DE102013103154A1

DE102013103154A1 - Batteriesystem für ein fahrzeug

Info

Publication number: DE102013103154A1
Application number: DE102013103154A
Authority: DE
Inventors: Yutaka Yokoyama
Original assignee: Fuji Jukogyo KK; Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2012-04-11
Filing date: 2013-03-27
Publication date: 2013-10-17
Also published as: JP2013218957A; US8950537B2; JP5555739B2; CN103373211A; US20130273755A1; CN103373211B

Abstract

Es wird ein Batteriesystem für ein Fahrzeug angegeben. Ein Batterieblock (1) weist folgendes auf: ein Batteriemodul (11); einen Anschlusskasten (12), der das Batteriemodul (11) mit anderen elektronischen Komponenten verbindet; und ein Gehäuse (13), das das Batteriemodul (11) und den Anschlusskasten (12) beinhaltet. Der Anschlusskasten (12) ist in integraler Weise an einer Seitenfläche des Batteriemoduls (11) angebracht, das an dem Gehäuse (13) befestigt ist, und zumindest der Anschlusskasten (12) befindet sich nicht in Kontakt mit einer Innenfläche des Gehäuses (13).

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Batteriesystem für ein Fahrzeug und befasst sich insbesondere mit einem Batteriesystem für ein Hybridfahrzeug oder ein Elektrofahrzeug.
2. Beschreibung des einschlägigen Standes der Technik
Einige in den letzten Jahren auf den Markt gekommene Hybridfahrzeuge und Elektrofahrzeuge unterscheiden sich in der Konfiguration, in der ein anzubringendes Batteriemodul und ein Anschlusskasten angeordnet sind, um das Batteriemodul mit weiteren elektronischen Komponenten zu verbinden.
Beispielsweise offenbart die ungeprüfte japanische Patentanmeldungsveröffentlichung JP 2007-299 593 A (nachfolgend als JP 2007-299 593 A bezeichnet) ein Hybridfahrzeug mit einer Konfiguration, bei der ein Mittelkonsolenkasten zwischen dem Fahrersitz und dem Beifahrersitz mit einer Batterieblockanordnung versehen ist und ein Anschlusskasten oben auf der Batterieblockanordnung angeordnet ist.
Wenn jedoch ein Anschlusskasten oben auf dem Batteriemodul angeordnet ist, wie dies bei der Konfiguration der in der JP 2007-299 593 A offenbarten Technologie der Fall ist, besteht ein Problem dahingehend, dass die Höhe des Mittelkonsolenkastens tendenziell zunimmt und es somit schwierig ist, den Platz im Inneren des Fahrzeugs effektiv zu nutzen, indem z. B. ein Gehäuse, in dem der Anschlusskasten und das Batteriemodul untergebracht sind, unter dem Kofferraum an der Rückseite des Fahrzeugs angeordnet wird.
Es kann nun ein Ansatz aufgegriffen werden, bei dem der Anschlusskasten nicht oben auf dem Batteriemodul angeordnet wird, sondern an der Seite des Batteriemoduls in dem Gehäuse angeordnet wird, um dadurch die Höhe des Gehäuses zu verringern. Wenn jedoch der Anschlusskasten und das Batteriemodul an jeweiligen Flächen mit unterschiedlichen Höhen angebracht werden und Vibrationen auf den Anschlusskasten und das Batteriemodul übertragen werden, dann verursachen die Vibrationen eine relative positionsmäßige Abweichung zwischen dem Anschlusskasten und dem Batteriemodul, und somit kann eine Stromschiene beschädigt werden, die eine Verbindung zwischen dem Anschlusskasten und dem Batteriemodul herstellt.
Wenn der Anschlusskasten direkt an dem Gehäuse befestigt ist, werden Betriebsgeräusch oder Vibrationen aufgrund eines Relais oder dergleichen in dem Anschlusskasten auf das Gehäuse übertragen und weiter verstärkt, so dass laute Geräusche in den Fahrgastraum des Fahrzeugs übertragen werden können.
Zum Vermeiden einer derartigen Situation ist es notwendig, die Dicke des Plattenmaterials des Gehäuses zu erhöhen und/oder ein Verstärkungselement vorzusehen. Dies erhöht jedoch das Gewicht des Gehäuses sowie die Kosen. Ein Ersetzen der Stromschiene durch eine flexiblere Einrichtung führt ebenfalls zu einer Steigerung der Kosten, und das Zulassen einer Relativbewegung zwischen dem Anschlusskasten und dem Batteriemodul in dieser Weise impliziert unter Berücksichtigung der Relativbewegung das Vorsehen eines entsprechenden reservierten Raums, so dass der dafür zu reservierende Raum größer werden kann.
KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung ist in Anbetracht der vorstehend geschilderten Situation erfolgt, und ein Ziel der Erfindung besteht in der Schaffung eines Batteriesystems für ein Fahrzeug, das eine Anordnung des Anschlusskastens und des Batteriemoduls in platzsparender Weise mit einer niedrigen Höhe ohne Steigerung des Gewichts, der Kosten und der Gesamthöhe des Anschlusskastens und des Batteriemoduls ermöglicht.
Ferner soll auch gewährleistet werden, dass Betriebsgeräusche oder Vibrationsgeräusche aufgrund eines Relais oder dergleichen, das in dem Anschlusskasten auftritt, nicht in den Fahrgastraum des Fahrzeugs übertragen werden und eine Beschädigung der Stromschiene oder dergleichen verhindert wird.
Gemäß einem Aspekt bietet die vorliegende Erfindung ein Batteriesystem für ein Fahrzeug, wobei das Batteriesystem folgendes aufweist: ein Batteriemodul; einen Anschlusskasten, der das Batteriemodul mit anderen elektronischen Komponenten verbindet; und ein Gehäuse, das das Batteriemodul und den Anschlusskasten beinhaltet.
Der Anschlusskasten ist in integraler Weise an einer Seitenfläche des Batteriemoduls angebracht, das an dem Gehäuse befestigt ist, und zumindest der Anschlusskasten befindet sich nicht in Kontakt mit einer Innenfläche des Gehäuses.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
In den Zeichnungen zeigen:
1 eine Perspektivansicht eines Batterieblocks gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wobei der Batterieblock unter einem Kofferraum angeordnet ist; und
2 eine von der linken Seite betrachtete Ansicht zur Erläuterung des Batterieblocks gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Begleitzeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen bezeichnet das Bezugszeichen 1 einen Batteriepack bzw. Batterieblock, der als Batteriesystem eines Hybridfahrzeugs dient, wobei der Batterieblock 1 an dem Boden eines Kofferraums zwischen einem vorderen Querelement 3F und einem hinteren Querelement 3R aufgehängt und gehaltert ist, wobei was vordere Querelement 3F und das hintere Querelement 3R in Fahrzeuglängsrichtung zwischen einem rückwärtigen seitlichen Rahmen 2L auf der linken Seite des Fahrzeugs und einem rückwärtigen seitlichen Rahmen 2R auf der rechten Seite des Fahrzeugs angebracht sind.
Der Batterieblock 1 beinhaltet ein Batteriemodul 11, eine Anschlussdose bzw. einen Anschlusskasten 12 sowie ein Gehäuse 13, in dem das Batteriemodul 11 und der Anschlusskasten 12 untergebracht sind.
Das Batteriemodul 11 ist als Batteriegehäuse 11a ausgebildet, in dem z. B. eine Vielzahl von Batteriezellen (nicht gezeigt) gestapelt sind, und ein Abschrägungsbereich 11b ist an jedem von dem rechten und dem linken Endbereich an der Vorderseite des Batteriegehäuses 11a derart ausgebildet, dass der Abschrägungsbereich 11b in bezug auf die obere Oberfläche des Batteriegehäuses 11a nach unten abgeschrägt ist.
Der Anschlusskasten 12 verbindet das Batteriemodul 11 mit weiteren elektronischen Komponenten, wie z. B. einem DC/DC-Wandler oder einem Inverter, und beinhaltet ein Relais (nicht gezeigt), das eine Hochspannungsschaltung der Batterie steuert, verschiedene Sensoren (nicht gezeigt), die die Gesamtspannung und die Lade-/Entladeströme der Batterie detektieren, sowie einen Servicestecker (nicht gezeigt), der die Hochspannungsschaltung blockiert, wobei die Höhenabmessung des Anschlusskastens 12 kleiner ist als die Höhenabmessung des Batteriemoduls 11.
An dem rechten und dem linken Endbereich der rückwärtigen Fläche des Anschlusskastens 12 sind Abschrägungsbereiche 12a, 12a jeweils mit den Abschrägungsbereichen 11b, 11b entsprechenden Formgebungen und an den Abschrägungsbereichen 11b, 11b an der Vorderseite des Batteriegehäuses 11a entsprechenden Positionen in einer derartigen Weise gebildet, dass die Abschrägungsbereiche 12a, 12a in bezug auf die untere Oberfläche des Anschlusskastens 12 nach oben abgeschrägt sind.
