DE102018125447A1

DE102018125447A1 - Batteriemodul und Batterie für ein Elektrofahrzeug

Info

Publication number: DE102018125447A1
Application number: DE102018125447.4A
Authority: DE
Inventors: Jochen Haussmann; Mario Meyer; Dirk Scheid
Original assignee: Webasto SE
Current assignee: Webasto SE
Priority date: 2018-10-15
Filing date: 2018-10-15
Publication date: 2020-04-16

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Batteriemodul (10) für eine mehrere Batteriemodule aufweisende Batterie, insbesondere für ein Elektrofahrzeug, umfassend ein Gehäuse zur Aufnahme von mehreren Batteriezellen, wobei an einer Oberseite (12) des Gehäuses wenigstens ein Kopplungselement (14) zum lösbaren mechanischen Verbinden des Gehäuses mit einem Montagewerkzeug bereitgestellt ist. Das Kopplungselement (14) ist im Bereich einer Längsseite (16) des Batteriemoduls (10) angeordnet.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Batteriemodul und eine wenigstens zwei derartige Batteriemodule aufweisende Batterie für ein Elektrofahrzeug.
Stand der Technik
Unter einem Elektrofahrzeug wird vorliegend ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug verstanden, insbesondere ein rein elektrisch angetriebenes Fahrzeug oder ein Hybridfahrzeug. Derartige Fahrzeuge sind mit einem elektrischen Energiespeicher in Form einer Batterie ausgestattet, beispielsweise einer Traktionsbatterie oder Antriebsbatterie, die für den Fahrbetrieb notwendige elektrische Energie speichert und zur Verfügung stellt. Die Batterien werden auch als Akkumulatoren bezeichnet. Dabei handelt es sich in der Regel um elektrochemische Akkumulatoren, insbesondere um Lithium-Ionen-Akkumulatoren.
Derartige Batterien sind üblicherweise nicht als Monoblock sondern modular aus einer Vielzahl von Batteriezellen aufgebaut, die miteinander elektrisch verbunden sind. Für den Aufbau eines Batteriesystems in einem Elektrofahrzeug ist es entsprechend bekannt, Batteriezellen in Batteriemodulen anzuordnen und diese zu einer Batterie zusammenzubauen. Dies erhöht die Konfigurierbarkeit von Batteriesystemen und ermöglicht die Verwendung vergleichsweise kostengünstiger Standardbatteriezellen. Derartige Batteriesysteme können ferner ein die Batteriemodule aufnehmendes Gehäuse, elektrische Verschaltungen sowie ein Batteriemanagementsystem umfassen.
Als Batteriezelle wird im Sinne der vorliegenden Offenbarung eine elektrochemische Speicherzelle, vorzugsweise eine Sekundärzelle verstanden. Der Begriff „Zelle“ kann im Hinblick auf das physikalische Erscheinungsbild der Komponente als kleinste kontaktierbare Baueinheit verstanden werden. Demgegenüber wird unter einem Batteriemodul eine Baueinheit verstanden, welche eine Vielzahl von Batteriezellen zusammenfasst. Als Batterie oder Batteriesystem wird entsprechend eine Baueinheit verstanden, die aus einem oder mehreren zusammengeschalteten Batteriemodulen aufgebaut ist. Die Batterie oder das Batteriesystem sind vorzugsweise für den Einsatz in einem Elektrofahrzeug vorgesehen, können aber auch in anderen Fahrzeugen oder andere Anwendungsbereichen eingesetzt werden.
Aus dem Stand der Technik, wie zum Beispiel aus der DE 10 2014 102 996 A1 , sind Batteriemodule für die Verwendung in einem Elektrofahrzeug bekannt, bei denen mehrere zusammengeschaltete Batteriezellen in einem quaderförmigen Aufnahmebehälter oder Gehäuse des Batteriemoduls angeordnet sind. Zur besseren Handhabung, insbesondere zum Anheben der Batteriemodule sind die bekannten Batteriemodule an längsseitigen Stirnflächen mit Kopplungselementen, beispielweise Hebeösen versehen. Hierbei bezeichnen längsseitige Stirnflächen diejenigen Stirnflächen des Batteriemoduls, die eine lange Seite des Batteriemoduls stirnseitig abschließen.
Darstellung der Erfindung
Ausgehend von dem bekannten Stand der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Batteriemodul in einem Elektrofahrzeug vorzuschlagen. Weiterhin soll eine aus derartigen Batteriemodulen aufgebaute Batterie bereitgestellt werden.
