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DE102016216050B4 - Battery assembly and vehicle with such a battery assembly - Google Patents

Battery assembly and vehicle with such a battery assembly Download PDF

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DE102016216050B4
DE102016216050B4 DE102016216050.8A DE102016216050A DE102016216050B4 DE 102016216050 B4 DE102016216050 B4 DE 102016216050B4 DE 102016216050 A DE102016216050 A DE 102016216050A DE 102016216050 B4 DE102016216050 B4 DE 102016216050B4
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Abstract

Vorgeschlagen wird u.a. eine Batteriebaugruppe (3), mit einem Batteriegehäuse (4), in welchem wenigstens ein Batteriemodul (5) gehaltert ist. Das Batteriegehäuse (4) weist eine das wenigstens eine Batteriemodul (5) zumindest teilweise seitlich einfassende, rahmenförmige Tragstruktur (7), eine an der Tragstruktur (7) befestigte oder befestigbare erste, formstabile Unterschale (8) sowie ein ebenfalls an der Tragstruktur (7) befestigtes oder befestigbares Deckelelement (9) auf. Zwischen der Tragstruktur (7) samt Batteriemodul (5) und der ersten, formstabilen Unterschale (8) ist eine zweite, flexible und/oder schmiegsame Unterschale (17) angeordnet, die ein oberes Raumvolumen (18) des Batteriegehäuses (4) von einem unteren Raumvolumen (19) desselben hermetisch dicht separiert. Im oberen Raumvolumen (18) sind das wenigstens eine Batteriemodul (5) und im unteren Raumvolumen (19) eine Kühlvorrichtung (20) der Batteriebaugruppe (3) angeordnet. Die zweite, flexible und/oder schmiegsame Unterschale (17) ist Bestandteil der besagten Kühlvorrichtung (20) und steht in einem thermischen Kontakt mit dem Modulgehäuse (6) des wenigstens einen Batteriemoduls (5).What is proposed is, among other things, a battery assembly (3) with a battery housing (4) in which at least one battery module (5) is held. The battery housing (4) has a frame-shaped support structure (7) which at least partially encloses the at least one battery module (5) laterally, a first, dimensionally stable lower shell (8) which is fastened or can be fastened to the support structure (7), and also a first, dimensionally stable lower shell (8) which is also fastened to the support structure (7 ) attached or attachable cover element (9). A second, flexible and/or supple lower shell (17) is arranged between the support structure (7) including the battery module (5) and the first, dimensionally stable lower shell (8), which separates an upper volume (18) of the battery housing (4) from a lower one The volume (19) of the same is hermetically sealed. The at least one battery module (5) is arranged in the upper volume (18) and a cooling device (20) of the battery assembly (3) is arranged in the lower volume (19). The second, flexible and/or supple lower shell (17) is part of said cooling device (20) and is in thermal contact with the module housing (6) of the at least one battery module (5).

Description

Die Erfindung betrifft eine Batteriebaugruppe gemäß der Merkmalskombination des Patentanspruchs 1 der Erfindung. Gemäß Anspruch 8 der Erfindung betrifft dieselbe ferner ein Fahrzeug, insbesondere Hybrid- oder Elektrofahrzeug, mit einer derartigen Batteriebaugruppe.The invention relates to a battery assembly according to the combination of features of patent claim 1 of the invention. According to claim 8 of the invention, the same further relates to a vehicle, in particular a hybrid or electric vehicle, with such a battery assembly.

Die DE 10 2009 058 809 A1 beschreibt eine sogenannte Fahrzeugantriebsbatteriebaugruppe mit einem zweiteiliges Batteriegehäuse (Ober- und Unterteil), einer Batteriezellengruppe sowie einer Kühlvorrichtung. Ein Gehäuse der Batteriezellengruppe weist einen Befestigungsflansch auf, an dem zum einen eine Kontaktplatte der Kühlvorrichtung über eine Schraubverbindung und zum anderen die beiden Teile des Batteriegehäuses befestigt sind. Der Kontaktplatte sind Kühlmittelleitungen der Kühlvorrichtung zugeordnet. Die Kontaktplatte ist über ein Randprofil desselben mit dem besagten Befestigungsflansch verschraubt. Zwischen der Kontaktplatte und dem Unterteil des zweiteiligen Batteriegehäuses ist ein Wärmeisolierungsbauteil angeordnet. Ferner kann ein Federelement vorgesehen sein, welches zum Ausgleich von Toleranzen unter Vermittlung einer Befestigungsschiene die Kontaktplatte gegen die Batteriezellengruppe drückt. Im Allgemeinen weisen derartige Batteriebaugruppen ein hermetisch dichtes Batteriegehäuse auf, welches die Batteriekomponenten vor Schmutz und Feuchtigkeit schützt. Das Unterteil des Batteriegehäuses, auch als Unterschale bezeichnet, ist als tragendes Bauteil ausgebildet. D.h., die Batteriebaugruppe stützt sich im/am Fahrzeug über besagtes Unterteil ab. Bei einer Undichtigkeit des Kühlsystems ist jedoch nicht auszuschließen, dass auslaufendes Kühlmittel elektrische Fehler verursacht oder gar elektrische Batteriekomponenten schädigt.The DE 10 2009 058 809 A1 describes a so-called vehicle drive battery assembly with a two-part battery housing (upper and lower part), a battery cell group and a cooling device. A housing of the battery cell group has a fastening flange to which, on the one hand, a contact plate of the cooling device is attached via a screw connection and, on the other hand, the two parts of the battery housing are attached. Coolant lines of the cooling device are assigned to the contact plate. The contact plate is screwed to the said fastening flange via an edge profile of the same. A thermal insulation component is arranged between the contact plate and the lower part of the two-part battery housing. Furthermore, a spring element can be provided, which presses the contact plate against the battery cell group by means of a fastening rail to compensate for tolerances. In general, such battery assemblies have a hermetically sealed battery housing, which protects the battery components from dirt and moisture. The lower part of the battery housing, also referred to as the lower shell, is designed as a load-bearing component. Ie, the battery assembly is supported in/on the vehicle via said lower part. However, if there is a leak in the cooling system, it cannot be ruled out that leaking coolant will cause electrical errors or even damage electrical battery components.