Die unteren bzw. nach unten weisenden Oberflächen der Abschrägungsbereiche 12a, 12a des Anschlusskastens 12 werden dann den oberen bzw. nach oben weisenden Oberflächen der Abschrägungsbereiche 11b, 11b des Batteriegehäuses 11a gegenüberliegend angeordnet sowie mit diesen verbunden, und damit sind die oberen Oberflächen des Batteriemoduls 11 und des Anschlusskastens 12 im wesentlichen koplanar, und der Anschlusskasten 12 ist in integraler Weise an einem oberen Bereich der vorderseitigen Oberfläche des Batteriemoduls 11 angebracht.
Insbesondere ist die integrierte Anordnung aus Batteriemodul 11 und Anschlusskasten 12 in dem Gehäuse 13 über ein U-förmiges linkes und rechtes Festlegerahmenelement 14L, 14R untergebracht sowie an dem vorderen und dem hinteren Querelement 3F, 3R gehaltert, wobei das rechte und das linke Festlegerahmenelement 14L, 14R mit einer Erstreckung in Fahrzeuglängsrichtung unter der unteren Oberfläche des Batteriemoduls 11 gebildet sind und das Batteriemodul 11 und den Anschlusskasten 12 von unten abstützen.
Der linke rückwärtige Endbereich des Batteriemoduls 11 ist an dem rückwärtigen Ende des Festlegerahmenelements 14L durch eine Schraube 21L befestigt, die die obere Oberfläche des Batteriemoduls 11 durchdringt, und der linke vordere Endbereich des Batteriemoduls 11 zusammen mit dem Anschlusskasten 12 ist an einer in etwa zentralen Stelle des Festlegerahmenelements 14L durch eine Schraube 22L befestigt, die die obere Oberfläche des Abschrägungsbereichs 12a an dem linken rückwärtigen Ende des Anschlusskastens 12 durchdringt.
In ähnlicher Weise ist der rechte rückwärtige Endbereich des Batteriemoduls 11 an dem rückwärtigen Ende des Festlegerahmenelements 14R durch eine Schraube 21R befestigt, die die obere Oberfläche des Batteriemoduls 11 durchdringt, und der rechte vordere Endbereich des Batteriemoduls 11 zusammen mit dem Anschlusskasten 12 ist an einer in etwa zentralen Stelle des Festlegerahmenelements 14R durch eine Schraube 22R befestigt, die die obere Oberfläche des Abschrägungsbereichs 12a an dem rechten rückwärtigen Ende des Anschlusskastens 12 durchdringt.
Der linke vordere Endbereich des Anschlusskastens 12 ist an einem vorderen Endbereich des Festlegerahmenelements 14L über ein zwischengeordnetes elastisches Element 15, wie z. B. ein Gummielement, mittels einer Schraube 23L befestigt, die die obere Oberfläche des Anschlusskastens 12 durchdringt, und der rechte vordere Endbereich des Anschlusskastens 12 ist an einem vorderen Endbereich des Festlegerahmenelements 14R über ein zwischengeordnetes elastisches Element 15, wie z. B. ein Gummielement, mittels einer Schraube 23R befestigt, die die obere Oberfläche des Anschlusskastens 12 durchdringt.
Das Bezugszeichen 16 in 2 bezeichnet eine Stromschiene, die das Batteriemodul 11 mit dem Anschlusskasten 12 verbindet.
Wenn bei dem Batterieblock 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung mit dieser Konfiguration Vibrationen von der Fahrzeugkarosserie übertragen werden, so werden diese Vibrationen über die Festlegerahmenelemente 14L, 14R zu dem Batteriemodul 11 übertragen, an dessen vorderer Seitenfläche der Anschlusskasten 12 in integraler Weise angebracht ist, und somit wird keine Vibration in separater Weise zu dem Batteriemodul 11 und dem Anschlusskasten 12 übertragen.
