend miteinander verbunden sind, welcher von einer metallischen Hülle umgeben ist. Die Hülle ist hierbei mit einer rückwärtigen, metallischen Wand eines der Modulgehäuse der Batteriemodule einerseits und mit einer frontseitigen, metallischen Wand des anderen der Modulgehäuse andererseits in Kontakt. Die metallische Hülle, etwa in Form eines Drahtgeflechts, sorgt für die EMV-Abschirmung des Modulverbinders. Durch den Kontakt der Hülle mit den Wänden des metallischen Modulgehäuses ergibt sich auf besonders einfache und aufwandsarme Art und Weise ein im Hinblick auf die EMV-Abschirmung geschlossenes System.
Vorzugsweise ist wenigstens ein Anschluss zum Koppeln eines ersten Batteriemoduls mit einem zweiten Batteriemodul wasserdicht ausgebildet. Der wenigstens eine Anschluss kann beispielsweise zum Koppeln von Signalleitungen der Batteriemodule miteinander ausgebildet sein. Des Weiteren kann der wenigstens eine Anschluss zum Ausbilden einer elektrisch leitenden Verbindung zwischen den beiden Batteriemodulen ausgebildet sein. Beispielsweise können die elektrischen Anschlüsse der Batteriemodule als Steckverbindungen ausgebildet sein. So kann etwa ein erster elektrischer Anschluss des jeweiligen Batteriemoduls, beispielsweise ein Minuspol, als Buchse ausgebildet sein, und ein zweiter elektrischer Anschluss, beispielsweise ein Pluspol, als Stecker beziehungsweise als Verbindungselement oder Modulverbinder mit einem Stecker. Dadurch kann der Aufwand für eine Verkabelung zum elektrisch leitenden Verbinden der Batteriemodule miteinander besonders weitgehend reduziert werden. Darüber hinaus sind so besonders wenige Stellen vorhanden, an welchen Beschädigungen oder Undichtigkeiten auftreten können.
Insbesondere der wenigstens eine elektrische Anschluss zum Koppeln eines ersten Batteriemoduls mit einem zweiten Batteriemodul ist vorzugsweise vor einer Berührung mit einem Gegenstand geschützt ausgebildet, welcher einen Durchmesser von mehr als 12 Millimeter aufweist. Durch eine derartige Bereitstellung eines Berührschutzes des wenigstens einen Anschlusses lässt sich die elektrisch leitende Verbindung zwischen zwei Batteriemodulen sehr sicher herstellen.
Aufgrund des Berührschutzes der Steckverbindungen kann nämlich das elektrisch leitende Verbinden der Batteriemodule miteinander auch von einem vergleichsweise gering qualifizierten Werker durchgeführt werden, da keine erhöhte Gefährdung vorliegt. Des Weiteren ist eine Versiegelung, ein Abdichten und eine Prüfung eines Batteriegehäuses auf Dichtigkeit nicht erforderlich. Denn es wird lediglich durch das Koppeln der Batteriemodule miteinander über die wasserdichten Anschlüsse beispielsweise eine Steckverbindung der Batteriemodule hergestellt.
Des Weiteren kann der wenigstens eine Anschluss des wenigstens einen Batteriemoduls zum Koppeln des Batteriemoduls mit einer Kühlmittelleitung vorgesehen sein, etwa für ein flüssiges Kühlmittel und/oder eine Luftkühlung und/oder eine Aerosolkühlung und/oder eine Kältemittelkühlung.
Um die Anzahl der abzudichtenden Schnittstellen zu verringern, kann zudem vorgesehen sein, auf einen Anschluss für eine Signalleitung zu verzichten.
Vorzugsweise weist daher das wenigstens eine Batteriemodul eine Modulationseinrichtung auf, welche dazu ausgebildet ist, Daten über ein elektrisch leitendes Verbindungselement zu übertragen. Über die Modulationseinrichtung können Oberwellen aufmoduliert werden, um das Batteriemodul betreffende Parameter wie beispielsweise die jeweilige elektrische Spannung der Batteriezellen, von Temperatursensoren und/oder Beschleunigungssensoren und/oder weiteren Sensoren erfasste Signale und dergleichen als die Daten zu übertragen.
