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Die Erfindung betrifft ein Batteriemodulgehäuse für ein Fahrzeug nach Anspruch 1.
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Stand der Technik
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Grundsätzlich ist es aus dem Stand der Technik bekannt, dass Batterieeinheiten, insbesondere Lithium-Ionen-Akkumulatoren, vor Aufprällen geschützt werden müssen. Dafür werden insbesondere Batteriegehäuse eingesetzt. Beispielweise ist bekannt, Beanspruchungen über einen sehr steifen Boden oder Deckel des Batteriegehäuses statt über interne Strukturen zum Lasttransfer, sogenannte Lastpfade, zu transferieren. Während ein solches Batteriegehäuse relativ einfach zu fertigen ist, hat es ein stark erhöhtes Gewicht, was sich wiederum auf das Gewicht des Fahrzeuges niederschlägt. Ein weiterer Nachteil ist eine höhere Z-Maßkette der Batterie und damit des Fahrzeugs.
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Werden hingegen separate Lastpfade durch das Batteriegehäuse hindurchgeführt, sinkt die maximale Leistungsdichte ab, da zu den tragenden Strukturen aufgrund der zu berücksichtigenden Deformationen ein größerer Abstand erforderlich wird. Somit erhöht sich das Volumen des Batteriegehäuses und somit der Bauraum. Ferner leidet die Reichweite, die durch die Batterieeinheiten erzielt werden kann. Insgesamt resultieren somit die bekannten, oben erwähnten Lösungen in Nachteilen hinsichtlich des Gewichtes, der Reichweite und des Bauraums der Batterie.
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Darstellung der Erfindung: Aufgabe, Lösung, Vorteile
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Batteriemodulgehäuse für ein Fahrzeug derart weiterzuentwickeln, dass das Batteriemodulgehäuse hohen mechanischen Anforderungen entspricht, wobei jedoch gleichzeitig die oben genannten Nachteile hinsichtlich des Gewichtes, der Reichweite und des Bauraumes überwunden werden.
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Die oben genannte Aufgabe wird durch ein Batteriemodulgehäuse für ein Fahrzeug gelöst, das ein Aufnahmeelement zur Aufnahme eines Batteriemoduls umfasst. Das Aufnahmeelement weist an mindestens einer ersten äußeren Seite mindestens eine Ausnehmung zur Aufnahme und Fixierung eines Zugbandes auf.
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Bei dem Fahrzeug handelt es sich vor allem um ein Elektrofahrzeug, das zum Antrieb Batterieeinheiten benutzt. Ein Batteriemodul umfasst eine Vielzahl von Batterieeinheiten. Unter dem Begriff „Batterieeinheiten“ sind insbesondere Batteriezellen zu verstehen, insbesondere Lithium-Ionen-Akkumulatoren. Darunter können beispielsweise Pouchzellen oder prismatische Zellen fallen. Die Batteriezellen sind vorzugsweise quaderförmig ausgebildet. Dabei ist unter einem Batteriemodul vor allem eine Mehrzahl von Batteriezellen zu verstehen, die in einem Block, insbesondere quaderförmig, angeordnet sind. Die Batteriezellen sind somit zu einem Batteriemodul zusammengefasst.
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Vorteilhafterweise ist das Batteriemodulgehäuse ein Teil eines Batteriegehäuses, das bevorzugterweise mehrere Batteriemodulgehäuse, insbesondere pro Batteriemodul jeweils ein Batteriemodulgehäuse, umfasst.
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Das Aufnahmeelement umfasst mindestens eine erste äußere Seite, die mindestens eine Ausnehmung zur Aufnahme und Fixierung eines Zugbandes aufweist. Insbesondere umfasst die erste äußere Seite mehr als eine, insbesondere zwei, Ausnehmungen für Aufnahme und Fixierung mehrerer Zugbänder, insbesondere von zwei Zugbändern. Das Aufnahmeelement ist insbesondere durch eine hohe Drucksteifigkeit ausgezeichnet, sodass hierüber ein Lastpfad in Fahrzeugquerrichtung realisiert werden kann.
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Unter einem Zugband ist insbesondere ein Spannband zu verstehen, das Lasten aufnehmen und weiterleiten kann. Das Zugband ist vorteilhafterweise aus Glas- oder Aramidfasern mit einem Matrixsystem, wie beispielsweise Polyamid, gebildet. Dies ist vorteilhaft, da Aramidfasern und auch das oben genannte Matrixsystem extrem hohe Bruchdehnungen aufweisen. Alternativ ist das Zugband aus einem Stahlband gebildet. Das mindestens eine Zugband dient zur Verstärkung des Batteriemodulgehäuses. Insbesondere umfasst das Batteriemodulgehäuse mindestens ein Zugband, besonders bevorzugterweise zwei Zugbänder.