Dies wird durch ein Batteriemodul mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und eine Batterie mit den Merkmalen des Anspruchs 15 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Entsprechend wird ein Batteriemodul für eine mehrere Batteriemodule aufweisende Batterie vorgeschlagen, insbesondere für ein Elektrofahrzeug. Das Batteriemodul umfasst ein Gehäuse zur Aufnahme von mehreren Batteriezellen, wobei an einer Oberseite des Gehäuses wenigstens ein Kopplungselement zum lösbaren mechanischen Verbinden des Gehäuses mit einem Montagewerkzeug bereitgestellt ist. Erfindungsgemäß ist das Kopplungselement im Bereich einer Längsseite des Batteriemoduls angeordnet.
Die an der Oberseite bereitgestellten Kopplungselemente bilden eine mechanische Angriffsmöglichkeit zum leichteren Anheben und Bewegen der Batteriemodule. Auf diese Weise wird eine Montagehilfe bereitgestellt, die ein sicheres Greifen und eine verbesserte Handhabung des Batteriemoduls bei der Montage oder Wartung einer das Batteriemodul aufweisenden Batterie ermöglicht.
Unter der „Oberseite“ des Batteriemoduls wird vorliegend eine Seite des Batteriemoduls verstanden, die in einem in der Batterie und/oder in dem Elektrofahrzeug montierten Zustand des Batteriemoduls nach oben zeigt oder nach oben gewandt ist. An der Oberseite des Batteriemoduls sind vorzugsweise die Pole des Batteriemoduls angeordnet.
Indem die Kopplungselemente an der Oberseite des Batteriemoduls angeordnet sind, stellt die vorliegende Lösung sicher, dass diese auch in einem montierten Zustand des Batteriemoduls gut zugänglich sind.
Genauer ist das wenigsten eine Kopplungselementen im Bereich einer Längsseite des Batteriemoduls angeordnet. Beispielsweise kann das wenigstens eine Kopplungselement an einer Längsseite des Batteriemoduls angeordnet sein. Die Begriffe „Längsseite“ oder „Längsseiten“ des Batteriemoduls bezeichnen vorliegend die längsten Seiten oder Seitenflächen des Batteriemoduls. Entsprechend wird unter einer Längsrichtung des Batteriemoduls eine Richtung verstanden, entlang derer sich die Längsseite erstreckt. Mit anderen Worten ist die Längsseite eine sich entlang der Längsrichtung erstreckende Seite oder Seitenfläche des Batteriemoduls. Die Längsrichtung ist vorzugsweise quer zu der Höhenrichtung des Batteriemoduls angeordnet.
Das Anordnen der Kopplungselemente im Bereich oder an der Längsseite ermöglicht, dass die durch die Kopplungselemente gebildeten Angriffspunkte zum Anheben des Batteriemoduls näher an einem Schwerpunkt des Batteriemoduls angeordnet werden können. Im Vergleich zu den aus dem Stand der Technik bekannten Anordnungen, bei denen Kopplungselemente an längsseitigen Stirnflächen des Batteriemoduls angeordnet und somit in Längsrichtung am weitesten von dem Schwerpunkt des Batteriemoduls entfernt sind, können bei der vorgeschlagenen Lösung beim Anheben des Batteriemoduls die auf dieses wirkenden Biegemomente reduziert werden. Auf diese Weise kann das Batteriemodul vor übermäßig hohen Biegemomenten beim Anheben geschützt werden. Entsprechend ermöglicht die vorgeschlagene Lösung, dass die für eine mechanische Stabilität des Batteriemoduls dienenden Komponenten kleiner skaliert werden können, was zu einer gewichts- und kraftflussoptimierten Ausgestaltung der das Batteriemodul umfassenden Batterie beitragen kann.
Im Hinblick auf die strukturelle Ausgestaltung des Batteriemoduls kann dies im Speziellen dadurch erreicht werden, dass das wenigstens eine Kopplungselement von längsseitigen Enden der Längsseite oder längsseitigen Stirnflächen des Batteriemoduls beabstandet angeordnet ist. Genauer kann jedes des wenigstens einen Kopplungselements zu den Enden der Längsseite oder zu den Stirnflächen des Batteriemoduls jeweils einen Abstand von wenigstens einem Fünftel einer Gesamtlänge der Längsseite aufweisen. Beispielsweise kann das Kopplungselement oder können die Kopplungselemente zu beiden Enden der Längsseite oder zu den beiden Stirnflächen des Batteriemoduls jeweils einen Abstand von wenigsten einem Drittel oder wenigstens einem Viertel der Gesamtlänge der Längsseite aufweisen.
