DE102017117726A1

DE102017117726A1 - Gehäusevorrichtung für Energiespeichersysteme

Info

Publication number: DE102017117726A1
Application number: DE102017117726.4A
Authority: DE
Inventors: Falk Lange
Original assignee: Enfas GmbH
Current assignee: Enfas GmbH
Priority date: 2017-08-04
Filing date: 2017-08-04
Publication date: 2019-02-07
Also published as: CN109383260A

Abstract

Gehäusevorrichtung (1) für Energiespeichersysteme (30), insbesondere für modulare Speichersysteme, mit einer Rahmenstruktur (2), die zumindest abschnittsweise einen Aufnahmeraum (4) für eine Vielzahl von Energiespeichermodulen (32) begrenzt und zur Befestigung an einem Fahrzeuggestell sowie für den Austausch einzelner Energiespeichermodule (32) in einer an dem Fahrzeuggestell befestigten Stellung ausgebildet ist, wobei gegenüberliegende Rahmenabschnitte der Rahmenstruktur (2) durch zumindest ein Verstärkungselement (8) verbunden sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Gehäusevorrichtung für Energiespeichersysteme, insbesondere für modulare Speichersysteme, ein Energiespeichersystem für Fahrzeuge, ein Fahrzeuggestell, ein Fahrzeug mit einer solchen Gehäusevorrichtung sowie ein Verfahren zum Austauschen von Energiespeichermodulen in Fahrzeugen.
Aus dem Stand der Technik in der Druckschrift DE 10 2015 000 580 A1 ist ein elektrischer Energiespeicher bekannt, bei dem mehrere elektrische Energiespeicherzellen innerhalb einer Gehäusevorrichtung angeordnet sind und bei dem zwischen wenigstens zwei elektrischen Energiespeicherzellen ein plattenartiges mechanisches Stabilisierungselement angeordnet ist. Hierdurch soll eine verbesserte Stabilität gegenüber einwirkenden mechanischen Belastungen beziehungsweise Kräften im Falle einer seitlichen Kollision des Kraftfahrzeugs erreicht werden. Ein derartiger Energiespeicher kann insbesondere in einem Unterboden des Kraftfahrzeugs beziehungsweise in einem hierfür vorgesehenen Aufnahmeraum des Unterbodens angeordnet sein.
Ferner ist aus dem Stand der Technik in der Druckschrift DE 10 2014 203 507 A1 eine Gehäusestruktur für einen Energiespeicher bekannt. Die Gehäusestruktur ist dabei mit einer Aufnahmewanne ausgestattet, in der die Batteriezellen beziehungsweise Batteriemodule aufgenommen werden. Dabei weist die Aufnahmewanne eine Mehrzahl von Querträgern auf, die zur Befestigung an einer Fahrzeugbaugruppe eingerichtet sind, so dass die Gehäusestruktur im Einbauzustand zur Stabilisierung der Fahrzeugbaugruppe beiträgt.
Der vorangehend erwähnte Stand der Technik beschreibt also Gehäusestrukturen, die eine verbesserte Stabilität für den Fall von Fahrzeugkollisionen aufweisen oder bereits im unfallfreien Zustand die jeweiligen Fahrzeugbaugruppen stabilisieren sollen. Aufgrund der Bauweise der aus dem Stand der Technik bekannten Gehäusestrukturen erfordert der Betrieb der jeweiligen Energiespeichersysteme einen verhältnismäßig hohen Aufwand. Für die Wartung oder den Austausch einzelner Komponenten des Energiespeichersystems ist regelmäßig das gesamte System nebst Gehäuse von dem jeweiligen Fahrzeug zu demontieren, was mit einem hohen Aufwand und damit auch hohen Kosten verbunden ist.
Vor diesem Hintergrund besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Gehäusevorrichtung für Energiespeichersysteme anzugeben, die den Betrieb eines Energiespeichersystems mit verringertem Handhabungsaufwand ermöglicht und gleichzeitig ein hohes Maß an Stabilität gewährleistet. Ebenso besteht die Aufgabe darin, ein Energiespeichersystem, ein Fahrzeuggestell, ein Fahrzeug mit einer derartigen Gehäusevorrichtung sowie auch ein Verfahren zum Austauschen von Energiespeichermodulen anzugeben.
In Bezug auf die Gehäusevorrichtung ist diese Aufgabe mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst worden. Ein erfindungsgemäßes Energiespeichersystem ist Gegenstand von Anspruch 9, ein Fahrzeuggestell gemäß der vorliegenden Erfindung ist Gegenstand von Anspruch 14 und ein erfindungsgemäßes Fahrzeug ist in Anspruch 15 angegeben. Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Austauschen von Energiespeichermodulen ist Gegenstand von Anspruch 16. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der jeweils abhängigen Ansprüche.
Eine erfindungsgemäße Gehäusevorrichtung für Energiespeichersysteme ist insbesondere für modulare Speichersysteme geeignet, also für Speichersysteme, die sich aus einer Mehrzahl von Modulen zusammensetzen, individuell konfigurieren beziehungsweise auf die jeweils gewünschte Leistung skalieren lassen und/oder einen Austausch einzelner Module gewährleisten. Dabei weist eine erfindungsgemäße Gehäusevorrichtung eine Rahmenstruktur auf, die zumindest abschnittsweise einen Aufnahmeraum für eine Vielzahl von Energiespeichermodulen begrenzt und zur Befestigung an einem Fahrzeuggestell sowie für den Austausch einzelner Energiespeichermodule in einer an dem Fahrzeuggestell befestigten Stellung ausgebildet ist. Ferner sind zumindest zwei gegenüberliegende Rahmenabschnitte der Rahmenstruktur durch zumindest ein Verstärkungselement verbunden.
Erfindungsgemäß können demnach innerhalb der Rahmenstruktur eine Vielzahl von Energiespeichermodulen angeordnet werden, wobei jedoch einzelne dieser Module ohne das Erfordernis einer vollständigen Demontage des jeweiligen Energiespeichersystems von dem jeweiligen Fahrzeug aus der Gehäusevorrichtung entnommen und ersetzt werden können. Beispielsweise ist es möglich, ein einzelnes Energiespeichermodul aus der Gehäusevorrichtung zu entnehmen und dieses zu ersetzen, wobei die Gehäusevorrichtung weiterhin in einer am Fahrzeug bzw. am Fahrzeuggestell befestigten Stellung belassen werden kann. Hierdurch wird der Handhabungsaufwand für den Betrieb eines hier in Rede stehenden Energiespeichersystems verringert, insbesondere für den Fall des Austauschs nur einzelner Energiespeichermodule.