Zusätzlich oder alternativ kann das wenigstens eine Batteriemodul eine Übertragungseinrichtung aufweisen, welche dazu ausgebildet ist, Daten kabellos zu übertragen. Dementsprechend kann das jeweilige Batteriemodul als die Übertragungseinrichtung einen Funkempfänger und/oder Funksender aufweisen, für welchen die elektrische Energie von den Batteriezellen des Batteriemoduls einfach bereitgestellt werden kann. Dasselbe gilt für einen Zellmodulcontroller oder dergleichen Steuerungseinrichtung, mittels welcher sich die Spannungen der Batteriezellen des Batteriemoduls überwachen und ausgleichen lassen.
Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug umfasst eine erfindungsgemäße Batterieanordnung. Hierbei kann durch eine Mehrzahl von elektrisch leitend miteinander verbundenen Batteriemodulen der Batterieanordnung insbesondere eine Hochvolt-Batterie bereitgestellt sein, also eine Batterie, welche eine Nennspannung von mehr als 60 Volt aufweist. Beispielsweise kann die Nennspannung im Bereich von etwa 300 Volt bis etwa 600 Volt liegen. Eine derartige Hochvolt-Batterie kann insbesondere als elektrischer Energiespeicher für ein Antriebsaggregat des als Elektrofahrzeug oder Hybridfahrzeug ausgebildeten Kraftfahrzeugs dienen.
Vorzugsweise ist das wenigstens eine Batteriemodul der Batterieanordnung mittels der Halteeinrichtung an einem Unterboden einer Karosserie des Kraftfahrzeugs festgelegt. Dies ist im Hinblick auf die Gewichtsverteilung und den Einfluss der Batterieanordnung auf den Schwerpunkt des Kraftfahrzeugs vorteilhaft.
Vorzugsweise ist der wenigstens eine Kühlkanal von Fahrtwind durchströmbar. Auf diese Weise lässt sich während der Fahrt des Kraftfahrzeugs, bei welcher die Batteriezellen entladen oder etwa im Rekuperationsbetrieb geladen werden, eine einfache und aufwandsarme Kühlung der Batteriezellen sicherstellen.
Als weiter vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn in Fahrzeughochrichtung unterhalb der Halteeinrichtung ein plattenförmiges Luftleitelement angeordnet ist. Ein derartiges Luftleitelement verbessert die aerodynamischen Eigenschaften des Kraftfahrzeugs, insbesondere wenn durch das Luftleitelement eine Mehrzahl von an dem Unterboden der Karosserie angeordneten Batteriemodulen verkleidet ist. Des Weiteren sorgt ein solches Luftleitelement für einen Schutz der Batteriemodule vor Verschmutzung und vor Kälte.
Zu der Erfindung gehören auch Weiterbildungen des Kraftfahrzeugs, die Merkmale aufweisen, wie sie bereits im Zusammenhang mit den Weiterbildungen der Batterieanordnung 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:

1 schematisch ein über ein Strangpressprofil an einem Unterboden einer Karosserie eines Kraftfahrzeugs befestigtes Batteriemodul; und
2 schematisch das Batteriemodul und das Strangpressprofil in einer seitlichen Schnittansicht.

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 1 ist schematisch die Anordnung eines Batteriemoduls 10 an einem Unterboden 12 eines Kraftfahrzeugs gezeigt. Der Unterboden 12 gehört zu der Karosserie des Kraftfahrzeugs. Das Batteriemodul 10 umfasst eine Mehrzahl von Batteriezellen 14, welche elektrisch leitend miteinander verbunden sind. Die Batteriezellen 14 sind hierbei elektrisch in Reihe und/oder parallel geschaltet, sodass das Batteriemodul 10 eine größere Nennspannung beziehungsweise Stromstärke bereitstellen kann, als dies eine einzelne der Batteriezellen 14 vermag. Die Batteriezellen 14 können insbesondere als Lithium-Ionen-Zellen ausgebildet sein.
Vorliegend sind die Batteriezellen 14 in einer Kammer 16 aufgenommen, welche durch ein Profilteil bereitgestellt ist. Das Profilteil ist vorliegend als Strangpressprofil 18 ausgebildet. In Varianten der beispielhaft in 1 gezeigten Batterieanordnung können jedoch auch Wände eines Modulgehäuses des Batteriemoduls 10 durch ein erstes, beispielsweise als rechteckiges Rohr ausgebildetes Profilteil gebildet sein. Um ein solches Rohr herum können dann weitere Profilteile, insbesondere Strangpressprofile, angeordnet sein.