Weiterhin kann auf dieses Weise der beim Einbau des Batteriemoduls benötigte Platz verringert werden, da ein Greifen an der Oberseite des Batteriemoduls möglich wird, wodurch ein Greifen an der Außenseite des Batteriemoduls nicht mehr notwendig ist und entsprechend nicht in den Zwischenraum zwischen den Batteriemodulen eingegriffen werden muss. Damit lassen sich die Batteriemodule bei der Anordnung beziehungsweise Zusammenstellung zu einer Batterie auch enger nebeneinander platzieren und eine genauere Platzierung ist ebenfalls möglich, da ein unbeabsichtigtes Anstoßen an ein benachbartes Batteriemodul mit den Händen oder einem auf der Außenseite des Batteriemoduls greifenden Platzierungswerkzeugs vermieden werden kann.
Das Gehäuse des Batteriemoduls kann genau ein Kopplungselement umfassen. Alternativ kann das Gehäuse des Batteriemoduls wenigstens zwei Kopplungselemente an der Oberseite des Batteriemoduls umfassen. Die wenigstens zwei Kopplungselemente können im Bereich von oder an entgegensetzten Seiten des Batteriemoduls, insbesondere an entgegengesetzten Längsseiten des Batteriemoduls angeordnet sein. Beispielsweise können mehr als zwei Kopplungselemente im Bereich oder an jeder Längsseite des Batteriemoduls angeordnet sein.
In einer Ausführungsform können im Bereich oder an jeder Längsseite des Batteriemoduls jeweils zwei Kopplungselemente bereitgestellt sein, die entlang der Längsrichtung verteilt angeordnet sein können. Entsprechend kann jedes der Kopplungselemente zu den Enden der Längsseite oder den Stirnflächen des Batteriemoduls einen Abstand von wenigstens einem Drittel der Gesamtlänge der Stirnseiten aufweisen. Genauer kann jedes Kopplungselement zu einem Ende der Längsseite oder einer Stirnfläche des Batteriemoduls einen Abstand von einem Drittel der Gesamtlänge der Längsseiten und zu dem entgegengesetzt angeordneten Ende oder der entgegengesetzte angeordneten Stirnseite einen Abstand von zwei Dritteln der Gesamtlänge der Längsseiten aufweisen.
Wie voranstehend beschrieben ist das wenigsten eine Kopplungselement zum lösbaren mechanischen Verbinden des Gehäuses mit einem Montagewerkzeug vorgesehen. Insbesondere kann das Kopplungselement zum form- und/oder kraftschlüssigen Verbinden mit dem Montagewerkzeug vorgesehen sein. Hierzu kann das Kopplungselement eine zu einem montagewerkzeugseitigen weiteren Kopplungselement komplementäre Form aufweisen. Das batteriemodulseitige Kopplungselement und das montagewerkzeugseitige weitere Kopplungselement können dazu eingerichtet sein, in form- und/oder stoffschlüssigen Eingriff zu gelangen, um das Montagewerkzeug mechanisch lösbar mit dem Batteriemodul zu verbinden. Beispielsweise kann das wenigstens eine Kopplungselement in Form einer Bohrung, beispielsweise einer Durchgangsbohrung, bereitgestellt sein, die insbesondere komplementär zu dem in die Bohrung form- und/oder kraftschlüssig eingreifenden, montagewerkzeugseitigen weiteren Kopplungselement ausgebildet sein kann.
Genauer kann das an dem Gehäuse des Batteriemoduls vorgesehene Kopplungselement in Form einer Bohrung, insbesondere einer in einer Längsseite des Batteriemoduls angeordneten Bohrung, bereitgestellt sein, die mit dem dazu komplementären weiteren Kopplungselement in Form eines Verbindungszapfens formschlüssig in Eingriff gebracht werden kann, oder umgekehrt. Hier kann die Bohrung eine glatte Innenfläche aufweisen. Alternativ oder zusätzlich kann das Kopplungselement in Form einer mit einem Gewinde versehenen Bohrung in dem Gehäuse bereitgestellt sein, die mit dem dazu komplementären weiteren Kopplungselement in Form einer Schraube form- und/oder kraftschlüssig in Eingriff gebracht werden kann, oder umgekehrt.
In einer Ausführungsform kann das Montagewerkzeug in Form eines Griffs für den Monteur bereitgestellt sein, der an einer Kopplungsstelle mit dem weiteren Kopplungselement versehen ist, wobei das weitere Kopplungselement in das als Bohrung ausgebildete Kopplungselement einführbar ist, um den Griff formschlüssig mit dem Gehäuse zu verbinden und so eine Handhabung des Batteriemoduls für den Monteur zu vereinfachen.
