Batterie mit einer Kühlplatte und Kraftfahrzeug mit einer entsprechenden Batterie

Die Erfindung betrifft eine Batterie mit einer Kühlplatte und ein Kraftfahrzeug mit dieser Batterie, wobei die Batterie durch die Ausgestaltung eines

Befestigungssystems eine besonders effiziente Montage und Kühlung erlaubt.

Stand der Technik

Es ist bekannt, Batteriemodule mit ihrer Unterseite auf einer Oberseite einer Kühlplatte anzuordnen. Dabei sind Bohrungen in der Kühlplatte angeordnet und die Batteriemodule mittels Verschraubungen mit der Kühlplatte verbunden.

Nachteilig hierbei ist, dass ein Anbringen der Verschraubungen von einer Unterseite der Kühlplatte her erfolgen muss, was einen Montageprozess verkompliziert. Zudem ist ein definierter Anpressdruck der Batteriemodule auf die Kühlplatte nur verhältnismäßig aufwendig über eine Ermittlung des Drehmoments der Schrauben beim Eindrehen zu realisieren. Der Anpressdruck sollte eine definierte Größe erreichen, damit ein thermischer Übergangswiderstand zwischen den Batteriemodulen und der Kühlplatte möglichst gering ist.

Es sind auch Anordnungen von Akkumulatorbatteriegehäusen auf einer

Unterlage mittels Schienen bekannt. So geht aus der DE 7618323 U eine Vorrichtung zur Halterung von einer aus einer Mehrzahl von nebeneinander angeordneten Gehäusen bestehenden Akkumulatorbatterie auf einer Unterlage hervor. Dazu ist an dem Boden jedes Akkumulatorbatteriegehäuses im Bereich seiner Mitte eine senkrecht zur Mittelebene der Batterie gerichtete Schiene befestigt, die einen parallel zur Schiene gerichteten hakenartigen Vorsprung besitzt, der zwischen sich und der Schiene einen der Länge und der Stärke des Vorsprungs entsprechenden Zwischenraum bildet. Auf der Unterlage sind gleiche Schienen mit gegenüber den an den Gehäusen befestigten Schienen entgegengesetzt gerichteten Vorsprüngen befestigt und der Abstand je zweier auf der Unterlage befestigter Schienen ist derart bemessen, dass sich die einzelnen, die Akkumulatorbatterie bildenden Gehäuse gegenseitig seitlich abstützen.

Offenbarung der Erfindung

Erfindungsgemäß wird eine Batterie zur Verfügung gestellt, welche wenigstens ein Batteriemodul mit einer Unterseite, eine Kühlplatte mit einer Oberseite und einem auf der Oberseite der Kühlplatte angeordneten Befestigungssystem für das wenigstens eine Batteriemodul umfasst, wobei das Befestigungssystem wenigstens zwei beabstandet zueinander verlaufende Schienen aufweist und mittels der Schienen das wenigstens eine Batteriemodul derart auf der Kühlplatte befestigt ist, dass die Unterseite des Batteriemoduls in direktem Kontakt mit der

Oberseite der Kühlplatte steht. Die Batterie ist bevorzugt eine Li-Ionen-Batterie.

Hiermit ist es vorteilhaft ermöglicht, Batteriemodule auf der Kühlplatte anzuordnen, ohne dass die Unterseite der Kühlplatte zugänglich sein muss. Während einer Montage der erfindungsgemäßen Batterie muss die Kühlplatte nun nicht mehr gedreht werden, wodurch der Montageprozess vereinfacht ist. Mittels der Schienen ist zudem vorteilhaft ein Einschieben der Batteriemodule ermöglicht, wodurch die Batteriemodule geführt auf ihre vorgesehene Position gelangen können. Aufwendiges Nachpositionieren entfällt somit während einer Montage. So kann die erfindungsgemäße Batterie einfacher und schneller montiert oder gewartet werden.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass mittels des Befestigungssystems das wenigstens eine Batteriemodul auf der Kühlplatte mit einem vordefinierten Anpressdruck befestigt ist, bevorzugt mit einem

Anpressdruck von mindestens 3 bar, noch bevorzugter von mindestens 5 bar. Durch den definierten Anpressdruck wird vorteilhaft ein möglichst geringer thermischer Übergangswiderstand zwischen der Unterseite des Batteriemoduls und der Kühlplatte erzeugt. In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der direkte Kontakt der Unterseite des Batteriemoduls mit der Oberseite der Kühlplatte wärmeleitend ausgebildet ist. Hiermit ist vorteilhaft eine effiziente Ableitung der Wärme des Batteriemoduls möglich.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Schienen ein T-Profil oder ein L-Profil aufweisen. Damit können leicht verfügbare, vorgefertigte Profile zur Herstellung verwendet werden, was vorteilhaft Materialkosten spart.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass mittels der Unterseite des Batteriemoduls und der Schienen des