Durch die Struktur welche, etwa in Form des Strangpressprofils 18, das Batteriemodul 10 umfangsseitig umgibt, kann das Batteriemodul 10 sehr einfach von unten an die Fahrzeugkarosserie des Kraftfahrzeugs geschraubt werden, beispielsweise an den Unterboden 12.
Vorliegend weist das Strangpressprofil 18 eine Mehrzahl von weiteren Kammern auf, durch welche Kühlkanäle 20 bereitgestellt sind, welche von Luft durchströmbar sind. Insbesondere können die Kühlkanäle 20 von Fahrtwind durchströmt werden, um die Batteriezellen 14 des Batteriemoduls 10 zu kühlen.
In 1 sind die Fahrzeughochrichtung z und die Fahrzeugquerrichtung y angegeben. Demgemäß erstrecken sich vorliegend die Kühlkanäle 20 in die Fahrzeuglängsrichtung x (vergleiche 2). Durch die Kammer 16 sind eine oberseitige Wand 24, eine unterseitige Wand 26 sowie einander gegenüberliegende Seitenwände 28, 30 eines Modulgehäuses des Batteriemoduls 10 gebildet.
Aus 2 ist ersichtlich, dass das Modulgehäuse des Batteriemoduls 10 zudem eine frontseitige Wand 32 und eine rückwärtige Wand 34 umfasst. Durch das zusätzliche Vorsehen der frontseitigen Wand 32 und der rückwärtigen Wand 34 ist das Modulgehäuse des Batteriemoduls 10 geschlossen und wasserdicht ausgebildet. Eine Batterie etwa in Form einer Hochvolt-Batterie des Kraftfahrzeugs ist vorliegend bereitgestellt, indem eine Mehrzahl der Batteriemodule 10 elektrisch leitend miteinander verbunden wird. Jedoch sind die einzelnen Batteriemodule 10 bereits wasserdicht ausgeführt. Dadurch kann auf ein aufwendiges, großes Batteriegehäuse verzichtet werden, welches üblicherweise eine Mehrzahl von Batteriemodulen aufnimmt und umschließt. Entsprechend kann auch der Aufwand vermieden werden, welcher mit dem Sicherstellen und Überprüfen der Wasserdichtheit eines solchen Batteriegehäuses einhergeht.
In 1 ist schematisch eine Leitung 36 gezeigt, welche es ermöglicht, Kondenswasser in die Kühlkanäle 20 einzubringen. Derartiges Kondenswasser wird beispielsweise am Verdampfer einer (nicht gezeigten) Klimaanlage des Kraftfahrzeugs gebildet. Mittels eines Zerstäubers kann das Kondenswasser in feine Tröpfchen überführt werden, welche dann durch die Kühlkanäle 20 strömen. Dies kann auch bei stehendem Kraftfahrzeug bewerkstelligt werden, indem ein (ebenfalls nicht gezeigtes) Gebläse betrieben wird. Es kann auch vorgesehen sein, dass über die Leitung 36 oder eine weitere Leitung klimatisierte Luft aus einem Fahrgastraum des Kraftfahrzeugs in die Kühlkanäle 20 eingebracht wird.
In Fahrzeughochrichtung z unterhalb des Strangpressprofils 18 ist vorliegend ein Luftleitelement 38 angeordnet. Ein derartiges Bodenteil, welches beispielsweise aus Metall und/oder aus Kunststoff gebildet sein kann, verbessert die Aerodynamik des Kraftfahrzeugs im Bereich des Unterbodens 12. Zudem sind durch das Luftleitelement 38 die Batteriemodule 10 vor Verschmutzung und Kälte geschützt.
Innerhalb des vorliegend bereichsweise durch die Kammer 16 gebildeten Modulgehäuses kann ein Phasenwechselmaterial angeordnet sein, um beispielsweise bei ausbleibendem Fahrtwind, etwa während eines Ladevorgangs der Batteriezellen 14, für eine Wärmeabfuhr von den Batteriezellen 14 zu sorgen.