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Insbesondere umfasst das Batteriemodulgehäuse das mindestens eine Zugband, vorteilhafterweise genau zwei Zugbänder. Ferner kann das Batteriemodulgehäuse das Batteriemodul umfassen.
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Bei einem Aufprall wird ein Teil der Last typischerweise in nächstgelegene PKW-Strukturteile eingeleitet. Wenn hierdurch nicht die komplette Kraft abgebaut werden kann, muss ein weiterer Teil über das Batteriemodulgehäuse in die Fahrzeugstruktur eingeleitet werden. Die aus dem Stand der Technik bekannten Batteriegehäuse können den Alterungslastfall „Swelling“, d.h. alterungsbedingte Ausdehnungseffekte, übertragen, nicht jedoch mechanische Belastungen.
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Das erfindungsgemäße Batteriemodulgehäuse hingegen ist lasttragend ausgebildet und kann somit eigenständig Kräfte, die bei einem Aufprall entstehen, aufnehmen und weiterleiten. Mittels der Ausnahme zur Aufnahme und Fixierung des Zugbandes wird eine besonders sichere und vorteilhafte Anordnung des Zugbandes am Aufnahmeelement gewährleistet, die zu einem optimalen Kräftetransfer beiträgt. Insgesamt ist das erfindungsgemäße Batteriemodulgehäuse sehr widerstandsfähig ausgelegt.
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Vorteilhafterweise ist die Ausnehmung als Nut ausgebildet. Die Ausnehmung sowie das Zugband weisen vorteilhafterweise jeweils eine Breite auf. Dabei ist die Breite der Ausnehmung derart ausgebildet, dass das Zugband passgenau in die Ausnehmung eingebracht werden kann. Insbesondere entspricht die Breite der Ausnehmung der Breite des Zugbandes oder ist nur unwesentlich breiter als dieses ausgebildet.
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Das Aufnahmeelement weist ferner bevorzugt an einer zweiten, der ersten gegenüberliegenden äußeren Seite mindestens eine weitere Ausnehmung zur Aufnahme und Fixierung des Zugbandes auf, die ebenfalls als Nut ausgebildet sein kann. Besonders vorteilhaft weist das Aufnahmeelement an der zweiten äußeren Seite mehr als eine Ausnehmung, insbesondere zwei Ausnehmungen, zur Aufnahme und Fixierung zweier Zugbänder auf.
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Die mindestens eine Ausnehmung an der ersten äußeren Seite und/oder der zweiten äußeren Seite ist vorteilhafterweise entlang einer Längsrichtung der ersten Seite und/oder der zweiten Seite durchgängig ausgebildet. Sie erstreckt sich somit durchgängig von einem Längsende der ersten äußeren Seite und/oder der zweiten äußeren Seite zum gegenüberliegenden Längsende der jeweiligen Seite.
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Vorteilhafterweise ist das Aufnahmeelement dazu ausgebildet, das Batteriemodul an mindestens drei Seiten zu umschließen. Durch die vorzugsweise quaderförmige Ausbildung des Batteriemoduls weist dieses sechs nach außen gerichtete Seiten auf, wobei darin zwei Stirnseiten umfasst sind. Das Aufnahmeelement ist insbesondere derart ausgebildet, dass es das Batteriemodul an mindestens drei Seiten umschließen kann. Dabei handelt es sich bei den drei Seiten vorzugsweise um keine Stirnseiten des Batteriemoduls. Insbesondere weist das Aufnahmeelement drei Wände auf, und zwar eine erste Wand, eine zweite Wand und eine dritte Wand. Dabei sind die erste Wand und die zweite Wand parallel zueinander ausgerichtet, während die dritte Wand in einem rechten Winkel zu diesen steht.
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Durch die erfindungsgemäße Lösung kann das Volumen für die Batteriezellen so groß wie möglich und das Gehäuse so klein wie möglich konstruiert werden. Durch gleichzeitige Nutzung des Batteriemodulgehäuses als Lastpfad und Umhüllung der Zellen entfallen die sonst erforderlichen Verstärkungsstrukturen. Gleichzeitig entfallen die Freiräume zwischen den Verstärkungsstrukturen, die für die Deformation der Verstärkungsstrukturen sowie die Einbautoleranzen, die zum Positionieren der Batteriemodule erforderlich sind. In Fahrzeuglängsrichtung kann der Bauraum daher wesentlich effektiver genutzt werden. Ferner wird das Handling der Batteriemodule sowohl in der Logistik, in der Montage aber auch in der Wartung bzw. Entsorgung wesentlich verbessert, da die Batteriemodule in sich hochsteif und sehr robust sind.
