DE102011000693A1

DE102011000693A1 - Elektrischer Energiespeicher eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102011000693A1
Application number: DE201110000693
Authority: DE
Inventors: Stefan Bender; Steffen Maurer
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2011-02-14
Filing date: 2011-02-14
Publication date: 2012-08-16
Anticipated expiration: 2031-02-15
Also published as: DE102011000693B4; US9017845B2; JP2012169275A; JP5529906B2; US20120208058A1; CN102638108B; CN102638108A

Abstract

Elektrischer Energiespeicher (10) eines Kraftfahrzeugs, insbesondere Hochvoltenergiespeicher eines Hybridfahrzeugs oder eines Elektrofahrzeugs, mit einem Gehäuse (11) und mit im Gehäuse aufgenommenen Speichermodulen (12), wobei das Gehäuse (11) ein Gehäuseoberteil (15), ein Gehäuseunterteil (16) und ein Tragelement (17) mit einem ringartigen Tragrahmen (18) aufweist, wobei das Gehäuseunterteil (15) und das Gehäuseoberteil (16) mit dem zwischen denselben positionierten Tragrahmen (18) lösbar verbunden sind, und wobei der ringartige Tragrahmen (18) Befestigungsabschnitte (19, 20) aufweist, über welche der elektrischer Energiespeicher mit einer Karosseriestruktur eines Kraftfahrzeugs lösbar verbindbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Energiespeicher eines Kraftfahrzeugs, insbesondere einen Hochvoltenergiespeicher eines Hybridfahrzeugs oder eines Elektrofahrzeugs, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
In einem Hybridfahrzeug oder in einem Elektrofahrzeug kommen als Hochvoltenergiespeicher ausgebildete elektrische Energiespeicher zum Einsatz, die im motorischen Betrieb einer elektrischen Maschine des Hybridfahrzeugs oder Elektrofahrzeugs stärker entladen und im generatorischen Betrieb der jeweiligen elektrischen Maschine stärker aufgeladen werden. Elektrische Energiespeicher verfügen über ein Gehäuse und im Gehäuse aufgenommene Speichermodule.
Dann, wenn ein elektrischer Energiespeicher im Kraftfahrzeug positioniert und montiert werden soll, kommen hierzu nach dem Stand der Technik separate Vorrichtungen zum Einsatz. So zeigt die DE 10 2008 059 680 A1 eine Vorrichtung zur Halterung einer Batterie, die über ein wannenartiges Aufnahmeelement zur Aufnahme einer Batterie, ein das wannenartige Aufnahmeelement umschließendes Bügelelement sowie ein Fixierelement umfasst, wobei das Fixierelement an dem Bügelelement befestigt ist und der Fixierung der Batterie im wannenartige Aufnahmeelement dient. Nach dem Stand der Technik wird demnach zur Befestigung bzw. Montage eines elektrischen Energiespeichers eines Kraftfahrzeugs im Kraftfahrzeug eine separate Vorrichtung benötigt. Dadurch steigt die Anzahl der im Kraftfahrzeug zu verbauenden Vorrichtungen und dadurch letztendlich das Gewicht des Kraftfahrzeugs.
Hiervon ausgehend liegt der hier vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen neuartigen elektrischen Energiespeicher eines Kraftfahrzeugs zu schaffen. Die Aufgabe wird durch einen elektrischen Energiespeicher gemäß Anspruch 1 gelöst. Erfindungsgemäß weist das Gehäuse ein Gehäuseoberteil, ein Gehäuseunterteil und ein Tragelement mit einem ringartigen Tragrahmen auf, wobei das Gehäuseunterteil und das Gehäuseoberteil mit dem zwischen denselben positionierten, ringartigen Tragrahmen lösbar verbunden sind, und wobei der ringartige Tragrahmen Befestigungsabschnitte aufweist, über welche der Energiespeicher mit einer Karosseriestruktur eines Kraftfahrzeugs lösbar verbindbar ist.