Die Ausgestaltung der Rahmenstruktur zur Befestigung an einem Fahrzeuggestell ermöglicht eine hohe Befestigungssicherheit, wodurch sich Risiken im Betrieb eines jeweiligen Fahrzeugs, beispielsweise bei Fahrzeugkollisionen, verringern lassen. Unter Fahrzeuggestell sollen vorliegend auch selbsttragende Fahrzeugkarosserien verstanden werden.
Schließlich wird durch die Verbindung gegenüberliegender Rahmenabschnitte der Rahmenstruktur durch zumindest ein Verstärkungselement ein hohes Maß an Stabilität beziehungsweise Steifigkeit der Rahmenstruktur mit nur geringem Aufwand sichergestellt.
Gemäß einer weiter bevorzugten Ausgestaltung ist die Rahmenstruktur für den Austausch einzelner Energiespeichermodule von einer Fahrzeugunterseite ausgebildet. Dementsprechend können in einer am Fahrzeuggestell befestigten Stellung der Rahmenstruktur die einzelnen Energiespeichermodule von einer Fahrzeugunterseite einzeln ausgetauscht werden. Dies kann in besonders vorteilhafter Weise dadurch realisiert werden, dass die Rahmenstruktur zur Anordnung innerhalb eines Fahrzeugunterbodens ausgebildet ist. Somit ist es für den Austausch einzelner Energiespeichermodule lediglich erforderlich, das Fahrzeug in bekannter Weise anzuheben oder oberhalb einer Werkstattgrube zu positionieren, wodurch der Fahrzeugunterboden zugänglich gemacht wird. Der jeweils gewünschte Austausch einzelner Energiespeichermodule kann dann vorgenommen werden, ohne die Gehäusevorrichtung in ihrer Gänze aus dem Fahrzeug zu entnehmen.
Es kann weiter von Vorteil sein, wenn die Rahmenstruktur in einer am Fahrzeuggestell befestigten Stellung eine abwärts orientierte Öffnung aufweist. Der Austausch einzelner Energiespeichermodule von einer Fahrzeugunterseite kann somit besonders handhabungsfreundlich vorgenommen werden.
In weiterer bevorzugter Ausgestaltung erhöht die Rahmenstruktur in einer am Fahrzeuggestell befestigten Stellung die Steifigkeit des jeweiligen Fahrzeuggestells. Hierzu zählen insbesondere die Torsionssteifigkeit entlang der Längs- und/oder Querachse und/oder die Biegesteifigkeit um die Längs- und/oder Querachse des Fahrzeugs. Hierdurch lässt sich in vorteilhafter Weise die Funktionalität der Rahmenstruktur im Hinblick auf die Bereitstellung eines Aufnahmeraums für Energiespeichermodule mit dem Erfordernis einer hohen mechanischen Stabilität des Fahrzeuggestells verbinden.
In besonders bevorzugter Ausgestaltung bildet die Rahmenstruktur in einer befestigten Stellung zumindest abschnittsweise die mechanische Tragstruktur des Fahrzeuggestells und/oder wird von den fahrzeugseitigen Abschnitten der mechanischen Tragstruktur gehalten. Es kann somit verhindert werden, dass durch die Bereitstellung eines Aufnahmeraums für Energiespeichermodule fahrzeugseitig eine Schwächung der mechanischen Tragstruktur eintritt. Trotz der Anordnung der Gehäusevorrichtung innerhalb des Fahrzeugunterbodens und der damit einhergehenden Bereitstellung eines Aufnahmeraums für Energiespeichermodule wird demnach die mechanische Tragstruktur des Fahrzeuggestells nicht beeinträchtigt sondern kann im Gegenzug verbessert werden.
Es kann weiterhin von Vorteil sein, wenn das Verstärkungselement einstückig und/oder integral mit der Rahmenstruktur ausgebildet ist, wodurch eine günstige Kraftübertragung gewährleistet werden kann. Beispielsweise kann das Verstärkungselement mit der Rahmenstruktur stoffschlüssig (z.B. mittels Schweißen) verbunden sein.
Weiter bevorzugt kann das Verstärkungselement als den Aufnahmeraum unterteilendes Trennelement ausgebildet sein. Hierdurch wird der Aufnahmeraum in einzelne Aufnahmekammern für Energiespeichermodule unterteilt, so dass das Einführen der Energiespeichermodule in die jeweils korrekte Befestigungslage vereinfacht wird beziehungsweise die Anordnung jeweils erforderlicher Befestigungsmittel in vorteilhafter Weise an den Trennelementen vorgenommen werden kann. Die Befestigung sowie der Austausch einzelner Module kann durch die voranstehend erwähnten Trennelemente vereinfacht werden.
In besonders bevorzugter Weise ist eine Vielzahl von Verstärkungselementen vorgesehen. Bevorzugt unterteilen die Verstärkungselemente den Aufnahmeraum in eine Vielzahl von Aufnahmekammern für Energiespeichermodule. Insbesondere kann es von Vorteil sein, wenn für jedes Energiespeichermodul jeweils eine Aufnahmekammer innerhalb des Aufnahmeraums vorgesehen ist, wodurch insbesondere die Handhabungsfreundlichkeit beim Austausch einzelner Energiespeichermodule erhöht wird.
Weiter bevorzugt kann die Rahmenstruktur insgesamt kastenförmig ausgebildet sein und/oder einen quaderförmigen Aufnahmeraum begrenzen, wobei bevorzugt auch die einzelnen Aufnahmekammern quaderförmig ausgebildet sein können. Es kann ferner im Hinblick auf den Einsatz einer Mehrzahl von Energiespeichermodulen, die gegebenenfalls in Ihren Abmessungen standardisiert sein können, von Vorteil sein, wenn die Aufnahmekammern eine identische Größe und/oder ein identisches Format aufweisen. Hierzu können die Trennelemente jeweils einen gleichen Abstand zueinander und/oder zu denjenigen Wandungen der Rahmenstruktur besitzen, welche parallel zu den Trennelementen verlaufen.
Die Gehäusevorrichtung kann je nach Anwendungsfall unterschiedliche Abmessungen und/oder eine unterschiedlich große Anzahl an Aufnahmekammern aufweisen. Für Fahrzeuge mit einem geringeren Energiebedarf können beispielsweise Gehäusevorrichtungen mit einer verhältnismäßig geringen Anzahl an Aufnahmekammern zum Einsatz kommen, da auch nur eine verhältnismäßig geringe Anzahl an Energiespeichermodulen erforderlich ist. Insbesondere bei Fahrzeugen mit einem höheren Eigengewicht sind bevorzugt Gehäusevorrichtungen zu verwenden, die mit einer verhältnismäßig großen Anzahl von Aufnahmekammern ausgestattet sind, um schließlich eine verhältnismäßig große Anzahl an Energiespeichermodulen aufzunehmen. Die Aufnahmekammern können bevorzugt in zwei oder mehr Reihen angeordnet sein, sodass auch bei einer großen Anzahl von Aufnahmekammern ein einbaufreundliches Format der Gehäusevorrichtung realisiert werden kann.