Aus der DE 10 2011 107 607 A1 ist eine Fahrzeugbatterie mit einer Kühlvorrichtung bekannt, welche, eine Kühlmittelleitung ausbildend, durch ein erstes, eben ausgebildetes Metallblech und ein zweites, umgeformtes Metallblech, die untereinander gefügt sind, gebildet ist. Darüber hinaus ist eine deformierbare, wärmeleitende, elektrisch isolierende Schicht, insbesondere eine Weichsilikonmatte mit keramischen Zusätzen vorgesehen, welche Matte zwischen der ebenen Oberfläche des ersten Metallblechs und einer zu kühlenden Oberfläche der Fahrzeugbatterie angeordnet ist.From the DE 10 2011 107 607 A1 a vehicle battery with a cooling device is known, which, forming a coolant line, is formed by a first, flat metal sheet and a second, formed metal sheet, which are joined together. In addition, a deformable, heat-conducting, electrically insulating layer, in particular a soft silicone mat with ceramic additives, is provided, which mat is arranged between the flat surface of the first metal sheet and a surface of the vehicle battery to be cooled.

Aus der DE 10 2015 101 096 A1 ist eine Batteriebaugruppe mit einem Batteriegehäuse bekannt, in welchem wenigstens ein Batteriemodul mit zumindest einer in einem Modulgehäuse desselben angeordneten Batteriezelle gehaltert ist, wobei das Batteriegehäuse eine das wenigstens eine Batteriemodul seitlich einfassende, rahmenförmige Tragstruktur, eine einen Boden des Batteriegehäuses ausbildende und an der Tragstruktur befestigte oder befestigbare erste, formstabile Unterschale sowie ein ebenfalls an der Tragstruktur befestigtes oder befestigbares Deckelelement aufweist, wobei zwischen der Tragstruktur samt Batteriemodul und der ersten, formstabilen Unterschale eine zweite Unterschale in Form einer Temperierplatte angeordnet ist, die ein oberes Raumvolumen des Batteriegehäuses von einem unteren Raumvolumen desselben separiert, wobeiim oberen Raumvolumen das wenigstens eine Batteriemodul und im unteren Raumvolumen eine Kühlvorrichtung der Batteriebaugruppe angeordnet sind, und wobei die zweite Unterschale Bestandteil der besagten Kühlvorrichtung ist und in einem thermischen Kontakt mit dem Modulgehäuse des wenigstens einen Batteriemoduls steht.From the DE 10 2015 101 096 A1 a battery assembly with a battery housing is known, in which at least one battery module with at least one battery cell arranged in a module housing thereof is held, the battery housing having a frame-shaped support structure which laterally surrounds the at least one battery module, a base which forms the battery housing and is fastened to the support structure or attachable first, dimensionally stable lower shell and a cover element which is also attached or attachable to the support structure, a second lower shell in the form of a temperature control plate being arranged between the support structure including the battery module and the first, dimensionally stable lower shell, which separates an upper volume of the battery housing from a lower volume the same, wherein the at least one battery module is arranged in the upper volume and a cooling device of the battery assembly is arranged in the lower volume, and the second lower shell is part of said cooling device and is in thermal contact with the module housing of the at least one battery module.

Aus der DE 10 2010 038 600 A1 ist eine zur vorstehend beschriebenen ähnliche Batteriebaugruppe bekannt.From the DE 10 2010 038 600 A1 A battery assembly similar to that described above is known.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine im Hinblick auf den Stand der Technik alternative Batteriebaugruppe zu schaffen, welche bei Gewährleistung einer hohen Crash- und Funktionssicherheit sowohl eine einfache und kostengünstige Montage als auch Demontage derselben ermöglicht. Des Weiteren ist es Aufgabe der Erfindung, ein Fahrzeug, insbesondere Hybrid- oder Elektrofahrzeug, mit einer Batteriebaugruppe der vorbeschriebenen Art bereitzustellen.The object of the invention is to create an alternative battery assembly with regard to the prior art, which enables both simple and cost-effective assembly and disassembly of the same while ensuring a high level of crash and functional safety. A further object of the invention is to provide a vehicle, in particular a hybrid or electric vehicle, with a battery assembly of the type described above.

Gelöst wird die gestellte Aufgabe durch eine Batteriebaugruppe mit einem Batteriegehäuse, in welchem wenigstens ein Batteriemodul mit zumindest einer in einem Modulgehäuse desselben angeordneten Batteriezelle gehaltert ist,

  • - wobei das Batteriegehäuse eine das wenigstens eine Batteriemodul zumindest teilweise seitlich einfassende, rahmenförmige Tragstruktur, eine einen Boden des Batteriegehäuses ausbildende und an der Tragstruktur befestigte oder befestigbare erste, formstabile Unterschale sowie ein ebenfalls an der Tragstruktur befestigtes oder befestigbares Deckelelement aufweist,
  • - wobei zwischen der Tragstruktur samt Batteriemodul und der ersten, formstabilen Unterschale eine zweite, flexible und/oder schmiegsame Unterschale angeordnet ist, die ein oberes Raumvolumen des Batteriegehäuses von einem unteren Raumvolumen desselben hermetisch dicht separiert, wobei
  • - im oberen Raumvolumen das wenigstens eine Batteriemodul und im unteren Raumvolumen eine Kühlvorrichtung der Batteriebaugruppe angeordnet sind,
  • - wobei die zweite, flexible und/oder schmiegsame Unterschale Bestandteil der besagten Kühlvorrichtung ist und in einem thermischen Kontakt mit dem Modulgehäuse des wenigstens einen Batteriemoduls steht, und
  • - wobei die Tragstruktur ein fest mit derselben verbundenes Stützelement zur vertikalen Abstützung und Halterung des wenigstens einen Batteriemoduls an der Tragstruktur aufweist.
The task is solved by a battery assembly with a battery housing in which at least one battery module with at least one battery cell arranged in a module housing of the same is held,
  • - wherein the battery housing has a frame-shaped support structure which at least partially encloses the at least one battery module laterally, a first, dimensionally stable lower shell which forms a bottom of the battery housing and is fastened or can be fastened to the support structure, and a cover element which is also fastened or can be fastened to the support structure,
  • - wherein a second, flexible and/or supple lower shell is arranged between the support structure including the battery module and the first, dimensionally stable lower shell, which hermetically separates an upper volume of the battery housing from a lower volume of the same, whereby
  • - the at least one battery module is arranged in the upper volume and a cooling device of the battery assembly is arranged in the lower volume,
  • - wherein the second, flexible and/or supple lower shell is part of said cooling device and is in thermal contact with the module housing of the at least one battery module, and
  • - wherein the support structure has a support element firmly connected thereto for vertically supporting and holding the at least one battery module on the support structure.