Das beispielsweise als das Strangpressprofil 18 ausgebildete Profilteil dient vorliegend auch als Halteeinrichtung zum Befestigen des Batteriemoduls 10 am Unterboden 12. Beispielsweise kann das Strangpressprofil 18 von unten an den Unterboden 12 geschraubt oder sonst wie festgelegt werden. Dies ermöglicht es auch auf besonders einfache Weise, einzelne Batteriemodule 10 der Batterie auszutauschen, etwa im Falle einer Beschädigung oder bei einer Wartung.
Des Weiteren ist vorliegend durch das Strangpressprofil 18 eine Crashstruktur zum Schutz des Batteriemoduls 10 bereitgestellt. Beispielsweise können die an die Seitenwände 28, 30 des Batteriemoduls 10 angrenzenden Kühlkanäle 20 eine Seitencrashstruktur bereitstellen. Demgegenüber ist durch die an die unterseitige Wand 26 des Modulgehäuses angrenzenden Kühlkanäle 20 des Strangpressprofils 18 ein Unterfahrschutz bereitgestellt. Wenn also das Kraftfahrzeug auf eine Störkontur wie etwa eine Bremsschwelle beziehungsweise Fahrbahnschwelle, einen Poller, einen Bordstein oder dergleichen mit der Unterseite auftrifft, so schützen die an die unterseitige Wand 26 angrenzenden Kühlkanäle 20 das Batteriemodul 10. Es kann also auf das komplexe Batteriegehäuse verzichtet werden, welches als dichter und robuster Panzer eine Mehrzahl von Zellmodulen umgibt. Vielmehr ist jedes Batteriemodul 10 durch das vorliegend als das Strangpressprofil 18 ausgebildete Profilteil geschützt, welches zugleich als die Halteeinrichtung dient.
Hierbei kann insbesondere vorgesehen sein, dass das Ausmaß des bereitgestellten Schutzes abhängig von der Anordnung des Batteriemoduls 10 am Kraftfahrzeug und abhängig von der Lage jeweiliger Wände des Modulgehäuses variiert. Beispielsweise kann im Bereich der Seitenwand 30 eine größere Anzahl von Kühlkanälen 20 vorgesehen sein als im Bereich der Seitenwand 28, wenn die Seitenwand 30 einer Fahrzeugaußenseite des Kraftfahrzeugs näher ist. Auch können die Kühlkanäle 20 voneinander abgrenzende Stege 40 in bestimmten Bereichen beziehungsweise an jeweiligen Seiten des Zellmoduls oder Batteriemoduls 10 stärker ausgebildet sein, um einen größeren Schutz vor einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung bereitzustellen.
Es kann auch vorgesehen sein, dass jedes Batteriemodul 10 in einem gleichartig ausgebildeten Strangpressprofil 18 angeordnet ist, wobei diejenigen Batteriemodule 10, welche an die Fahrzeugaußenseite angrenzen, zur Fahrzeugaußenseite hin durch eine separate Crashstruktur geschützt sind. Beispielsweise kann an das jeweilige Strangpressprofil 18 in diesem Bereich ein weiteres Profilteil, insbesondere ein weiteres Strangpressprofil, angebracht werden. Zusätzlich oder alternativ kann ein solcher Schutz durch ein Karosseriebauteil des Kraftfahrzeugs, beispielsweise durch einen (nicht gezeigten) Seitenschweller bereitgestellt sein. Insbesondere, wenn ein zusätzliches Profilteil an dem Strangpressprofil 18 angebracht wird, so kann dieses auch im Falle einer Beschädigung leicht ausgetauscht werden. Damit verringert sich beispielsweise der Aufwand für eine Reparatur infolge eines Seitenaufpralls erheblich im Vergleich zu einer Situation, bei welcher das große, komplexe Batteriegehäuse beschädigt wird, welches eine Vielzahl von Batteriemodulen abdichtend umschließt.
Das hermetische Umschließen beziehungsweise wasserdichte Einkapseln der Batteriezellen 14 in dem Modulgehäuse hat jedoch noch weitere Vorteile. Beispielsweise kann jedes Batteriemodul 10 mit einer eigenen Elektronik beziehungsweise Steuerungseinrichtung versehen sein, etwa in Form eines Zellmodulcontrollers oder Batteriemodulcontrollers, welcher insbesondere die Spannung der jeweiligen Batteriezellen 14 überwacht und für eine gleichmäßige elektrische Ladungsverteilung sorgt. Eine solche Steuerungseinrichtung innerhalb des wasserdichten Batteriemoduls 10 kann direkt über die Zellspannungsabgriffe, also von den Batteriezellen 14, mit elektrischer Energie versorgt werden.
