DE102014203507A1

DE102014203507A1 - Gehäusestruktur für einen Energiespeicher und Fahrzeugbaugruppe mit einer solchen

Info

Publication number: DE102014203507A1
Application number: DE102014203507.4A
Authority: DE
Inventors: Mathias Briest; Peter Moeller; Thomas Ludewig
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2013-03-05
Filing date: 2014-02-26
Publication date: 2014-09-11
Anticipated expiration: 2034-02-27
Also published as: DE102014203506A1; DE102014203507B4; DE102014203505A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Gehäusestruktur (2) für einen Energiespeicher (9), insbesondere ein Fahrzeugenergiespeicher, mit einem ersten Gehäusebauteil (12), das insbesondere als Aufnahmewanne ausgebildet ist, und mit ersten Querträgern (5), wobei die ersten Querträger (5) an einer Bodenaußenfläche (14) mit einem Boden (13) des ersten Gehäusebauteils (12) verbunden sind und über eine Bodenrandzone (16) hinausragende Enden (15) aufweisen, die zur Befestigung an einer Fahrzeugbaugruppe (19), insbesondere Fahrzeuglängsträger (20a; 20b) eingerichtet sind, so dass die Gehäusestruktur (2) geeignet ist, im Einbauzustand die Fahrzeugbaugruppe (19) zu stabilisieren, insbesondere deren Torsionssteifigkeit um eine Fahrzeuglängsachse (18), zu erhöhen. Die Erfindung betrifft weiter eine Fahrzeugbaugruppe und ein Fahrzeug.

Description

Die Erfindung betrifft eine Gehäusestruktur für einen Energiespeicher sowie eine Fahrzeugbaugruppe mit einer solchen und ein Fahrzeug.
Viele der im Stand der Technik bekannten Elektrofahrzeuge werden nicht von Grund auf neu entwickelt, sondern entstehen auf Grundlage bekannter, für den Betrieb mit Verbrennungsmotoren entwickelter Fahrzeuge. Bauteile, die aufgrund des elektrischen Antriebs im Fahrzeug untergebracht werden müssen, werden dabei zumeist entweder derart angeordnet, dass sie den Platz eines entfallenden Bauteils einnehmen oder dass sie einen bisher nicht genutzten Platz einnehmen. So können etwa Hochvolt-Batterien (HV-Batterien) zur Energieversorgung eines elektrischen Antriebs an der Stelle des Fahrzeugs angeordnet werden, wo im verbrennungsmotorisch betriebenen Fahrzeug der Kraftstofftank angeordnet ist. Weiterhin können HV-Batterien in Leerräumen angebracht werden, etwa unter den Sitzen oder im Kofferraum, sowie in flachen Boden- oder auch Dachbaugruppen.
Boden- und/oder Dachbaugruppen sind für die Torsionssteifigkeit der Fahrzeugkarosserie und damit auch für die der Fahrzeuge wichtig.
Aus der DE 10 2010 018 481 A1 ist eine selbsttragende Karosserie bekannt, bei der eine sich zwischen Vorderrahmen und Hinterrahmen erstreckende Bodenstruktur mit einem Mitteltunnel versehen ist, der einerseits zu einer Versteifung des Bodenblechs beiträgt und andererseits als Einhausung für weitere Fahrzeugkomponenten dient. Ein zusätzlicher Quertunnel bildet eine strukturverstärkende Verbindung von Mitteltunnel und Seitenschweller, der die Stabilität und Verbindungssteifigkeit der Bodenstruktur erhöht. Mittel- und/oder Quertunnel können als Stauraum für Kraftstoff oder Batterien verwendet werden.
So eine Anordnung zeigt beispielsweise auch die DE 10 2010 011 890 A1 bei dem ein Energiespeichermodul (Batteriemodul) über eine Trägerplatte, die rippenartig mit Querversteifungselementen versehen ist, von unten zwischen zwei Längsträgern einer Bodenstruktur eines Fahrzeugs verbunden ist. Die Trägerplatte trägt über Montagepunkte das Energiespeichermodul und ist mit ihrem nach oben weisenden Randbereich mit den Längsträgern der Bodenstruktur verbunden, wobei zwischen der Unterseite der Längsträger und der Oberseite des Randbereiches ein Dichtungselement vorgesehen ist. Das Energiespeichermodul (das Batteriemodul) ragt nach oben in den Mitteltunnel der Karosserie, der nach unten offen ist und dort mit der Trägerplatte verschlossen ist, sodass Mitteltunnel und Trägerplatte gemeinsam ein geschlossenes und damit vergleichsweise torsionssteifes Bauteil bilden. Ein so angeordnetes Batteriemodul ist nur über einzelne Zugänge im Mitteltunnel zugänglich, die dessen Strukturfestigkeit schwächen. Zum Austausch des Batteriemoduls muss die Trägerplatte komplett gelöst werden, sodass die Einheit aus Batteriemodul und Trägerplatte nach unten aus dem Mitteltunnel entnommen werden kann.
DE 10 2009 038 834 A1 zeigt ebenfalls einen als torsionssteifes Zentralmodul ausgebildeten Mitteltunnel, der in seinem Inneren eine Batterieeinheit sowie einen Kraftstofftank aufnimmt. Die gewünschte Torsionssteifigkeit ist auch hier nur bei einem geschlossenen Querschnitt des Zentralmoduls bzw. des Mitteltunnels gewährleistet.
Eine vergleichsweise flache Batterieeinheit zur Aufnahme eines ebenfalls flachen Batteriemoduls ist aus der DE 10 2011 116 684 A1 bekannt. Diese flache wannenartige Struktur ist über mehrere Seitenkonsolen mit einer Fahrzeugbodenstruktur verbunden. Um die Torsionssteifigkeit der aus Batterieeinheit und Fahrzeugbodenstruktur gebildeten Gesamtstruktur zu erhöhen, sind Bodenquerglieder vorgesehen, die beide Elemente überspannend und mit diesen verbunden ausgestaltet sind. Diese Querglieder erhöhen zwar die Torsionssteifigkeit dieser relativ flachen Struktur. Aber sie verringern im Gegenzug den verfügbaren Stauraum für Batterieelemente bzw. könne die Zugänglichkeit der dort angeordneten Elemente behindern.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Gehäusestruktur bereitzustellen, die die oben genannten Nachteile wenigstens teilweise überwindet. Weiter besteht die Aufgabe, eine verbesserte Fahrzeugbaugruppe sowie ein entsprechend verbessertes Fahrzeug bereitzustellen.
Eine weitere Aufgabe besteht insbesondere auch darin, einen gegenüber dem Stand der Technik verbesserten Energiespeicher oder Energiewandler, ein Gehäuse für einen Energiespeicher oder Energiewandler anzugeben.
Diese Aufgabe wird durch die erfindungsgemäße Gehäusestruktur nach Anspruch 1, die Fahrzeugbaugruppe nach Anspruch 9 und das Fahrzeug nach Anspruch 10 gelöst.