Es ist eine Batteriebaugruppe geschaffen, welche die elektrischen Komponenten des Batteriemoduls zuverlässig vor etwaiger Leckage der Kühlvorrichtung schützt. Bevorzugt ist die Stabilität der Batteriebaugruppe durch die besagte Tragstruktur bestimmt, so dass die Unterschale nicht mehr zwingend tragend ausgeführt sein muss. Die wesentlichen Bauteile der Batteriebaugruppe sind an der Tragstruktur abgestützt. Die Lagerung der Batteriebaugruppe beispielsweise in einem Fahrzeug kann demgemäß bevorzugt über besagte Tragstruktur erfolgen. Dadurch, dass die Tragstruktur ein fest mit derselben verbundenes Stützelement zur vertikalen Abstützung und Halterung des wenigstens einen Batteriemoduls an der Tragstruktur aufweist, ist das Batteriemodul vorteilhaft sowohl in vertikaler Richtung nach unten als auch in horizontaler Richtung fixiert und stützt sich demnach ausschließlich an besagter Tragstruktur ab.A battery assembly is created which reliably protects the electrical components of the battery module from any leakage of the cooling device. The stability of the battery assembly is preferably determined by the said support structure, so that the lower shell no longer necessarily has to be designed to be load-bearing. The essential components of the battery assembly are supported on the support structure. The storage of the battery assembly, for example in a vehicle, can therefore preferably take place via said support structure. Because the support structure has a support element that is firmly connected to it for vertical support and holding of the at least one battery module on the support structure, the battery module is advantageously fixed both in the vertical downward direction and in the horizontal direction and is therefore supported exclusively on said support structure .

Die Unteransprüche beschreiben bevorzugte Weiterbildungen oder Ausgestaltungen der Erfindung.The subclaims describe preferred developments or refinements of the invention.

Danach ist das Batteriemodul bevorzugt mittels wenigstens eines beabstandet zu einem Modulgehäuse-Boden angeordneten Modulgehäuse-Absatzes des Modulgehäuses am Stützelement abgestützt oder abstützbar. Durch die Wahl der Beabstandung des Modulgehäuse-Absatzes vom Modulgehäuse-Boden ist das wenigstens eine Batteriemodul derart am Stützelement abgestützt oder abstützbar, dass das Batteriemodul zur ersten, formstabilen Unterschale hin teilweise durch die Tragstruktur samt Stützelement hindurch reicht. Hierdurch ist die thermische Kontaktierung der zweiten, flexiblen und/oder schmiegsamen Unterschale mit dem Modulgehäuse erleichtert.The battery module is then preferably supported or can be supported on the support element by means of at least one module housing shoulder of the module housing arranged at a distance from a module housing base. By choosing the spacing of the module housing shoulder from the module housing base, the at least one battery module is supported or can be supported on the support element in such a way that the battery module partially extends through the support structure including the support element towards the first, dimensionally stable lower shell. This facilitates the thermal contacting of the second, flexible and/or pliable lower shell with the module housing.

Wie die Erfindung noch vorsieht, ist zwischen der ersten, formstabilen Unterschale und der zweiten, flexiblen und/oder schmiegsamen Unterschale eine Kühlplatte der Kühlvorrichtung angeordnet, welche Kühlplatte sich bevorzugt unter Vermittlung zumindest eines Federelements an der als Widerlager fungierenden ersten, formstabilen Unterschale abstützt und unmittelbar oder mittelbar über eine Wärmeleitfolie unter Vorspannung die zweite, flexible und/oder schmiegsame Unterschale thermisch kontaktiert. Durch diese Maßnahme ist bei Ausgleich etwaiger zu verzeichnender Maßtoleranzen eine funktionssichere thermische Kontaktierung der Kühlplatte am Modulgehäuse zu verzeichnen.As the invention also provides, a cooling plate of the cooling device is arranged between the first, dimensionally stable lower shell and the second, flexible and / or pliable lower shell, which cooling plate is preferably supported directly by means of at least one spring element on the first, dimensionally stable lower shell, which acts as an abutment or indirectly thermally contacts the second, flexible and/or supple lower shell via a heat-conducting foil under pretension. This measure ensures a functionally reliable thermal contact of the cooling plate on the module housing when any dimensional tolerances are compensated for.

Bevorzugt ist vorgesehen, dass auch dem Modulgehäuse im Kontaktbereich mit der zweiten, flexiblen und/oder schmiegsamen Unterschale eine Wärmeleitfolie zugeordnet ist, welche den gewünschten Wärmetausch vom Modulgehäuse zur Kühlplatte der Kühlvorrichtung verbessert.It is preferably provided that a heat-conducting foil is also assigned to the module housing in the contact area with the second, flexible and/or pliable lower shell, which improves the desired heat exchange from the module housing to the cooling plate of the cooling device.