Des Weiteren weist das jeweilige Batteriemodul 10 bevorzugt elektrische Anschlüsse 42, 44 beziehungsweise Hochvoltanschlüsse auf, welche eine elektrisch leitende Kopplung mehrerer Batteriemodule 10 miteinander ermöglichen. Diese elektrischen Anschlüsse 42, 44 sind vorliegend ebenfalls wasserdicht ausgebildet und beispielsweise als Steckanschlüsse ausgestaltet. Vorzugsweise sind diese Anschlüsse 42, 44 zudem berührgeschützt gegenüber einer Berührung mit einem Finger beziehungsweise einem Gegenstand mit einem Durchmesser von mehr als 12 mm ausgestaltet. In analoger Weise können Steckanschlüsse des Batteriemoduls 10 für Signalleitungen beziehungsweise Datenleitungen wasserdicht und/oder berührgeschützt ausgebildet sein.
Wie vorliegend beispielhaft in 2 gezeigt, kann jedoch die Anzahl der abzudichtenden Schnittstellen besonders weitgehend verringert sein, indem auf einen Elektronikanschluss für die Signalleitungen verzichtet wird. Dementsprechend kann eine elektronische Datenübermittlung kabellos, etwa über Funk, vorgenommen werden. Eine Übertragungseinrichtung 46 für die kabellose Datenübertragung ist in 2 schematisch gezeigt.
Die von dem Batteriemodul 10 übermittelten Daten können beispielsweise die Zellspannung der Batteriezellen 14 angebende Werte, Messwerte von Temperatursensoren, Beschleunigungssensoren und dergleichen, das Zell-Balancing betreffende Daten und dergleichen umfassen. Die elektronischen Signale können auch konduktiv über die Hochvoltverbindungen zwischen den Batteriemodulen 10 direkt übertragen werden. Beispielsweise können also die elektrischen Anschlüsse 42, 44, welche der elektrisch leitenden Verbindung der Batteriemodule 10 miteinander dienen, auch für die Datenübertragung genutzt werden. Dementsprechend kann das jeweilige Batteriemodul 10 eine Modulationseinrichtung 48 aufweisen, über welche sich aufmodulierte Signale übertragen lassen. Insbesondere durch das Zusammenschalten mehrerer Batteriemodule 10 derart, dass diese elektrisch in Reihe geschaltet sind, ist ein Ring bereitgestellt, auf welchen zur Datenübertragung sehr einfach mittels der Modulationseinrichtung 48 Oberwellen aufmoduliert werden können.
Gemäß der in 2 schematisch gezeigten Ausgestaltung hat das Batteriemodul 10 lediglich die beiden wasserdichten und bevorzugt berührgeschützten Anschlüsse 42, 44 etwa in Form eines als Buchse ausgeführten Minuspols und eines Pluspols, welcher beispielsweise als angeschlagene Leitung 50 mit einem Stecker ausgebildet ist.
Die Batteriemodule 10 können vor der Montage an den Unterboden 12 bereits vorverkabelt beziehungsweise zusammengesteckt sein. Alternativ können zunächst die Strangpressprofile 18 von unten an dem Unterboden 12 befestigt werden und anschließend erfolgt die elektrisch leitende Verbindung der Batteriemodule 10 miteinander über die elektrischen Anschlüsse 42, 44. Hierfür kann insbesondere die Leitung 50 flexibel ausgebildet sein.
Etwa im Servicefall kann ein solches berührgeschütztes Batteriemodul 10 einfach ausgetauscht werden, ohne dass hierfür ein hochqualifizierter Werker beziehungsweise eine solche Fachkraft eingesetzt zu werden braucht. Hierbei ergibt sich eine erhebliche Zeitersparnis im Vergleich zum Austausch eines Batteriemoduls, welches in einem großen, eine Vielzahl von Batteriemodulen aufnehmenden und abgedichteten Batteriegehäuse untergebracht ist.