Aus diesem Grund tritt keine Relativbewegung zwischen dem Batteriemodul 11 und dem Anschlusskasten 12 auf, und somit werden keine Belastungen auf die Stromschiene 16 aufgebracht, die das Batteriemodul 11 und den Anschlusskasten 12 verbindet, und somit können ohne Veränderung der Qualität des Materials der Stromschiene 16 und ohne Erhöhung des Gewichts oder der Kosten für eine Verstärkung sowie auch ohne Berücksichtigung eines zusätzlichen Raums, der eine Relativbewegung zwischen dem Batteriemodul 11 und dem Anschlusskasten 12 zulässt, das Batteriemodul 11 und der Anschlusskasten 1 in platzsparender Weise angeordnet werden, und eine Beschädigung der Stromschiene 16 kann in angemessener Weise verhindert werden.
Es ist darauf hinzuweisen, dass der vordere Endbereich des Anschlusskastens 12 durch die Festlegerahmenelemente 14L, 14R unter Zwischenanordnung des jeweiligen elastischen Elements 15 gehaltert ist und somit eine von den Festlegerahmenelementen 14L, 14R übertragene Vibration äußerst gering ist. Durch das Lagern des Anschlusskastens 12 über das elastische Element 15, wie bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, kann auch bei einer Halterung des Anschlusskastens 12 mit großem Überstand über die Seitenfläche des Batteriemoduls 11 der Anschlusskasten 12 in stabiler und integraler Weise mit dem Batteriemodul 11 gehaltert werden.
Der Anschlusskasten 12 steht nicht mit dem Gehäuse 13 in Berührung und ist in integraler Weise an der Seitenfläche des Batteriemoduls 11 angebracht, und somit werden Betriebsgeräusche oder Vibrationen aufgrund eines Relais oder dergleichen in dem Anschlusskasten 12 nicht über das Gehäuse 13 in den Fahrgastraum des Fahrzeugs übertragen, sondern zu dem schweren Batteriemodul 11 übertragen, an dem der Anschlusskasten 12 in integraler Weise angebracht ist, und werden somit zu den Festlegerahmenelementen 14L, 14R übertragen. Betriebsgeräusche und Vibrationen werden somit von dem Batteriemodul 11 absorbiert, so dass ein Anstieg bei den Betriebsgeräuschen und den Vibrationen verhindert wird.
Darüber hinaus ist der Anschlusskasten 12 in integraler Weise an der Seitenfläche des Batteriemoduls 11 angebracht, und somit kommt es zu keiner Vergrößerung bei der Gesamthöhe des Anschlusskastens 12 und des Batteriemoduls 11, und somit kann der Platz im Inneren des Fahrgastraums des Fahrzeugs effektiv genutzt werden. Beispielsweise kann das Gehäuse 13, in dem das Batteriemodul 11 und der Anschlusskasten 12 angeordnet sind, in einfacher Weise unter dem Kofferraum an der Rückseite des Fahrzeugs angeordnet werden.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel kann die Befestigung des Batteriemoduls 11 und des Anschlusskastens 12 unter Verwendung von Schrauben 21L, 21R, 22L, 22R, 23L, 23R erfolgen, die von oben eingeschraubt werden, so dass sich verbesserte Wartungseigenschaften und Montageeigenschaften ergeben.
Obwohl die oberen Oberflächen des Batteriemoduls 11 und des Anschlusskastens 12 bei dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung im wesentlich koplanar sind, müssen die oberen Oberflächen nicht koplanar sein. Wenn der Anschlusskasten 12 einen geringen Überstand, ausgehend von der Verbindungsfläche mit dem Batteriemodul 11, aufweist oder ein geringes Gewicht hat, können auch nur die Schrauben zur Verbindung mit dem Batteriemodul 11 verwendet werden.
Ferner ist die Formgebung des sich in Vertikalrichtung kreuzenden Bereichs der Verbindung zwischen dem Batteriemodul 11 und dem Anschlusskasten 12 nicht auf die Formgebung der Abschrägungsbereiche 11b, 11b, 12a, 12a des Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung beschränkt, sondern diese kann auch eine stufenartige Kreuzungsformgebung aufweisen.
Obwohl das Batteriemodul 11 und der Anschlusskasten 12 bei dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in dem Gehäuse 13 über die Festlegerahmenelemente 14L, 14R untergebracht sind und durch das vordere und das rückwärtige Querelement 3F, 3R gehaltert sind, können das Batteriemodul 11 und der Anschlusskasten 12 auch ohne Verwendung der Festlegerahmenelemente 14L, 14R in dem Gehäuse 13 untergebracht sein und an dem vorderen und hinteren Querelement 3F, 3R gehaltert werden.
Bezugszeichenliste