Die erfindungsgemäße Gehäusestruktur weist ein erstes Gehäusebauteil auf, das insbesondere als Aufnahmewanne ausgebildet ist und mit ersten Querträgern versehen ist. Dabei sind die ersten Querträger an einer Bodenaußenfläche mit einem Boden der Aufnahmewanne verbunden. Sie weisen über eine Bodenrandzone hinausragende Enden auf, die zur Befestigung an einer Fahrzeugbaugruppe, insbesondere Fahrzeuglängsträger, eingerichtet sind, sodass die Behälterstruktur geeignet ist, im Einbauzustand die Torsionssteifigkeit einer Fahrzeugbaugruppe, insbesondere um eine Fahrzeuglängsachse, zu erhöhen.
Die Gehäusestruktur ist dabei für Energiespeicher, insbesondere Fahrzeugenergiespeicher, vorgesehen. Dazu gehören zum einen Batteriezellen bzw. Batteriemodule aber auch Speicherelemente für Brennstofffluide wie Benzin- oder Dieselkraftstoffe, Wasserstoff, LNG, LPG. Die Gehäusestruktur kann aber auch zur Aufnahme von Brennstoffzellenstacks, die zur Energiewandlung vorgesehen werden.
Über die Verbindung dieser ersten Querträger mit dem Boden des ersten Gehäusebauteils (der Aufnahmewanne) an einer Bodenaußenflächen besteht eine belastbare, stabilisierende Verbindung, ohne dass der Innenraum der Wanne, der als Aufnahmeraum für Energiespeicherkomponenten oder anderes dienen soll, begrenzt wird. Ist der Boden z. B. als ebene Fläche ausgebildet, so wird er durch die ersten Querträgerelemente rippenartig verstärkt und stabilisiert.
Die Fixierung der Enden an einer Fahrzeugbaugruppe, insbesondere an den Fahrzeuglängsträgern einer Bodengruppe, versteift dann diese Struktur. Zum einen durch Verbindung über die ersten Querträger selbst, zum anderen aber auch zusätzlich über die mit der Fahrzeugbaugruppe über die Querträger gekoppelte Aufnahmewanne, die bereits eine erhebliche Ausgangseigensteifigkeit aufweisen kann, die dann durch die zusätzlichen Querträger weiter erhöht wird.
Erfindungsgemäß weist das Gehäuse ein mit der Fahrzeugkarosserie verbindbares erstes Gehäuseteil oder Gehäusebauteil, insbesondere eine Aufnahmewanne, auf, wobei das erste Gehäuseteil im mit der Fahrzeugkarosserie verbundenen Zustand zu mindestens einer mechanischen Eigenschaft des Fahrzeugs beiträgt, z.B. eine Fahrzeugbaugruppe bzw. die Fahrzeugkarosserie versteift.
Vorzugsweise umfasst die mindestens eine mechanische Eigenschaft insbesondere eine laterale und/oder eine longitudinale Torsionssteifigkeit. Vorzugsweise bildet das erste Gehäuseteil einen Teil des Fahrzeugbodens bzw. einen Teil einer Fahrzeugbodenstruktur, bei der das erste Gehäuseteil unterhalb des eigentlichen Fahrzeugbodens angeordnet ist. Vorzugsweise handelt es sich bei dem ersten Gehäuseteil um einen Boden des Gehäuses bzw. des als Aufnahmewanne ausgebildeten Gehäusebauteils.
Es gibt Ausführungen, bei denen an den Enden der Querträgerelemente Koppelstücke angeordnet sind, die einen Anschlussbereich aufweisen, der mit einer Außenfläche einer Seitenwand des ersten Gehäusebauteils (der Aufnahmewanne) verbunden ist. Damit werden die strukturellen Eigenschaften der ersten Gehäusebauteils noch stärker genutzt, da eine vom Boden ausgehende, etwa rechtwinklig dazu nach oben verlaufende Seitenwand einen erheblichen Beitrag zur Erhöhung der Torsionssteifigkeit zu leisten vermag. Dieses Versteifungspotential wird durch den Anschluss der Koppelstücke im Seitenwandbereich ausgenutzt.
Zusätzlich bzw. alternativ dazu gibt es Ausführungen, bei denen die Koppelstücke einen Koppelbereich aufweisen, der jeweils zur Befestigung an der Fahrzeugbaugruppe dient. Damit ist es möglich, vorgefertigte Koppelstücke zu realisieren, die wahlweise an allen oder einigen (beispielsweise abwechselnd) Enden der Querträger angeordnet werden, um so die erforderlichen strukturellen Eigenschaften realisieren zu können.
Es gibt Ausführungen, bei denen beispielsweise der Boden ersten Gehäusebauteils bzw. der Aufnahmewanne relativ dicht mit Querträgern versehen ist (rippenartig verstärkt), um dessen Tragfähigkeit zu erhöhen. Aus Gewichts- und/oder aus Steifigkeitsgründen kann es aber sinnvoll sein, nicht jeden dieser Querträger über Koppelstücke mit einer Fahrzeugbaugruppe zu verbinden sondern nur einige.
Bei anderen Ausführungen ist daher nur ein Teil der Querträger über die Koppelstücke an der Seitenwand des ersten Gehäusebauteils angebunden. So können z.B. Steifigkeitssprünge zwischen mittragender Karosserie und der Gehäusestruktur vermieden werden, denn solche Steifigkeitssprünge können zu lokalen Spannungsspitzen führen, die bei für Fahrzeuge typischen Wechselbeanspruchungen zu einer kritischen Materialermüdung führen können.
Es gibt Ausführungen bei denen beispielsweise nur an jedem zweiten oder dritten Querträger ein Koppelstück mit Koppelbereich zur Befestigung an einer Fahrzeugbaugruppe vorgesehen ist, während an jedem der Querträgerelemente ein Koppelstück mit einem Anschlussbereich vorgesehen ist, der mit einer Außenfläche einer Seitenwand des ersten Gehäusebauteils verbunden ist. Es gibt aber auch Ausführungen bei denen ein oder mehrere Querträger vorgesehen sind, die nur mit der Bodenaußenfläche verbunden sind, also u.U. gar keine Koppelstücke aufweisen.
Es gibt Ausführungen, bei welcher zweite Querträger an einer Bodeninnenfläche des ersten Gehäusebauteils vorgesehen sind. Solche zusätzlichen Querträger können als unabhängige Einzelelemente mit der Aufnahmewanne verbunden sein.
In anderen Ausführungen ist das erste Gehäusebauteil selbst bzw. dessen Boden, der beispielsweise als Formteil ausgebildet ist (z.B. ein Tiefziehbauteil), mit eingeformten Querträgern (z.B. in Form von Sicken oder Rippen) versehen.
