DE102012012634A1

DE102012012634A1 - Batterieanordnung und Kraftfahrzeug mit einer solchen Batterieanordnung

Info

Publication number: DE102012012634A1
Application number: DE201210012634
Authority: DE
Inventors: Klaus Zinser
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2012-06-26
Filing date: 2012-06-26
Publication date: 2014-01-02

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Batterieanordnung (1) mit einer Batterie (2) zur Spannungsversorgung eines Bordnetzes eines Kraftfahrzeugs, einer Sicherungseinrichtung (3), einem Spannungswandler (4) und mindestens einem Verbindungselement, durch das der Spannungswandler (4) und die Sicherungseinrichtung (3) von der Batterie (2) mit einer Spannung verschieden von Masse versorgbar sind. Dabei ist das mindestens eine Verbindungselement als biegesteifes, elektrisch leitendes Kontaktelement (5) ausgebildet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Batterieanordnung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und ein Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 7.
Die JP 2003086157 A2 beschreibt eine Spannungsversorgungseinheit in einem Kraftfahrzeug mit einer Hilfsbatterie und einer tragbaren Spannungsversorgungseinheit mit integriertem Spannungswandler und Wechselrichter, wobei die tragbare Spannungsversorgungseinheit in einem Gehäuse untergebracht werden kann und diesem wieder entnehmbar ist.
Die US 2008/0193832 A1 beschreibt eine Verbindungsvorrichtung für Batterien, mittels welcher zwei Batterien, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, elektrisch verschaltet werden können.
Aus dem Stand der Technik sind Batterieanordnungen bekannt, insbesondere bei Hybridfahrzeugen mit Hochvoltbatteriesystemen und bekannten Konzepten für 12 V, 24 V, 42 V und 48 V-Bordnetzen, bei denen eine Batterie über als Leitungssätze ausgebildete Verbindungselemente mit einer Sicherungseinrichtung, insbesondere einer Vorsicherungsdose, und einem Spannungswandler verbunden ist, um den Spannungswandler und die Vorsicherungsdose von der Batterie mit einer Spannung verschieden von Masse zu versorgen. Dabei sind die Sicherungsdose und der Spannungswandler in getrennten Bauräumen zur Batterie untergebracht.
Die Leitungen, die zwischen Batterie, Sicherungsdose und Spannungswandler geführt werden müssen, sind dabei relativ schwer und aufwendig.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher eine Batterieanordnung und ein Kraftfahrzeug mit einer solchen bereitzustellen, die weniger aufwendig ausgestaltet sind.
Diese Aufgabe wird durch eine Batterieanordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, sowie durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 7 gelöst.
Die erfindungsgemäße Batterieanordnung umfasst eine Batterie zur Spannungsversorgung eines Bordnetzes eines Kraftfahrzeugs, eine Sicherungseinrichtung, einen Spannungswandler und mindestens ein Verbindungselement. Dabei sind der Spannungswandler und die Sicherungseinrichtung von der Batterie durch das mindestens eine Verbindungselement mit einer Spannung verschieden von Masse versorgbar. Hierbei ist das mindestens eine Verbindungselement als biegesteifes, elektrisch leitendes Kontaktelement ausgebildet.
Diese Ausbildung der Batterieanordnung ermöglicht die Einsparung von aufwendig geführten und schweren Kabelverbindungen zwischen den Baugruppen, wodurch die Batterieanordnung wesentlich weniger aufwendig ausgestaltet werden kann. Ein weiterer Vorteil ist, dass durch den Wegfall der Leitungen die Anzahl der Kontaktierungen reduziert und die Zuverlässigkeit und Qualität der Batterieanordnung erhöht werden kann. Durch den Wegfall der der Leitungen wird zudem in einer besonders vorteilhaften Weise eine wesentlich platzsparendere Anordnung der einzelnen Baugruppen, insbesondere der Batterie, ermöglicht.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Batterie, die Sicherungseinrichtung und der Spannungswandler in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet. Dies stellt eine besonders kompakte Ausgestaltung der Batterieanordnung dar, da so alle Baugruppen, wie Batterie, insbesondere mit Batterieelektronik, Sicherungseinrichtung und Spannungswandler in einen gemeinsamen Bauraum integriert werden können.
In einer bevorzugten Variante der Erfindung ist dabei das mindestens eine Kontaktelement im Gehäuse integriert. Vorteilhafterweise trägt auch dies zur Platzersparnis bei und ermöglicht darüber hinaus ein einfaches Zusammenfügen der einzelnen Komponenten. Besonders vorteilhaft ist dabei, dass so auch gleichzeitig das Gehäuse an den integrierten Baugruppen befestigt werden kann. Das mindestens eine Kontaktelement dient somit zugleich auch als Gehäusebefestigung.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das mindestens eine Kontaktelement als Steckkontakt und/oder als Schraubbolzen ausgebildet. Dies stellt eine besonders einfache und handhabungsfreundliche Ausbildung des Kontaktelements dar, die zugleich in vorteilhafter Weise die Befestigung der einzelnen Baugruppen, wie dem Spannungswandler und der Sicherungseinrichtung, an der Batterie ermöglicht.
Darüber hinaus kann die Batterieanordnung eine Kühlvorrichtung umfassen, die zumindest zum Teil zwischen der Batterie und dem Spannungswandler angeordnet ist und mittels welcher die Batterie und der Spannungswandler kühlbar sind. Dadurch, dass durch die Verwendung eines biegesteifen Kontaktelement eine derartig kompakte Anordnung der einzelnen Komponenten der Batterieanordnung ermöglicht wird, kann so in einer besonders vorteilhaften, platzsparenden und kosteneffizienten Weise eine gemeinsame Nutzung der Kühleinrichtung sowohl für die Batterie als auch für den Spannungswandler bewerkstelligt werden.
Bevorzugt ist dabei die Kühlvorrichtung als Kühlplatte ausgebildet. Insbesondere kann die Kühlplatte einen Kühlmittelanschluss aufweisen. Vorteilhafterweise kann auch die Kühlplatte im gemeinsamen Gehäuse der Batterieanordnung angeordnet sein.
Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug weist eine erfindungsgemäße Batterieanordnung oder eine ihrer Ausgestaltungsvarianten auf.
Die für die erfindungsgemäße Batterieanordnung beschriebenen Ausgestaltungsmöglichkeiten, Merkmale und deren Vorteile gelten in gleicher Weise, soweit anwendbar, für das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen sowie anhand der folgenden Zeichnung.
Dabei zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch eine Batterieanordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
2 eine schematische Darstellung einer perspektivischen Ansicht einer Batterieanordnung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung.
1 zeigt eine schematische Darstellung einer Batterieanordnung 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Diese umfasst dabei eine Batterie 2, eine Sicherungseinrichtung 3, einen Spannungswandler 4 und eine Kühleinrichtung 6. Über ein elektrisch leitfähiges Kontaktelement 5 können der Spannungswandler 4 und die Sicherungseinrichtung 3 von der Batterie 2 mit einer Spannung verschieden von Masse versorgt werden. Die Batterie 2 kann dabei eine Starterbatterie eines Kraftfahrzeugs sein, die unter anderem den Strom für den Anlasser eines Verbrennungsmotors liefert oder auch andere elektrische Verbraucher des Bordnetzes des Kraftfahrzeugs mit Strom versorgt. Die Batterie 2 kann auch eine Batterie 2 eines Hybridfahrzeugs oder Elektrofahrzeugs sein, die als Traktionsbatterie oder als separate Niedervolt-Batterie zur Versorgung eines Bordnetzes mit Strom ausgebildet ist. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Batterie 2 als 48 V-Batterie ausgebildet. Die Sicherungseinrichtung 3 kann beispielsweise eine Vorsicherungsdose sein, die insbesondere als 48 V-Sicherungsdose ausgebildet ist. Der Spannungswandler 4 ist dabei bevorzugt dazu ausgebildet, eine Spannung von 48 V in eine Spannung von 12 V zu wandeln. Die einzelnen Baugruppen der Batterieanordnung 1 sind dabei so zueinander angeordnet, dass mittels des Kontaktelements 5 eine elektrisch leitende Verbindung zwischen der Batterie 2, des Spannungswandlers 4 und der Sicherungseinrichtung 3 hergestellt werden kann. Das Kontaktelement 5 ist dabei bevorzugt als Steckkontakt oder als Schraubkontakt, insbesondere als Schraubbolzen, ausgebildet. Insbesondere kann hierbei ein einziges Kontaktelement 5 verwendet werden um die Sicherungseinrichtung 3 und den Spannungswandler 4 mit der Batterie 2 zu verbinden. Es sind also keine aufwendigen und schweren Leitungssätze mehr erforderlich, die Anzahl an Kontaktierungen und der Materialaufwand durch die Einsparung von Kabelverbindungen wird dadurch reduziert und die Zuverlässigkeit und Qualität dieser Anordnung wird dadurch signifikant erhöht. Ein besonderer Vorteil ist dabei auch, dass alle wesentlichen Komponenten wie Batterie 2, Batterieelektronik, Spannungswandler 4 und Sicherungseinrichtung 3 in einem Paket, insbesondere in einem gemeinsamen Gehäuse, integriert werden können, wodurch eine verbesserte Bauraumausnutzung erzielt werden kann. Bevorzugt ist die Batterieanordnung 1 so ausgestaltet, dass die Verbindung zwischen den Baugruppen durch im Gehäuse integrierte Schraub- oder Steckkontakte erfolgen kann. Die Baugruppenkönnen so ausgeführt werden, dass in Fügerichtung sowohl die Gehäuseverbindung und -befestigung als auch die elektrische Kontaktierung mittels des Kontaktelements 5 erfolgt. Idealerweise erlaubt die Kontaktierung mittels des Kontaktelements 5 auch gleichzeitig die Befestigung der einzelnen Baugruppen, insbesondere des Spannungswandlers 4 und der Sicherungseinrichtung 3, an der Basisbaugruppe, der Batterie 2.
Weiterhin kann durch die Möglichkeit dieser kompakten Anordnung ein Kühlmodul bzw. eine Kühleinrichtung 6, die bevorzugt als Kühlplatte zwischen der Batterie 2 und dem Spannungswandler 4 angeordnet ist, zur gleichzeitigen Kühlung von Batterie 2 und Spannungswandler 4 verwendet werden. Die Kühlplatte kann dabei einen Kühlmittelanschluss 7 umfassen, um ein Kühlmittel zu- und abführen zu können.
2 zeigt eine schematische Darstellung einer perspektivischen Ansicht einer Batterieanordnung 1 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung. Im Vergleich zu 1 ist hierbei im Bereich des Kontaktelements 5 zunächst der Kontaktbereich der Sicherungseinrichtung 3 auf dem Kontaktbereich der Batterie 2 angeordnet und darauf der Kontaktbereich des Spannungswandlers 4. Die Reihenfolge dieser Anordnung kann jedoch beliebig gewählt werden. Auch wenn hier keine Kühlvorrichtung 6 sichtlich abgebildet ist, so kann auch diese Ausgestaltungsvariante eine Kühlvorrichtung 6 umfassen.
Insgesamt wird so eine Batterieanordnung bereitgestellt, die, im Gegensatza zur bisherigen Trennung der Batterie von Sicherungsdose und Spannungswandler, bei einem POWERPACK-Ansatz Batterie, Batterieelektronik, Spannungswandler und Vorsicherungsdose in einem Paket integriert und auf vorteilhafte Weise eine Verbindung der Geräte über im Gehäuse integrierte Kontaktierungen, wie beispielsweise Schraubkontakte oder Steckkontakte, und die Integration im Batteriebauraum ermöglicht. Durch die Verwendung eines Schraub- oder Steckkontakts zur elektrisch leitenden Verbindung zwischen Batterie, Spannungswandler und Vorsicherungsdose wird eine äußerst kompakte Anordnung ermöglicht, die im Gegensatz zur Verwendung von Leitungssätzen wesentlich weniger aufwendig ausgestaltet ist, die die Bauraumausnutzung verbessert, die Zuverlässigkeit und Qualität der Batterieanordnung erhöht, materialsparend und kosteneffizient ist und eine Vielzahl an Verwendungsmöglichkeiten, wie beispielsweise bei Starterbatterien oder Traktionsbatterien in Kraftfahrzeugen mit reinem verbrennungsmotorischen Antrieb oder bei Hybrid- und Elektrofahrzeugen, bereitstellt.
Bezugszeichenliste