Rein beispielhaft kann die Rahmenstruktur der Gehäusevorrichtung Abmessungen von 500 mm x 1250 mm aufweisen. Solche Abmessungen eignen sich z.B. für Energiespeichersysteme mit einer Nennspannung von 300 V und/oder einer Kapazität von 22 kWh, die beispielweise in Kleinwagen zum Einsatz kommen können. Ebenso kann die Rahmenstruktur der Gehäusevorrichtung Abmessungen von 1200 mm x 1250 mm aufweisen. Derartige Abmessungen eignen sich für Energiespeichersysteme mit 300 V und/oder 66 kWh, die beispielweise in sogenannten Kompakt SUVs zum Einsatz kommen können. Schließlich kann die Rahmenstruktur der Gehäusevorrichtung Abmessungen von 2200 mm x 1250 mm aufweisen. Diese Abmessungen eignen sich für Energiespeichersysteme mit 900 V und/oder 110 kWh, die insbesondere in verhältnismäßig großen SUVs zum Einsatz kommen können. Die Rahmenstruktur kann allgemein gesagt bevorzugt eine Größe zwischen 400 mm x 1000 mm und 2400 mm x 1400 mm aufweisen. Ein Energiespeichersystem dieser Größe kann ein Gewicht mitsamt den Energiespeichermodulen von etwa 100 kg bis 600 kg aufweisen.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung können die Trennelemente insbesondere eine Dicke und/oder eine Höhe aufweisen, die der Dicke und/oder Höhe der Rahmenstruktur beziehungsweise zumindest eines Rahmenabschnitts der Rahmenstruktur entspricht. Dabei können die Trennelemente und/oder die Rahmenstruktur dazu ausgebildet sein, dass die Aufnahmekammern vollständig voneinander getrennt sind. Es können jedoch auch Öffnungen in den Trennelementen vorgesehen sein, welche beispielweise zwecks Durchleitung einer Kühlvorrichtung angeordnet sind.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist die Gehäusevorrichtung mit einem Gehäusedeckel zum Verschließen und/oder zum zerstörungsfreien Öffnen des Aufnahmeraums ausgestattet. Insbesondere wird durch einen derartigen Gehäusedeckel ein wasserdichter Verschluss des Aufnahmeraums ermöglicht. Dabei kann der Gehäusedeckel vollständig von der Rahmenstruktur abnehmbar und/oder relativ zu dieser schwenkbeweglich angeordnet sein, wodurch das Öffnen und Schließen zwecks Austauschs einzelner Energiespeichermodule mit geringem Aufwand vorgenommen werden kann. Dabei ist der Gehäusedeckel in bevorzugter Weise in einer am Fahrzeuggestell befestigten Stellung der Rahmenstruktur an einer Fahrzeugunterseite angeordnet und dementsprechend von einer Fahrzeugunterseite zugänglich. Die Zugänglichkeit des Deckels kann somit durch Anheben des Fahrzeugs oder Positionieren des Fahrzeugs oberhalb einer Werkstattgrube erreicht werden.
Gleichermaßen kann die Rahmenstruktur zumindest eine Abdeckung aufweisen, die in einer am Fahrzeuggestell befestigten Stellung der Rahmenstruktur oberseitig an dieser angeordnet ist. Auf diese Weise kann der Aufnahmeraum auch oberseitig mit nur einfachen konstruktiven Mitteln wasserdicht verschlossen werden. Da eine erfindungsgemäße Gehäusevorrichtung in bevorzugter Weise dauerhaft an einem Fahrzeug befestigt wird, ist das nachträgliche Öffnen einer solchen Abdeckung kaum erforderlich. Die Abdeckung kann daher in vorteilhafter Weise integral und/oder einstückig mit der Rahmenstruktur ausgebildet sein. Hierdurch lässt sich der Fertigungsaufwand verringern.
In weiterer bevorzugter Weise können der Gehäusedeckel und/oder die Gehäuseabdeckung unabhängig von der mechanischen Tragstruktur des Fahrzeuggestells angeordnet sein. Der Gehäusedeckel und/oder die Gehäuseabdeckung bilden demnach keinen Teil der mechanischen Tragstruktur und können demnach von der Tragstruktur weitgehend mechanisch entkoppelt sein. Im Betrieb des jeweiligen Fahrzeugs sind somit der Gehäusedeckel und/oder die Gehäuseabdeckung frei von mechanischen Belastungen, die von dem Fahrzeuggestell gegebenenfalls auf die Rahmenstruktur übertragen werden. Dadurch können der Gehäusedeckel und/oder die Gehäuseabdeckung im Hinblick auf geringe Fertigungskosten ausgelegt sein.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Gehäusevorrichtung weist die Rahmenstruktur einen Befestigungsabschnitt zur Befestigung an einem Fahrzeug auf, wodurch insbesondere eine hohe Befestigungssicherheit des gesamten Energiespeichersystems erzielt werden kann. Dabei kann der Befestigungsabschnitt vorzugsweise als, insbesondere entlang einer (im eingebauten Zustand oberen) Kante der Rahmenstruktur umlaufender, Flansch mit einer Vielzahl von Bohrungen ausgebildet sein. Ein derartiger Flansch lässt sich mit geringem Aufwand herstellen und ermöglicht gleichzeitig eine sichere Befestigung der Gehäusevorrichtung an dem jeweiligen Fahrzeug. Dabei können die Bohrungen im Hinblick auf die konstruktive Gestaltung des jeweiligen Fahrzeuggestells angeordnet sein oder standardisierte Dimensionierungen oder Relativpositionen aufweisen. Der Flansch kann vorzugsweise auf einer von dem Gehäusedeckel gegenüberliegenden Seite der Rahmenstruktur angeordnet sein, so dass die Ausgestaltung des Gehäusedeckels unabhängig von dem Flansch ausgebildet sein kann. Ebenso kann der für den Gehäusedeckel gegebenenfalls an der Rahmenstruktur vorgesehene Verschlussmechanismus unabhängig von dem Flansch ausgebildet sein.
In bevorzugter Weise ist der Flansch einstückig und/oder integral mit der Rahmenstruktur ausgebildet, was einerseits einfach zu bewerkstelligen ist und gleichzeitig zur Befestigungssicherheit beiträgt.