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Ferner können sämtliche mechanischen Lastfälle ohne Brand und möglichst ohne Kurzschluss ertragen werden. Die Strukturbauteile können platzsparend und möglichst ohne Redundanzen ausgelegt werden. Ferner kann durch das reduzierte Volumen neben dem Bauraum für die Zellen ausreichend Bauraum für elektrische Leitungen und Steuergeräte vorgesehen werden. Zudem können alterungsbedingte Ausdehnungseffekte, d.h. Swelling, berücksichtigt und diesen entgegengewirkt werden.
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Insbesondere ist das Aufnahmeelement in einem Querschnitt U-förmig ausgebildet. Im Detail bedeutet dies, dass die erste Wand, die zweite Wand und die dritte Wand U-förmig zueinander angeordnet sind. Insbesondere ist die erste Wand parallel zur zweiten Wand ausgebildet, während beide Wände mit der dritten Wand verbunden sind, die in einem rechten Winkel zu diesen steht. Das Aufnahmeelement ist dabei derart ausgebildet, dass es auf ein quaderförmiges Batteriemodul aufgesetzt werden kann und somit drei äußere Seiten dieses Batteriemoduls umschließt. Bei der ersten äußeren Seite des Batteriemodulgehäuses handelt es sich vor allem um die Außenseite der ersten Wand, während die zweite äußere Seite die Außenseite der zweiten Wand des Aufnahmeelementes darstellt.
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Vorteilhafterweise ist das Aufnahmeelement dazu ausgebildet, das Batteriemodul an genau drei Seiten, und nur drei Seiten, zu umschließen. Insbesondere handelt es sich bei dem Aufnahmeelement um ein Mehrkammer-U-Profil. Die Batteriemodule sind durch das Mehrkammer-U-Profil wesentlich besser geschützt. Selbst eine seitliche Intrusion von Fremdkörpern würde erst sehr verzögert zu einer Beschädigung der Batteriezellen führen, da zuvor der Hohlraum aufgebraucht würde. Ein weiterer Vorteil an einem Aufnahmeelement, das das Batteriemodul nur von drei Seiten umschließt, ist, dass im Fall von einer Umschließung von Batteriezellen, insbesondere Pouchzellen oder prismatischen Zellen, der Boden der Zellen aus dem Aufnahmeelement leicht nach unten hinausragen kann. Somit können die in dem Modul zusammengefassten Batteriezellen über Konduktion durch eine bodenseitig angebrachte Kühlung mit hohem Wirkungsgrad gekühlt werden. Die beim Laden bzw. Entladen im Betrieb entstehende Wärme kann daher wesentlich effektiver über die komplette Bodenfläche abgeführt werden. Eventuell erforderliche Thermopads oder Thermopasten müssen wesentlich geringere fertigungsbedingte Ungenauigkeiten ausgleichen.
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Durch die Ausbildung des Aufnahmeelementes mit einem U-förmigen Querschnitt wird ferner das Gewicht des gesamten Batteriemodulgehäuses und der Materialaufwand reduziert, wobei gleichzeitig eine hohe Stabilität in Bezug auf verschiedene Lastfälle gewährleistet bleibt.
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Das Aufnahmeelement kann auch dazu ausgebildet sein, das Batteriemodul an vier Seiten zu umschließen. Es ist somit als ein geschlossenes Profil ausgebildet. Ferner kann das Aufnahmeelement dazu ausgebildet sein, das Batteriemodul an allen sechs Seiten zu umschließen. In einem solchen Fall handelt es sich bei dem Aufnahmeelement um ein geschlossenes Aufnahmeelement.
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Vorteilhafterweise ist das Aufnahmeelement im Pultrusionsverfahren aus Glasfasern und einer Matrix hergestellt. Durch die Verwendung von derart isolierenden Werkstoffen kann der Abstand zu einem elektrischen Anschlussbereich des Batteriemoduls auf ein Minimum reduziert werden. Insgesamt wird daher die Gefahr von Kurzschlüssen z.B. bei mechanischer Überlastung stark reduziert. Ferner können durch die Verwendung von Glasfasern und Kunststofffasern funkbasierte Zellcontroller direkt im Batteriemodul integriert werden, da deren Empfang nicht über das bei Stand-der-Technik verwendete Metallgehäuse abgeschirmt wird. Alternativ kann auch ein Aluminium-Strangpressprofil mit isolierender Innenfolie verwendet werden.
