Die Erfindung betrifft eine Wärmeleitvorrichtung für einen elektrischen Energiespeicher eines zumindest teilweise elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Aus dem Stand der Technik ist bereits bekannt, dass zum Kühlen eines elektrischen Energiespeichers, beispielsweise einem Hochvolt-Energiespeicher, eine Wärmeleitpaste oder Wärmeleitvergussmasse verwendet wird, um einen thermischen Kontakt zum Kühlsystem von dem elektrischen Energiespeicher im Kraftfahrzeug zu erreichen. Insbesondere sind Wärmeleitmassen sehr teuer und schwer. Ferner ist ein Aufbringprozess der Wärmeleitmasse im Serienprozess schwer beherrschbar und es kann die Gefahr von Lufteinschlüssen bei der Applikation auftreten und zu Problemen im Fährbetrieb führen. Ferner lassen sich die Batterieblöcke durch die Haftwirkung nur mit erheblichen Aufwand wieder ausbauen. Des Weiteren ist die Wärmeleitmasse beziehungsweise Wärmeleitvergussmasse nur bedingt recyclingfähig.

Die DE 102008 010 839 A1 betrifft eine Batterie mit einer in einem Batteriegehäuse angeordneten Wärmeleitplatte zum Temperieren der Batterie, wobei mehrere elektrisch parallel und/oder seriell miteinander verschalteten Einzelzellen wärmeleitend mit der Wärmeleitplatte verbunden sind. Die Batterie zeichnet sich insbesondere durch ein Federelement aus, mittels dessen die Einzelzellen definiert an die Wärmeleitplatte pressbar sind.

Die DE 102008 034 876 A1 betrifft eine Batterie mit einer am Batteriegehäuse angeordneten Wärmeleitplatte zum Temperieren der Batterie, wobei mehrere mittels einer Zellverbinderplatine elektrisch parallel und/oder seriell miteinander verschaltete Einzelzellen wärmeleitend mit der Wärmeleitplatte verbunden sind, wobei wenigstens ein Federelement vorgesehen ist, mittels dem die Einzelzellen definiert an die Wärmeleitplatte pressbar sind. Es sind an der Zellverbinderplatine oder an der Metallplatte ein oder mehrere Vorspannelemente zu einer Vorspannung und Befestigung des Federelements angeordnet.

Die DE 102011 003 538 A1 betrifft eine Vorrichtung zum Andrücken eines Kühlers an eine Batterie, wobei der Kühler zumindest eine Kühlfläche zum Aufnehmen oder Abgeben von Wärmeenergie aufweist, und wobei die Batterie zumindest eine Kontaktfläche zum Anlegen der Kühlfläche des Kühlers aufweist. Die Vorrichtung weist ein Druckteil mit zumindest einem federelastischen Druckelement zum Übertragen einer Andruckkraft auf einen Teilbereich einer Batterie abgewandten Fläche des Kühlers auf. Weiterhin weist die Vorrichtung eine Einhängevorrichtung zum Einhängen des Druckteils an der Batterie auf, wobei die Einhängevorrichtung ausgebildet ist, um eine der Andruckkraft entgegen gerichtete Einhängekraft zu erzeugen, wenn der Kühler an der Batterie angeordnet ist und die Einhängevorrichtung an der Batterie eingehängt ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Wärmeleitvorrichtung zu schaffen, mittels welcher eine verbesserte Abführung von Wärme von dem elektrischen Energiespeicher an eine Kühlvorrichtung realisiert werden kann.

Diese Aufgabe wird durch eine Wärmeleitvorrichtung gemäß dem unabhängigen Patentanspruch gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungsformen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Ein Aspekt der Erfindung betrifft eine Wärmeleitvorrichtung für einen elektrischen Energiespeicher eines zumindest teilweise elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugs, mit zumindest einem Wärmeleitelement, welches zum Kontaktieren mit zumindest einer Batteriezelle des elektrischen Energiespeichers und zum Abführen von Wärme von der zumindest einen Batteriezelle ausgebildet ist, und mit zumindest einem Federelement, welches zum Ausüben einer definierten Federkraft zwischen der zumindest einen Batteriezelle und dem zumindest einen Wärmeleitelement ausgebildet ist.

Es ist vorgesehen, das Wärmeleitelement drehbar an einer Halteeinrichtung der Wärmeleitvorrichtung angeordnet ist und das Federelement derart an dem Wärmeleitelement und/oder an der Halteeinrichtung angeordnet ist, dass eine Drehbewegung des Wärmeleitelements abgefedert ist.