Es kann von Vorteil sein, wenn die Rahmenstruktur, die Verstärkungselemente, der Gehäusedeckel, die Gehäuseabdeckung und/oder der Befestigungsabschnitt aus einem Metall, insbesondere einem Aluminiummaterial, besonders bevorzugt aus einem Aluminiumsandwichwerkstoff und/oder einem Aluminium-Schaum-Verbundwerkstoff, gebildet ist. Aluminiumwerkstoffe weisen ein nur geringes Gewicht mit einem hohen Maß an Stabilität auf. Dies gilt in besonderem Maße für Aluminiumsandwichwerkstoffe, in denen vorteilhafte Eigenschaften verschiedener Anordnungen von Aluminium und/oder unterschiedlicher Werkstoffe in geeigneter Weise kombiniert werden können.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Energiespeichersystem für Fahrzeuge, insbesondere für Personenkraftwagen oder Nutzfahrzeuge, mit einer Gehäusevorrichtung die zur Befestigung an einem Fahrzeuggestell ausgebildet ist, und mit einer Vielzahl von Energiespeichermodulen, die innerhalb der Gehäusevorrichtung aufgenommen und in einer am Fahrzeuggestell befestigten Stellung der Gehäusevorrichtung einzeln austauschbar sind. Die Gehäusevorrichtung ist in bevorzugter Weise gemäß der voranstehenden Beschreibung ausgebildet.
Durch ein derartiges Energiespeichersystem wird der Austausch einzelner Energiespeichermodule ohne vollständige Demontage des Energiespeichersystems ermöglicht. Der Handhabungsaufwand im Betrieb beziehungsweise für die Wartung eines solchen Energiespeichersystems kann somit reduziert werden.
Es kann weiter von Vorteil sein, wenn die Energiespeichermodule kraft- und/oder formschlüssig innerhalb der Gehäusevorrichtung befestigt sind, insbesondere mittels Schraub- und/oder Schnappverbindungen. Hierdurch wird eine sichere Befestigung der einzelnen Energiespeichermodule innerhalb der Gehäusevorrichtung sichergestellt, so dass die Gefahr eines unerwünschten Lösens einzelner Energiespeichermodule reduziert wird. Dabei kann es weiter von Vorteil sein, wenn die Befestigungen der Energiespeichermodule in einer am Fahrzeuggestell befestigten Stellung der Gehäusevorrichtung von einer Fahrzeugunterseite zugänglich sind. Dies gilt insbesondere für einen Zustand der Gehäusevorrichtung, in dem der Gehäusedeckel geöffnet beziehungsweise abgenommen ist. Die Zugänglichkeit der Befestigungen von einer Fahrzeugunterseite gestattet es, die einzelnen Energiespeichermodule einfach und sicher aus der Gehäusevorrichtung zu lösen und mit anderen Energiespeichermodulen auszutauschen. Der Demontage- beziehungsweise Montageaufwand wird durch die Zugänglichkeit der Befestigungen auf ein geringes Maß reduziert. Die Befestigung der Energiespeichermodule kann dabei in vorteilhafter Weise an der Rahmenstruktur und/oder den Verstärkungselementen vorgenommen werden.
In besonders bevorzugter Ausgestaltung ist der Gehäusedeckel in geschlossener Stellung frei von Gewichtsbelastungen durch die Energiespeichermodule. Dies betrifft wiederum die am Fahrzeug befestigte Stellung der Gehäusevorrichtung. Dadurch kann der Gehäusedeckel rein auf den wasserdichten Verschluss des Aufnahmeraums ausgelegt sein. Dies erlaubt wiederum eine konstruktiv einfache Ausgestaltung des Deckels, die nur für geringe mechanische Belastungen ausgelegt ist. Der Gehäusedeckel kann somit im Hinblick auf einen handhabungsfreundlichen Austausch von Energiespeichermodulen gewichtssparend konstruiert sein.
Bei einem Energiespeichermodul (d.h. bei einem in dem Energiespeicher verbauten Modul) kann es sich insbesondere um eine Speicherzelle beziehungsweise ein Speicherzellenpaket oder um eine Steuereinheit für zumindest eine Speicherzelle oder für zumindest ein Speicherzellenpaket handeln. Bei den Speicherzellen, die auch zu Speicherzellpaketen zusammengesetzt sein können, handelt es sich bevorzugt um Lithium-Ionen-Zellen. Bevorzugt ist zumindest eines der Energiespeichermodule als Steuereinheit für zumindest eine Speicherzelle oder für zumindest ein Speicherzellenpaket ausgebildet. Ein Energiespeichermodul könnte auch als Einschubmodul bezeichnet werden, da sowohl die Steuereinheit als auch die Speicherzellenpakete in die Rahmenstruktur von unten eingeschoben werden können.
Die Steuereinheit kann sowohl Steuer- als auch Regelfunktionalitäten bereitstellen. Durch die modulare Ausgestaltung des Energiespeichersystems, bei dem die unterschiedlichen Module einzeln aus der Gehäusevorrichtung entnommen beziehungsweise ausgetauscht werden können, wird der Betrieb des Energiespeichersystems insgesamt vereinfacht, da ein vollständiger Austausch beziehungsweise die vollständige Demontage des Energiespeichersystems bei Defekten einzelner Funktionselemente vermieden werden kann.
Wie bereits oben dargelegt können Speicherzellenpakete auf einfache Weise ausgetauscht werden. Selbiges gilt auch für einzelne Speicherzellen. Durch den Austausch einzelner Speicherzellen kann beim Defekt solcher Speicherzellen der kostenintensive Austausch kompletter Speicherzellenpakete vermieden werden.
Einzelne Speicherzellen können beispielsweise eine Nennspannung von 3,6 V aufweisen, wobei mehrere Speicherzellen zu Speicherzellenpaketen mit einer Nennspannung von kleiner oder gleich 60 V zusammengeschaltet werden können.
In vorteilhafter Weise kann die Steuereinheit dazu eingerichtet sein, ausgetauschte Speicherzellen oder Speicherzellenpakete und/oder einen erforderlichen Austausch zu erkennen. Die Steuereinheit kann ausgebildet sein, den Ladezustand neuer (d.h. beim Austausch erneuerter) Speicherzellen zunächst an den Ladezustand der übrigen Speicherzellen eines Speicherzellenpakets anzupassen und erst nach dem Anpassen des Ladezustands die neue Speicherzelle bzw. die neuen Speicherzellen elektrisch mit den übrigen Speicherzellen zu verbinden. Dies erlaubt ein hohes Maß an Bedienerfreundlichkeit.