Weiter bevorzugt ist die zweite, flexible und/oder schmiegsame Unterschale durch ein dünnwandiges Metallteil oder eine Metallfolie gebildet. Bekanntermaßen ist Metall ein guter Wärmeleiter. So können das dünnwandige Metallteil oder die Metallfolie beispielsweise aus Aluminium oder aus einer Aluminiumlegierung oder aus einem Edelstahl bestehen. Alternativ kann die zweite Unterschale auch durch ein wärmeleitendes Kunststoffteil oder eine Kunststofffolie gebildet sein. So kann besagte/s Kunststoffteil oder Kunststofffolie beispielsweise aus einem Silikon bestehen, welche bevorzugt Einschlüsse und/oder Partikel aus einem wärmeleitenden Material, z. B: Metallpartikel und/oder Keramikpartikel, aufweist. Vorteilhaft erfüllt eine solche zweite Unterschale sowohl die Aufgabe einer Wärmeleitfolie als auch eine Abdichtfunktion zur hermetischen Abdichtung des oberen Raumvolumens zum unteren Raumvolumen des Batteriegehäuses. Eine zusätzliche Wärmeleitfolie kann durch diese Maßnahme entbehrlich sein.More preferably, the second, flexible and/or supple lower shell is formed by a thin-walled metal part or a metal foil. Metal is known to be a good conductor of heat. For example, the thin-walled metal part or the metal foil can be made of aluminum or an aluminum alloy or a stainless steel. Alternatively, the second lower shell can also be formed by a heat-conducting plastic part or a plastic film. For example, said plastic part or plastic film can consist of a silicone, which preferably contains inclusions and / or particles made of a heat-conducting material, e.g. B: metal particles and/or ceramic particles. Such a second lower shell advantageously fulfills both the task of a heat-conducting foil and a sealing function for hermetically sealing the upper volume from the lower volume of the battery housing. This measure makes an additional heat-conducting foil unnecessary.

Was das zumindest eine Federelement anbelangt, kann dieses gemäß einer einfachen und kostengünstigen Ausführungsform durch ein federelastisches Schaumteil gebildet sein, welches bevorzugt aus einem Kunststoffschaum besteht.As far as the at least one spring element is concerned, according to a simple and cost-effective embodiment, this can be formed by a resilient foam part, which preferably consists of a plastic foam.

Die Erfindung betrifft auch Fahrzeug, insbesondere Hybrid- oder Elektrofahrzeug, mit einer Batteriebaugruppe der vorbeschrieben Art. Wie bereits oben angedeutet, ist die Batteriebaugruppe bevorzugt über die Tragstruktur des Batteriegehäuses im oder am Fahrzeug gelagert. Hierzu kann der Tragstruktur zumindest Haltevorrichtungen zugeordnet sein oder kann dieselbe zumindest eine Haltevorrichtungen aufweisen.The invention also relates to a vehicle, in particular a hybrid or electric vehicle, with a battery assembly of the type described above. As already indicated above, the battery assembly is preferably mounted in or on the vehicle via the support structure of the battery housing. For this purpose, the support structure can be assigned at least holding devices or can have at least one holding device.

Nachstehend wird die Erfindung anhand eines in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Sie ist jedoch nicht auf dieses beschränkt, sondern erfasst alle durch die Patentansprüche definierten Ausgestaltungen. Es zeigen:

  • 1 äußerst schematisch ein mit einer erfindungsgemäß ausgebildeten Batteriebaugruppe ausgestattetes Kraftfahrzeug,
  • 2 eine perspektivische Teilansicht der besagten Batteriebaugruppe (teilweise geschnitten),
  • 3 die Einzelheit „Z“ nach 2, und
  • 4 eine perspektivische Explosionsdarstellung der erfindungsgemäßen Batteriebaugruppe (teilweise geschnitten).
The invention is explained in more detail below using an exemplary embodiment shown schematically in the drawings. However, it is not limited to this, but covers all configurations defined by the patent claims. Show it:
  • 1 extremely schematically a motor vehicle equipped with a battery assembly designed according to the invention,
  • 2 a partial perspective view of said battery assembly (partially cut),
  • 3 the detail “Z”. 2 , and
  • 4 a perspective exploded view of the battery assembly according to the invention (partially cut).

1 zeigt zunächst ein Fahrzeug 1, vorliegend Kraftfahrzeug, mit einem Elektromotor 2 als Antriebsmotor und einer eine Traktionsbatterie ausbildenden Batteriebaugruppe 3. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel handelt sich somit um ein rein elektrisch betriebenes Fahrzeug 1. Durch die Erfindung mit erfasst ist selbstverständlich auch ein sogenanntes Hybridfahrzeug, welches neben einem oder mehreren Elektromoren 2 auch einen Verbrennungsmotor aufweist, oder ein jegliches anderes Fahrzeug 1, welches eine Batteriebaugruppe 2 der nachfolgend beschriebenen Art aufweist bzw. aufweisen kann (nicht zeichnerisch dargestellt). 1 first shows a vehicle 1, in this case a motor vehicle, with an electric motor 2 as a drive motor and a battery assembly 3 forming a traction battery. According to this exemplary embodiment, it is therefore a purely electrically operated vehicle 1. The invention of course also includes a so-called hybrid vehicle, which in addition to one or more electric motors 2 also has an internal combustion engine, or any other vehicle 1 which has or can have a battery assembly 2 of the type described below (not shown in the drawing).

Gemäß den 2 bis 4 weist die Batteriebaugruppe 3 ein Batteriegehäuse 4 auf, in welchem wenigstens ein Batteriemodul 5, vorliegend lediglich ein Batteriemodul 5 gezeigt, mit zumindest einer nicht zeichnerisch dargestellten und in einem Modulgehäuse 6 des Batteriemoduls 5 angeordneten Batteriezelle gehaltert ist.According to the 2 until 4 the battery assembly 3 has a battery housing 4, in which at least one battery module 5, here only one battery module 5 shown, is held with at least one battery cell, not shown in the drawing, and arranged in a module housing 6 of the battery module 5.