Beim erfindungsgemäßen elektrischen Energiespeicher ist ein Tragelement, welches einen ringartigen Tragrahmen aufweist, integraler Bestandteil des Gehäuses des elektrischen Energiespeichers. Demnach kann der erfindungsgemäße elektrische Energiespeicher unmittelbar über das Gehäuse, nämlich das Tragelement des Gehäuses, an einer Karosseriestruktur eines Kraftfahrzeugs befestigt werden, sodass keine separate Vorrichtung zur Befestigung eines elektrischen Energiespeichers im Kraftfahrzeug erforderlich ist.
Das Gehäuseunterteil sowie Gehäuseoberteil sind mit dem ringartigen Tragrahmen lösbar verbunden. Der ringartige Tragrahmen nimmt sämtliche Kräfte und Momente, die auf den elektrischen Energiespeicher einwirken, auf. Daher können das Gehäuseunterteil und das Gehäuseoberteil als nicht tragende Bauteile des Gehäuses und demnach mit geringem Gewicht ausgeführt werden. Mit der Erfindung lässt sich demnach einerseits die Anzahl der zu verbauenden Vorrichtungen reduzieren, andererseits kann das Gewicht des Kraftfahrzeugs reduziert werden.
Vorzugsweise bilden die Speichermodule zwei Modulpakete, nämlich ein erstes Modulpaket, dessen Speichermodule von oben an dem ringartigen Tragrahmen befestigt sind und auf demselben stehen, und ein zweites Modulpaket, dessen Speichermodule von unten an dem ringartigen Tragrahmen befestigt sind und an demselben hängen, wobei das Gehäuseoberteil die Speichermodule des ersten Modulpakets und das Gehäuseunterteil die Speichermodule des zweiten Modulpakets abdeckt. Diese Ausgestaltung des elektrischen Energiespeichers mit den beiden Modulpaketen, deren Speichermodule jeweils mit dem ringartigen Tragrahmen verbunden sind, ist besonders vorteilhaft, da einerseits sämtliche Speichermodule individuell zugänglich und austauschbar sind, und da andererseits eine kompakte und leichte Bauform des elektrischen Energiespeichers gewährleistet werden kann.
Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:
1 eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen elektrischen Energiespeichers;
2 eine weitere perspektivische Ansicht des erfindungsgemäßen elektrischen Energiespeichers der 1 mit durchscheinenden Speichermodulen;
3 einen Querschnitt durch den erfindungsgemäßen elektrischen Energiespeicher;
4 einen ersten Befestigungsabschnitt des erfindungsgemäßen elektrischen Energiespeichers;
5 einen zweiten Befestigungsabschnitt des erfindungsgemäßen elektrischen Energiespeichers;
6 einen weiteren Querschnitt durch den erfindungsgemäßen elektrischen Energiespeicher; und
7 ein Detail der 6.
Die Erfindung betrifft einen elektrischen Energiespeicher eines Kraftfahrzeugs, insbesondere einen Hochvoltenergiespeicher eines Hybridfahrzeugs oder eines Elektrofahrzeugs. Ein Antriebsaggregat eines Hybridfahrzeugs oder eines Elektrofahrzeugs umfasst eine elektrische Maschine, die motorisch und generatorisch betrieben werden kann. Im motorischen Betrieb der elektrischen Maschine wird der als Hochvoltenergiespeicher ausgebildete elektrische Energiespeicher von der elektrischen Maschine stärker entladen. Im generatorischen Betrieb der elektrischen Maschine wird der als Hochvoltenergiespeicher ausgebildete elektrische Energiespeicher von der elektrischen Maschine stärker aufgeladen.
Der elektrische Energiespeicher 10 verfügt über ein Gehäuse 11 sowie im Gehäuse 11 aufgenommene Speichermodule 12. Im gezeigten, bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung bilden die Speichermodule 12 zwei Modulpakete 13 und 14 aus, nämlich ein erstes, oberes Modulpaket 13 aus mehreren Speichermodulen 12 und ein zweites, unteres Modulpaket 14 aus mehreren Speichermodulen 12.