Die Energiespeichermodule können jeweils ein Modulgehäuse umfassen. Das Modulgehäuse kann an die Form der Aufnahmekammer angepasst sein, wobei innerhalb des Modulgehäuses bevorzugt mehrere Speicherzellen oder eine Elektronik der Steuereinheit angeordnet sind. Bevorzugt ist die Form des Modulgehäuses zumindest im Wesentlichen quaderförmig. Das Modulgehäuse kann zumindest einen und bevorzugt zwei Auflagevorsprünge umfassen, die über die Quaderform hinausragen. In einer seitlichen Querschnittsansicht kann das Modulgehäuse etwa eine T-Form definieren. Im im Fahrzeug eingebauten Zustand können die Auflagevorsprünge von unten an der Rahmenstruktur und/oder an dem Verstärkungselement anliegen. Bevorzugt sind die Auflagevorsprünge ausgebildet, eine kraft- und/oder formschlüssige Verbindung zwischen dem Modulgehäuse und der Gehäusevorrichtung zu ermöglichen. Beispielsweise können die Auflagevorsprünge ein oder mehrere Durchgangslöcher aufweisen, die zum Verschrauben oder Verklipsen des Modulgehäuses und damit zur Befestigung des Energiespeichermoduls an der Gehäusevorrichtung verwendet werden können.
In weiterer vorteilhafter Weise sind die Energiespeichermodule mit elektrischen Leistungs- und/oder Kommunikationsschnittstellen zur Steuerung und/oder Regelung und/oder zur Anbindung an einen Verbraucher und/oder eine Fahrzeugelektronik ausgestattet. Dabei sind die Schnittstellen bevorzugt in einer am Fahrzeuggestell befestigten Stellung der Gehäusevorrichtung, insbesondere bei geöffnetem oder abgenommenem Gehäusedeckel, von einer Fahrzeugunterseite zugänglich. Damit können im Fall eines vorzunehmenden Austauschs einzelner Energiespeichermodule die elektrischen Verbindungen auf einfache Weise gelöst und ein jeweils erforderlicher Austausch vorgenommen werden. In weiterer vorteilhafter Weise sind die Schnittstellen als Steckverbindungen ausgebildet, die insbesondere händisch beziehungsweise werkzeugfrei lösbar sein können.
Es kann weiter von Vorteil sein, wenn eine Kühlvorrichtung für die Energiespeichermodule vorgesehen ist, wodurch insgesamt eine hohe Betriebssicherheit des Energiespeichersystems sichergestellt wird. Zur thermischen Kopplung der Kühlvorrichtung mit den Energiespeichermodulen verläuft diese zumindest abschnittsweise innerhalb der Gehäusevorrichtung und ist in weiter bevorzugter Weise aus dieser herausnehmbar. Besonders bevorzugt ist die Kühlvorrichtung in einer am Fahrzeuggestell befestigten Stellung der Gehäusevorrichtung von einer Unterseite und/oder seitlich aus dieser zu entnehmen. Insbesondere kann die Kühlvorrichtung dazu ausgebildet sein, innerhalb der Gehäusevorrichtung in eine Mehrzahl von Kühlabschnitten zerlegt zu werden, sodass einzelne Kühlabschnitte gesondert von einer Unterseite und/oder seitlich aus der Gehäusevorrichtung entnommen werden können. Ebenso kann die Kühlvorrichtung dazu ausgebildet sein, vollständig, insbesondere ohne Demontage einzelner Kühlabschnitte, aus der Gehäusevorrichtung entnommen, insbesondere herausgezogen, zu werden.
Dementsprechend kann im Falle eines Defekts der Kühlvorrichtung auch diese, zumindest abschnittsweise, aus der Gehäusevorrichtung entnommen und ersetzt werden, wiederum ohne dass es einer Demontage des gesamten Energiespeichersystems bedarf. Dabei kann es weiter von Vorteil sein, wenn die Kühlvorrichtung in einem am Fahrzeug montierten Zustand der Gehäusevorrichtung oberhalb der Energiespeichermodule verläuft, wodurch eventuell aufsteigende Wärme der Energiespeichermodule im Betrieb besonders effizient abgeführt werden kann. Ebenso ist es möglich, dass die Kühlvorrichtung zumindest abschnittsweise seitlich der Energiespeichermodule verläuft, insbesondere im Einbauzustand der Gehäusevorrichtung und der Energiespeichermodule in einer horizontalen Ebene mit den Energiespeichermodulen angeordnet ist. Hierbei ist weiter von Vorteil, dass die Kühlvorrichtung den Ausbau oder Austausch der Energiespeichermodule nicht behindert.
Es versteht sich ferner, dass die Gehäusevorrichtung mit Öffnungen für Zu- und/oder Ableitungen der Kühlvorrichtung ausgestattet sein kann. Dabei können die Öffnungen insbesondere in der Rahmenstruktur der Gehäusevorrichtung ausgebildet sein. Neben den Öffnungen in der Rahmenstruktur können auch Öffnungen in den gegebenenfalls vorhandenen Trennelementen vorgesehen sein, durch welche die Zu- und Ableitungen der Kühlvorrichtung hindurchlaufen, um ausreichende Kühlleistungen in jeder der Aufnahmekammern bereitzustellen.
Bei einem erfindungsgemäßen Energiespeichersystem kann es sich rein beispielhaft um ein 300 V System mit 22kWh handeln. In diesem Fall kann die Rahmenstruktur der jeweiligen Gehäusevorrichtung Abmessungen von 500 mm x 1250 mm aufweisen. Solche Energiespeichersysteme eignen sich beispielsweise für Klein- und/oder Kleinstwagen. Ebenso kann es sich bei einem erfindungsgemäßen Energiespeichersystem beispielhaft um ein 300 V System mit 66 kWh handeln. In diesem Fall kann die Rahmenstruktur der jeweiligen Gehäusevorrichtung Abmessungen von 1200 mm × 1250 mm aufweisen. Derartige Energiespeichersysteme eignen sich beispielsweise für sogenannte Kompakt SUVs. Schließlich kann es sich bei einem erfindungsgemäßen Energiespeichersystem beispielhaft um ein 900 V System mit 110 kWh handeln. In diesem Fall kann die Rahmenstruktur der jeweiligen Gehäusevorrichtung Abmessungen von 2200 mm × 1250 mm aufweisen. Solche Energiespeichersysteme eignen sich für verhältnismäßig große SUVs.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Fahrzeuggestell vorgesehen, das insbesondere für Personenkraftwagen oder Nutzfahrzeuge ausgebildet ist. Ein derartiges Fahrzeuggestell ist mit einer voranstehend beschriebenen Gehäusevorrichtung beziehungsweise mit einem voranstehend beschriebenen Energiespeichersystem ausgestattet. Ebenso ist die vorliegende Erfindung auf ein Fahrzeug gerichtet, insbesondere auf einen Personenkraftwagen oder ein Nutzfahrzeug, das mit einer voranstehend beschriebenen Gehäusevorrichtung, einem voranstehend beschriebenen Energiespeichersystem beziehungsweise mit einem voranstehend beschriebenen Fahrzeuggestell ausgestattet ist.