Es gibt Ausführungen, bei denen diese zweiten Querträger deckungsgleich mit den ersten Querträgern angeordnet sind, also einander gegenüberliegend, und so, dass sie jeweils im Bereich des Bodens eine gemeinsame Querträgerstruktur bilden. Dadurch wird die wirksame Profilhöhe dieser kombinierten Querträgerstrukturen im Bereich des Bodens insgesamt erhöht. Erster und zweiter Querträger bilden also ein gemeinsam wirkendes und miteinander gekoppeltes Gesamtprofil, das jeweils innen- und außenseitig zum Boden des ersten Gehäusebauteils verläuft. Über ein solches Profil ist das erste Gehäusebauteil selbst bzw. dessen Boden weitgehend von der Beanspruchung durch darin angeordnete Bauteile (Batteriestacks, Brennstoffzellen, Kraftstoffbehälter etc.) entlastet. Lasten werden von den inneren zweiten Querträgern aufgenommen und direkt, zwar über die Wand des Bodens, aber ohne diesen zu maßgeblich belasten, in die ersten Querträger übertragen, welche die Lasten dann weiter in die Fahrzeugbaugruppe bzw. die Fahrzeugkarosserie einleiten.
Anschlusselemente der zweiten Querträger, die jeweils innen an gegenüberliegenden Seitenwänden des ersten Gehäusebauteils angeordnet sind und dort mit diesem verbunden sind, erhöhen den strukturversteifenden Effekt zusätzlich.
Es gibt Ausführungen bei denen die zweiten Querträger mit Trennelementen versehen sein, die den in der Aufnahmewanne zur Verfügung stehenden Raum in einzelne Abteile unterteilt.
Es gibt Ausführungen, bei welchen die Enden dieser Trennelemente die Anschlusselemente aufweisen, die dann jeweils innen gegenüber den Anschlussbereichen der Koppelelemente außen an der Seitenwand mit dem ersten Gehäusebauteils verbunden sind. Es besteht dann dort zusätzlich eine sehr enge Wirkkopplung zu den ersten Querträgern, und zwar durch die Seitenwand des ersten Gehäusebauteils hindurch, in die Anschlussbereiche der Koppelstücke, die ihrerseits wiederum mit den ersten Querträgern verbunden sind. Hier entsteht ein weiterer Versteifungseffekt und gleichzeitig eine Entlastung der Seitenwand des ersten Gehäusebauteils, das so von mechanischen Beanspruchungen weitgehend entlastet ist aber trotzdem seine Funktion als geschlossene, Einbauteile umgebende Aufnahmewanne ausüben kann, ohne dass Dichtungsprobleme auftreten.
So eine Wanne bildet dann beispielsweise einen Leckageschutz, der Flüssigkeiten auffängt und ihren Austritt verhindert, falls ein Bauteil (Energiespeichermodul, Kraftstoffbehälter), das in der Aufnahmewanne angeordnet ist, ein Leck aufweisen sollte. Es ist so auch möglich, die Aufnahmewanne relativ dünnwandig auszuführen, da die mechanischen Lasten weitgehend über die ersten und zweiten Querträger aufgenommen und in die Fahrzeugbaugruppe eingeleitet werden.
Es gibt auch Ausführungen, bei welcher die Enden der ersten Querträger über ein in Längsrichtung der Aufnahmewanne (und des Fahrzeugs) verlaufendes Koppelelement miteinander gekoppelt sind. Damit wird eine weitere Versteifung des Systems Querträger- erstes Gehäusebauteil realisiert. Ein solches in Längsrichtung verlaufendes Koppelelement, das beispielsweise als Profilleiste ausgebildet ist, dient dann in Ergänzung oder alternativ zu einer direkten Verbindung der Enden der ersten Querträgerelemente bzw. der Koppelelemente als kraftverteilende Verbindungsschnittstelle zur Fahrzeugbaugruppe.
Es gibt Ausführungen, bei welchen ein solches Koppelelement über die an den ersten Querträgerelementen ausgebildeten Koppelbereiche die Verbindungsschnittstelle zu entsprechenden Bereichen an der Fahrzeugbaugruppe dient. Damit wird beispielsweise erreicht, dass die Lasten aus der Gehäusestruktur nicht lokal an bestimmten Koppelpunkten sondern – über das Koppelelement verteilt – also beispielsweise kontinuierlich oder flächig in die Fahrzeugbaugruppe eingeleitet werden.
Es gibt Ausführungen, bei denen die zweiten Querträger zur Aufnahme von Modulen, insbesondere Batteriemodule eines Fahrzeugenergiespeichers, ausgebildet sind. Bei solchen Ausführungen können die entsprechenden Querträger mit entsprechenden Ausnehmungen oder Aufnahmeeinrichtungen versehen sein, mit denen die Module an diesen Elementen platziert und fixiert werden können.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Fahrzeugbaugruppe, insbesondere eine Bodenbaugruppe, aber genauso eine Zwischenbodengruppe bzw. eine Dachbaugruppe, mit zwei Fahrzeuglängsträgern, die über die Enden der ersten Querträger der Gehäusestruktur nach einem der Ansprüche 1–8 verbunden ist.
Die Erfindung betrifft ebenso ein Fahrzeug (Personen- oder Nutzfahrzeug), welches eine solche Fahrzeugbaugruppe aufweist.
Weitere Aspekte, Merkmale und Weiterbildungen sind nachfolgend dargestellt:
Ein Aspekt betrifft einen Energiespeicher oder Energiewandler, ein Gehäuse für einen Energiespeicher oder Energiewandler sowie ein Fahrzeug, insbesondere ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug (Elektrofahrzeug).
Vorzugsweise umfasst das Gehäuse mindestens ein weiteres Gehäuseteil (zweites Gehäuseteil). Das zweite Gehäuseteil kann als Deckel ausgestaltet sein, so dass das aus dem ersten und dem zweiten Gehäuseteil gebildete Gehäuse im Wesentlichen einen abgeschlossenen Raum ausbildet. In einer Ausgestaltung trägt der Deckel zu der mindestens einen mechanischen Eigenschaft des Fahrzeugs bei. Alternativ trägt der Deckel nicht zu einer mechanischen Eigenschaft des Fahrzeugs bei.
Vorzugsweise umfasst das erste Gehäuseteil mindestens ein in Längs- oder Querrichtung verstärktes Element (Längsträger, Querträger). Mit weiterem Vorteil weist das erste Gehäuseteil eine Rippenstruktur auf. Vorzugsweise ragen alle oder einzelne der Längsträger, Querträger und/oder Rippen über die Abmessung des Gehäuses hinaus sind im Randbereich derart ausgebildet, dass sie sich für die Befestigung an der Fahrzeugkarosserie eignen.
Vorzugsweise umfasst das erste Gehäuseteil weiterhin mindestens ein lösbar oder unlösbar mit dem ersten Gehäuseteil verbindbares oder verbundenes Kantteil zur Befestigung des ersten Gehäuseteils an der Fahrzeugkarosserie. Zusätzlich oder alternativ trägt das mindestens eine Kantteil zu der mindestens einen mechanischen Eigenschaft bei.
