DE102015204841A1 - Mounting structure for an electrical energy storage - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Befestigungsaufbau für einen elektrischen Energiespeicher, aufweisend eine Vielzahl von prismatischen Energiespeichermodulen (1), die in mehreren voneinander beabstandeten Reihen angeordnet sind, sodass ein länglicher Hohlraum (12) zwischen zwei benachbarten Reihen ausgebildet wird, wobei der Hohlraum (12) zwischen zwei sich gegenüberliegenden Energiespeichermodulen (1) aus den benachbarten Reihen einen Querschnitt aufweist, der auf zwei gegenüberliegenden Seiten von jeweiligen Abschlussplatten (3) der sich gegenüberliegenden Energiespeichermodule (1) begrenzt wird, auf einer weiteren Seite von einer die Energiespeichermodule (1) tragenden Tragestruktur (5) begrenzt wird und auf einer weiteren Seite von einem Versteifungselement (10) begrenzt wird, und wobei das Versteifungselement (10) die beiden den Hohlraum (12) begrenzenden Abschlussplatten (3) starr miteinander verbindet. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit solch einem Befestigungsaufbau für einen elektrischen Energiespeicher.The invention relates to a mounting structure for an electrical energy storage, comprising a plurality of prismatic energy storage modules (1) arranged in a plurality of spaced-apart rows, so that an elongated cavity (12) is formed between two adjacent rows, wherein the cavity (12) between two opposite energy storage modules (1) from the adjacent rows has a cross section which is bounded on two opposite sides by respective end plates (3) of the opposing energy storage modules (1), on another side by a support structure carrying the energy storage modules (1) ( 5) is limited and on another side by a stiffening element (10) is limited, and wherein the stiffening element (10) the two cavity (12) delimiting end plates (3) rigidly interconnected. Moreover, the invention relates to a motor vehicle with such a mounting structure for an electrical energy storage.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Befestigungsaufbau für einen elektrischen Energiespeicher, insbesondere für ein Kraftfahrzeug.The present invention relates to a mounting structure for an electrical energy storage, in particular for a motor vehicle.
In Kraftfahrzeugen eingesetzte elektrische Energiespeicher (Hochvolt-Speicher) dienen der Aufnahme, Speicherung und Bereitstellung von elektrischer Energie für das Kraftfahrzeug. Dabei wird die elektrische Energie in Batteriezellen gespeichert, wobei mehrere Batteriezellen, z. B. Lithium-Ionen-Zellen, zu einem Energiespeichermodul bzw. Zellmodul zusammengefasst sind, wie beispielsweise aus der
In dem aus der
Bei einem in Kraftfahrzeugen erforderlichen Gesamtsystem aus mehreren solchen Energiespeichermodulen ist ein Gesamtgewicht des Energiespeichers entsprechend hoch, so dass eine stabile Tragestruktur zur Unterbringung des Energiespeichers erforderlich ist. Andererseits sind jedoch gerade auf dem Gebiet der Elektrofahrzeuge Gewichtseinsparungen wünschenswert.In an overall system of several such energy storage modules required in motor vehicles, a total weight of the energy store is correspondingly high, so that a stable carrying structure for accommodating the energy store is required. On the other hand, weight savings are desirable especially in the field of electric vehicles.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Befestigungsaufbau für einen elektrischen Energiespeicher zu schaffen, der eine relativ hohe Stabilität bei relativ geringem Gewicht bietet. Diese Aufgabe wird durch einen Befestigungsaufbau gemäß dem unabhängigen Anspruch gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.It is therefore an object of the present invention to provide a mounting structure for an electrical energy storage, which provides a relatively high stability with relatively low weight. This object is achieved by a mounting structure according to the independent claim. Advantageous developments of the invention are the subject of the dependent claims.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist ein Befestigungsaufbau für einen elektrischen Energiespeicher, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, bereitgestellt, aufweisend eine Vielzahl von prismatischen, insbesondere quaderförmigen, Energiespeichermodulen, die in mehreren voneinander beabstandeten Reihen angeordnet sind, sodass ein länglicher Hohlraum zwischen zwei benachbarten Reihen ausgebildet wird, wobei der Hohlraum zwischen zwei sich gegenüberliegenden Energiespeichermodulen aus den benachbarten Reihen einen Querschnitt (normal zur Längsrichtung des Hohlraums) aufweist, der auf zwei gegenüberliegenden Seiten von jeweiligen Abschlussplatten der sich gegenüberliegenden Energiespeichermodule begrenzt wird, auf einer weiteren Seite, insbesondere bodenseitig, von einer die Energiespeichermodule tragenden Tragestruktur begrenzt wird und auf einer weiteren Seite, insbesondere deckenseitig, von einem Versteifungselement begrenzt wird, und wobei das Versteifungselement die beiden den Hohlraum begrenzenden Abschlussplatten starr miteinander verbindet. Dieses Ausführungsbeispiel bietet den Vorteil, dass die Tragestruktur des Energiespeichers, die