1: Batterieanordnung
2: Batterie
3: Sicherungseinrichtung
4: Spannungswandler
5: Kontaktelement
6: Kühleinrichtung
7: Kühlmittelanschluss

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2003086157 A2 [0002]
US 2008/0193832 A1 [0003]

Claims

Batterieanordnung (1), aufweisend eine Batterie (2) zur Spannungsversorgung eines Bordnetzes eines Kraftfahrzeugs, eine Sicherungseinrichtung (3), einen Spannungswandler (4) und mindestens ein Verbindungselement, wobei durch das mindestens eine Verbindungselement der Spannungswandler (4) und die Sicherungseinrichtung (3) von der Batterie (2) mit einer Spannung verschieden von Masse versorgbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Verbindungselement als biegesteifes, elektrisch leitendes Kontaktelement (5) ausgebildet ist.
Batterieanordnung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterie (2), die Sicherungseinrichtung (3) und der Spannungswandler (4) in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind.
Batterieanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Kontaktelement (5) im Gehäuse integriert ist.
Batterieanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Kontaktelement (5) als Steckkontakt und/oder als Schraubbolzen ausgebildet ist.
Batterieanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterieanordnung (1) eine Kühlvorrichtung (6) umfasst, die zumindest zum Teil zwischen der Batterie (2) und dem Spannungswandler (4) angeordnet ist und mittels welcher die Batterie (2) und der Spannungswandler (4) kühlbar sind.
Batterieanordnung (1) nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlvorrichtung (6) als Kühlplatte ausgebildet ist.
Kraftfahrzeug mit einer Batterieanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.