In einer Weiterentwicklung kann das Gehäuse wenigstens eine an dessen Oberseite aufstehende Lasche umfassen, die sich entlang einer der Längsseiten des Batteriemoduls erstrecken kann und an der das wenigstens eine Kopplungselement ausgebildet sein kann. Die wenigsten eine Lasche kann sich in einer von der Oberseite, insbesondere einer Oberfläche der Oberseite wegzeigenden Richtung erstrecken, insbesondere entlang der Höhenrichtung und/oder der Längsrichtung des Batteriemoduls. Mit anderen Worten kann die wenigstens eine Lasche um im Wesentlichen 90° geneigt zu der Oberseite oder zu der Oberfläche der Oberseite ausgebildet sein. Ferne kann sich die Lasche entlang der Längsrichtung über die Gesamtlänge der Längsseite des Batteriemoduls erstrecken.
Vorzugsweise ist das Batteriemodul derart ausgestaltet, dass im Bereich der oder an den entgegengesetzt angeordneten Längsseiten des Batteriemoduls jeweils eine mit wenigstens einem Kopplungselement versehene Lasche ausgebildet ist.
Die Lasche ist bevorzugt aus einem starren Material hergestellt. Beispielsweise kann die Lasche aus einem metallischen Material und/oder aus einem Kunststoffmaterial hergestellt sein.
Die Lasche oder das Kopplungselement kann durch eine die Längsseite bildende Seitenwand des Gehäuses ausgebildet sein. Genauer kann die Lasche oder das Kopplungselement durch einen Abschnitt der Seitenwand ausgebildet sein, der in Höhenrichtung über die Oberseite hinausragt. In einer Ausführungsform können gegenüberliegende Seitenwände des Gehäuses jeweils eine Lasche ausbilden. Die in Höhenrichtung hinausragenden Abschnitte der Seitenwand oder der Seitenwände können entsprechend mit einer Bohrung, insbesondere Durchgangsbohrung versehen sein und so das wenigstens eine Kopplungselement zumindest teilweise ausbilden.
Alternativ oder zusätzlich können die Laschen oder das Kopplungselement durch einen das Batteriemodul oberseitig oder polseitig verschließenden Deckel ausgebildet werden. Unter dem Begriff „polseitig“ wird hierbei verstanden, dass das der Deckel eine die Pole aufweisende Seite des Batteriemoduls abdeckt oder verschließt. Der Deckel kann aus einem isolierenden Material, beispielsweise aus einem Kunststoff hergestellt sein. Genauer kann der Deckel einen die Oberseite bildenden Abdeckabschnitt und wenigstens einen an einem Ende des Abdeckabschnitts bereitgestellten und relativ zu dem Abdeckabschnitt geneigt angeordneten Endabschnitt aufweisen, wobei der Endabschnitt das Kopplungselement oder die Lasche ausbilden kann.
Um zwei an entgegensetzten Längsseiten des Batteriemoduls ausgebildete Laschen bereitzustellen, kann der Deckel alternativ einen die Oberseite bildenden Abdeckabschnitt und zwei an entgegengesetzten Enden des Abdeckabschnitts bereitgestellte und relativ zu dem Abdeckabschnitt geneigt angeordnete Endabschnitte aufweisen. Mit anderen Worten kann der Deckel im Querschnitt ein U-förmiges Profil aufweisen, wobei der Abdeckabschnitt einen Steg und die daran angrenzenden Endabschnitte die Schenkel des U-förmigen Profils bilden. Hierbei kann die außenliegende Seite des Stegs des U-förmigen Profils in dem an dem Batteriemodul montierten Zustand an dem Batteriemodul anliegen.
Der Endabschnitt oder die Endabschnitte des Deckels können entsprechend mit einer Bohrung, insbesondere Durchgangsbohrung versehen sein und so das wenigstens eine Kopplungselement zumindest teilweise ausbilden.
Indem das Kopplungselement oder die Lasche durch Seitenwände oder den Deckel des Gehäuses gebildet werden, kann eine integrale Bauweise des Kopplungselements oder der Lasche bereitgestellt werden, was zu einem einfachen, kosten- und gewichtsoptimierten Aufbau des Batteriemoduls beitragen kann.