Vorzugsweise besteht das erste Gehäuseteil im Wesentlichen aus einem Werkstoff, der für den Zweck, zu einer mechanischen Eigenschaft des Fahrzeugs beizutragen, geeignet ist. Vorzugsweise besteht das erste Gehäuseteil im Wesentlichen aus Stahl und / oder aus Aluminium und wird weiter bevorzugt als Tiefziehteil gefertigt.
In der erwähnten Ausgestaltung des zweiten Gehäuseteils, bei der das zweite Gehäuseteil zu der mindestens einen mechanischen Eigenschaft des Fahrzeugs beiträgt, besteht das zweite Gehäuseteil mit weiterem Vorteil aus einem festen Werkstoff, der für den Zweck, zu einer mechanischen Eigenschaft des Fahrzeugs beizutragen, geeignet ist. Vorzugsweise besteht das zweite Gehäuseteil im Wesentlichen aus Stahl und / oder Aluminium.
In der alternativen Ausgestaltung des zweiten Gehäuseteils, bei der das zweite Gehäuseteil nicht zu einer mechanischen Eigenschaft des Fahrzeugs beiträgt, besteht das zweite Gehäuseteil mit Vorteil im Wesentlichen aus einem leichten Material, welches nicht dazu geeignet sein muss, zu einer mechanischen Eigenschaft des Fahrzeugs beizutragen. Vorzugsweise besteht das zweite Gehäuseteil im Wesentlichen aus Kunststoff.
Das erfindungsgemäße Gehäuse ist geeignet zur Aufnahme von Energiespeichern, insbesondere aus mindestens einer Batteriezelle bestehenden Hochvolt-Batterien. Weiterhin ist das Gehäuse zur Aufnahme von Gastanks (z.B. Erdgas (LPG oder CNG), Wasserstoffflaschen für ein Brennstoffzellenfahrzeug, etc.) geeignet, wobei diese bevorzugt in einem Behälter (Rack) fixiert werden, welcher von dem Gehäuse aufnehmbar ist. Das erfindungsgemäße Gehäuse ist weiterhin geeignet zur Aufnahme von Energiewandlern, insbesondere von einer oder mehreren Brennstoffzellen (Brennstoffzellenstack).
Ein weiterer Aspekt betrifft ein Batteriegehäuse und eine Batterie, insbesondere für ein Elektrofahrzeug.
Es ist bekannt, für die Energieversorgung in Elektrofahrzeugen Batterien unterschiedlicher Kapazität einzusetzen. (Das Wort „Kapazität“ kann in diesem Zusammenhang eine Kapazität mit der Einheit Wattstunden (WH) oder auch eine Nennladung der Batterie mit der Einheit Amperestunde (Ah) bezeichnen.) Hierdurch ergeben sich unterschiedliche Abmessungen der Batteriegehäuse, die bei der Konstruktion des Fahrzeugs berücksichtigt werden müssen. Weiterhin ist die zum Betrieb des Elektrofahrzeuges benötigte Betriebsspannung nicht immer gleich. Sie kann für unterschiedliche Fahrzeuge und / oder Anwendungsfälle unterschiedlich sein.
Aus diesem Nachteil ergibt sich die Aufgabe, ein einheitliches Batteriegehäuse zu schaffen, dass für die Aufnahme von Batterien unterschiedlicher Kapazität und Spannung geeignet ist. Diese Aufgabe wird gelöst bei einem Batteriegehäuse, das eines oder eine Kombination der im Folgenden anhand der Beschreibung und / oder der Zeichnungen offenbarten Merkmale aufweist. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus weiteren der im Folgenden offenbarten Merkmale.
Das erfindungsgemäße Gehäuse eignet sich zur Aufnahme eines oder mehrerer Module, wobei jedes Modul zur Aufnahme einer Anzahl von Batteriezellen eingerichtet ist. Hierdurch ergibt sich ein modularer Aufbau, der es erlaubt, eine Vielzahl von Kombinationsmöglichkeiten in dem Gehäuse zu verwirklichen.
Es ist nicht erforderlich, dass die Module ihrerseits als Gehäuse ausgebildet sind. Dies ist jedoch von Vorteil, wobei weiter bevorzugt die Modulgehäuse im Wesentlichen gleich aufgebaut sind.
Mit Vorteil sind die verwendeten Batteriezellen in ihrer Beschaffenheit im Wesentlichen gleich. Insbesondere können sie im Wesentlichen gleiche Abmessungen, elektrische Spannungen und Kapazitäten aufweisen.
Vorzugsweise werden die Module in Bezug auf die Anzahl und elektrische Verschaltung der Batteriezellen im Wesentlichen gleich aufgebaut.
Vorzugsweise werden die Batteriezellen in dem Modul derart seriell und/oder parallel verschaltet, dass das Modul nur zwei nach außen geführte elektrische Anschlüsse aufweist (Anode/Kathode, Plus/Minus).
Weiter vorzugsweise werden die nach außen geführten Anschlüsse der Module elektrisch seriell verschaltet, so dass die Spannung der Batterie im Wesentlichen der Summe einzelnen Modulspannungen entspricht.
Vorzugsweise werden in einem Modul eine Anzahl u = s·p von Batteriezellen verwendet, wobei s eine Anzahl in Reihe geschalteter Batteriezellen bezeichnet (Strang) und p eine Anzahl von parallel geschalteten Serienschaltungen (Anzahl an Strängen) bezeichnet.
Vorzugsweise ist die Anzahl u der in dem Modul angeordneten Batteriezellen eine Zahl mit möglichst vielen Teilern. Hierdurch ergibt sich eine besonders große Flexibilität bei der Nutzung des Moduls. Als Beispiel soll der Fall betrachtet werden, dass u = 12 Batteriezellen in einem Modul verwendet werden. Die Spannung einer Batteriezelle wird mit u_Zelle bezeichnet. Die Spannung an den elektrischen Anschlüssen des Moduls wird mit u_Modul bezeichnet. Es ergeben sich die folgenden Möglichkeiten, die Batteriezellen anzuordnen:

• p = 1 Reihenschaltungen von s = 12 Batteriezellen; u_Modul = 12·u_Zelle
• p = 2 Reihenschaltungen von je s = 6 Batteriezellen; parallele Verschaltung der 2 Reihenschaltungen; u_Modul = 6·u_Zelle
• p = 3 Reihenschaltungen von je s = 4 Batteriezellen; parallele Verschaltung der 3 Reihenschaltungen; u_Modul = 4·u_Zelle
• p = 4 Reihenschaltungen von je s = 3 Batteriezellen; parallele Verschaltung der 4 Reihenschaltungen; u_Modul = 3·u_Zelle
• p = 6 Reihenschaltungen von je s = 2 Batteriezellen; parallele Verschaltung der 6 Reihenschaltungen; u_Modul = 2·u_Zelle
• p = 12 Parallele Verschaltung von p = 12 Batteriezellen; u_Modul = u_Zelle

Das Gehäuse eignet sich bevorzugt zur Aufnahme von mindestens zwei Modulen. Indem die für die Anordnung der Module vorgesehenen Plätze belegt oder nicht belegt werden, kann die Kapazität der Batterie variiert werden. Die 9a bis 9c zeigen ein erfindungsgemäßes Batteriegehäuse mit einer unterschiedlichen Zahl von Batteriezellen. In 9a sind m = 8 Module 9 angeordnet, wobei jedes Modul aus einer Anzahl m = 12 von Batteriezellen besteht. Die für die Anordnung weiterer Module vorgesehenen Plätze sind in 9a nicht belegt, in 9b teilweise belegt und in 9c vollständig belegt. Dabei sind in 9b m = 24 Module angeordnet. Es ergibt sich dadurch eine gegenüber der Ausführungsform von 9a um 50% vergrößerte Kapazität. In 9c sind m = 32 Module angeordnet. Es ergibt sich dadurch eine gegenüber der Ausführungsform von 9a um 100% vergrößerte Kapazität.