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Ferner bevorzugt weist das Aufnahmeelement an der ersten äußeren Seite und/oder der zweiten äußeren Seite mindestens eine Hohlkammer auf. Zur Ausbildung einer Hohlkammer an der ersten äußeren Seite und/oder der zweiten äußeren Seite ist die erste Wand und/oder die zweite Wand des Aufnahmeelementes zumindest abschnittsweise doppelwandig ausgebildet. Dabei kann die Breite der doppelwandig ausgebildeten Wand im Bereich einer Hohlkammer größer ausgebildet sein als im Bereich der mindestens einen Ausnehmung zur Aufnahme und Fixierung eines Zugbandes. Alternativ können die erste Wand und/oder die zweite Wand lediglich im Bereich der Hohlkammer doppelwandig ausgebildet sein, sodass die Hohlkammer auf die erste Wand aufgesetzt ist. Insbesondere weist die erste äußere Seite und/oder die zweite äußere Seite mehr als eine Hohlkammer, bevorzugterweise zwei oder drei Hohlkammern auf, zwischen denen die mindestens eine Ausnehmung, insbesondere die zwei Ausnehmungen, ausgebildet sind.
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Vorteilhafterweise ist die mindestens eine Hohlkammer entlang einer Längsrichtung der ersten Seite und/oder der zweiten Seite durchgängig ausgebildet. Sie erstreckt sich somit durchgängig von einem Längsende der ersten äußeren Seite und/oder der zweiten äußeren Seite zum gegenüberliegenden Längsende der jeweiligen Seite. An den jeweiligen Längsenden weist die mindestens eine Hohlkammer jeweils eine Öffnung auf. Ferner bevorzugt kann das Aufnahmeelement zwischen zwei Ausnehmungen an der gleichen Seite einen ebenfalls durchgängigen Steg aufweisen, der die beiden Ausnehmungen voneinander trennt.
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Das Batteriemodulgehäuse weist ferner bevorzugt mindestens eine Platte zum Umschließen einer Seite des Batteriemoduls auf. Bei der Seite des Batteriemoduls handelt es sich insbesondere um eine nicht mittels des Aufnahmeelementes umschlossene Seite des Batteriemoduls, insbesondere eine Stirnseite des Batteriemoduls. Insbesondere weist das Batteriemodulgehäuse zwei Platten auf, die jeweils eine Seite des Batteriemoduls umschließen und an zwei gegenüberliegenden Seiten, insbesondere Stirnseiten, des Batteriemoduls, anzuordnen sind bzw. angeordnet sind. Die Platten dienen zum seitlichen Verschließen des Batteriemoduls. Die mindestens eine Platte ist insbesondere aus glasverstärktem Spritzguss, beispielsweise GF30 PA6, gebildet.
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Bei den Platten handelt es sich insbesondere um eine Anschlussplatte, die an einer Seite des Batteriemoduls angeordnet ist, die einen Anschlussbereich des Batteriemoduls umfasst, sowie um eine am gegenüberliegenden Ende angeordnete Abschlussplatte. Die Anschlussplatte und/oder Abschlussplatte weist vor allem Strukturen zur formschlüssigen Verbindung mit dem Aufnahmeelement auf. Die Strukturen sind vorteilhafterweise nach innen gerichtet ausgebildet, d.h. sie stehen von einer Innenseite der Platte hervor. Dabei handelt es sich insbesondere um Zapfen zum Aufstecken auf das Aufnahmeelement. Jeweils eine Struktur kann zur Herstellung einer formschlüssigen Verbindung mit dem Aufnahmeelement vor allem in je eine Öffnung einer Hohlkammer des Aufnahmeelementes greifen. Insbesondere sind die Platten und das Aufnahmeelement derart ausgebildet, dass keine Befestigung über einen Schweißvorgang erfolgt, sondern das Aufnahmeelement, die Platten und die Zugbänder über formschlüssige Verbindungen miteinander verbunden werden. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Batteriemodulgehäuses ist somit auch eine vereinfachte Montage.
