DE102011000696A1 - Elektrischer Energiespeicher eines Kraftfahrzeugs - Google Patents

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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 Tragelement (17) mit einem ringartigen Tragrahmen (18) aus einem faserverstärkten Kunststoff aufweist, über den der elektrische Energiespeicher (10) mit einer Karosseriestruktur eines Kraftfahrzeugs 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 wannenartigen 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 Tragelement mit einem ringartigen Tragrahmen aus einem faserverstärkten Kunststoff auf, über den der elektrische Energiespeicher mit einer Karosseriestruktur eines Kraftfahrzeugs verbindbar ist.
  • Beim erfindungsgemäßen, elektrischen Energiespeicher ist der ringartige Tragrahmen, der aus einem faserverstärkten Kunststoff besteht, Bestandteil des Gehäuses des elektrischen Energiespeichers. Demnach kann der erfindungsgemäße elektrische Energiespeicher unmittelbar über das Gehäuse an einer Karosseriestruktur eines Kraftfahrzeugs befestigt werden. Zur Befestigung des elektrischen Energiespeichers sind keine separaten Vorrichtungen erforderlich. Weiterhin kann durch die Ausführung des Tragrahmens aus einem faserverstärkten Kunststoff einerseits eine hohe Festigkeit und andererseits ein äußerst geringes Gewicht realisiert werden.
  • Besonders bevorzugt ist eine Ausgestaltung der Erfindung, in welcher der ringartige Tragrahmen des Tragelements als Hohlbauteil ausgeführt ist. Hierdurch kann das Gewicht des elektrischen Energiespeichers weiter reduziert werden.
  • Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der Tragrahmen des Tragelements, der aus einem faserverstärkten Kunststoff gebildet ist, mit mindestens einer Tragplatte des Tragelements, die sich zwischen dem ringartigen Tragrahmen erstreckt und aus Metall gefertigt ist, durch Verkleben verbunden, wobei die Tragplatte aus Metall weiterhin der Temperierung, nämlich der Kühlung und/oder Erwärmung, der Speichermodule, dient. Hierdurch dient dann die oder jede Tragplatte des Tragelements auch als Temperierelement, wodurch für das Tragelement eine Funktionsintegration von Tragen und Temperieren realisiert werden kann. Durch eine solche Funktionsintegration reduziert sich die Anzahl der benötigten Baugruppen und damit die Komplexität des Aufbaus des erfindungsgemäßen Energiespeichers sowie dessen Gewicht.
  • Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung, 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; und
  • 4 ein Detail der 3.
  • 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 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 Tragelements 17 des Gehäuses 10, der zwischen Gehäuseoberteil 15 und das 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. Gehäuses 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 und integraler Bestandteil des Tragrahmens 18. Die Befestigungsabschnitte 19 und 20 verfügen über nicht gezeigte Ausnehmungen, 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. Der ringartige Tragrahmen 18 ist aus einem faserverstärkten Kunststoff ausgebildet, zum Beispiel auf einem glasfaserverstärkten oder kohleverstärkten Kunststoff. Hierdurch wird bei möglichst geringem Geweicht eine hohe Festigkeit des ringartigen Tragrahmens 18 erzielt.
  • Das Gehäuseoberteil 15 und das Gehäuseunterteil 16 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.
  • Wie am besten 4 entnommen werden kann, ist der ringartige Tragrahmen 18 des Tragelements 17 als Hohlbauteil ausgeführt, wodurch das Gewicht des Gehäuses 11 und damit des elektrischen Energiespeichers 10 weiter reduziert werden kann.
  • Zur Befestigung des Gehäuseoberteils 15 sowie des Gehäuseunterteils 16 mit dem hohlen, aus einem faserverstärkten Kunststoff gefertigten Tragrahmen 18 des Tragelements 17 umschließt das Gehäuseoberteil 15 sowie das Gehäuseunterteil 16 jeweils einen Stirnabschnitt 21 des hohlen Tragrahmens 18 abschnittsweise, wobei in den jeweiligen Stirnabschnitt 21 des Tragrahmens 18 jeweils eine Nut 22 eingebracht ist, die der Aufnahme jeweils eines Dichtelements 23 dient. Dieses Dichtelement 23 ist in 4 im undeformierten Zustand gezeigt. Das jeweilige Dichtelement 23 erstreckt sich rings um den Tragrahmen 18 im Bereich der jeweiligen Nut 22, sodass einerseits das Gehäuseoberteil 15 gegenüber dem Tragrahmen 18 und andererseits das Gehäuseunterteil 16 gegenüber dem Tragrahmen 18 über jeweils ein derartiges Dichtelement 23 abgedichtet werden kann.
  • Zusätzlich zu dem oben beschriebenen, vorzugsweise als Hohlbauteil ausgeführten Tragrahmen 18 umfasst das Tragelement 17 mindestens eine Tragplatte 24, die sich zwischen dem ringartigen Tragrahmen 18 des Tragelements 17 erstreckt. Die oder jede Tragplatte 24 ist vorzugsweise aus einem metallischen Werkstoff, zum Beispiel aus einer hochfesten Aluminiumlegierung, gefertigt, wobei der Tragrahmen 18 über Abschnitte 25 desselben, die oben und unten auf der oder jeder Tragplatte 14 aufliegen, mit der oder jeder Tragplatte 24 verklebt ist. Hierdurch wird eine einfache Verbindung zwischen dem Tragrahmen 18 aus einem faserverstärkten Kunststoff und der oder jeder Tragplatte 24 aus einem metallischen Werkstoff bereitgestellt.
  • Die Speichermodule 12 der Modulpakete 13 und 14 sind mit der oder jeder Tragplatte 14 oder alternativ mit dem Tragrahmen 18 verbunden. Vorzugsweise ist jedes Speichermodul 12 der Modulpakete 13 und 14 individuell mit jeweils einer individuellen Tragplatte 24 verbunden, nämlich derart, dass die Speichermodule 12 des oberen Modulpakets 13 auf der jeweiligen Tragplatte 24 stehen, wohingegen die Speichermodule 12 des unteren Modulpakets 14 an der jeweiligen Tragplatte 24 hängen. Alternativ ist jedes Speichermodul 12 der Modulpakete 13 und 14 individuell mit dem Tragrahmen 18 verbunden, nämlich derart, dass die Speichermodule 12 des oberen Modulpakets 13 auf dem Tragrahmen 18 stehen, wohingegen die Speichermodule 12 des unteren Modulpakets 14 an dem Tragrahmen 18 hängen.
  • Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung dient die oder jede Tragplatte 24 weiterhin der Temperierung der Speichermodule 12 der Modulpakete 13 und 14, nämlich der Kühlung und/oder Erwärmung derselben. Die oder jede Tragplatte 24 ist dann gleichzeitig als Temperierplatte bzw. Temperierelement ausgeführt. Hierzu ist dann die oder jede Tragplatte 24 hohl ausgeführt, wobei mindestens ein Hohlraum der jeweiligen Tragplatte 24 von einem Temperiermedium durchströmt ist, um die auf der jeweiligen Tragplatte 24 befestigten oder die an die jeweilige Tragplatte 24 angrenzenden Speichermodule 12 zu erwärmen und/oder zu kühlen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102008059680 A1 [0003]