Sind in einer Batterieanordnung der 9a beispielsweise m = 16 Batteriemodule verbaut, die jeweils u = 12 Batteriezellen aufweisen und sind diese gemäß obigem Beispiel auf p = 2 konfiguriert, so weist die Batterieanordnung eine Gesamtspannung U_Batterie = m × U_Modul = 16 × 6·U_Zelle = 96 U_Zelle auf. Werden der Batterieanordnung nun 8 weitere Batteriemodule hinzugefügt, so dass sich die Konfiguration der 9b mit m = 24 ergibt, so werden die einzelnen Batteriemodule auf p = 3 umkonfiguriert. Es ergibt sich eine Gesamtspannung U_Batterie = m × U_Modul = 24 × 4·U_Zelle = 96 U_Zelle. Durch die Umkonfiguration der einzelnen Batteriemodule auf p = 3 hat sich die Gesamtspannung der Batterieanordnung trotz serieller Hinzuschaltung weiterer Batteriemodule nicht verändert. Werden der Batterieanordnung wiederum 8 weitere Batteriemodule hinzugefügt, so dass sich die Konfiguration der 9c mit m = 32 ergibt, so werden die einzelnen Batteriemodule auf p = 4 umkonfiguriert. Es ergibt sich in diesem Fall eine Gesamtspannung U_Batterie = m × U_Modul = 32 × 3·U_Zelle = 96 U_Zelle. Durch die Umkonfiguration der einzelnen Batteriemodule auf p = 4 hat sich die Gesamtspannung der Batterieanordnung trotz serieller Hinzuschaltung weiterer Batteriemodule wiederum nicht verändert.
Ein nebengeordneter Sonderfall besteht darin, dass nur ein Modul Verwendung findet. In diesem Fall wird die gesamte Batterie so aufgebaut, wie vorstehend der Aufbau eines einzelnen Moduls beschrieben wurde.
In einer weiteren Ausführungsform können die einheitlichen Module auch aus nicht einheitlichen Zellen bestehen. So kann beispielhaft anstelle der Reihenschaltung zweier einheitlicher Zellen auch eine einzelne Zelle mit der doppelten Zellspannung und entsprechend größeren Abmessungen verwendet werden.
Ein weiterer Aspekt betrifft eine Hochvoltbatterieanordnung sowie ein Batteriegehäuse hierfür, sowie ein Verfahren zum Erfassen und Speichern von mindestens einem Parameter einer Hochvoltbatterie.
Bekannte Hochvoltbatterien müssen zur Aktivierung des Batteriemanagements an eine separate Stromversorgung angeschlossen werden. Das Batteriemanagement hat unter anderem die Aufgabe, technische Parameter der Batterie zu erfassen und aufzuzeichnen. Diese Parameter können eine Temperatur, eine Spannung und/oder einen Ladezustand der Batterie oder einzelner Batteriezellen umfassen. Wenn die Batterie nicht im Fahrzeug angeordnet und angeschlossen ist (beispielsweise beim Transport oder der Lagerung der Batterie), kann das Batteriemanagement der beschriebenen Aufgabe nur nachgehen, wenn es über eine externe Energiequelle mit Energie versorgt wird. Hierzu wird im Stand der Technik auf externe Gleichspannungswandler zurückgegriffen.
Es liegt vor diesem Hintergrund die Aufgabe vor, eine Batterie bereitzustellen, bei der die Überwachung technischer Parameter vereinfacht ist.
Zur Lösung wird im oder am Gehäuse der Hochvoltbatterie eine Niedervolt-Batterie (NV-Batterie) und / oder ein Gleichspannungswandler angeordnet. Der Begriff „Niedervolt-Batterie“ bezeichnet dabei eine Batterie mit einer Spannung von weniger als 60 V, bevorzugt 12 V bis 48 V, besonders bevorzugt 14 V. Der Begriff „Hochvolt-Batterie“ bezeichnet hingegen eine Batterie mit einer Spannung von mehr als 60 V, bevorzugt 120 V bis 400 V.
Das Batteriemanagement wird durch eine NV-Spannungsquelle versorgt. Zur Versorgung kann die NV-Batterie oder der Gleichspannungswandler dienen. Der Gelichspannungswandler wandelt dazu die Hochspannung der HV-Batterie in eine NV-Spannung zur Versorgung des Batteriemanagement.
Bevorzugt ist das Batteriemanagement zur Erfassung mindestens eines Parameters der HV-Batterie eingerichtet. Der mindestens eine Parameter kann ein Parameter aus der Gruppe sein, die eine Temperatur, eine Spannung und einen Ladezustand der Batterie oder einzelner Batteriezellen umfasst.
Vorzugsweise ist eine mit dem Batteriemanagement verbundene Datenspeichervorrichtung vorgesehen, wobei das Batteriemanagement eingerichtet ist, den mindestens einen Parameter mittels der Datenspeichervorrichtung abzuspeichern.
Vorzugsweise wird das Batteriemanagement in periodischen Abständen aufgeweckt und führt die Erfassung des mindestens einen Parameters sowie die Speicherung mittels der Datenspeichervorrichtung durch.
Vorzugsweise ist die NV-Batterie derart ausgestaltet, dass sie nur zur Abdeckung von Leistungsbedarfsspitzen benötigt wird. Durchschnittliche Leistungen werden dann mittels des Gleichspannungswandlers zur Verfügung gestellt. Da dieser keine Leistungsspitzen bereitstellen muss, kann er kleiner ausgestaltet werden.
Verzugsweise können die in der Datenspeichervorrichtung gespeicherten Daten mittels einer drahtgebundenen und / oder drahtlosen Datenschnittstelle an eine externe Vorrichtung übermittelt werden. Als drahtlose Schnittstellen können beispielsweise Near-Field-Communication-Schnittstellen (NFC), Bluetooth-Schnittstellen oder WLAN-Schnittstellen eingesetzt werden.
9c zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Hochvoltbatterieanordnung mit einer NV-Batterie 11.