In einer Ausführungsform kann die wenigstens eine Lasche und/oder das wenigstens eine Kopplungselement durch wenigstens eine Seitenwand und den Deckel des Gehäuses gebildet werden. Hierbei können der über die Oberseite hinausragende Abschnitt der Seitenwand und der Endabschnitt des Deckels aneinander anliegen, um so zusammen die Lasche auszubilden. Die so ausgebildete Lasche kann mit einer Durchgangsbohrung versehen sein und so das Kopplungselement ausbilden. Diese Konfiguration des Batteriemoduls ermöglicht, dass beim Anheben des Batteriemoduls die auf diese wirkenden Kräfte gleichmäßig in das Gehäuse eingeleitet werden können, also sowohl über die Seitenwände als auch den Deckel, was zu einer kraftflussoptimierten Ausgestaltung des Batteriemoduls beitragen kann.
In einer Weiterentwicklung können die Laschen jeweils einen Flansch bilden und dazu dienen, das Batteriemodul innerhalb einer Batterie zu fixieren und zu halten. Unter einem „Flansch“ wird vorliegend ein Verbindungselement verstanden, das zum mechanischen Verbinden des Deckels mit einer an dem Flansch anliegenden Komponente eingerichtet ist. Hierbei kann der Flansch dafür vorgesehen sein, das Batteriemodul relativ zu der mit dem Flansch zu verbindenden Komponente zu positionieren und Betriebskräfte zwischen diesen zu übertragen. Mit anderen Worten kann das Gehäuse so eine Halterung für das Batteriemodul innerhalb einer Batterie bilden. Beispielsweise kann der Flansch dazu eingerichtet sein, das Batteriemodul an einer Trägerstruktur einer Batterie, beispielsweise an einem Batteriegehäuse zu befestigen. Alternativ oder zusätzlich kann der Flansch dazu eingerichtet sein, das Batteriemodul an ein daran angrenzendes weiteres Batteriemodul zu befestigen. Mit anderen Worten lassen sich so mehrere Batteriemodule miteinander verbinden, wobei in einem derartigen Batteriesystem die jeweiligen Gehäuse der Batteriemodule eine Tragwerkstruktur innerhalb der Batterie bilden können. Um den durch eine Lasche gebildeten Flansch an einer daran angrenzenden Komponente zu befestigen, können unterschiedliche Fügeverfahren eingesetzt werden. Beispielsweise kann der Flansch dazu eingerichtet sein, mit einer daran angrenzenden Komponente mittels Anpressen, beispielsweise unter Verwendung von Schrauben, oder mittels Fügen durch Umformen, beispielweise unter Verwendungen von Nieten, insbesondere Halbhohlstanznieten, verbunden zu werden. Entsprechend können die Laschen so zum Fixieren und/oder Halten des Batteriemoduls innerhalb einer Batterie, insbesondere eines Batteriegehäuses, dienen. Auf diese Weise können andere, die mechanische Festigkeit und Stabilität der Batterie sicherstellende Komponenten kleiner skaliert werden oder zumindest teilweise entfallen. Entsprechend kann das vorgeschlagene Gehäuse zu einer gewichts- und kraftflussoptimierten Ausgestaltung der das Batteriemodul umfassenden Batterie beitragen.
Weiterhin kann die wenigstens eine Lasche dazu eingerichtet sein, ein prozesssicheres Positionieren und Fixieren von weiteren Batteriekomponenten, wie zum Beispiel von Kabeln oder Kabelbäumen, an dem Gehäuse des Batteriemoduls zu ermöglichen. Hierzu kann wenigstens eine Anschlussstelle für ein Verbindungselement, beispielsweise in Form eines Kantenclips, an wenigstens einer Lasche vorgesehen oder durch die Struktur der Lasche definiert sein. Die Anschlussstelle kann beispielsweise in Form wenigstens einer Aussparung an der wenigstens einen Lasche bereitgestellt sein.
Ferner wird eine Batterie vorgeschlagen, insbesondere für ein Elektrofahrzeug, umfassend wenigstens zwei Batteriemodule der voranstehend beschriebenen Ausgestaltung. Da die vorgeschlagene Batterie wenigstens zwei der voranstehend spezifizierten Batteriemodule umfasst, gelten die im Zusammenhang mit der Batteriemodul voranstehend beschriebenen Merkmale entsprechend für die vorgeschlagene Batterie als offenbart.
In der Batterie können die Batteriemodule über die Laschen miteinander verbunden sein. Genauer können die Laschen der jeweiligen Batteriemodule aneinander anliegen und kraft- und/oder stoffschlüssig, insbesondere mittels Halbhohlstanznieten, miteinander verbunden sein. Alternativ oder zusätzlich kann eine Lasche eines Batteriemoduls mit einer Trägerstruktur der Batterie, beispielsweise einem Batteriegehäuse, kraft- und/oder stoffschlüssig verbunden sein.
Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung sind aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele ersichtlich. Die dort beschriebenen Merkmale können alleinstehend oder in Kombination mit einem oder mehreren der oben dargelegten Merkmale umgesetzt werden, insofern sich die Merkmale nicht widersprechen. Die folgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele erfolgt dabei unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen.
Figurenliste
Bevorzugte weitere Ausführungsformen der Erfindung werden durch die nachfolgende Beschreibung der Figuren näher erläutert. Dabei zeigen schematisch:

1 ein Batteriemodul gemäß der vorliegenden Erfindung; und
2 eine Batteriemodulanordnung, umfassend zwei der in 1 gezeigten Batteriemodule.

Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele anhand der Figuren beschrieben. Dabei werden gleiche, ähnliche oder gleichwirkende Elemente in den unterschiedlichen Figuren mit identischen Bezugszeichen versehen, und auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente wird teilweise verzichtet, um Redundanzen zu vermeiden.
1 zeigt ein Batteriemodul 10 zur Verwendung in einer mehrere Batteriemodule aufweisenden Batterie. Das hier beschriebene Batteriemodul 10 kann für die Anwendung in Batterien für Elektrofahrzeuge vorgesehen sein, ist jedoch nicht auf diese Anwendung beschränkt. Vielmehr kann das Batteriemodul 10 auch in anderen Fahrzeugen oder anderen Anwendungsbereichen eingesetzt werden.
Das Batteriemodul umfasst ein Gehäuse zur Aufnahme von mehreren Batteriezellen, wobei an einer Oberseite 12 des Gehäuses vier Kopplungselemente 14 zum lösbaren mechanischen Verbinden des Gehäuses mit einem Montagewerkzeug bereitgestellt sind. Die Kopplungselemente 14 sind jeweils an einer von zwei Längsseiten 16 des Batteriemoduls 10 angeordnet.
Genauer sind in der hier gezeigten Ausführungsform an jeder Längsseite 16 des Batteriemoduls 10 jeweils zwei Kopplungselemente 14 bereitgestellt, die entlang einer Längsrichtung X des Batteriemoduls 10 an der jeweiligen Längsseite 16 gleichmäßig verteilt angeordnet sind. Dabei ist jedes der Kopplungselemente 14 beabstandet zu längsseitigen Enden der Längsseiten 16 und zu längsseitigen Stirnseiten 18 des Batteriemoduls 10 angeordnet. Im Speziellen hat jedes Kopplungselement 14 zu einem Ende der Längsseite 16 und einer Stirnfläche 18 des Batteriemoduls 10 einen Abstand von im Wesentlichen einem Drittel der Gesamtlänge der Längsseiten 16 und zu dem entgegengesetzt angeordneten Ende oder der entgegengesetzte angeordneten Stirnseite 18 einen Abstand von im Wesentlichen zwei Dritteln der Gesamtlänge der Längsseiten 16.
Die Kopplungselemente 14 sind an Laschen 20 des Gehäuses ausgebildet. Im Speziellen ist das Gehäuse derart ausgebildet, dass an dessen Oberseite 12 zwei von der Oberseite 12 aufstehende Laschen 20 angeordnet sind. Die Laschen 20 erstrecken sich jeweils entlang einer Längsseite 16 über deren Gesamtlänge. Ferner erstrecken sich die Laschen 10 in einer von der Oberseite 12 wegzeigenden Richtung, die einer zu der Längsrichtung X senkrechten Höhenrichtung Z des Batteriemoduls 10 entspricht. Mit anderen Worten bilden die Laschen 20 plattenförmige Abschnitte des Gehäuses, die sich quer zu deren Dickenrichtung entlang der Langrichtung X und der Höhenrichtung Z erstrecken. Die Dickenrichtung der Laschen entspricht einer Querrichtung Y des Batteriemoduls 10, die senkrecht zu der Höhenrichtung Z und der Längsrichtung X ist. Entsprechend sind die Laschen um 90° geneigt zu der Oberseite 12 angeordnet. Die Laschen 20 sind aus einem starren Material hergestellt.
Wie im Folgenden genauer beschrieben ist, werden die Laschen 20 durch Seitenwände 22 und einen Deckel 24 des Gehäuses des Batteriemoduls 10 ausgebildet.
Das Gehäuse umfasst zwei gegenüberliegend angeordnete Seitenwände 22, die jeweils eine Längsseite 16 des Batteriemoduls 10 bilden und aus einem metallischen Material hergestellt sind. Die Seitenwände 22 umfassen jeweils einen in Höhenrichtung Z über die Oberseite 12 hinausragenden Abschnitt 26, wie in 1 mittels gestrichelter Linien angedeutet. Durch jeden dieser über die Oberseite 12 hinausragenden Abschnitte 26 sind zwei Kopplungselemente 14 teilweise ausgebildet.