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Ferner kann die Anschlussplatte einen Anschlussbereich, insbesondere quaderförmig ausgebildet, zum Anschließen an den Anschlussbereich des Batteriemoduls aufweisen. Mittels der Anschlussplatte werden somit die Anschlüsse von dem Batteriemodul nach außen geführt. Die mindestens eine Platte zum Umschließen einer Seite des Batteriemoduls weist mindestens eine Ausnehmung zur Aufnahme und Fixierung eines Zugbandes auf, die als Nut ausgebildet sein kann. Insbesondere weisen sowohl die Anschlussplatte als auch die Abschlussplatte mindestens eine Ausnehmung, insbesondere zwei Ausnehmungen, zur Aufnahme und Fixierung von Zugbändern auf. Dabei erstrecken sich die Ausnehmungen insbesondere sowohl entlang einer Längsrichtung der Platten als auch entlang einer Tiefenrichtung der Platten. Das mindestens eine Zugband bzw. die Zugbänder können somit vorteilhafterweise innerhalb der Ausnehmungen um mindestens drei Seiten der Platten zur Fixierung gelegt werden.
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Die mindestens eine Ausnehmung der beiden Platten sowie die mindestens eine Ausnehmung der ersten äußeren Seite und zweiten äußeren Seite des Aufnahmeelementes bilden zusammen vorzugsweise eine umlaufende Ausnehmung für die Aufnahme und Fixierung eines Zugbandes. Insbesondere werden zwei umlaufende zusammengesetzte Ausnehmungen zur Aufnahme von zwei umlaufenden Zugbändern gebildet.
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Eine Funktion des Zugbandes ist es, die Batteriezellen des Batteriemoduls zwischen die Anschlussplatte und die Abschlussplatte zu klemmen und dem Swelling entgegenzuwirken. Bei einer Alterung der Batteriezellen wird das mindestens eine Zugband gespannt und arbeitet in Kombination mit der Anschluss- und Abschlussplatte gegen das Swelling. Das Zugband ist insbesondere umlaufend ausgebildet. Das Zuband erstreckt sich in Umfangsrichtung um das Batteriemodulgehäuse, bzw. um das Aufnahmeelement und die beiden Platten innerhalb der dafür vorgesehenen Ausnehmungen.
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Das Batteriemodulgehäuse ist vor allem Teil eines Batteriegehäuses, das einen Rahmen sowie einen Batteriegehäuseboden als auch einen Batteriegehäusedeckel aufweisen kann. Das Batteriemodulgehäuse bzw. das Batteriegehäuse wird dabei derart in einem Fahrzeug verbaut, dass bestimmten Fahrzeugrichtungen die folgenden Achsen eines kartesischen Koordinatensystems zugeordnet werden können: Die Y-Richtung entspricht der Fahrzeugquerrichtung, während die X-Richtung der Fahrzeuglängsrichtung entspricht. Die Z-Richtung ist vom Fahrzeug aus gesehen nach oben gerichtet.
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Insbesondere werden in einem Batteriegehäuse mehrere Batteriemodulgehäuse platziert, und zwar vorzugsweise in zwei oder drei Reihen. Vorteilhafterweise sind zwei Batteriemodulgehäuse in Y-Richtung hintereinander angeordnet, sodass sich deren Anschlussplatten in der Gehäusemitte gegenüberstehen. Das Batteriegehäuse kann ferner, insbesondere trapezförmige, Y-Streben umfassen, die endseitig an dem Batteriegehäuse festgelegt und zwischen jeweils zwei lasttragenden Batteriemodulen so angeordnet sind, dass sie diese verkeilend fixieren. Hierbei ist bevorzugt vorgesehen, dass die Reihen der Batteriemodule durch einen Spalt getrennt sind, in dem Spannelemente zur Halterung und Verspannung der Y-Profile angeordnet sind.
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In Y-Richtung können neben einer direkten Kraftweiterleitung über die Batterierahmenteile des Batteriegehäuses, die parallel zur Y-Richtung ausgerichtet sind, Lasten ferner auch über die X-parallelen Seiten der Batterierahmenteile als Kraftverteiler umgeleitet werden. Mittels der lasttragenden Batteriemodulgehäuse wird ein weiterer Lastpfad, d.h. ein Weg zum Abbau von Kräften im Aufprallfall, in Y-Richtung geschaffen. Zeitversetzt ergibt sich ein weiterer Lastpfad vom Rahmen des Batterierahmens des Batteriegehäuses zur Abschlussplatte eines ersten von zwei hintereinander angeordneten Batteriemodulgehäusen, von dieser auf das Aufnahmeelement und von dort auf die Anschlussplatte des Batteriegehäuses. Anschließend wird die Last über Lastübertragungselemente zwischen den Y-Streben auf die Anschlussplatte des benachbarten Batteriemodulgehäuses und von dort über das Aufnahmeelement zur Abschlussplatte und den Rahmen des Batteriegehäuses weitergeleitet.