Dadurch ist es ermöglicht, dass eine verbesserte Wärmeabführung aus der zumindest einen Batteriezelle an eine Kühleinrichtung realisiert werden kann. Insbesondere ist sowohl das Wärmeleitelement als auch die Halteeinrichtung sehr günstig herstellbar. Ferner können die Wärmeleitplatten im Kraftfahrzeug beziehungsweise in dem elektrischen Energiespeicher sehr einfach montiert beziehungsweise demontiert werden. Des Weiteren kann ein sehr einfacher und reversionsfreundlicher Batterieaufbau realisiert werden, wodurch insbesondere auch der Batterieaufbau kostengünstig ist und eine gute Recyclingfähigkeit aufweist. Ferner kann eine Gewichtseinsparung realisiert werden, insbesondere gegenüber einer herkömmlichen, aus dem Stand der Technik bekannten Wärmeleitpaste.

Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das Wärmeleitelement mit einem Gehäuse, insbesondere einer Gehäusewand des Gehäuses, des elektrischen Energiespeichers kontaktiert ist. Mit anderen Worten kann das Wärmeleitelement auf einer Seite mit der zumindest einen Batteriezelle kontaktiert sein und mit der anderen Seite mit dem Gehäuse zum Abführen der Wärme. Somit kann der Wärmeleitpfad von der zumindest einen Batteriezelle über das Wärmeleitelement hin zu dem Gehäuse realisiert werden. Auf der Gehäuseseite ist dann insbesondere eine Kühleinrichtung des elektrischen Energiespeichers ausgebildet, sodass die Wärme weiter abgeführt werden kann. Die Kühleinrichtung kann beispielsweise fluidisch sein.

Ferner kann vorgesehen sein, dass der elektrische Energiespeicher eine Vielzahl von Batteriezellen und/oder Batteriemodulen aufweist, wobei die Wärmeleitvorrichtung zum Abführen der Wärme der Vielzahl von Batteriezellen und/oder Batteriemodulen ausgebildet ist.

Insbesondere ist Ferner die Wärmeleitvorrichtung an einer Unterseite des elektrischen Energiespeichers, insbesondere an einer unteren Gehäusewand, ausgebildet.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltungsform ist das Wärmeleitelement aus Aluminium ausgebildet. Insbesondere ist Aluminium ein guter Wärmeleiter, sodass verbessert die Wärme von der Batteriezelle abgeführt werden kann. Des Weiteren ist Aluminium sehr leicht, sodass die Wärmeleitvorrichtung gewichtsreduziert bereitgestellt werden kann.

Es hat sich weiterhin als vorteilhaft erwiesen, wenn die Halteeinrichtung aus Kunststoff ausgebildet ist. Insbesondere kann somit eine einfach herstellbare Halteeinrichtung bereitgestellt werden. Des Weiteren ist Kunststoff strapazierfähig und insbesondere für den Einbau in einen elektrischen Energiespeicher geeignet, da beispielsweise Kunststoff nicht elektrisch leitend ist. Ferner ist Kunststoff leicht, sodass die Wärmeleitvorrichtung gewichtsreduziert ausgebildet ist.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform ist die Halteeinrichtung ein Kunststoff- Spritzgussteil. Dadurch ist es ermöglicht, dass auf einfache Weise die Halteeinrichtung gespritzt werden kann. Somit lässt sich mit wenig Herstellungsaufwand die Halteeinrichtung in einem Spritzgusswerkzeug hersteilen.

Ebenfalls vorteilhaft ist, wenn das Wärmeleitelement in einem Querschnitt des Wärmeleitelements betrachtet S-förmig ausgebildet ist. Insbesondere kann beispielsweise ein oberer Schenkel der S-Form mit der einen Batteriezelle gekoppelt sein. Insbesondere kann ein weiterer Schenkel der S-Form, insbesondere ein unterer Schenkel der S-Form, mit dem Gehäuse gekoppelt sein. Durch die S-Form ist es ermöglicht, dass auf möglichst einfache Art und Weise eine thermische Kopplung zwischen der zumindest einen Batteriezelle und dem Gehäuse hergestellt werden kann. Des Weiteren ist die S-Form einfach um einen Drehpunkt drehbar, sodass die Drehung vereinfach durchgeführt werden kann.

Es hat sich weiterhin als vorteilhaft erwiesen, wenn die Wärmeleitvorrichtung eine Vielzahl von jeweils drehbar gelagerten Wärmeleitelementen aufweist. Insbesondere ist es dadurch ermöglicht, dass auf Basis der Vielzahl gelagerter Wärmeleitelemente eine gute Wärmeleitfähigkeit der Wärmeleitvorrichtung realisiert ist. Somit kann verbessert die Wärme der zumindest einen Batteriezelle abgeführt werden.