1: Batterieblock
2L: linker rückwärtiger seitlicher Rahmen
2R: rechter rückwärtiger seitlicher Rahmen
3F: vorderes Querelement
3R: rückwärtiges Querelement
11: Batteriemodul
11a: Batteriegehäuse
11b: Abschrägungsbereich
12: Anschlusskasten
12a: Abschrägungsbereich
13: Gehäuse
14L: linkes Festlegerahmenelement
14R: rechtes Festlegerahmenelement
15: elastisches Element
16: Stromschiene
21L: Schraube
21R: Schraube
22L: Schraube
22R: Schraube
23L: Schraube
23R: Schraube

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2007-299593 A [0003, 0004]

Claims

Batteriesystem für ein Fahrzeug, das folgendes aufweist: – ein Batteriemodul (11); – einen Anschlusskasten (12), der das Batteriemodul (11) mit anderen elektronischen Komponenten verbindet; und – ein Gehäuse (13), das das Batteriemodul (11) und den Anschlusskasten (12) beinhaltet, – wobei der Anschlusskasten (12) in integraler Weise an einer Seitenfläche des Batteriemoduls (11) angebracht ist, das an dem Gehäuse (13) befestigt ist, und wobei zumindest der Anschlusskasten (12) sich nicht in Kontakt mit einer Innenfläche des Gehäuses (13) befindet.
Batteriesystem nach Anspruch 1, wobei die integrale Anordnung aus Batteriemodul (11) und Anschlusskasten (12) an dem Gehäuse (13) über einen Festlegerahmen befestigt ist.
Batteriesystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Anschlusskasten (12) an einer Bodenfläche mit einem elastischen Element (15) versehen ist und von dem elastischen Element (15) von unten abgestützt ist.
Batteriesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei eine Verbindung zwischen dem Batteriemodul (11) und dem Anschlusskasten (12) in Vertikalrichtung einen Kreuzungsbereich bildet und wobei der Anschlusskasten (12) an dem Batteriemodul (11) in Vertikalrichtung befestigt ist, indem eine Schraube (21L, 21R, 22L, 22R, 23L, 23R) eingeschraubt ist, die den Kreuzungsbereich durchsetzt.