Weiterhin werden die Kopplungselemente 14 durch den Deckel 24 des Gehäuses ausgebildet, der das Gehäuse polseitig verschließt oder abdeckt und aus einem Kunststoffmaterial hergestellt ist. Im Speziellen umfasst der Deckel 24 einen die Oberseite 12 bildenden Abdeckabschnitt 28 und zwei an entgegengesetzten Enden des Abdeckabschnitts 28 bereitgestellte und relativ zu diesem um 90° geneigt angeordnete Endabschnitte 30. Entsprechend hat der Deckel 24 im Querschnitt ein U-förmiges Profil, wobei der Abdeckabschnitt 28 einen Steg und die daran angrenzenden Endabschnitte 30 die Schenkel des U-förmigen Profils bilden. Der Abdeckabschnitt 28 ist mit zwei Ausnehmungen versehen, in denen die Pole 32 des Batteriemoduls 10 angeordnet sind. Durch jeden der beiden Endabschnitte 30 sind zwei Kopplungselemente 14 teilweise ausgebildet.
In der hier gezeigten Ausführungsform liegt jeweils ein über die Oberseite 12 hinausragender Abschnitt 26 einer Seitenwand 22 an einem Endabschnitt 30 des Deckels 24 an, um so zusammen die Lasche 20 auszubilden. Die aneinander anliegenden Abschnitte sind dabei stoff- und/oder kraftschlüssig miteinander verbunden. Die so ausgebildeten Laschen 20 sind, wie in 1 gezeigt, mit je zwei Durchgangsbohrungen durchsetzt, wobei jede Durchgangsbohrung ein Kopplungselement 14 bildet.
Wie voranstehend beschrieben sind die Kopplungselemente 14 zum lösbaren mechanischen Verbinden des Gehäuses mit einem Montagewerkzeug vorgesehen. In der hier gezeigten Ausführungsform sind die Kopplungselemente 14 zum form- und/oder kraftschlüssigen Verbinden mit dem Montagewerkzeug vorgesehen. Hierzu weisen die Kopplungselemente 14, insbesondere die an den Laschen 20 ausgebildeten Durchgangsbohrungen, eine zu einem montagewerkzeugseitigen weiteren Kopplungselement komplementäre Form auf. Das montageseitige weitere Kopplungselement kann insbesondere in Form eines Verbindungszapfens oder einer Schraube bereitgestellt sein, wobei eine Innenfläche der Durchgangsbohrungen entsprechend eine glatte Oberfläche aufweisen kann oder mit einem Gewinde versehen sein kann.
In der hier gezeigten Ausführungsform sind die Laschen 20 jeweils als Flansch ausgebildet, die dazu dienen, das Batteriemodul 10 innerhalb der Batterie zu fixieren und zu halten. Mit anderen Worten kann das Gehäuse so eine Halterung für das Batteriemodul 10 innerhalb einer Batterie bilden. Genauer sind die Laschen 20 dazu eingerichtet, das Batteriemodul 10 an einer Trägerstruktur einer Batterie, beispielsweise an einem Batteriegehäuse zu befestigen. Auch sind die Laschen 20 dazu eingerichtet, das Batteriemodul 10 an ein daran angrenzendes weiteres Batteriemodul zu befestigen. Mit anderen Worten lassen sich so mehrere Batteriemodule 10 miteinander verbinden, wie in 2 gezeigt. Dabei können die aneinander angrenzenden Laschen 20 der unterschiedlichen Batteriemodule 10 mittels Halbhohlstanznieten verbunden sein.
Wie in 1 gezeigt, ist eine der Laschen 20 des Batteriemoduls 10 mit Anschlussstellen 34 für Kantenclips versehen, die ein prozesssicheres Positionieren und Fixieren von weiteren Batteriekomponenten, wie zum Beispiel von Kabeln oder Kabelbäumen, an dem Gehäuse des Batteriemoduls 10 sicherstellen. Die Anschlussstellen 34 sind in Form von Ausnehmungen bereitgestellt.
Soweit anwendbar, können alle einzelnen Merkmale, die in den Ausführungsbeispielen dargestellt sind, miteinander kombiniert und/oder ausgetauscht werden, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen.