Das Gehäuse 11 des elektrischen Energiespeichers 10 verfügt über ein Gehäuseoberteil 15, ein Gehäuseunterteil 16 sowie ein Tragelement 17, welches einen ringartigen Tragrahmen 18 umfasst. Das Gehäuseoberteil 15 und das Gehäuseunterteil 16 sind mit dem ringartigen Tragrahmen 18 des Gehäuses 10, der zwischen dem Gehäuseoberteil 15 und dem Gehäuseunterteil 16 positioniert ist, lösbar verbunden.
Das Gehäuseoberteil 15, das Gehäuseunterteil 16 und das Tragelement 17 bzw. der Tragrahmen 18 bilden gemeinsam das Gehäuse 11 des elektrischen Energiespeichers 10.
Der elektrische Energiespeicher 10 ist ausschließlich über den Tragrahmen 18 mit der Karosseriestruktur eines Kraftfahrzeugs verbindbar, wobei zur Verbindung des elektrischen Energiespeichers 10 mit der Karosseriestruktur am Tragrahmen 18 Befestigungsabschnitte 19, 20 ausgebildet sind, über die der Tragrahmen 18 und damit das Gehäuse 11 des elektrischen Energiespeichers 10 mit der Karosseriestruktur des Kraftfahrzeugs verschraubt werden kann. Diese Befestigungsabschnitte 19 und 20 des ringartigen Tragrahmens, über welche der elektrische Energiespeicher mit einer Karosseriestruktur eines Kraftfahrzeugs verbindbar ist, sind als Stege ausgebildet, die integraler Bestandteil des Tragrahmens 18 sind. Die Befestigungsabschnitte 19 und 20 verfügen über Ausnehmungen 21, durch die sich zur Befestigung des elektrischen Energiespeichers 10 an einer Karosseriestruktur nicht gezeigte Befestigungsschrauben erstrecken.
Sämtliche Kräfte und Momente, die auf den elektrischen Energiespeicher 10 einwirken, werden vom Tragrahmen 18 bzw. Tragelement 17 aufgenommen. Das Tragelement 17 bzw. der ringartige Tragrahmen 18 ist vorzugsweise metallisch ausgeführt, so zum Beispiel aus hochfestem Aluminium bzw. einer hochfesten Aluminiumlegierung. Das Gehäuseoberteil 15 und das Gehäuseunterteil 16 hingegen sind als nicht tragende, deckelartige Bauteile ausgeführt, die keine Kräfte und Momente aufnehmen. Gehäuseoberteil 15 und Gehäuseunterteil 16 des Gehäuses 11 können demnach äußerst dünnwandig und leicht ausgeführt werden. Das Gehäuseoberteil 15 und das Gehäuseunterteil 16 sind vorzugsweise aus einem Kunststoff, insbesondere aus einem faserverstärkten Kunststoff, gefertigt.
Im gezeigten, bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung bilden, wie bereits ausgeführt, die Speichermodule 12 die beiden Modulpakete 13 und 14 aus. Die Speichermodule 12 des ersten, oberen Modulpakets 13 sind von oben auf dem ringartigen Tragrahmen 18 und damit dem Tragelement 17 befestigt und stehen auf demselben auf. Die Speichermodule 12 des zweiten, unteren Modulpakets 14 sind von unten an dem ringartigen Tragrahmen 18 und damit Tragelement 17 befestigt und hängen an. demselben.
Eine bevorzugte Variante zur Verbindung der Speichermodule 12 der beiden Modulpakete 13 und 14 mit dem ringartigen Tragrahmen 18 zeigen 6 und 7. So kann insbesondere 6 entnommen werden, dass die Speichermodule 12 der beiden Modulpakete 13 und 14 an einem ins Innere des Gehäuses 11 hineinragenden Abschnitt 22 des Tragrahmens 18 montiert sind, nämlich über Befestigungsbolzen 23 und Befestigungsschrauben 24. So sind die Befestigungsbolzen 23 mit dem nach innen ragenden Abschnitt 22 des Tragrahmens 18 verschraubt und durchdringen Öffnungen der Speichermodule 12, wobei die Speichermodule 12 über die Befestigungsschrauben 24, die in die Befestigungsbolzen 23 hineinragen und mit denselben verschraubt sind, an den Befestigungsbolzen 23 und über die Befestigungsbolzen 23 letztendlich am Tragrahmen 18 montiert sind. Jedes Speichermodul 12 wird dabei individuell über mehrere solche Befestigungsbolzen 23 und Befestigungsschrauben 24 individuell am Tragrahmen 18, nämlich an dem nach innen ragenden Abschnitt 22 desselben, befestigt. Sämtliche Speichermodule 12 der Modulpakete 13, 14 sind somit individuell zugänglich und individuell austauschbar. In vollständig montiertem Zustand deckt das Gehäuseoberteil 15 die Speichermodule 12 des ersten, oberen Modulpakets 13 ab, wohingegen das Gehäuseunterteil 16 die Speichermodule 12 des zweiten, unteren Modulpakets 14 abdeckt.