Es hat sich weiterhin als vorteilhaft erwiesen, wenn die Vielzahl von jeweils drehbar gelagerten Wärmeleitelementen geschichtet angeordnet ist. Insbesondere kann dabei das Wärmeleitelement S-förmig ausgebildet sein. Durch die S-Form kann eine einfache Schichtung realisiert werden. Dies hat insbesondere den Vorteil, dass die thermischen Wärmeleitelemente geschichtet angeordnet werden können, wodurch die Anzahl der thermischen Übertragungselemente, insbesondere der Wärmeleitelemente, signifikant erhöht werden kann. Somit kann eine verbesserte Wärmeabfuhr der elektrischen Batteriezelle realisiert werden. Insbesondere überlappen sich somit jeweils die Wärmeleitelemente zumindest teilweise.

Es hat sich weiterhin als vorteilhaft erwiesen, wenn das Federelement aus Kunststoff ausgebildet ist. Insbesondere kann somit eine einfache und gewichtsreduzierte Variante des Federelements bereitgestellt werden. Insbesondere ist dieses sehr einfach herstellbar sowie einfach montierbar.

Weiterhin vorteilhaft ist, wenn das Federelement als Blattfeder ausgebildet ist. Insbesondere liegt das Federelement dann zumindest bereichsweise an dem Wärmeleitelement an. Durch die Blattfeder kann eine einfache Federwirkung erzeugt werden.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform sind an dem Wärmeleitelement jeweils zwei Federelemente angeordnet. Beispielsweise bei einer S-förmigen Ausgestaltungsform des Wärmeleitelements kann ein Federelement an einem oberen Schenkel anliegen und ein zweites Federelement an dem unteren Schenkel der S-Form. Insbesondere können sich die Federelemente an der Halteeinrichtung abstützen, sodass eine Federwirkung realisiert werden kann.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft einen elektrischen Energiespeicher mit einer Wärmeleitvorrichtung gemäß dem vorhergehenden Aspekt. Der elektrische Energiespeicher ist insbesondere als Hochvolt-Batterie ausgebildet. Insbesondere weist der elektrische Energiespeicher eine Kühlvorrichtung zum Kühlen der zumindest einen Batteriezelle auf.

Ein nochmals weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einem elektrischen Energiespeicher gemäß dem vorhergehenden Aspekt. Das Kraftfahrzeug ist insbesondere zumindest teilweise elektrisch, insbesondere vollelektrisch, ausgebildet.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Dabei zeigen:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer Ausführungsform eines elektrischen Energiespeichers mit einer Ausführungsform einer Wärmeleitvorrichtung; und

Fig. 2 eine schematische Perspektivansicht einer Ausführungsform der

Wärmeleitvorrichtung.

In den Fig. sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Fig. 1 zeigt in einer schematischen Seitenansicht eine Ausführungsform eines elektrischen Energiespeichers 10 für ein zumindest teilweise elektrisch betriebenes Kraftfahrzeug 12, welches rein schematisch dargestellt ist. Insbesondere kann das Kraftfahrzeug 12 auch vollelektrisch betrieben sein.

Ferner zeigt die Fig. 1 eine Wärmeleitvorrichtung 14 für den elektrischen Energiespeicher 10. Die Wärmeleitvorrichtung 14 weist zumindest ein Wärmeleitelement 16, vorliegend insbesondere drei Wärmeleitelemente 16, auf. Das Wärmeleitelement 16 ist zum Kontaktieren mit zumindest einer Batteriezelle 18 des elektrischen Energiespeichers 10 und zum Abführen von Wärme Wy von der Batteriezelle 18 ausgebildet. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der elektrische Energiespeicher 10 eine Vielzahl von Batteriezellen 18 aufweist. Die Batteriezellen 18 können beispielsweise als prismatische Batteriezellen 18 ausgebildet sein. Der elektrische Energiespeicher 10 kann somit insbesondere als Hochvolt-Batterie ausgebildet sein.

Ferner weist die Wärmeleitvorrichtung 14 zumindest ein Federelement 20, vorliegend eine Vielzahl von Federelementen 20 auf. Ferner ist durch die jeweiligen Achsen x, y und z eine jeweilige Einbaurichtung im Kraftfahrzeug 12 angezeigt. Die z-Achse beschreibt dabei insbesondere eine Fahrzeughochrichtung, die y-Achse eine Fahrzeugquerrichtung und die x-Achse eine Fahrzeuglängsrichtung. Der elektrische Energiespeicher 10 weist ferner eine Gehäusewand 22 auf, an welcher das zumindest eine Wärmeleitelement 16 kontaktiert ist. Insbesondere kann die Gehäusewand 22 wiederum mit einer Kühlvorrichtung des elektrischen Energiespeichers 12 kontaktiert sein, wodurch erzeugte Wärme Wy von der Batteriezelle 18 über das Wärmeleitelement 16 an die Gehäusewand 22 und dann wiederum an die Kühlvorrichtung abgegeben werden kann. Die Gehäusewand 22 ist insbesondere eine untere Gehäusewand 22 des Gehäuses.