Ein entsprechendes Verfahren führt die beschriebenen Schritte zum Erfassen und Speichern von mindestens einem Parameter einer Hochvoltbatterie durch.
Die Erfindung wird mit Bezug auf die Figuren weiter erläutert. Dabei kann die beispielhafte Darstellung der Figuren nicht einschränkend verstanden werden. Mögliche Ausgestaltungen der Erfindung können aus Kombinationen einzelner oder aller der dargestellten Merkmale sowie zusätzlich oder alternativ aus nicht in den Figuren dargestellten Merkmalen gebildet werden. Richtungsangaben wie oben, unten, längs, quer, rechts, links, hinten und vorne beziehen sich auf ein aufrecht in fahrbereiter Stellung angeordnetes Fahrzeug, dessen Längsachse in Fahrtrichtung verläuft, und sind aus der Sicht des Fahrers angegeben
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun beispielhaft und unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben. Dabei zeigt:
1 eine perspektivische Darstellung einer Rohkarosserie mit einer hervorgehoben dargestellten, erfindungsgemäßen Gehäusestruktur;
2 eine Ansicht von unten der in 1 dargestellten Rohkarosserie mit Gehäusestruktur;
3 eine perspektivische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Gehäusestruktur ohne Karosserie;
4 eine perspektivische Querschnittsdarstellung einer erfindungsgemäßen Gehäusestruktur im Einbauzustand in einer Fahrzeugbodengruppe von schräg oben;
5 eine vergrößerte Darstellung des Details B aus 4;
6 eine perspektivische Längs- und Querschnittsdarstellung der erfindungsgemäßen Gehäusestruktur aus 4 von schräg unten;
7 eine perspektivische Längs- und Querschnittsdarstellung der erfindungsgemäßen Gehäusestruktur aus 4 von schräg oben;
8 eine vergrößerte Schnittdarstellung des Bereichs B aus 4 in einer etwas nach hinten versetzten Schnittebene;
9a–9c die Gehäusestruktur aus 3 ohne Deckel mit unterschiedlich gefüllten Aufnahmefächern.
1 zeigt die wesentlichen Teile eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs 1. Verbunden mit der Fahrzeugkarosserie 4 ist das erfindungsgemäße Gehäuse, bestehend aus einem ersten Gehäuseteil 2 und einem zweiten Gehäuseteil 3. Das erste Gehäuseteil 2 bildet eine Gehäusestruktur und weist eine Zahl von in Rippenstruktur angeordneten ersten Querträgern 5 auf, welche über die Abmessungen des Gehäuses hinausragen und von denen in dieser Darstellung jeder zweite zur Befestigung an der Fahrzeugkarosserie 4 dienen. Die ersten Querträger 5 dienen der Erhöhung der Torsionssteifigkeit des Fahrzeugs sowie der Aufnahme von Kräften in y-Richtung, bspw. beim Seitencrash.
Weiterhin dargestellt sind zwei in Längsrichtung angeordnete Elemente 6, welche ebenfalls zur Befestigung an der Fahrzeugkarosserie 4 dienen. Die hier als Trägerkonsolen 6 ausgebildeten Elemente können beispielsweise auch als Längsträger ausgestaltet sein, die sich im Wesentlichen über die gesamte Länge des Gehäuses erstrecken. In dieser Ausgestaltung dienen die Elemente 6 sowohl der Befestigung des Gehäuses an der Fahrzeugkarosserie als auch der verbesserten mechanischen Steifigkeit. Die Elemente können aber auch derart ausgestaltet sein, dass sie wie die hier dargestellten Trägerkonsolen 6 überwiegend nur zur Befestigung an der Fahrzeugkarosserie dienen. In diesem Fall erstrecken sie sich nicht über eine wesentliche Länge des Gehäuses, sondern sind beispielsweise an den Ecken des ersten Gehäuseteils angebracht (z.B. angeschweißt oder daran ausgebildet). Die Elemente 6 dienen hauptsächlich der Ableitung von Längskräften (in x-Richtung) aus dem Batterietrog (erstes Gehäuseteil 2) in die Fahrzeugstruktur (z.B. beim Frontalcrash).
Weiterhin ist in 1 ein in Längsrichtung mit Querträgern 5 verbundenes, als Kantteil oder Profilschiene 7 ausgebildetes Koppelelement dargestellt, welches zusätzlich zur Steifigkeit des Fahrzeugs beiträgt.
Zur Befestigung an der Karosserie dienen die Elemente 5 (jedes zweite, siehe Figuren) und 6. Die Querträger 5 dienen der Erhöhung der Torsionssteifigkeit sowie der Ableitung von Querkräften beim Seitencrash. Die Elemente 6 dienen hauptsächlich der Ableitung von Längskräften aus dem Batterietrog (Gehäuseteil 2) in die Fahrzeugstruktur (z.B. beim Frontalcrash). Das Element 7 kann als Kantteil ausgebildet sein, dient aber nicht unmittelbar zur Befestigung der Batterie an der Karosserie. Das Teil 7 ist im Inneren eines Längsträgers der Karosserie angeordnet. Das erste Gehäuseteil wird mit der Karosserie verbunden mittels Schraubverbindungen von den Elementen 5 mit dem Einleger 7 im Längsträger. Die Erfinder liefern hierzu noch Skizzen nach.
Der Längsträger kann aus Aluminium gefertigt sein, das Einlegeteil 7 aus hochfestem Stahl. Dadurch ergeben sich verbesserte Crash-Eigenschaften.
2 zeigt eine Ansicht des Unterbodens des erfindungsgemäßen Fahrzeugs 1. Dabei bezeichnen gleiche Bezugszeichen im Wesentlichen gleiche Teile. In 2 ist die Ausgestaltung der rippenförmig ausgebildeten Querträger 5 zu erkennen.
3 zeigt ein Gehäuse 8, bestehend aus dem die erfindungsgemäße Gehäusestruktur bildenden ersten Gehäuseteil 2 und einem zweiten Gehäuseteil 3. Das zweite Gehäuseteil 3 ist transparent dargestellt, so dass die Anordnung von Batteriezellen 9 im Gehäuse 8 zu erkennen ist. Das erste Gehäuseteil 2 weist eine Zahl von in Rippenstruktur angeordneten ersten Querträgern 5 auf, welche mit ihren Enden über die Abmessungen des Gehäuses 8 hinausragen und zur Befestigung an der Fahrzeugkarosserie dienen. Weiterhin dargestellt sind die in Längsrichtung angeordneten Elemente 6, welche ebenfalls zur Befestigung an der Fahrzeugkarosserie dienen. Weiterhin zeigen die 9a, 9b, und 9c das erste Gehäuseteil 2 mit ersten Querträgern 5, Trägerkonsolen 6, Profilschiene 7 sowie aus Batteriezellen bestehende Batteriemodule 9. Es ist anzumerken, dass das Bezugszeichen 9 in allen Figuren abweichend auch die unten beschriebenen Module (z.B. Energiespeicher- und/oder Energieumwandlungsmodule wie Druckbehälter, Kraftstoffbehälter oder Brennstoffzellenstacks) bezeichnen kann.