Schließlich betrifft ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Austauschen von Energiespeichermodulen in Fahrzeugen, vorzugsweise in einem voranstehend beschriebenen Fahrzeug. Dabei wird die Unterseite des Fahrzeugs zugänglich gemacht und wenigstens eines aus einer Vielzahl von Energiespeichermodulen einzeln aus einer Gehäusevorrichtung eines Energiespeichersystems entnommen und/oder durch ein anderes Energiespeichermodul ersetzt. Während der Entnahme oder des Ersetzens einzelner Energiespeichermodule wird gleichzeitig die Befestigungsstellung der Gehäusevorrichtung am Fahrzeug beibehalten. Das Erfordernis der Demontage der Gehäusevorrichtung beziehungsweise des gesamten Energiespeichersystems zwecks Austauschs einzelner Module entfällt somit.
Bevorzugt wird die Gehäusevorrichtung vor der Entnahme einzelner Energiespeichermodule geöffnet, insbesondere durch Öffnen oder Abnehmen eines Gehäusedeckels. Nach der Entnahme beziehungsweise dem Austausch des jeweiligen Energiespeichermoduls kann die Gehäusevorrichtung wieder geschlossen werden.
Die obigen Ausführungen zu der Gehäusevorrichtung gelten entsprechend auch für das erfindungsgemäße Energiespeichersystem, für das Fahrzeuggestell, für das Fahrzeug sowie für das Verfahren zum Austausch von Energiespeichermodulen.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand vorteilhafter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:

1 eine erfindungsgemäße Gehäusevorrichtung in geöffneter Stellung in einer perspektivischen Unteransicht.
2 eine erfindungsgemäße Gehäusevorrichtung in geschlossener Stellung in einer perspektivischen Unteransicht.
3 eine erfindungsgemäße Gehäusevorrichtung in perspektivischer Oberansicht.
4 eine Explosionsdarstellung eines erfindungsgemäßen Energiespeichersystems in einer perspektivischen Unteransicht.

Die 1 zeigt eine erfindungsgemäße Gehäusevorrichtung 1 in einer perspektivischen Unteransicht. Die Angabe von Unter- beziehungsweise Oberseiten beziehen sich vorliegend auf den Einbauzustand der Gehäusevorrichtung an einem Fahrzeug, das aus Gründen der Übersichtlichkeit hier nicht gezeigt ist.
Bei der in 1 gezeigten Gehäusevorrichtung 1 handelt es sich um eine Gehäusevorrichtung für Energiespeicher, insbesondere für modulare Speichersysteme. Die Gehäusevorrichtung 1 ist mit einer Rahmenstruktur 2 ausgestattet, die zumindest abschnittsweise einen Aufnahmeraum 4 für eine Vielzahl von Energiespeichermodulen - diese sind in der 1 nicht gezeigt - begrenzt. Der Aufnahmeraum 4 kann in eine Vielzahl von Aufnahmekammern 6 unterteilt sein. Dabei kann die Unterteilung in Aufnahmekammern 6 durch Verstärkungselemente 8 erfolgen, die als Trennelemente ausgebildet sind. Die Verstärkungselemente 8 sind weiter bevorzugt integral und/oder einstückig mit der Rahmenstruktur 2 ausgebildet. Die dargestellten Verstärkungselemente 8 sind jeweils parallel zueinander angeordnet. Es ist aber auch möglich, Verstärkungselmente 8 vorzusehen, die rechtwinklig zu den gezeigten Verstärkungselementen 8 angeordnet sind, sodass zwei oder mehr Reihen von Aufnahmekammern 6 entstehen (nicht gezeigt). Der durch die gesamte Rahmenstruktur 2 definierte Aufnahmeraum 4 ist bevorzugt quaderförmig. Auch die durch die Trennelemente 8 definierten Aufnahmekammern 6 sind quaderförmig ausgebildet. Die Aufnahmekammern 6 können bevorzugt identisch bemessen sein, insbesondere im Hinblick auf gegebenenfalls standardisierte Abmessungen von Energiespeichermodulen.
Die Rahmenstruktur 2 weist ferner eine Öffnung 10 auf, die in einem am Fahrzeug befestigten Zustand der Rahmenstruktur 2 an einer Unterseite angeordnet ist und somit abwärts orientiert ist. Durch die Anordnung der Öffnung 10 an einer Unterseite können die einzelnen Energiespeichermodule von einer Fahrzeugunterseite ausgetauscht werden.
Wie im Weiteren der 2 entnommen werden kann, ist die Gehäusevorrichtung 1 ferner mit einem Gehäusedeckel 12 ausgestattet. Der Gehäusedeckel 12 ist dazu ausgebildet, den Aufnahmeraum 4 beziehungsweise die Öffnung 10 von einer Unterseite der Rahmenstruktur 2 zu verschließen. Insbesondere ist der Deckel 12 für einen wasserdichten Verschluss ausgebildet. Weiter bevorzugt kann der Deckel zerstörungsfrei vollständig von der Rahmenstruktur 2 abgenommen werden oder schwenkbeweglich gegenüber der Rahmenstruktur 2 angeordnet sein. Zwecks Austauschs einzelner Energiespeichermodule bedarf es somit lediglich der Anhebung des jeweiligen Fahrzeugs sowie der Öffnung des Deckels 12, was nun mit geringem Aufwand bewerkstelligt werden kann.
Die 3 zeigt eine erfindungsgemäße Gehäusevorrichtung 1 in einer Perspektivdarstellung von einer Oberseite. Zu erkennen ist ein Befestigungsabschnitt 14 der hier rein beispielhaft als Flansch ausgebildet ist. Der Flansch weist eine Vielzahl von Bohrungen 16 auf, über die eine Befestigung der Gehäusevorrichtung 1 an einem Fahrzeug vorgenommen werden kann, insbesondere mittels geeigneter Schraubverbindungen. Der Befestigungsabschnitt 14 ist insbesondere einstückig und/oder integral mit der Rahmenstruktur 2 ausgebildet. Ebenso kann der Befestigungsabschnitt 14 gesondert gefertigt und nachträglich mit der Rahmenstruktur 2 verbunden werden. Ferner kann die Rahmenstruktur 2 mit einer oberseitigen Abdeckung 18 versehen sein, wobei die Abdeckung 18 ebenfalls einen wasserdichten Verschluss des Aufnahmeraums 4 sicherstellen kann. Hierzu kann die Abdeckung 18 wiederum integral und/oder einstückig mit der Rahmenstruktur 2 ausgebildet sein. Der Flansch 14 kann einen Teil der oberseitigen Abdeckung 18 bilden oder als Teil der Abdeckung 18 ausgebildet sein.