Der ringartige Tragrahmen 18 des Tragelements 17 umschließt sich gegenüberliegende Abschnitte der Modulpakete 13 und 14 abschnittsweise. An diese Abschnitte angrenzende Abschnitte stehen die Speichermodule der jeweiligen Modulpakete 13 und 14 gegenüber dem ringartigen Tragrahmen 18 vor.
Der erfindungsgemäße, elektrische Energiespeicher 10 ist unter Minimierung der benötigten Baugruppen sowie des benötigten Bauraums und Gewichts in einem Kraftfahrzeug montierbar. Sämtliche Kräfte und Momente werden vom Tragelement 17, nämlich vom ringartigen Tragrahmen 18, aufgenommen. Andere Bestandteile des Gehäuses, nämlich das Gehäuseoberteil 15 und das Gehäuseunterteil 16, sind als nicht tragende Baugruppen ausgeführt. Dadurch kann das Gesamtgewicht reduziert werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102008059680 A1 [0003]

Claims

Elektrischer Energiespeicher eines Kraftfahrzeugs, insbesondere Hochvoltenergiespeicher eines Hybridfahrzeugs oder eines Elektrofahrzeugs, mit einem Gehäuse (11) und mit im Gehäuse aufgenommenen Speichermodulen (12), dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (11) ein Gehäuseoberteil (15), ein Gehäuseunterteil (16) und ein Tragelement (17) mit einem ringartigen Tragrahmen (18) aufweist, wobei das Gehäuseunterteil (15) und das Gehäuseoberteil (16) mit dem zwischen denselben positionierten Tragrahmen (18) lösbar verbunden sind, und wobei der ringartige Tragrahmen (18) Befestigungsabschnitte (19, 20) aufweist, über welche der elektrischer Energiespeicher mit einer Karosseriestruktur eines Kraftfahrzeugs lösbar verbindbar ist.
Elektrischer Energiespeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuseoberteil (15) und das Gehäuseunterteil (16) jeweils als nicht tragende, deckelartige Bauteile ausgeführt sind.
Elektrischer Energiespeicher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuseoberteil (15) und das Gehäuseunterteil (16) jeweils aus Kunststoff, insbesondere aus einem faserverstärkten Kunststoff, gefertigt sind.
Elektrischer Energiespeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Tragelement (17), nämlich zumindest der Tragrahmen (18) desselben, aus Metall, insbesondere aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, gefertigt ist.
Elektrischer Energiespeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Speichermodule (12) mit dem Tragelement (17) lösbar verbunden sind.
Elektrischer Energiespeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Speichermodule (12) zwei Modulpakete (13, 14) bilden, nämlich ein erstes Modulpaket (13), dessen Speichermodule (12) von oben an dem ringartigen Tragrahmen (18) befestigt sind und auf demselben stehen, und ein zweites Modulpaket (14), dessen Speichermodule (12) von unten an dem ringartigen Tragrahmen (18) befestigt sind und an demselben hängen.
Elektrischer Energiespeicher nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der ringartige Tragrahmen (18) die beiden Modulpakete (13, 14) an sich gegenüberliegenden Abschnitten abschnittsweise umschließt.
Elektrischer Energiespeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsabschnitte (19, 20) des ringartigen Tragrahmens (18), über welche der elektrische Energiespeicher mit einer Karosseriestruktur eines Kraftfahrzeugs verbindbar ist, als Stege ausgebildet und integraler Bestandteil des Tragrahmens (18) sind.