Aufbau und Funktion der erfindungsgemäßen Gehäusestruktur wird nun weiter im Detail, insbesondere anhand der 4–8, erläutert.
Das die Gehäusestruktur im Wesentlichen bildende erste (untere) Gehäuseteil 2 umfasst eine Aufnahmewanne 12, an deren Boden 13, und zwar an der Bodenaußenfläche 14, die ersten Querträger 5 angeordnet sind. Deren Enden 15 ragen über eine Randzone 16 des Bodens 13 hinaus, die den Boden 13 der Aufnahmewanne 12 mit deren Seitenwänden 17 verbindet. Die Aufnahmewanne 12 ist länglich ausgebildet und verläuft entlang einer Längsachse 18, die etwa einer Fahrzeuglängsachse entspricht.
Die Enden 15 sind mit einer Fahrzeugbaugruppe 19 gekoppelt, die im dargestellten Ausführungsbeispiel eine Bodengruppe bildet und Bestandteil der Fahrzeugkarosserie 4 ist. Die Fahrzeugbaugruppe 19 weist zwei Fahrzeuglängsträger 20a, b auf, die als Strangpressprofile ausgebildet sind und zwischen denen die Aufnahmewanne 12 angeordnet ist und an denen sie fixiert ist.
Zur Fixierung dienen Koppelstücke 21, die über abgekantete Seitenflansche 22 mit den seitlichen Profilflanschen 23 der ersten Querträger 5 verbunden sind, und zwar im Bereich der Profilenden 15. Die Koppelstücke 21 sind schuhartig ausgebildet und weisen Koppelbereiche 24 auf, die im Einbauzustand an den Unterseiten 25 der Fahrzeuglängsträger 20a, b anschlagen und mit diesen über eine die Koppelbereiche 24 und die Unterseite 25 der Fahrzeuglängsträger durchsetzende Schraubverbindung 26 fixiert sind (8). Daneben weisen die Koppelstücke 21 an ihrem wannenseitigen Stirnende Koppellaschen 27 auf, mit denen sie an den in Längsrichtung – also parallel zur Längsachse 18 – verlaufenden Seitenwänden 17 der Aufnahmewanne 12 verbunden sind. Die Koppelstücke 21 sind damit also fest mit den Enden 15 der ersten Querträger 5 (hier als Hutprofil ausgebildet) und damit mit dem Boden 13 der Aufnahmewanne 12 verbunden, über die Koppellaschen 27 mit der Seitenwand 17 und über die Koppelbereiche 24 und die Schraubverbindung 26 mit den Fahrzeuglängsträgern 20a, b.
Zur Verteilung der an den Schraubverbindungen 26 eingeleiteten Lasten verläuft im Inneren der Fahrzeuglängsträger 20a, b die Profilschiene 7. Von der Unterseite der Querträger 5 sind die Schraubverbindungen jeweils über Zugangsöffnungen 28 zugänglich (5). Damit ist die gesamte Gehäusestruktur (das erste Gehäuseteil 2) lösbar mit der Fahrzeugkarosserie 4 bzw. den Fahrzeuglängsträgern 20a, b verbunden und kann abgenommen werden.
Fahrzeuglängsträger 20a, b als Bestandteil der Fahrzeugbaugruppe 19 sind also innig über die Koppelstücke 21 mit den Querträgern 5 verbunden, die wiederum stabil am Boden 13 der Aufnahmewanne 12 befestigt sind, die zusätzlich über die Koppelstücke 21 mit der Wanne gekoppelt sind. Die Fahrzeugstruktur bzw. Fahrzeugbaugruppe 19 wird dabei durch das erste Gehäuseteil 2 versteift. Insbesondere wird die Torsionssteifigkeit verbessert, da Fahrzeuglängsträger 20a, b sowie das erste Gehäuseteil 2 zusammen mit den die Fahrzeuglängsträger 20a, b verbindenden Bodenelementen 29 (4) eine weitgehend geschlossene und damit torsionssteife Kastenstruktur bilden.
Die schubfeste Kopplung der Querträger mit der Bodenaußenfläche 14 (6), den Koppelstücken 21 kann beispielsweise durch Kleben, Verschweißen, Vernieten, Verschrauben oder andere geeignete Fügeverfahren erfolgen. In gleicher Weise sind die Koppellaschen 27 der Koppelstücke 21 mit den Seitenwänden 17 verbunden.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel (vgl. 3) sind Koppelstücke 21 dargestellt, die sowohl mit den Seitenwänden 17 als auch über die Koppelbereiche 24 mit den Fahrzeuglängsträgern 20a, b gekoppelt sind. Allerdings weist nur jeder zweite der ersten Querträger 5 ein solches Koppelstück 21 auf. Dazwischen sind die ersten Querträger 5 jeweils mit einem Koppelstück 21’ versehen, welches nur mit den Seitenwänden 17 verbunden ist. Um die Stabilität weiter zu erhöhen, sind in anderen Ausführungen auch alle erste Querträger 5 mit entsprechenden Koppelstücken 21 versehen oder, falls die Eigensteifigkeit der Fahrzeugbaugruppe selbst ausreichend sein sollte, nur jeder dritte oder vierte (oder noch weniger) der ersten Querträger 5 mit einem Koppelstück 21 versehen.
Zur Verstärkung des Bodens 13 der Aufnahmewanne 12 ist dieser im Anschlussbereich der ersten Querträger 5 jeweils mit einer quer zur Längsachse 18 verlaufenden Sicke 30 versehen, die in das Profil des Querträgers 5 hineinragt (6). Weitere optionale Sicken 30 sind auch zwischen den ersten Querträgern 5 vorgesehen (7).
Zur weiteren Versteifung der Gehäusestruktur 2 sind im Inneren der Aufnahmewanne 12 weitere (zweite) Querträger 31 vorgesehen. Diese sind an einer Bodeninnenfläche 32 den Querträgern 5 gegenüberliegend und deckungsgleich zu den dort verlaufenden Profilflanschen 23 mit ebensolchen Flanschen 33 am Boden 13 angeschlossen. Die zweiten Querträger 31 dienen zum einen der weiteren Versteifung des Bodens und damit des ersten Gehäuseteils 2 und zum anderen auch als Anschlussflächen für die Module 9, die an den zweiten Querträgern 31 befestigt werden können.