Wie der 3 ebenfalls entnommen werden kann, ist die Rahmenstruktur 2 mit Öffnungen 20 für den Zu- und Ablauf einer in der 3 nicht gezeigten Kühlvorrichtung ausgestattet. Ferner kann der 1 entnommen werden, dass neben der Rahmenstruktur 2 auch die Trennelemente 8 mit Öffnungen 22 für eine Kühlvorrichtung ausgestattet sind. Aufgrund der perspektivischen Darstellung der 1 ist jedoch pro Trennelement 8 jeweils nur eine Öffnung 22 zu erkennen, wohingegen jedes Trennelement 8 bevorzugt mit jeweils zwei Öffnungen 22 ausgestattet ist, so dass sowohl Zu- als auch Ableitungen der Kühlvorrichtung in geeigneter Weise durch die Trennelemente 8 hindurchgeleitet werden können.
Die 4 zeigt eine perspektivische Explosionsdarstellung eines erfindungsgemäßen Energiespeichersystems 30 von einer Unterseite. Das Energiespeichersystem 30 ist insbesondere für den Einsatz in Personenkraftwagen oder Nutzfahrzeugen ausgebildet und weist eine voranstehend beschriebene Gehäusevorrichtung 1 sowie eine Vielzahl von Energiespeichermodulen 32 auf.
Bei den Energiespeichermodulen 32 kann es sich insbesondere um Speicherzellen beziehungsweise Speicherzellpakete handeln. Ebenso ist zumindest eines der Energiespeichermodule 32 als Steuereinheit für die Speicherzellen beziehungsweise Speicherzellpakete ausgebildet. Die Energiespeichermodule 32 sind in erfindungsgemäßer Weise einzeln aus der Gehäusevorrichtung 1 herausnehmbar und wiedereinsetzbar und gewährleisten somit einen handhabungsfreundlichen Austausch einzelner Module, insbesondere ohne dass das gesamte Energiespeichersystem 30 von dem hier nicht gezeigten Fahrzeug demontiert werden muss.
Hierzu umfassen die Energiespeichermodule 32 jeweils ein Modulgehäuse 33, in welchem die Speicherzellpakete oder die Steuereinheit angeordnet sind. Die Modulgehäuse umfassen jeweils Auflagevorsprünge 35, die auf der Rahmenstruktur 2 aufliegen und mit der Rahmenstruktur 2 verschraubt sind.
Schließlich ist ein erfindungsgemäßes Energiespeichersystem 30 mit einer Kühlvorrichtung 34 ausgestattet. Die Kühlvorrichtung 34 verläuft in bevorzugter Weise oberhalb der Energiespeichermodule 32, so dass die durch die Energiespeichermodule 32 im Betrieb erzeugte Wärme in vorteilhafter Weise durch die Kühlvorrichtung 34 abgeführt werden kann. Die Kühlvorrichtung 34 weist in bevorzugter Weise eine Zuleitung 36 sowie eine Ableitung 38 auf. Die Zuleitung 36 sowie die Ableitung 38 verlaufen längs durch den Aufnahmeraum 4 der Gehäusevorrichtung 1 und durchstoßen dabei die Öffnungen 20 der Rahmenstruktur 2 sowie die Öffnungen 22 der Trennelemente 8. Die Zuleitung 36 sowie die Ableitung 38 sind ferner durch zumindest eine Verbindungsleitung 40 gekoppelt. In bevorzugter Weise ist eine Vielzahl von Verbindungsleitungen 40 vorgesehen, die weiter bevorzugt quer zur Zuleitung 36 beziehungsweise quer zur Ableitung 38 angeordnet sind.
Somit erstreckt sich jeweils zumindest eine Verbindungsleitung 40 quer entlang jeder Aufnahmekammer 6, so dass in jeder Aufnahmekammer 6 eine geeignete Kühlleistung bereitgestellt werden kann. Bevorzugt erstrecken sich jeweils zwei Verbindungsleitungen 40 quer entlang jeder Aufnahmekammer 6.
Ein voranstehend beschriebenes Energiespeichersystem ist in besonders vorteilhafter Weise für den Einsatz in hier nicht gezeigten Personenkraftwagen oder Nutzfahrzeugen ausgebildet. Je nach Größe des Fahrzeugs und/oder in Abhängigkeit der Speicherkapazität können in modularer Weise mehr oder weniger der Aufnahmekammern 6 in einer entsprechend größeren oder kleineren Gehäusevorrichtung 1 angeordnet werden.
Bezugszeichenliste

1: Gehäusevorrichtung
2: Rahmenstruktur
4: Aufnahmeraum
6: Aufnahmekammer
8: Verstärkungselement
10: Öffnung
12: Gehäusedeckel
14: Befestigungsabschnitt (Flansch)
16: Bohrung
18: Abdeckung
20: Öffnung
22: Öffnung
30: Energiespeichersystem
32: Energiespeichermodul
33: Modulgehäuse
34: Kühlvorrichtung
35: Auflagevorsprung
36: Zuleitung
38: Ableitung
40: Verbindungsleitung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102015000580 A1 [0002]
DE 102014203507 A1 [0003]

Claims

Gehäusevorrichtung (1) für Energiespeichersysteme (30), insbesondere für modulare Speichersysteme, mit einer Rahmenstruktur (2), die zumindest abschnittsweise einen Aufnahmeraum (4) für eine Vielzahl von Energiespeichermodulen (32) begrenzt und zur Befestigung an einem Fahrzeuggestell sowie für den Austausch einzelner Energiespeichermodule (32) in einer an dem Fahrzeuggestell befestigten Stellung ausgebildet ist, wobei gegenüberliegende Rahmenabschnitte der Rahmenstruktur (2) durch zumindest ein Verstärkungselement (8) verbunden sind.
Gehäusevorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rahmenstruktur (2) zur Anordnung innerhalb eines Fahrzeugunterbodens und/oder für den Austausch einzelner Energiespeichermodule (32) von einer Fahrzeugunterseite ausgebildet ist und/oder wobei die Rahmenstruktur (2) in einer am Fahrzeuggestell befestigten Stellung eine abwärts orientierte Öffnung (10) aufweist.
Gehäusevorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rahmenstruktur (2) in einer am Fahrzeuggestell befestigten Stellung die Steifigkeit des Fahrzeuggestells erhöht, insbesondere die Torsionssteifigkeit entlang der Längs- und/oder Querachse und/oder die Biegesteifigkeit um die Längs- und/oder Querachse des Fahrzeugs erhöht und/oder wobei die Rahmenstruktur (2) in einer befestigten Stellung zumindest abschnittsweise die mechanische Tragstruktur des Fahrzeuggestells bildet.