Befestigungssystems ein Nut- und Federsystem ausgebildet ist. Hiermit ist vorteilhaft eine genaue und schnelle Positionierung des Batteriemoduls auf der Kühlplatte gewährleistet. Die Nut und Feder können zudem ebenfalls

wärmeleitend miteinander verbunden sein, wodurch die zur Kühlung

verwendbare Oberfläche vergrößert und eine höhere Kühlleistung vorteilhaft möglich wird.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Unterseite des Batteriemoduls mindestens einen Vorsprung aufweist, der zum Eingriff in die Schienen des Befestigungssystems ausgebildet ist. Mit dem Vorsprung der Unterseite des Batteriemoduls ist vorteilhaft eine besonders einfach zu realisierende und damit kostengünstige Verbindungsmöglichkeit zwischen dem Batteriemodul und der Kühlplatte geschaffen.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Unterseite des Batteriemoduls in ihrer Gesamtheit die Oberseite der

Kühlplatte direkt kontaktiert. Hiermit ist das Batteriemodul mit der größtmöglichen Fläche seiner Unterseite mit der Kühlplatte verbunden, wodurch vorteilhaft der Kühleffekt verstärkt wird.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Schienen Bohrungen zur Aufnahme von Schrauben aufweisen, derart, dass die Schienen durch Schrauben von der Oberseite der Kühlplatte her befestigbar ausgebildet sind. Hiermit ist vorteilhaft ein haltbares und dauerhaftes Fixieren der Schienen mit einfachen Mitteln und einem hohen zusätzlichen Anpressdruck ermöglicht.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Kühlplatte Kühlmittelkanäle aufweist. Mittels der Kühlkanäle kann die Kühlplatte vorteilhaft von Kühlmittel durchströmt und eine erhöhte Kühlleistung erzielt werden.

Erfindungsgemäß wird zudem ein Kraftfahrzeug bereitgestellt, mit einer Batterie in den zuvor genannten Ausgestaltungen, wobei die Batterie mit einem

Antriebssystem des Kraftfahrzeugs verbunden ist. Die Vorteile der

erfindungsgemäßen Batterie als Bauteil kommen so auch dem Kraftfahrzeug als Baugruppe zugute.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben und in der Beschreibung ausgeführt.

Der Begriff Batterie schließt in dieser Anmeldung auch Batteriesysteme, Akkumulatorbatterien, Akkumulatoren, Akkumulatorsysteme, insbesondere Li-Ionen-Systeme oder Li-Polymer-Ionen-Systeme mit ein.

Zeichnungen

Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung und der nachfolgenden

Beschreibung näher erläutert. Figur 1 zeigt eine erfindungsgemäße Kühlplatte.

Ausführungsformen der Erfindung

In Fig. 1 ist ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Kühlplatte 10 abgebildet. Auf ihrer Oberseite 20 sind hier zwei Schienen, eine Mittelschiene 12 und eine Außenschiene 12' angeordnet. Zwischen der Mittelschiene 12 und der

Außenschiene 12' ist in der Abbildung ein Batteriemodul 16 positioniert. Das Batteriemodul 16 ist bevorzugt aus mehreren in Reihe angeordneten

Batteriezellen 18 gebildet. Die Kühlplatte 10 dient einer Temperierung des zumindest einen Batteriemoduls 16. Dazu ist die Kühlplatte 10 vorzugsweise aus Metall gefertigt, da Metalle einen hohen Wärmeleitkoeffizienten besitzen. Das Batteriemodul 16 steht nach einer Montage direkt mit der Kühlplatte 10 in Kontakt. Bevorzugt kontaktiert die Unterseite des Batteriemoduls 16 die Oberseite 20 der Kühlplatte 10 direkt.

Dabei ist die Unterseite des Batteriemoduls 16 wärmeleitend mit der Oberseite 20 der Kühlplatte 10 verbunden, bevorzugt die gesamte Unterseite des

Batteriemoduls 16. Ein Luftspalt, der einen Wärmeleitwiderstand darstellt, ist zwischen der Unterseite des Batteriemoduls 16 und der Oberseite 20 der Kühlplatte 10 nicht vorhanden. Möglich ist auch, dass die Unterseite des

Batteriemoduls 16 oder die Oberseite 20 der Kühlplatte 10 mit Wärmeleitpaste ausgebildet ist, um den Wärmeleitwiderstand weiter zu verringern.