während der Fahrt auftretenden Kräfte deutlich besser aufnehmen kann, denn durch die Verwendung des Versteifungselements wird ein Hohlprofil ausgebildet, welches einen Steifigkeitsgewinn ohne nennenswerte Gewichtszunahme liefert. Ohne diese Versteifung in Form eines Hohlprofils und bei nicht ausreichend massiv ausgebildeter Tragestruktur, beispielsweise in Form einer Bodenplatte, könnte eine Verformung der Tragestruktur auftreten. Durch das ausgebildete Hohlprofil werden jedoch die auftretenden Kräfte von der Tragestruktur und der daran befestigten Fahrzeugkarosserie aufgenommen. Der Steifigkeitsgewinn ohne nennenswerte Gewichtszunahme ist auch dadurch möglich, dass die Druckplatten, die bisher eher eine passive und nicht zur Steifigkeit der Tragestruktur beitragende Rolle übernahmen, erfindungsgemäß einen Teil des Hohlprofils bilden und diese somit zur Steifigkeit der Tragestruktur beitragen. Das Hohlprofil eröffnet ferner die Möglichkeit, dass durch den Gewinn an Steifigkeit an anderer Stelle Gewicht eingespart werden kann, z. B. an der bisherigen Form der Tragestruktur (z. B. beim Fräßteil). Weiterhin kann sich dadurch die Erfindung auch vorteilhaft auf das Höhenmaß auswirken, denn durch den Steifigkeitsgewinn ist es möglich die Tragestruktur niedriger und platzsparender auszubilden. Außerdem kann der durch das Hohlprofil gebildete Hohlraum dazu genutzt werden, Versorgungskanäle oder elektrische Leitungen unterzubringen.According to one exemplary embodiment of the present invention, an attachment structure for an electrical energy store, in particular for a motor vehicle, is provided, comprising a multiplicity of prismatic, in particular cuboid, energy storage modules arranged in a plurality of spaced-apart rows, so that an elongate cavity is formed between two adjacent rows is, wherein the cavity between two opposite energy storage modules from the adjacent rows has a cross section (normal to the longitudinal direction of the cavity), which is bounded on two opposite sides of respective end plates of the opposing energy storage modules, on another side, in particular on the bottom side of a the energy storage modules supporting support structure is limited and is limited on a further side, in particular on the ceiling side of a stiffening element, and wherein the stiffening gselement the two limiting the cavity end plates rigidly interconnected. This embodiment has the advantage that the support structure of the energy storage, which can absorb the forces occurring during the drive much better, because by the use of the stiffening element, a hollow profile is formed, which provides a gain in stiffness without significant increase in weight. Without this stiffening in the form of a hollow profile and not sufficiently solid trained support structure, for example in the form of a bottom plate, a deformation of the support structure could occur. Due to the trained hollow profile, however, the forces occurring are absorbed by the support structure and the vehicle body attached thereto. The gain in stiffness without any appreciable increase in weight is also possible because the pressure plates, which have hitherto taken over a passive role that does not contribute to the rigidity of the support structure, form part of the hollow profile according to the invention and thus contribute to the rigidity of the support structure. The hollow profile also opens up the possibility that weight can be saved elsewhere by gaining rigidity, eg. B. on the previous form of the support structure (eg., When Fräßteil). Furthermore, the invention can also have an advantageous effect on the height dimension, because by the gain in stiffness, it is possible to form the support structure lower and space-saving. In addition, the cavity formed by the hollow profile can be used to accommodate supply channels or electrical lines.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist der Befestigungsaufbau ferner Schraubverbindungen auf, die durch die Abschlussplatten geführt sind, wobei die Schraubverbindungen einerseits am Versteifungselement und andererseits an der Tragestruktur fixiert sind.According to a further embodiment of the invention, the mounting structure further comprises screw connections, which are guided by the end plates, wherein the screw connections are fixed on the one hand to the stiffening element and on the other hand to the support structure.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das Versteifungselement eine Platte, deren maximale Breite größer als der Abstand zwischen den zwei sich gegenüberliegenden Energiespeichermodulen ist.According to a further embodiment of the invention, the stiffening element is a plate whose maximum width is greater than the distance between the two opposite energy storage modules.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das Versteifungselement eine Platte, deren in Längsrichtung des Hohlraums verlaufende maximale Länge gleich oder größer als die Gesamtlänge einer Energiespeichermodulreihe ist. According to a further embodiment of the invention, the stiffening element is a plate whose maximum length running in the longitudinal direction of the cavity is equal to or greater than the total length of an energy storage module row.