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In X-Richtung, das heißt in Fahrzeuglängsrichtung, ergeben sich die folgenden Lastpfade: Zunächst ergeben sich Lastpfade über eine direkte Kräfteweiterleitung über die Rahmenteile, die parallel zur X-Richtung angeordnet sind, sowie über die Y-parallelen Rahmenteile als Kraftverteiler. Ferner ergibt sich ein weiterer Lastpfad über die Anschlussplatten der Batteriemodulgehäuse, insbesondere gekoppelt über die Lastübertragungselemente.
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In Z-Richtung, das heißt nach oben, ergibt sich neben dem Lastpfad über den Batterierahmen des Batteriegehäuses ein Lastpfad über den Unterfahrschutz über das Aufnahmeelement der Batteriemodulgehäuse, über Y-Streben und anschließend über den Gehäuserahmen zum Sitzquerträger. Die Anschlussplatte kann dabei bodenseitig auf dem Gehäuseboden aufliegen als auch bis zum Gehäusedeckel ragen, sodass hierüber ein weiterer Lastpfad in Z-Richtung realisiert werden kann, wodurch bei einem Aufsetzen des Fahrzeuges die Batterie gegen Eindrücken geschützt wird. Ein weiterer Lastpfad ergibt sich über den Unterfahrschutz, den Batterieboden, das Batteriegehäuse, die Anschlussplatten der Batteriemodulgehäuse, den Deckel des Batteriegehäuses und der PKW-Struktur.
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Figurenliste
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Es zeigen schematisch:
- 1 eine Explosionsdarstellung eines erfindungsgemäßen Batteriemodulgehäuses;
- 2 eine perspektivische Ansicht des Batteriemodulgehäuses aus 1 im zusammengebauten Zustand;
- 3 eine perspektivische Ansicht des Aufnahmeelements des Batteriemodulgehäuses aus den 1 und 2;
- 4 eine perspektivische Ansicht der Anschlussplatte des Batteriemodulgehäuses der 1 und 2;
- 5 eine perspektivische Ansicht der Abschlussplatte des Batteriemodulgehäuses der 1 und 2; und
- 6 eine perspektivische Ansicht eines Y-Lastpfads des Batteriemodulgehäuses der 1 und 2; und
- 7 eine perspektivische Ansicht eines X-Lastpfads des Batteriemodulgehäuses der 1 und 2.
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1 zeigt eine Explosionsdarstellung eines erfindungsgemäßen Batteriemodulgehäuses (10). Ferner ist in 1 ein Koordinatensystem (60) gezeigt, das die unterschiedlichen Raumrichtungen angibt, nach denen das Batteriemodulgehäuse (10), wie in 1 gezeigt, in ein Fahrzeug eingebaut wird. Dabei entspricht die Y-Achse der Fahrzeugquerrichtung, während die X-Achse der Fahrzeuglängsrichtung entspricht und die Z-Achse vom Fahrzeug gesehen nach oben gerichtet ist.
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Das Batteriemodulgehäuse (10) umfasst ein Batteriemodul (11), das aus mehreren Batterieeinheiten (12), genauer Batteriezellen (13), besteht, die quaderförmig ausgebildet sind. Die Batteriezellen (13) sind derart angeordnet, dass das Batteriemodul (11) ebenfalls die Form eines Quaders aufweist. Das Batteriemodul (11) weist eine Kontaktierung (15) der einzelnen Batterieeinheiten (12) auf, die zu einem elektrischen Anschlussbereich (14) an einer Stirnseite (11a) des Batteriemoduls (11) führt. Die Kontaktierung (15) ist in Form von stromführenden Verteilern (16) ausgebildet.
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Das Batteriemodulgehäuse (10) weist ferner ein Aufnahmeelement (17) auf, das in Form eines Mehrkammer-U-Profils (18) ausgebildet ist. Das Aufnahmeelement (17) ist derart ausgebildet, dass es das Batteriemodul (11) an drei äußeren Seiten umgeben kann. Dazu weist das Aufnahmeelement (17) eine erste Wand (19), eine dazu parallele zweite Wand (20) sowie eine dritte Wand (21) auf. Die dritte Wand (21) ist rechtwinkelig zur ersten Wand (19) und zur zweiten Wand (20) angeordnet und mit diesen Wänden (19, 20) verbunden. Insgesamt ergibt sich somit ein U-förmiger Querschnitt des Aufnahmeelementes (17).