Das Batteriegehäuse 4 weist eine das besagte Batteriemodul 5 zumindest teilweise seitlich einfassende, rahmenförmige Tragstruktur 7 auf. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel besteht besagte Tragstruktur 7 aus Kasten- und Flachprofilen, welche untereinander fest verbunden, insbesondere verschweißt sind und in Anlehnung an die gemäß diesem Ausführungsbeispiel gewählte quaderförmige Ausbildung des Batteriemoduls 5 im Wesentlichen der seitlichen Kontur desselben folgen. An der Tragstruktur 7 ist eine einen Boden des Batteriegehäuses 4 ausbildende erste, formstabile Unterschale 8 befestigt. Die Befestigung erfolgt bevorzugt mittels nicht zeichnerisch dargestellten Befestigungsschrauben. Die erste Unterschale 8 kann aus Metall oder Kunststoff bestehen. Darüber hinaus weist das Batteriegehäuse 4 ein Deckelelement 9 (vgl. 4) auf, welches gemäß diesem Ausführungsbeispiel ebenfalls schalenförmig ausgebildet ist und bevorzugt mittels nicht zeichnerisch dargestellter Befestigungsschrauben an der Tragstruktur 7 befestigbar ist.The battery housing 4 has a frame-shaped support structure 7 that at least partially surrounds the said battery module 5 on the side. According to this exemplary embodiment, said support structure 7 consists of box and flat profiles, which are firmly connected to one another, in particular welded, and essentially follow the lateral contour of the battery module 5 based on the cuboid design of the battery module 5 selected according to this exemplary embodiment. A first, dimensionally stable lower shell 8, which forms a bottom of the battery housing 4, is attached to the support structure 7. Fastening is preferably carried out using fastening screws not shown in the drawing. The first lower shell 8 can be made of metal or plastic. In addition, the battery housing 4 has a cover element 9 (cf. 4 ), which according to this exemplary embodiment is also designed in the shape of a shell and can preferably be fastened to the support structure 7 by means of fastening screws (not shown in the drawing).

Zumindest das Deckelelement 9, bevorzugt jedoch sowohl das Deckelelement 9 als auch die erste Unterschale 8 sind derart an der Tragstruktur 7 befestigt, dass ein zur Außenwelt hermetisch dicht abgeschlossenes Innenraumvolumen des Batteriegehäuses 4 bewirkt ist. Im Hinblick darauf erfolgt die Befestigung des Deckelements 9 und der ersten Unterschale 8 bevorzugt unter Zuhilfenahme nicht zeichnerisch dargestellter Dichtungselemente, beispielsweise Ringdichtungen, die im Bereich der jeweiligen Kontaktflächen des Deckelelements 9 und der ersten Unterschale 8 mit der Tragstruktur 7 angeordnet werden/sind.At least the cover element 9, but preferably both the cover element 9 and the first lower shell 8, are attached to the support structure 7 in such a way that an interior volume of the battery housing 4 is hermetically sealed from the outside world. In view of this, the cover element 9 and the first lower shell 8 are preferably fastened with the aid of sealing elements not shown in the drawing, for example ring seals, which are/are arranged in the area of the respective contact surfaces of the cover element 9 and the first lower shell 8 with the support structure 7.

Wie den 2-4 weiter zu entnehmen ist, weist die Tragstruktur 7 ein fest mit derselben verbundenes, bevorzugt verschweißtes Stützelement 10 zur vertikalen Abstützung und Halterung des in die Tragstruktur 7 eingesetzten Batteriemoduls 5 auf. Das Stützelement 10 erstreckt sich entlang der Unterseite der Tragstruktur 7 und ragt mittels Fortsätzen 11 lediglich im Bereich der Ecken derselben in den von der Tragstruktur 7 umschlossenen Freiraum hinein. Korrespondierend zu besagten Fortsätzen 11 weist das Modulgehäuse 6 des Batteriemoduls 5 jeweils einen beabstandet zum Modulgehäuse-Boden 12 angeordneter Modulgehäuse-Absatz 12 auf. Mittels besagter Modulgehäuse-Absätze 12 stützt sich das Batteriemodul 5 respektive dessen Modulgehäuse 6 vertikal derart am Stützelement 10 der Tragstruktur 7 ab, dass das Batteriemodul 5 zur ersten, formstabilen Unterschale 8 hin, d. h. nach unten, teilweise durch die Tragstruktur 7 samt Stützelement 10 hindurch reicht (vgl. insbes. 2 und 3). Die Befestigung des Batteriemoduls 5 an der Tragstruktur 8 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel mittels Befestigungsschrauben 14a, 14b bewirkt, die ihrerseits Durchgangsbohrungen 15, 16, letztere bevorzugt Gewindebohrungen, im Modulgehäuse 6 und im Stützelement 10 durchsetzen.Like that 2-4 As can be further seen, the support structure 7 has a support element 10 that is firmly connected to it, preferably welded, for vertically supporting and holding the battery module 5 inserted into the support structure 7. The support element 10 extends along the underside of the support structure 7 and protrudes into the free space enclosed by the support structure 7 by means of extensions 11 only in the area of the corners thereof. Corresponding to said extensions 11, the module housing 6 of the battery module 5 each has a module housing shoulder 12 arranged at a distance from the module housing base 12. By means of said module housing shoulders 12, the battery module 5 or its module housing 6 is supported vertically on the support element 10 of the support structure 7 in such a way that the battery module 5 faces the first, dimensionally stable lower shell 8, ie downwards, partially through the support structure 7 together with the support element 10 is enough (see esp. 2 and 3 ). According to this exemplary embodiment, the battery module 5 is fastened to the support structure 8 by means of fastening screws 14a, 14b, which in turn pass through through holes 15, 16, the latter preferably threaded holes, in the module housing 6 and in the support element 10.

Wie den 2-4 noch zu entnehmen ist, ist zwischen der Tragstruktur 7 samt Batteriemodul 5 und der ersten, formstabilen Unterschale 8 eine zweite, nunmehr flexibel und/oder schmiegsam ausgebildete Unterschale 17 angeordnet. Die zweite Unterschale 17 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel umlaufend zwischen der Tragstruktur 7 und der ersten formstabilen Unterschale 8 eingespannt, wodurch sozusagen eine Ringdichtung ausgebildet wird. Durch diese Maßnahme wird ein oberes Raumvolumen 18 des Gesamt-Innenraumvolumen des Batteriegehäuses 4 hermetisch dicht von einem unteren Raumvolumen 19 desselben separiert. In Abhängigkeit der Werkstoffwahl für besagte zweite Unterschale 17 ist gegebenenfalls die oben erwähnte Ringdichtung zwischen Tragstruktur 7 und erster Unterschale 8 entbehrlich, worauf jedoch weiter unten näher eingegangen wird.Like that 2-4 can still be seen, a second, now flexible and / or supple lower shell 17 is arranged between the support structure 7 including the battery module 5 and the first, dimensionally stable lower shell 8. According to this exemplary embodiment, the second lower shell 17 is circumferentially clamped between the support structure 7 and the first dimensionally stable lower shell 8, whereby an annular seal is formed, so to speak. Through this measure, an upper volume 18 of the total interior volume of the battery housing 4 is hermetically separated from a lower volume 19 of the same. Depending on the choice of material for said second lower shell 17, the above-mentioned ring seal between the support structure 7 and the first lower shell 8 may be unnecessary, but this will be discussed in more detail below.