Claims (10)

  1. 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 Tragelement (17) mit einem ringartigen Tragrahmen (18) aus einem faserverstärkten Kunststoff aufweist, über den der elektrische Energiespeicher mit einer Karosseriestruktur eines Kraftfahrzeugs verbindbar ist.
  2. Elektrischer Energiespeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der ringartige Tragrahmen (18) des Tragelements (17) als Hohlbauteil ausgebildet ist.
  3. Elektrischer Energiespeicher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Tragelement (17) mindestens eine sich zwischen dem ringartigen Tragrahmen (18) erstreckende Traglatte (24) aus Metall aufweist, wobei der Tragrahmen (18) aus dem faserverstärkten Kunststoff mit der oder jeder Traglatte (24) aus Metall verklebt ist.
  4. Elektrischer Energiespeicher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die oder jede Traglatte (24) aus Aluminium oder aus einer Aluminiumlegierung gefertigt ist.
  5. Elektrischer Energiespeicher nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Speichermodule (12) über die oder jede Tragplatte (24) temperierbar, nämlich kühlbar und/oder erwärmbar, sind.
  6. Elektrischer Energiespeicher nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die oder jede Traglatte (24) einen von einem Temperiermedium durchströmten Hohlraum aufweist.
  7. Elektrischer Energiespeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (11) ein Gehäuseoberteil (15) und ein Gehäuseunterteil (16) aufweist, die mit dem Tragrahmen (18) lösbar verbunden sind.
  8. Elektrischer Energiespeicher nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Gehäuseoberteil (15) und dem Tragrahmen (18) sowie zwischen dem Gehäuseunterteil (16) und dem Tragrahmen (18) jeweils ein Dichtelement (23) positioniert ist.
  9. Elektrischer Energiespeicher nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuseoberteil (15) und das Gehäuseunterteil (16) jeweils als nicht tragende, deckelartige Bauteile ausgeführt sind.
  10. Elektrischer Energiespeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Speichermodule (12) zwei Modulpakete (13, 14) bilden, nämlich ein erstes Modulpaket (13), welches von oben an dem Tragelement (17) befestigt ist und auf demselben steht, und ein zweites Modulpaket (14), welches von unten an dem Tragelement (17) befestigt ist und an demselben hängt.
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