Erfindungsgemäß ist es auch möglich, dass die Kühlplatte 10 Kühlmittelkanäle aufweist, durch welche ein fluides Kühlmittel strömen und so eine zusätzliche Kühlleistung erzeugen kann.

Die Schienen 12, 12' sind beabstandet zueinander auf der Oberseite 20 der Kühlplatte 10 angeordnet, bevorzugt parallel zueinander. Erfindungsgemäß sind die Schienen 12, 12' aus Kunststoff oder Metall oder aus Kunststoff und Metall ausgeführt. Sie können dabei als T-Profil oder als L-Profil gestaltet sein, wobei jeweils der Steg der Profile mit der Oberseite 20 verbunden ist. Mit der

Ausbildung der Schienen 12, 12' als T-Profil oder L-Profil ist zwischen dem Gurt der Profile und der Oberseite 20 ein Hinterschnitt geschaffen, in welchen eine entsprechende Ausformung an der Unterseite des Batteriemoduls 16 eingreifen kann. Die Ausformung an der Unterseite des Batteriemoduls 16 korrespondiert dabei in der Weise mit dem Hinterschnitt, dass in Richtung senkrecht zur Oberseite 20 der Kühlplatte 10 ein Formschluss hergestellt ist und das

Batteriemodul 16 mit einem vorbestimmten Anpressdruck auf der Kühlplatte 10 positioniert ist. Vorzugsweise ist die Ausformung als Überstand an der Unterseite des Batteriemoduls 16 gebildet. Die Unterseite des Batteriemoduls 16 kann dazu eine Grundplatte aufweisen, welche seitliche Abmessungen des übrigen

Batteriemoduls übersteigt und so in eine Nut oder Aussparung der Schiene greift. Es ist auch möglich, dass Seitenteile des Batteriemoduls 16 eine entsprechende Kerbe beziehungsweise Aussparung aufweisen, in welche die Gurte der Profile eingreifen. Die Unterseite des Batteriemoduls 16 und die Schienen 12, 12' können in einem Ausführungsbeispiel auch als Nut- und Federsystem

ausgebildet sein.

Entsprechend der Fig. 1 sind T-Profile angeordnet. Das bietet die Möglichkeit, auf beiden Seiten einer Schiene 12 oder 12' Batteriemodule 16 anzuordnen.

Die Ausformung an der Unterseite des Batteriemoduls 16 ist dabei so gestaltet, dass das Batteriemodul 16 mit seiner Unterseite auf der Oberseite 20 der Kühlplatte 10 flächig aufliegt. Zur Montage wird das zumindest eine

Batteriemodul 16 seitlich, in Längsrichtung zu den Schienen 12, 12', zwischen die Schienen 12, 12' geschoben oder die Schienen 12, 12' werden positioniert, nachdem das Batteriemodul 16 angeordnet wurde.

In Fig. 1 weisen die Schienen 12, 12' Bohrungen 14 auf. Mittels

Verschraubungen durch diese Bohrungen 14 in die Oberseite 20 der Kühlplatte 10 sind die Schienen 12, 12' und das Batteriemodul 16 fixiert. Erfindungsgemäß sind auch andere Fügemöglichkeiten zur Fixierung der Schienen 12, 12' vorgesehen, beispielsweise Nieten, Stanzen, Kleben oder Schweißen. Es ist zudem eine Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Kühlplatte 10 vorgesehen, bei der die Schienen 12, 12' aus der Oberseite 20 ausgeformt sind.

Ist das Batteriemodul 16 angeordnet und sind die Schienen 12, 12' fixiert, so üben die Schienen 12, 12' durch elastische Verformung eine kontinuierliche Kraft im Wesentlichen senkrecht und in Richtung zur Oberseite 20 auf die Ausformung an der Unterseite des Batteriemoduls 16 aus. Dadurch ist das Batteriemodul 16 mit einem definierten Anpressdruck auf der Kühlplatte 10 angeordnet. Der definierte Anpressdruck gewährleistet einen möglichst geringen thermischen Übergangswiderstand zwischen Batteriemodul 16 und Kühlplatte 10. Er liegt erfindungsgemäß bei mindestens 3 bar, noch bevorzugter bei 5 bar.