Im oberen Raumvolumen 18 ist das Batteriemodul 5 angeordnet. Im unteren Raumvolumen 19 ist eine Kühlvorrichtung 20 angeordnet. Die zweite, flexible und/oder schmiegsame Unterschale 17 ist Bestandteil der besagten Kühlvorrichtung 20 und steht in einem thermischen Kontakt mit dem Modulgehäuse 6, insbesondere dessen Modulgehäuse-Boden 12.The battery module 5 is arranged in the upper volume 18. A cooling device 20 is arranged in the lower volume 19. The second, flexible and/or supple lower shell 17 is part of said cooling device 20 and is in thermal contact with the module housing 6, in particular its module housing base 12.

Darüber hinaus ist zwischen der ersten, formstabilen Unterschale 8 und der zweiten, flexibel und/oder schmiegsam ausgebildeten Unterschale 17 eine an sich bekannte Kühlplatte 21 der Kühlvorrichtung 20 angeordnet. Die Kühlplatte bildet zumindest eine Medienleitung 22 aus, welche in 4 durch eine gestrichelte Linienführung angedeutet ist. Die zumindest eine Medienleitung 22 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel in einen nicht zeichnerisch dargestellten Kühlkreislauf des Fahrzeugs 1 eingebunden.In addition, a known cooling plate 21 of the cooling device 20 is arranged between the first, dimensionally stable lower shell 8 and the second, flexible and / or pliable lower shell 17. The cooling plate forms at least one media line 22, which in 4 is indicated by dashed lines. According to this exemplary embodiment, the at least one media line 22 is integrated into a cooling circuit of the vehicle 1, which is not shown in the drawing.

Unter Vermittlung eines Federelements 23 stützt sich die Kühlplatte 21 an der ersten, formstabilen Unterschale 8 ab und kontaktiert mittelbar über eine Wärmeleitfolie 24 aus einem wärmeleitfähigem Material, beispielsweise aus einem Metall, wie einem Aluminium, die zweite, flexible und/oder schmiegsame Unterschale 17. Unter Zuhilfenahme des Federelements 23 erfolgt die thermische Kontaktierung demnach unter Vorspannung. Infolge der flexibel und/oder schmiegsam ausgebildeten zweiten Unterschale 17 wird dieselbe vorteilhaft mit großer Oberfläche an die Kontur des Modulgehäuses 6, insbesondere des Modulgehäuse-Bodens 12 gedrückt, wodurch ein wirkungsvoller Wärmetausch gewährleistet ist/wird. In diesem Zusammenhang ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel auch im Kontaktbereich zwischen Modulgehäuse 6 und zweiter Unterschale 17 eine derartige Wärmeleitfolie 25 vorgesehen.With the help of a spring element 23, the cooling plate 21 is supported on the first, dimensionally stable lower shell 8 and indirectly contacts the second, flexible and/or pliable lower shell 17 via a heat-conducting foil 24 made of a thermally conductive material, for example made of a metal such as aluminum. With the help of the spring element 23, the thermal contacting takes place under prestress. As a result of the second lower shell 17 being designed to be flexible and/or supple, it is advantageously pressed with a large surface area against the contour of the module housing 6, in particular the module housing base 12, whereby an effective heat exchange is/is ensured. In this context, according to this exemplary embodiment, such a heat-conducting film 25 is also provided in the contact area between the module housing 6 and the second lower shell 17.

Was die zweite, flexible und/oder schmiegsame Unterschale 17 anbelangt, kann diese gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung durch ein dünnwandiges Metallteil oder eine Metallfolie gebildet sein. Bekanntermaßen ist Metall ein guter Wärmeleiter. So können das dünnwandige Metallteil oder die Metallfolie beispielsweise aus Aluminium oder aus einer Aluminiumlegierung oder aus einem Edelstahl bestehen.As far as the second, flexible and/or supple lower shell 17 is concerned, according to a first preferred embodiment variant of the invention, this can be formed by a thin-walled metal part or a metal foil. Metal is known to be a good conductor of heat. For example, the thin-walled metal part or the metal foil can be made of aluminum or an aluminum alloy or a stainless steel.

Gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung kann die zweite Unterschale 17 auch durch ein wärmeleitendes Kunststoffteil oder eine Kunststofffolie gebildet sein. So kann besagte/s Kunststoffteil oder Kunststofffolie beispielsweise aus einem Silikon bestehen, welche bevorzugt Einschlüsse und/oder Partikel aus einem wärmeleitenden Material, z. B: Metallpartikel und/oder Keramikpartikel, aufweist (nicht zeichnerisch dargestellt). Vorteilhaft erfüllt eine solche zweite Unterschale 17 sowohl Wärmeleit- als auch Abdichtfunktionen zur hermetischen Abdichtung des oberen Raumvolumens 18 zum unteren Raumvolumen 19 des Batteriegehäuses 4. Eine zusätzliche Wärmeleitfolie 25 kann durch diese Maßnahme entbehrlich sein.According to a second preferred embodiment variant of the invention, the second lower shell 17 can also be formed by a heat-conducting plastic part or a plastic film. For example, said plastic part or plastic film can consist of a silicone, which preferably contains inclusions and / or particles made of a heat-conducting material, e.g. B: metal particles and/or ceramic particles (not shown in the drawing). Such a second lower shell 17 advantageously fulfills both heat-conducting and sealing functions for hermetically sealing the upper volume 18 from the lower volume 19 of the battery housing 4. An additional heat-conducting film 25 can be dispensed with due to this measure.