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Die nach außen gerichtete Seite der ersten Wand (19) wird als erste äußere Seite (22) bezeichnet, während die nach außen gerichtete Seite der zweiten Wand (20) als zweite äußere Seite (23) des Aufnahmeelementes (17) bezeichnet wird. Durch die parallele Ausrichtung der ersten Wand (19) zur zweiten Wand (20) entsprechen sich die Längsrichtung (24) der ersten äußeren Seite (22) und der zweiten äußeren Seite (23). Sowohl die erste äußere Seite (22) als auch die zweite äußere Seite (23) weisen zwei Ausnehmungen (25) auf, und zwar eine erste Ausnehmung (26) zur Aufnahme und Fixierung eines ersten Zugbandes (34a) als auch eine zweite Ausnehmung (27) zur Aufnahme und Fixierung eines zweiten Zugbandes (34b). Ferner weisen die erste äußere Seite (22) und die zweite äußere Seite (23) Hohlkammern (30) auf. Die Ausnehmungen (25) sind als Nut (28) ausgebildet (siehe auch 3).
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Ferner umfasst das Batteriemodulgehäuse (10) zwei Zugbänder (34), und zwar ein erstes Zugband (34a) sowie ein zweites Zugband (34b). Diese sind umlaufend ausgebildet. Insbesondere sind sie in Form eines rechteckigen Rahmens ausgebildet. Dabei entspricht die Breite (35) des Zugbandes der Breite (29) der jeweiligen Ausnehmung (25) (siehe auch 3).
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Ferner weist das Batteriemodulgehäuse (10) zwei Platten (36) auf, die zum Umschließen der Stirnseiten (11a) des Batteriemoduls (11) dienen. An einer Stirnseite (11a) ist eine Anschlussplatte (37) angeordnet, während an der gegenüberliegenden Stirnseite (11a) des Batteriemoduls (11) eine Abschlussplatte (39) angeordnet ist.
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In 2 ist eine perspektivische Ansicht des Batteriemodulgehäuse (10) aus 1 im zusammengebauten Zustand gezeigt. Das U-förmige Aufnahmeelement (17) ist über das Batteriemodul (11) gestülpt und verdeckt äußere Seiten des Batteriemoduls (11). An den Stirnseiten (11a) sind zwei Platten (36) aufgesteckt, die Anschlussplatte (37) und die Abschlussplatte (38). Die Zugbänder (34) sind um das Aufnahmeelement (17) und die Platten (36) gespannt.
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Dabei wird das Batteriemodulgehäuse (10) wie folgt zusammengebaut: Zunächst werden die Batteriezellen (13) zusammengefügt und kontaktiert und somit ein Batteriemodul (11) gebildet. Es folgt ein Aufsetzen des Aufnahmeelementes (17) auf das Batteriemodul (11), an das sich ein Einstecken der Abschlussplatte (38) sowie der Anschlussplatte (37) anschließt. Dann werden die Batteriezellen (13) über die Anschluss- und Abschlussplatte (37, 38) und durch das Anbringen des ersten Zugbandes (34a) und des zweiten Zugbandes (34b) zusammengepresst.
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In 3 ist eine perspektivische Ansicht des Aufnahmeelementes (17) des Batteriemodulgehäuses (10) der 1 und 2 gezeigt. In der rechten Bildhälfte ist das Aufnahmeelement (17) aus 1 als Ganzes gezeigt, während in der linken Hälfte eine vergrößerte Ansicht der zweiten Wand (20) des Aufnahmeelementes (17) dargestellt ist. Wie insbesondere in der vergrößerten Darstellung zu erkennen ist, weist die zweite äußere Seite (23) der zweiten Wand (20) Hohlkammern (30) auf, und zwar eine erste Hohlkammer (31) und eine zweite Hohlkammer (32). Die Hohlkammern (30) erstrecken sich entlang der gesamten Länge der ersten äußeren Seite (22) und sind mittels Öffnungen zugänglich. Zwischen den Hohlkammern (30) sind die beiden Ausnehmungen (25) ausgebildet. Zwischen der ersten Ausnehmung (26) und der zweiten Ausnehmung (27) ist ein Steg (33) geformt, der die Ausnehmungen (26, 27) voneinander trennt. Die Ausbildung der ersten äußeren Seite (22) der ersten Wand (19), die in der rechten Bildhälfte zu sehen ist, ist analog.
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In 4 ist eine perspektivische Ansicht der Anschlussplatte (37) des Batteriemodulgehäuses (10) aus den 1 und 2 dargestellt. Die linke Bildhälfte zeigt die Außenseite (41) der Anschlussplatte (37), während die rechte Bildhälfte die Innenseite (42) der Anschlussplatte (37) darstellt.