Insgesamt zeigt das Beispiel, wie durch die Erfindung luftgekühlte, crashintegrierte und modular tauschbare Energiespeicher beziehungsweise Batteriemodule 10 für Elektrofahrzeuge und Hybridfahrzeuge bereitgestellt werden können.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 2307218 B1 [0002]

Claims

Batterieanordnung für ein Kraftfahrzeug, mit wenigstens einem Batteriemodul (10), welches eine Mehrzahl von Batteriezellen (14) aufweist, wobei die Batteriezellen (14) in einem wasserdichten Modulgehäuse des Batteriemoduls (10) angeordnet sind, und mit einer Halteeinrichtung, mittels welcher das wenigstens eine Batteriemodul (10) an einem Unterboden (12) einer Karosserie des Kraftfahrzeugs festlegbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteeinrichtung zumindest ein Profilteil (18) mit wenigstens einem von Luft durchströmbaren Kühlkanal (20) aufweist, welcher an wenigstens eine Wand (24, 26, 28, 30) des Modulgehäuses angrenzt.
Batterieanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteeinrichtung als Profilteil (18) ausgebildet ist, welches eine Mehrzahl der Kühlkanäle (20) und eine Kammer (16) aufweist, welche Wände (24, 26, 28, 30) des Modulgehäuses bildet und in welcher die Batteriezellen (14) aufgenommen sind.
Batterieanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammer (16) umfangsseitig von den Kühlkanälen (20) umgeben ist und/oder die Batteriezellen (14) unter Ausbildung einer Presspassung in der Kammer (16) gehalten sind.
Batterieanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterieanordnung wenigstens eine Leitung (36) umfasst, - über welche an einem Verdampfer einer Klimaanlage des Kraftfahrzeugs gebildetes, insbesondere mittels einer Zerstäubungseinrichtung in eine Vielzahl von Tröpfchen überführtes, Kondenswasser in den wenigstens einen Kühlkanal (20) einbringbar ist, und/oder - über welche mittels einer Klimaanlage des Kraftfahrzeugs klimatisierte Luft aus einem Fahrgastraum des Kraftfahrzeugs in den wenigstens einen Kühlkanal (20) einbringbar ist.
Batterieanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Modulgehäuse wenigstens ein Phasenwechselmaterial angeordnet ist und/oder die Batterieanordnung ein Gebläse zum Beaufschlagen des wenigstens einen Kühlkanals (20) mit der Luft umfasst.
Batterieanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Kühlkanal (20) an einander gegenüberliegende Seitenwände (28, 30) des Modulgehäuses und/oder an eine oberseitige Wand (24) und/oder an eine unterseitige Wand (26) des Modulgehäuses angrenzt und/oder die Halteeinrichtung zu einer ersten Seite des Batteriemoduls (10) hin einen größeren Schutz vor einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung bereitstellt als zu einer zweiten Seite des Batteriemoduls (10) hin.
Batterieanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass elektrische Modulanschlüsse wenigstens zweier Batteriemodule (10) mittels eine Modulverbinders elektrisch leitend miteinander verbunden sind, welcher von einer metallischen Hülle umgeben ist, wobei die Hülle mit einer rückwärtigen, metallischen Wand (34) eines der Modulgehäuse der Batteriemodule (10) einerseits und mit einer frontseitigen, metallischen Wand (32) des anderen der Modulgehäuse andererseits in Kontakt ist.
Batterieanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Anschluss (42, 44) zum Koppeln eines ersten Batteriemoduls (10) mit einem zweiten Batteriemodul (10) wasserdicht und/oder vor einer Berührung mit einem Gegenstand geschützt ausgebildet ist, welcher einen Durchmesser von mehr als 12 mm aufweist.
Batterieanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Batteriemodul (10) - eine Modulationseinrichtung (48), welche dazu ausgebildet ist, Daten über ein elektrisch leitendes Verbindungselement zu übertragen, und/oder - eine Übertragungseinrichtung (46), welche dazu ausgebildet ist, Daten kabellos zu übertragen, aufweist.
Kraftfahrzeug mit einer Batterieanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das wenigstens eine Batteriemodul (10) der Batterieanordnung mittels der Halteeinrichtung an einem Unterboden (12) einer Karosserie des Kraftfahrzeugs festgelegt ist, und wobei der wenigstens eine Kühlkanal (20) von Fahrtwind durchströmbar ist und/oder in Fahrzeughochrichtung (z) unterhalb der Halteeinrichtung ein plattenförmiges Luftleitelement (38) angeordnet ist.