Was das Federelement 23 anbelangt, ist dieses lediglich beispielgebend durch ein federelastisches Mattenelement, beispielsweise durch ein einfach und kostengünstig herstellbares federelastisches Schaumteil aus bevorzugt einem Kunststoffschaum gebildet, welches im Montageverbund die Kühlplatte 21 mit Vorspannung gegen das Modulgehäuse 6 beaufschlagt. Die Erfindung beschränkt sich demgemäß nicht auf diese konkrete Ausführungsform des Federelements 23, sondern erfasst auch ein jedwedes anderes, geeignetes Federelement 23 oder eine Mehrzahl derartiger Federelemente 23, die in ihrer Gesamtheit die Kühlplatte 21 mit großflächigem Kontakt gegen die zweite Unterschale 17 und weiter gegen das Modulgehäuse 6 drücken. So kann der gewünschte Anpressdruck beispielsweise auch durch eine Mehrzahl gleichmäßig über die Kühlplattenfläche verteilt angeordneter Einzelfederelemente in Form von Blatt- oder Schraubenfedern aus Metall oder Kunststoff oder durch ein Plattenelement aus Metall oder Kunststoff mit einer Mehrzahl an- oder ausgeformter federelastischer Stützstege bewirkt sein (nicht zeichnerisch dargestellt).As far as the spring element 23 is concerned, this is merely an example of a spring-elastic mat element, for example a spring-elastic foam part that can be produced easily and cost-effectively and is preferably made of a plastic foam, which in the assembly assembly applies prestress to the cooling plate 21 against the module housing 6. The invention is therefore not limited to this specific embodiment of the spring element 23, but also covers any other, suitable spring element 23 or a plurality of such spring elements 23, which in their entirety provide the cooling plate 21 with large-area contact against the second lower shell 17 and further against that Press module housing 6. For example, the desired contact pressure can also be achieved by a plurality of individual spring elements in the form of leaf or coil springs made of metal or plastic, which are evenly distributed over the cooling plate surface, or by a plate element made of metal or plastic with a plurality of molded-on or molded-on, resilient support webs (not shown in the drawing shown).

Wie bereits oben angedeutet, ist die Batteriebaugruppe 3 bevorzugt über die Tragstruktur 7 des Batteriegehäuses 4 im oder am Fahrzeug 1 gelagert. Hierzu kann der Tragstruktur 7 zumindest eine Haltevorrichtung zugeordnet sein oder kann dieselbe zumindest eine Haltevorrichtung aufweisen. Hierbei kann beispielsweise eine starre Verbindung oder auch eine federelastische Verbindung mittels Elastomerlager mit der Fahrzeugkarosserie vorgesehen werden (nicht zeichnerisch dargestellt).As already indicated above, the battery assembly 3 is preferably mounted in or on the vehicle 1 via the support structure 7 of the battery housing 4. For this purpose, the support structure 7 can be assigned at least one holding device or can have at least one holding device. Here, for example, a rigid connection or a resilient connection using elastomer bearings can be provided with the vehicle body (not shown in the drawing).

Wie den 2 und 4 zu entnehmen ist, bildet das Stützelement 10 auch nach außen weisende Fortsätze 26 aus. Zumindest einer der Fortsätze 26 korrespondiert mit einem darüber angeordneten scheibenförmigen Befestigungsmittel 27. Das besagte scheibenförmige Befestigungsmittel 27 ist mittels der Befestigungsschraube 14b in Position gehalten und fixiert. Sowohl dieser Fortsatz 26 als auch das korrespondierende Befestigungsmittel 27 weisen Formschlussmittel 28 in Form von Zentrierbolzen auf und dienen vorliegend der Fixierung des Batteriemoduls 5 an der Tragstruktur 7 in Querrichtung und nach oben.Like that 2 and 4 As can be seen, the support element 10 also forms outward-facing extensions 26. At least one of the extensions 26 corresponds to a disc-shaped fastening means 27 arranged above it. Said disc-shaped fastening means 27 is held and fixed in position by means of the fastening screw 14b. Both this extension 26 and the corresponding fastening means 27 have positive locking means 28 in the form of centering bolts and in the present case serve to fix the battery module 5 to the support structure 7 in the transverse direction and upwards.

BezugszeichenlisteReference symbol list

11
Fahrzeugvehicle
22
ElektromotorElectric motor
33
BatteriebaugruppeBattery assembly
44
BatteriegehäuseBattery case
55
BatteriemodulBattery module
66
ModulgehäuseModule housing
77
TragstrukturSupport structure
88th
erste Unterschalefirst subshell
99
DeckelelementLid element
1010
StützelementSupport element
1111
Fortsätze (Stützelement 10)Extensions (support element 10)
1212
Modulgehäuse-BodenModule housing base
1313
Modulgehäuse-AbsatzModule housing paragraph
14a14a
BefestigungsschraubeFastening screw
14b14b
BefestigungsschraubeFastening screw
1515
Durchgangsbohrung (Modulgehäuse 6)Through hole (module housing 6)
1616
Durchgangsbohrung (Stützelement 10)Through hole (support element 10)
1717
zweite Unterschalesecond subshell
1818
oberes Raumvolumenupper room volume
1919
unteres Raumvolumenlower volume of space
2020
KühlvorrichtungCooling device
2121
Kühlplattecooling plate
2222
MedienleitungMedia management
2323
FederelementSpring element
2424
WärmeleitfolieThermal conductive foil
2525
WärmeleitfolieThermal conductive foil
2626
Fortsätze (Stützelement 10)Extensions (support element 10)
2727
BefestigungsmittelFasteners
2828
FormschlussmittelPositive locking means

Claims (9)