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Die Anschlussplatte (37) umfasst Strukturen (39) zur formschlüssigen Verbindung mit dem Aufnahmeelement (17) des Batteriemodulgehäuses (10). Genauer handelt es sich bei den Strukturen (39) um Zapfen (40), die nach innen gerichtet sind. Die Zapfen (40) stehen somit senkrecht von der Innenseite (42) der Anschlussplatte (37) hervor. Insbesondere weist die Anschlussplatte insgesamt vier Zapfen (40) auf, die in die Öffnungen der Hohlkammern (30) des Aufnahmeelementes (17) gesteckt werden können. Somit wird eine formschlüssige Verbindung zwischen Anschlussplatte (37) und Aufnahmeelement (17) hergestellt.
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Ferner weist die Außenseite (42) der Anschlussplatte (37) einen Absatz (43), genauer eine Vertiefung, auf. Durch einen Steg (33) werden innerhalb dieses Absatzes (43) zwei Ausnehmungen (25) zur Aufnahme und Fixierung der Zugbänder (34) geschaffen. Dabei erstrecken sich die Ausnehmungen (25) nicht nur entlang der Außenseite (42) der Anschlussplatte (37), also entlang deren Längsrichtung (45), sondern auch entlang dessen Tiefe, also auch entlang dessen Tiefenrichtung (46). Ferner umfasst die Anschlussplatte (37) eine elektrische Anschlusseinrichtung (44) zum Verbinden mit dem Anschlussbereich (14) des Batteriemoduls (11).
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5 zeigt eine perspektivische Ansicht der Abschlussplatte (38) des Batteriemodulgehäuses (10) der 1 und 2. Während auf der linken Seite die Außenseite (41) der Abschlussplatte (38) gezeigt ist, ist auf der rechten Bildhälfte die Innenseite (42) der Abschlussplatte (38) dargestellt. Analog zur Anschlussplatte (37) umfasst die Abschlussplatte (38) nach innen gerichtete Strukturen (39) zur formschlüssigen mit dem Aufnahmeelement (17). Die Strukturen (39) sind wiederum als Zapfen (40) ausgebildet, die in die Öffnungen der Hohlkammern (30) greifen können. Auch weist die Abschlussplatte (38) Ausnehmungen (25), und zwar eine erste Ausnehmung (26) und eine zweite Ausnehmung (27), zur Aufnahme und Fixierung der Zugbänder (34) auf, die sich sowohl entlang der Längsrichtung (45) auf der Außenseite (41) als auch in Tiefenrichtung (46) der Abschlussplatte (38) erstrecken.
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6 zeigt eine perspektivische Ansicht des Y-Lastpfads (47) des Batteriemodulgehäuses (10) der 1 und 2. Die Lasten werden über die Zugbänder (34) und das Aufnahmeelement (17) optimal in Y-Richtung weitergeleitet.
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In 7 ist hingegen eine perspektivische Ansicht des X-Lastpfads (48) des Batteriemodulgehäuses (10) dargestellt. Die Lasten werden vor allem über die Anschlussplatte (37) und die Zugbänder (34) weitergeleitet.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Batteriemodulgehäuse
- 11
- Batteriemodul
- 11a
- Stirnseiten des Batteriemoduls
- 12
- Batterieeinheiten
- 13
- Batteriezellen
- 14
- elektrischer Anschlussbereich
- 15
- Kontaktierung
- 16
- stromführende Verteiler
- 17
- Aufnahmeelement
- 18
- Mehrkammer-U-Profil
- 19
- erste Wand
- 20
- zweite Wand
- 21
- dritte Wand
- 22
- erste äußere Seite
- 23
- zweite äußere Seite
- 24
- Längsrichtung der ersten und der zweiten äußeren Seite
- 25
- Ausnehmung
- 26
- erste Ausnehmung
- 27
- zweite Ausnehmung
- 28
- Nut
- 29
- Breite der Ausnehmung
- 30
- Hohlkammer
- 31
- erste Hohlkammer
- 32
- zweite Hohlkammer
- 33
- Steg
- 34
- Zugband
- 34a
- erstes Zuband
- 34b
- zweites Zugband
- 35
- Breite des Zugbandes
- 36
- Platte
- 37
- Anschlussplatte
- 38
- Abschlussplatte
- 39
- Strukturen zur formschlüssigen Verbindung
- 40
- Zapfen
- 41
- Außenseite
- 42
- Innenseite
- 43
- Absatz
- 44
- elektrische Anschlusseinrichtungen
- 45
- Längsrichtung
- 46
- Tiefenrichtung
- 47
- Y-Lastpfad
- 48
- X-Lastpfad
- 60
- Koordinatensystem