Bezugszeichenliste

10: Batteriemodul
12: Oberseite
14: Kopplungselement
16: Längsseite
18: Stirnseite
20: Lasche
22: Seitenwand
24: Deckel
26: Abschnitt der Seitenwand
28: Abdeckabschnitt des Deckels
30: Endabschnitt des Deckels
32: Batteriepol
34: Anschlussstelle

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102014102996 A1 [0005]

Claims

Batteriemodul (10) für eine mehrere Batteriemodule aufweisende Batterie, insbesondere für ein Elektrofahrzeug, umfassend ein Gehäuse zur Aufnahme von mehreren Batteriezellen, wobei an einer Oberseite (12) des Gehäuses wenigstens ein Kopplungselement (14) zum lösbaren mechanischen Verbinden des Gehäuses mit einem Montagewerkzeug bereitgestellt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Kopplungselement (14) im Bereich einer Längsseite (16) des Batteriemoduls (10) angeordnet ist.
Batteriemodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Kopplungselement (14) an der Längsseite (16) des Batteriemoduls (10) angeordnet ist.
Batteriemodul nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse mit wenigstens zwei an entgegengesetzten Längsseiten (16) des Batteriemoduls (10) angeordneten Kopplungselementen (14) bereitgestellt ist.
Batteriemodul nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Kopplungselement (14) von längsseitigen Enden der Längsseite (16) oder von längsseitigen Stirnflächen (18) des Batteriemoduls (10) beabstandet angeordnet ist, wobei insbesondere das Kopplungselement (14) zu den Enden der Längsseite (16) oder den Stirnflächen (18) des Batteriemoduls (10) jeweils wenigstens einen Abstand von einem Fünftel einer Gesamtlänge der Längsseite (16) aufweist.
Batteriemodul nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die entgegensetzten Längsseiten (16) des Batteriemoduls (10) jeweils mit zwei Kopplungselementen (14) versehen sind, wobei insbesondere jedes Kopplungselement (14) zu den Enden der Längsseite (16) oder den Stirnflächen (18) des Batteriemoduls (10) jeweils wenigstens einen Abstand von einem Drittel einer Gesamtlänge der Längsseite (16) aufweist.
Batteriemodul nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Kopplungselement (14) in Form einer Bohrung bereitgestellt ist, die insbesondere komplementär zu einem in die Bohrung form- und/oder kraftschlüssig eingreifenden, montagewerkzeugseitigen weiteren Kopplungselement ausgebildet ist.
Batteriemodul nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse wenigstens eine an dessen Oberseite (12) aufstehende Lasche (20) umfasst, die sich entlang der Längsseite (16) des Batteriemoduls (10) erstreckt und die das wenigstens eine Kopplungselement (14) ausbildet.
Batteriemodul nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Lasche (20) starr ausgebildet ist und/oder im Wesentlichen um 90° geneigt zu der Oberseite (12) angeordnet ist.
Batteriemodul nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass an den entgegengesetzt angeordneten Längsseiten (16) des Batteriemoduls (10) jeweils eine mit wenigstens einem Kopplungselement (14) versehene Lasche (20) ausgebildet ist.
Batteriemodul nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Kopplungselement (14) oder die wenigstens eine Lasche (20) durch wenigstens eine eine Längsseite (16) bildende Seitenwand (22) des Gehäuses ausgebildet ist.
Batteriemodul nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein in Höhenrichtung über die Oberseite (12) hinausragender Abschnitt (26) der Seitenwand (22) das wenigstens eine Kopplungselement (14) oder die wenigstens eine Lasche (20) bildet.
Batteriemodul nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Kopplungselement (14) oder die wenigstens eine Lasche (20) durch einen Deckel (24) des Gehäuses ausgebildet ist.
Batteriemodul nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (24) einen die Oberseite (12) bildenden Abdeckabschnitt (28) und wenigstens einen an einem Ende des Abdeckabschnitts (28) bereitgestellten und relativ zu dem Abdeckabschnitt (28) geneigt angeordneten Endabschnitt (30) aufweist, wobei der Endabschnitt (30) das Kopplungselement (14) oder die Lasche (20) ausbildet.
Batteriemodul nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Kopplungselement (14) oder die wenigstens eine Lasche (20) durch eine Seitenwand (22) des Gehäuses und den Deckel (24) des Gehäuses ausgebildet ist, wobei insbesondere der über die Oberseite (12) hinausragende Abschnitt (26) der Seitenwand (22) und der Endabschnitt (30) des Deckels (24) aneinander anliegen und mit einer Durchgangsbohrung versehen sind.
Batterie für ein Elektrofahrzeug, umfassend wenigstens zwei Batteriemodule (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 14.