Batteriebaugruppe (3) mit einem Batteriegehäuse (4), in welchem wenigstens ein Batteriemodul (5) mit zumindest einer in einem Modulgehäuse (6) desselben angeordneten Batteriezelle gehaltert ist, - wobei das Batteriegehäuse (4) eine das wenigstens eine Batteriemodul (5) zumindest teilweise seitlich einfassende, rahmenförmige Tragstruktur (7), eine einen Boden des Batteriegehäuses (4) ausbildende und an der Tragstruktur (7) befestigte oder befestigbare erste, formstabile Unterschale (8) sowie ein ebenfalls an der Tragstruktur (7) befestigtes oder befestigbares Deckelelement (9) aufweist, - wobei zwischen der Tragstruktur (7) samt Batteriemodul (5) und der ersten, formstabilen Unterschale (8) eine zweite, flexible und/oder schmiegsame Unterschale (17) angeordnet ist, die ein oberes Raumvolumen (18) des Batteriegehäuses (4) von einem unteren Raumvolumen (19) desselben hermetisch dicht separiert, wobei - im oberen Raumvolumen (18) das wenigstens eine Batteriemodul (5) und im unteren Raumvolumen (19) eine Kühlvorrichtung (20) der Batteriebaugruppe (3) angeordnet sind, - wobei die zweite, flexible und/oder schmiegsame Unterschale (17) Bestandteil der besagten Kühlvorrichtung (20) ist und in einem thermischen Kontakt mit dem Modulgehäuse (6) des wenigstens einen Batteriemoduls (5) steht, und - wobei die Tragstruktur (7) ein fest mit derselben verbundenes Stützelement (10) zur vertikalen Abstützung und Halterung des wenigstens einen Batteriemoduls (5) an der Tragstruktur (7) aufweist.Battery assembly (3) with a battery housing (4), in which at least one battery module (5) with at least one battery cell arranged in a module housing (6) of the same is held, - wherein the battery housing (4) has a frame-shaped support structure (7) which at least partially encloses the at least one battery module (5) laterally, a first, dimensionally stable lower shell (7) which forms a bottom of the battery housing (4) and is fastened or can be fastened to the support structure (7). 8) and a cover element (9) which is also attached or can be attached to the support structure (7), - A second, flexible and/or supple lower shell (17) is arranged between the support structure (7) including the battery module (5) and the first, dimensionally stable lower shell (8), which has an upper volume (18) of the battery housing (4). a lower volume (19) of the same hermetically sealed, whereby - the at least one battery module (5) is arranged in the upper volume (18) and a cooling device (20) of the battery assembly (3) is arranged in the lower volume (19), - wherein the second, flexible and/or supple lower shell (17) is part of said cooling device (20) and is in thermal contact with the module housing (6) of the at least one battery module (5), and - wherein the support structure (7) has a support element (10) firmly connected thereto for vertically supporting and holding the at least one battery module (5) on the support structure (7). Batteriebaugruppe (3) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Batteriemodul (5) mittels wenigstens eines beabstandet zu einem Modulgehäuse-Boden (12) angeordneten Modulgehäuse-Absatzes (13) des Modulgehäuses (6) am Stützelement (10) abgestützt oder abstützbar ist.battery assembly (3). Claim 1 , characterized in that the battery module (5) is supported or can be supported on the support element (10) by means of at least one module housing shoulder (13) of the module housing (6) arranged at a distance from a module housing base (12). Batteriebaugruppe (3) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Wahl der Beabstandung des Modulgehäuse-Absatzes (13) vom Modulgehäuse-Boden (12) das wenigstens eine Batteriemodul (5) derart am Stützelement (10) abgestützt oder abstützbar ist, dass das Batteriemodul (5) zur ersten, formstabilen Unterschale (8) hin teilweise durch die Tragstruktur (7) samt Stützelement (10) hindurch reicht.battery assembly (3). Claim 2 , characterized in that by choosing the spacing of the module housing shoulder (13) from the module housing base (12), the at least one battery module (5) is supported or can be supported on the support element (10) in such a way that the battery module (5) is first , dimensionally stable lower shell (8) partially extends through the support structure (7) including the support element (10). Batteriebaugruppe (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der ersten, formstabilen Unterschale (8) und der zweiten, flexiblen und/oder schmiegsamen Unterschale (17) eine Kühlplatte (21) der Kühlvorrichtung (20) angeordnet ist, welche Kühlplatte (21) sich unter Vermittlung zumindest eines Federelements (23) an der ersten, formstabilen Unterschale (8) abstützt und unmittelbar oder mittelbar über eine Wärmeleitfolie (24) unter Vorspannung die zweite, flexible und/oder schmiegsame Unterschale (17) thermisch kontaktiert.Battery assembly (3) according to one of the Claims 1 until 3 , characterized in that a cooling plate (21) of the cooling device (20) is arranged between the first, dimensionally stable lower shell (8) and the second, flexible and / or pliable lower shell (17), which cooling plate (21) is arranged through at least one Spring element (23) is supported on the first, dimensionally stable lower shell (8) and thermally contacts the second, flexible and / or supple lower shell (17) directly or indirectly via a heat-conducting film (24) under pretension. Batteriebaugruppe (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass dem Modulgehäuse (6) im Kontaktbereich mit der zweiten, flexiblen und/oder schmiegsamen Unterschale (17) eine Wärmeleitfolie (25) zugeordnet ist.Battery assembly (3) according to one of the Claims 1 until 4 , characterized in that a heat-conducting film (25) is assigned to the module housing (6) in the contact area with the second, flexible and / or pliable lower shell (17). Batteriebaugruppe (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite, flexible und/oder schmiegsame Unterschale (17) durch ein dünnwandiges Metallteil oder eine Metallfolie oder durch ein Kunststoffteil oder eine Kunststofffolie gebildet ist.Battery assembly (3) according to one of the Claims 1 until 5 , characterized in that the second, flexible and/or supple lower shell (17) is formed by a thin-walled metal part or a metal foil or by a plastic part or a plastic foil. Batteriebaugruppe (3) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das besagte Kunststoffteil oder besagte Kunststofffolie Einschlüsse und/oder Partikel aus einem wärmeleitenden Material aufweist.battery assembly (3). Claim 6 , characterized in that said Plastic part or said plastic film has inclusions and / or particles made of a heat-conducting material. Fahrzeug (1) mit einer Batteriebaugruppe (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 7.Vehicle (1) with a battery assembly (3) according to one of the Claims 1 until 7 . Fahrzeug (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Batteriebaugruppe (3) über die Tragstruktur (7) des Batteriegehäuses (4) im oder am Fahrzeug (1) gelagert ist.Vehicle (1) after Claim 8 , characterized in that the battery assembly (3) is mounted in or on the vehicle (1) via the support structure (7) of the battery housing (4).
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