Insbesondere ist gezeigt, dass das Wärmeleitelement 16 drehbar an einer Halteeinrichtung 24 der Wärmeleitvorrichtung 14 angeordnet ist und das Federelement 20 derart an dem Wärmeleitelement 16 angeordnet ist, dass eine Drehbewegung 26 des Wärmeleitelements 16 abgefedert ist. Insbesondere kann das Wärmeleitelement 16 um einen Drehpunkt 28 drehbar gelagert sein.

Insbesondere ist zu sehen, dass das Wärmeleitelement 16 in einem Querschnitt des Wärmeleitelements 16 betrachtet S-förmig ausgebildet ist. Des Weiteren zeigt die Fig. 1, dass die Wärmeleitvorrichtung 14 eine Vielzahl von jeweils drehbar gelagerten Wärmeleitelementen 16 aufweist.

Ferner ist in der Fig. 1 gezeigt, dass das Federelement 20 insbesondere als Blattfeder ausgebildet ist, wobei ferner gezeigt ist, dass an dem Wärmeleitelement 16 jeweils zwei Federelemente 20 angeordnet sind.

Fig. 2 zeigt in einer schematischen Perspektivansicht eine weitere Ausführungsform der Wärmeleitvorrichtung 14. Vorliegend ist insbesondere gezeigt, dass die Vielzahl von jeweils drehbar gelagerten Wärmeleitelementen 16 geschichtet angeordnet ist. Insbesondere überlappen sich somit jeweils die Wärmeleitelemente 16 zumindest teilweise.

Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das Wärmeleitelement 20 aus Aluminium ausgebildet ist. Die Halteeinrichtung 24 kann insbesondere aus Kunststoff ausgebildet sein, insbesondere kann es sich bei der Halteeinrichtung 24 um ein Kunststoff- Spritzgussteil handeln. Das Federelement 20 kann insbesondere ebenfalls aus Kunststoff ausgebildet sein.

Insbesondere ist somit in der Fig. 2 gezeigt, dass die Wärmeleitelemente 20 als einzelne Blättchen, insbesondere als thermische Übertragungselemente ausgebildet sind, die der Wärmeleitung dienen und beispielsweise aus einem wärmeleitfähigen Material, wie beispielsweise aus Aluminium, ausgebildet sein können. Diese Wärmeleitelemente 16 werden in der Halteeinrichtung 24, welche beispielsweise ebenfalls aus Kunststoff ausgebildet sein kann, aufgenommen, die diese gleichzeitig federnd drehbar lagert. Dies hat den Vorteil gegenüber einer aus dem Stand der Technik bekannten Blechplatte, dass die thermischen Übertragungselemente geschichtet angeordnet werden können, und somit die Anzahl der thermischen Übertragungselemente signifikant höher gewählt werden kann. Des Weiteren können die Kunststoff-Federn, mit anderen Worten die Federelemente 20, in der Halteeinrichtung 24 relativ frei gestaltet werden, wodurch auch geringe Federraten möglich sind.

Insbesondere ist es dadurch ermöglicht, dass die Bauteile der Wärmeleitvorrichtung 14 beziehungsweise des elektrischen Energiespeichers 10 sehr kostengünstig herstellbar sind. Die Wärmeleitplatten sind im Kraftfahrzeug 12 beziehungsweise im elektrischen Energiespeicher 10 sehr einfach zu montieren und zu demontieren. Des Weiteren kann ein sehr einfacher und reversionsfreundlicher Batterieaufbau realisiert werden, wodurch diese kostengünstig und gut recyclingfähig sind. Ferner kann Baugewicht eingespart werden, da insbesondere die Wärmeleitelemente 20 ein geringeres Gewicht aufweisen als beispielsweise die Wärmeleitpaste.

Insgesamt zeigen die Fig. eine Wärmeleitplatte zur Anwendung in HV-Batterien.

Bezugszeichenliste

10 elektrischer Energiespeicher

12 Kraftfahrzeug

14 Wärmeleitvorrichtung

16 Wärmeleitelement

18 Batteriezelle

20 Federelement

22 Gehäusewand

24 Halteeinrichtung

26 Drehbewegung

28 Drehpunkt x x-Achse y y-Achse z-Achse

Wy Wärme