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Abschlussplatte eine Druckplatte, die unter Kraftbeaufschlagung, hin zu Modulzellen im Inneren des Energiespeichermoduls, fixiert wird, und Teil einer Umrahmung der Modulzellen bildet.According to a further embodiment of the invention, the end plate is a pressure plate, which is fixed under force, towards module cells in the interior of the energy storage module, and forms part of a frame of the module cells.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung werden die Energiespeichermodule von der Tragestruktur umrahmt und die Längsenden des Versteifungselements an der Tragestruktur befestigt.According to a further embodiment of the invention, the energy storage modules are framed by the support structure and the longitudinal ends of the stiffening element attached to the support structure.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Befestigungsaufbau so ausgebildet, dass die Tragestruktur rahmenförmig ist und die Energiespeichermodule umrahmt, wobei zwischen gegenüberliegenden Seiten der Rahmenform eine Strebe der Tragestruktur verläuft, und die Schraubverbindungen an der Strebe der Tragestruktur fixiert sind.According to a further embodiment of the invention, the mounting structure is formed so that the support structure is frame-shaped and framed the energy storage modules, wherein between opposite sides of the frame form a strut of the support structure, and the screw are fixed to the strut of the support structure.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist der Befestigungsaufbau eine Montage-Schraubverbindung auf, mit einer fest mit der Tragestruktur oder einem daran befestigten Gehäuseboden verbundenen ersten Hülse zur Führung einer Schraube, die an einer Fahrzeugkarosserie befestigbar ist, wobei die erste Hülse durch eine entsprechende Öffnung im Versteifungselement führbar ist. Dieses Ausführungsbeispiel bietet den Vorteil, dass der gesamt Energiespeicher nach der Bestückung mit den Energiespeichermodulen unkompliziert von unten an die Fahrzeugkarosserie schraubbar ist.According to a further exemplary embodiment of the invention, the fastening structure has a mounting screw connection, with a first sleeve fixedly connected to the support structure or a housing base fastened thereto for guiding a screw which can be fastened to a vehicle body, the first sleeve being inserted through a corresponding opening in the Stiffening element is feasible. This embodiment has the advantage that the entire energy storage device can be easily screwed from below to the vehicle body after being fitted with the energy storage modules.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist der Befestigungsaufbau ferner einen Gehäusedeckel auf, der die Energiespeichermodule abdeckt, wobei eine zweite Hülse vorgesehen ist, die in einer Öffnung des Gehäusedeckels fixierbar ist und in welche die erste Hülse einsteckbar ist. Dieses Ausführungsbeispiel bietet den Vorteil, dass durch die Verwendung einer zweiten Hülse eine Abdichtung des Energiespeichergehäuses im Bereich der Montage-Schraubverbindung erreicht wird.According to a further embodiment of the invention, the mounting structure further comprises a housing cover, which covers the energy storage modules, wherein a second sleeve is provided, which is fixable in an opening of the housing cover and in which the first sleeve can be inserted. This embodiment has the advantage that a seal of the energy storage housing in the region of the mounting screw connection is achieved by the use of a second sleeve.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist der Befestigungsaufbau ferner einen Gehäusedeckel auf, welcher die Speichermodule bedeckt, wobei das Versteifungselement ein vom Gehäusedeckel separates Bauteil ist. Dadurch kann das Versteifungselement speziell auf die aufzunehmenden Kräfte angepasst und gestaltet werden. Beispielsweise kann ein Material und eine Materialdicke unabhängig von dem Gehäusedeckel ausgewählt werden.According to a further embodiment of the invention, the mounting structure further comprises a housing cover, which covers the memory modules, wherein the stiffening element is a separate component from the housing cover. As a result, the stiffening element can be adapted and designed specifically for the forces to be absorbed. For example, a material and a material thickness can be selected independently of the housing cover.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das Versteifungselement ein Gehäusedeckel, welcher die Speichermodule bedeckt, oder ist das Versteifungselement in den Gehäusedeckel integriert. Dadurch wird ein zusätzliches Bauteil eingespart was wiederum Kosten einsparen könnte.According to a further embodiment of the invention, the stiffening element is a housing cover, which covers the memory modules, or the stiffening element is integrated in the housing cover. This saves an additional component which in turn could save costs.
Darüber hinaus stellt die vorliegende Erfindung ein Kraftfahrzeug mit solch einem Befestigungsaufbau bereit.Moreover, the present invention provides a motor vehicle having such a mounting structure.
Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben,Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
In diesen Zeichnungen ist Folgendes dargestellt:These drawings show:
Die
Die
In
Jede Reihe wird von drei hintereinander angeordneten Speichermodulen
Gemäß einer bevorzugten Ausführung werden die Speichermodule
Das Versteifungselement
Vorstehend wurde beschrieben, dass das Versteifungselement
Bei einem mehrstöckigen Aufbau des Energiespeichers, können (müssen aber nicht zwangsläufig) mehrere aufeinanderliegende Hohlräume gebildet werden, wobei das Versteifungselement
Darüber hinaus ist in den
In der Schnittdarstellung aus
Als Montagereihenfolge zur Befestigung des Energiespeichers mittels der Montage-Schraubverbindung ergibt sich folgende Reihenfolge:
- •
Die erste Hülse 17 wird inden Gehäuseboden 9 fest eingeklebt - •
Bestückung der Tragestruktur 5 mit den Speichermodulen 1 und Verschraubung des Versteifungselements10 .Das Versteifungselement 10 verfügt über ein Durchgangsloch für die ersteHülse 17 . - • Aufschieben der zweiten Hülse
18 auf die erste Hülse17 , wobei die Oberkante der ersten Hülse17 zugleich Montageanschlag für die zweite Hülse18 ist. Abdichtung beider Hülsen mittels O-Ring. - •
Aufsetzen des Gehäusedeckels 19 .Der Gehäusedeckels 19 verfügt über ein Durchgangsloch für diezweite Hülse 18 . Abdichtung des Gehäusedeckels19 gegen die zweite Hülse18 über einen O-Ring. - •
Aufschrauben der Schraubenmutter 20 auf diezweite Hülse 18 .Der Gehäusedeckel 19 wird gegen den O-Ring zwischen der zweiten Hülse18 und der Schraubenmutter20 verschraubt. Da diezweite Hülse 18 im Energiespeicher nach Aufsetzen des Gehäusedeckels19 nicht mehr zugänglich für Werkzeug ist, muss sie beim Anziehen der Mutter gegen Durchdrehen gesichert werden. Dies geschieht über formschlüssige Geometrien, beispielsweise langlochartige Aussparungen indem Versteifungselement 10 , in die Nasen der zweiten Hülse18 greifen oder beispielsweise ein am Außenumfang der zweiten Hülse18 vorgesehener Sechskant, der durch eine entsprechend geformte Öffnungim Versteifungselement 10 an einer Drehung gehindert wird. - • Die zweite Hülse
18 (und nicht die Schraubenmutter20 ) liegtam Gewindeeinsatz 14 an. - • Der Energiespeicher wird
mit der Schraube 15 durch die erste Hülse17 und die zweite Hülse18 mit dem Gewindeeinsatz 14 verschraubt.
- • The
first sleeve 17 gets into the case back9 firmly glued - • Equipment of the carrying
structure 5 with thememory modules 1 and screwing the stiffeningelement 10 , The stiffeningelement 10 has a through hole for thefirst sleeve 17 , - • Sliding on the
second sleeve 18 on thefirst sleeve 17 , wherein the upper edge of thefirst sleeve 17 at the same time assembly stop for thesecond sleeve 18 is. Sealing of both sleeves by means of O-ring. - • Attaching the
housing cover 19 , Thehousing cover 19 has a through hole for thesecond sleeve 18 , Sealing thehousing cover 19 against thesecond sleeve 18 over an O-ring. - • Screw on the
nut 20 on thesecond sleeve 18 , Thehousing cover 19 is against the O-ring between thesecond sleeve 18 and thenut 20 screwed. Because thesecond sleeve 18 in the energy storage after placing thehousing cover 19 is no longer accessible to tools, it must be secured against turning when tightening the nut. This is done via positive geometries, such as slot-like recesses in thestiffening element 10 , in the noses of thesecond sleeve 18 engage or, for example, on the outer circumference of thesecond sleeve 18 provided hexagon passing through a correspondingly shaped opening in thestiffening element 10 is prevented from rotating. - • The second sleeve
18 (and not the nut20 ) is located on the threadedinsert 14 at. - • The energy storage is done with the
screw 15 through thefirst sleeve 17 and thesecond sleeve 18 with the threadedinsert 14 screwed.
Während die Erfindung detailliert in den Zeichnungen und der vorangehenden Beschreibung veranschaulicht und beschrieben wurde, ist diese Veranschaulichung und Beschreibung als veranschaulichend oder beispielhaft und nicht als beschränkend zu verstehen und es ist nicht beabsichtigt die Erfindung auf die offenbarten Ausführungsbeispiele zu beschränken. Die bloße Tatsache, dass bestimmte Merkmale in verschiedenen abhängigen Ansprüchen genannt sind, soll nicht andeuten, dass eine Kombination dieser Merkmale nicht auch vorteilhaft genutzt werden könnte.While the invention has been illustrated and described in detail in the drawings and the foregoing description, this illustration and description is to be considered illustrative or exemplary, and not restrictive, and is not intended to limit the invention to the disclosed embodiments. The mere fact that certain features are mentioned in various dependent claims is not intended to imply that a combination of these features could not be used to advantage.
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