Gehäusevorrichtung (1) nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungselement (8) einstückig und/oder integral mit der Rahmenstruktur (2) ausgebildet ist und/oder wobei das Verstärkungselement (8) als den Aufnahmeraum unterteilendes Trennelement ausgebildet ist und/oder wobei eine Vielzahl an Verstärkungselementen (8) vorgesehen ist, die den Aufnahmeraum bevorzugt in eine Vielzahl von Aufnahmekammern für Energiespeichermodule (32) unterteilen.
Gehäusevorrichtung (1) nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gehäusedeckel (12) zum Verschließen und/oder zum zerstörungsfreien Öffnen des Aufnahmeraums (4) vorgesehen ist und/oder wobei der Gehäusedeckel (12) von der Rahmenstruktur (2) abnehmbar und/oder relativ zu dieser schwenkbeweglich angeordnet ist und/oder wobei der Gehäusedeckel (12) in einer am Fahrzeuggestell befestigten Stellung der Rahmenstruktur (2) an einer Fahrzeugunterseite angeordnet ist.
Gehäusevorrichtung (1) nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rahmenstruktur (2) zumindest eine Abdeckung (18) aufweist, die in einer am Fahrzeuggestell befestigten Stellung der Rahmenstruktur (2) oberseitig an dieser angeordnet ist und/oder wobei die Abdeckung (18) integral und/oder einstückig mit der Rahmenstruktur (2) ausgebildet ist.
Gehäusevorrichtung (1) nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rahmenstruktur (2) einen Befestigungsabschnitt (14) zur Befestigung an einem Fahrzeug aufweist, wobei der Befestigungsabschnitt (14) vorzugsweise als Flansch mit einer Vielzahl von Bohrungen (16) ausgebildet ist und/oder wobei der Flansch (14) auf einer dem Gehäusedeckel (12) gegenüberliegenden Seite der Rahmenstruktur (2) angeordnet und/oder einstückig und/oder integral mit der Rahmenstruktur (2) ausgebildet ist.
Gehäusevorrichtung (1) nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rahmenstruktur (2), die Verstärkungselemente (8), der Gehäusedeckel (12), die Gehäuseabdeckung (18) und/oder der Befestigungsabschnitt (14) aus einem Aluminiummaterial, besonders bevorzugt aus einem Aluminiumsandwichwerkstoff, gebildet ist.
Energiespeichersystem (30) für Fahrzeuge, insbesondere Personenkraftwagen oder Nutzfahrzeuge, mit einer Gehäusevorrichtung (1), vorzugsweise nach einem der vorstehenden Ansprüche, die zur Befestigung an einem Fahrzeuggestell ausgebildet ist, und mit einer Vielzahl von Energiespeichermodulen (32), die innerhalb der Gehäusevorrichtung (1) aufgenommen und in einer am Fahrzeuggestell befestigten Stellung der Gehäusevorrichtung (1) einzeln austauschbar sind.
Energiespeichersystem (30) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Energiespeichermodule (32) kraft- und/oder formschlüssig innerhalb der Gehäusevorrichtung (1) befestigt sind, insbesondere mittels Schraub- und/oder Schnappverbindungen, und/oder wobei die Befestigungen der Energiespeichermodule (32) in einer am Fahrzeuggestell befestigten Stellung der Gehäusevorrichtung (1) von einer Fahrzeugunterseite zugänglich sind, insbesondere bei geöffnetem oder abgenommenem Gehäusedeckel (12), und/oder wobei der Gehäusedeckel (12) in geschlossener Stellung frei von Gewichtsbelastungen durch die Energiespeichermodule (32) ist.
Energiespeichersystem (30) nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Energiespeichermodule (32) als Speicherzellen oder Speicherzellpakete ausgebildet sind und/oder wobei zumindest ein Energiespeichermodul (32) als Steuereinheit für Speicherzellen oder Speicherzellpakete ausgebildet ist und/oder wobei die Steuereinheit dazu eingerichtet ist, ausgetauschte Speicherzellen oder Speicherzellpakete und/oder einen erforderlichen Austausch zu erkennen.
Energiespeichersystem (30) nach zumindest einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Energiespeichermodule (32) Leistungs- und/oder Kommunikationsschnittstellen zur Steuerung und/oder Regelung und/oder zur Anbindung an einen Verbraucher aufweisen, wobei die Schnittstellen bevorzugt in einer am Fahrzeuggestell befestigten Stellung der Gehäusevorrichtung (1), insbesondere bei geöffnetem oder abgenommenem Gehäusedeckel (12) von einer Fahrzeugunterseite zugänglich sind und/oder wobei die Schnittstellen als Steckverbindungen ausgebildet sind.
Energiespeichersystem (30) nach zumindest einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kühlvorrichtung (34) für die Energiespeichermodule (32) vorgesehen ist, wobei die Kühlvorrichtung (34) zur thermischen Kopplung mit den Energiespeichermodulen (32) zumindest abschnittsweise innerhalb der Gehäusevorrichtung (1) verläuft und aus dieser herausnehmbar angeordnet ist und/oder wobei die Kühlvorrichtung (34) in einem am Fahrzeug montierten Zustand der Gehäusevorrichtung (1) oberhalb der Energiespeichermodule (32) verläuft und/oder wobei die Gehäusevorrichtung (1) Öffnungen (20, 22) für Zu- und/oder Ableitungen (36, 38) der Kühlvorrichtung (34) aufweist.
Fahrzeuggestell, insbesondere für Personenkraftwagen oder Nutzfahrzeuge, mit einer Gehäusevorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 und/oder mit einem Energiespeichersystem (30) nach einem der Ansprüche 9 bis 13.
Fahrzeug, insbesondere Personenkraftwagen oder Nutzfahrzeug, mit einer Gehäusevorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 und/oder mit einem Energiespeichersystem (30) nach einem der Ansprüche 9 bis 13 und/oder mit einem Fahrzeuggestell nach Anspruch 14.
Verfahren zum Austauschen von Energiespeichermodulen (32) in Fahrzeugen, vorzugsweise in einem Fahrzeug nach Anspruch 15, - bei dem die Unterseite des Fahrzeugs zugänglich gemacht wird und - bei dem wenigstens eines aus einer Vielzahl von Energiespeichermodulen (32) einzeln aus einer Gehäusevorrichtung (1) eines Energiespeichersystems (30) entnommen und/oder durch ein anderes Energiespeichermodul (32) ersetzt und - bei dem während der Entnahme oder des Ersetzens einzelner Energiespeichermodule (32) gleichzeitig die Befestigungsstellung der Gehäusevorrichtung (1) am Fahrzeug beibehalten wird.