Zur weiteren Stabilisierung sind die zweiten Querträger 31 mit quer verlaufenden Trennelementen 34, die von den zweiten Querträgern 31 ausgehend nach oben in den Innenraum der Aufnahmewanne 12 hineinragen und dort quer zur Längsachse 18 entlang der Oberseite der zweiten Querträger 31 verlaufen (7). An ihren wandseitigen Enden weisen die Trennelemente 34 Stützstege 35, die über Anschlusslaschen 36 mit den Seitenwänden 17 der Aufnahmewanne 17 verbunden sind, und zwar im Bereich der von außen anliegenden Koppellaschen 27 der Koppelstücke 21, 21’. Diese Trennelemente 34 können als Quersicherung der Module 9 dienen, die im Inneren des ersten Gehäuseteils 2 angeordnet sind. Bei dieser Konstruktion werden alle auftretenden inneren und äußeren Lasten weitgehend über die ersten Querträger 5, die zweiten Querträger 31 mit ihren Trennelementen 34 sowie die Koppelstücke 21, 21’ übertragen, sodass die Wände der Aufnahmewanne (Boden 13 und Seitenwände 17) weitgehend entlastet werden.
Die ersten Querträger 5 sind hier als zum Boden 13 hin offenes Hutprofil ausgebildet, in anderen Ausführungen sind andere Profilformen vorgesehen, wie z.B. Hohlprofile (Vierkantrohre, Rechteckrohre), Profile, Winkelprofile oder ähnliches. Die zweiten Querträger 31 sind im dargestellten Ausführungsbeispiel jeweils aus zwei spiegelbildlichen Kantprofilen 31a, b zusammengesetzt, die an den nach oben ragenden Trennelementen 34 miteinander verbunden sind. In einer asymmetrischen Ausführung ist ein solches Profil 31a mit einem Winkelprofil 31b verbunden, welches mit seinem Flansch 33c auf dem Boden einer Sicke 30 angeordnet ist.
In anderen (nicht dargestellten) Ausführungen sind die zweiten Querträger 31 auch als Hutprofile ohne die optionalen Trennelement 34 ausgebildet.
Das erste Gehäuseteil 2 (Gehäusestruktur) ist mit einem Deckel 3 (zweites Gehäuseteil) versehen, der an einem Umfangsflansch 37 der Aufnahmewanne 12 angeordnet ist und beispielsweise als transparente Haube ausgebildet ist die je nach Kopplung die Gehäusestruktur 2 zusätzlich versteifend und verstärkend wirken kann.
Querträger 5, Aufnahmewanne 12, Koppelstücke 21, Fahrzeuglängsträger 20 sowie zweite Querträger 31 sind aus unterschiedlichsten Werkstoffen angefertigt. So sind unterschiedliche Metalle (beispielsweise Stahl und Aluminium) miteinander zu koppeln, es können aber auch Kunststoffstrukturen und Metallstrukturen kombiniert werden oder aber auch aus unterschiedlichen Werkstoffen bestehende Metallstrukturen mit aus unterschiedlichen Werkstoffen bestehenden Kunststoffstrukturen verbunden werden.
Bezugszeichenliste

1: Fahrzeug
2: erstes Gehäuseteil (Gehäusestruktur)
3: zweites Gehäuseteil (Deckel)
4: Fahrzeugkarosserie
5: erster Querträger
6: Längsträger (Trägerkonsolen)
7: Kantteil (Profilschiene)
8: Gehäuse
9: Batteriezellen und andere Module
10: – frei –
11: Niedervoltbatterie
12: Aufnahmewanne
13: Boden
14: Bodenaußenfläche
15: Enden
16: Randzone
17: Seitenwand
18: Längsachse
19: Fahrzeugbaugruppe
20a, b: Längsträger
21: Koppelstück (21’)
22: Seitenflansch
23: Profilflansch
24: Koppelbereich
25: Unterseite
26: Schraubverbindung
27: Koppellasche
28: Zugangsöffnung
29: Bodenelement
30: Sicke
31a, b: zweiter Querträger
32: Bodeninnenfläche
33, 33a: Flansch
34: Trennelement
35: Stützsteg
36: Flansch
37: Umfangsflansch

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102010018481 A1 [0004]
DE 102010011890 A1 [0005]
DE 102009038834 A1 [0006]
DE 102011116684 A1 [0007]

Claims

Gehäusestruktur (2) für einen Energiespeicher (9), insbesondere ein Fahrzeugenergiespeicher, mit einem ersten Gehäusebauteil (12), das insbesondere als Aufnahmewanne ausgebildet ist, und mit ersten Querträgern (5), wobei die ersten Querträger (5) an einer Bodenaußenfläche (14) mit einem Boden (13) des ersten Gehäusebauteils (12) verbunden sind und über eine Bodenrandzone (16) hinausragende Enden (15) aufweisen, die zur Befestigung an einer Fahrzeugbaugruppe (19), insbesondere Fahrzeuglängsträger (20a; 20b) eingerichtet sind, so dass die Gehäusestruktur (2) geeignet ist, im Einbauzustand die Fahrzeugbaugruppe (19) zu stabilisieren, insbesondere deren Torsionssteifigkeit um eine Fahrzeuglängsachse (18), zu erhöhen.
Gehäusestruktur (2) nach Anspruch 1, bei welcher an den Enden (15) Koppelstücke (21) angeordnet sind, die einen Anschlussbereich (27) aufweisen, der mit einer Außenfläche einer Seitenwand (17) des ersten Gehäusebauteils (12) verbunden ist und/oder einen Koppelbereich (24) zur Befestigung an einer Fahrzeugbaugruppe (19) aufweist.
Gehäusestruktur (2) nach Anspruch 1 oder 2, bei welcher zweite Querträger (31) an einer Bodeninnenfläche (32) mit dem ersten Gehäusebauteil (12) verbunden sind.
Gehäusestruktur (2) nach Anspruch 2 oder 3, bei welcher die zweiten Querträger (31) Anschlusselemente (35, 36) aufweisen, die jeweils an gegenüberliegenden Seitenwänden (17) des ersten Gehäusebauteils (12) mit diesem verbunden sind.
Gehäusestruktur (2) nach Anspruch 3 oder 4, bei welcher erste und zweite Querträger (5; 31) einander gegenüberliegend angeordnet sind und jeweils im Bereich des Bodens (13) eine gemeinsame Querträgerstruktur bilden.
Gehäusestruktur (2) nach Anspruch 4 oder 5, bei welcher die Anschlusselemente (35, 36), jeweils gegenüber den Anschlussbereichen (27) der Koppelstücke (21) angeordnet sind.
Gehäusestruktur (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher die Enden (15) der ersten Querträger (5) über ein Koppelelement (7) entlang der einer Längsachse (18) ersten Gehäusebauteils (12) miteinander gekoppelt sind.
Gehäusestruktur nach Anspruch 3, 4, 5, 6 oder 7, bei welcher die zweiten Querträger (31; 31a; 31b; 31c) als Aufnahme für Energiespeichermodule (9), insbesondere Batteriemodule, eines Fahrzeugenergiespeichers ausgebildet sind.
Fahrzeugbaugruppe (4), insbesondere Bodengruppe, mit zwei Fahrzeuglängsträgern (20a, b), die über die Enden (15) der ersten Querträger (5) mit der Gehäusestruktur (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 verbunden ist.
Fahrzeug, mit einer Fahrzeugbaugruppe (4) nach Anspruch 9.