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Die Erfindung betrifft eine Akkumulatoranordnung mit mehreren Batteriezellmodulen für ein Hybrid- oder Elektrofahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Herstellen der Akkumulatoranordnung.
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Eine Akkumulatoranordnung wird in einem Hybrid- oder Elektrofahrzeug zur Energieversorgung eingesetzt und umfasst eine Traktionsbatterie mit mehreren Batteriezellmodulen und ein Gehäuse. Die einzelnen Batteriezellmodule der Traktionsbatterie weisen mehrere einzelne Batteriezellen - beispielsweise Pouch- oder Rundzellen oder auch prismatische Zellen auf, die miteinander elektrisch verschaltet sind. Die Batteriezellmodule können ferner eine Verspanneinheit und eine Kühleinheit zum Kühlen der Batteriezellen aufweisen. Üblicherweise werden die Akkumulatoranordnungen am Boden des Hybrid- oder Elektrofahrzeugs eingebaut. Das Gehäuse weist dabei üblicherweise eine Unterschale und einen Deckel und schützt die Traktionsbatterie vor Staub und Feuchtigkeit sowie vor mechanischen Schäden bei einem Aufprall.
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Aus dem Stand der Technik sind Akkumulatoranordnungen mit unterschiedlich ausgestalteten Gehäusen bekannt. So beschreibt beispielweise
WO 2011/061571 A1 eine Akkumulatoranordnung mit einem Gehäuse, dass eine wannenförmige Unterschale aufweist. Ähnliche Gehäuse sind auch in
EP 2 858 140 A1 ,
CN 204 488 461 U und
CN 203 472 502 U beschrieben. In
CN 204 333 075 U weist das Gehäuse mit einer wannenförmigen Unterschale eine Trennstruktur, die in die Unterschale einsetzbar ist und die einzelnen Batteriezellmodule voneinander trennt und innerhalb des Gehäuses zusätzlich festlegt.
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In
US 2009/236162 A1 ist ein Gehäuse mit einer Unterschale beschrieben, in der mehrere Trennstege festgelegt sind. Die Trennstege teilen den Innenraum des Gehäuses auf, so dass die einzelnen Batteriezellmodule zusätzlich fixiert sind. In
EP 2 065 963 A2 wird ein Gehäuse beschrieben, in welchem die Kühleinheit zum Kühlen der Batteriezellmodule in die Unterschale integriert ist. Nachteiligerweise weisen die derart ausgestaltete Gehäuse ein hohes Gewicht auf und sind nicht skalierbar.
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Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, für eine Akkumulatoranordnung der gattungsgemäßen Art eine verbesserte oder zumindest alternative Ausführungsform anzugeben, bei der die beschriebenen Nachteile überwunden werden. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein entsprechendes Verfahren zum Herstellen der Akkumulatoranordnung bereitzustellen.
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Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, in einer Akkumulatoranordnung für ein Hybrid- oder Elektrofahrzeug ein Gehäuse modular aus skalierbaren Bestandteilen aufzubauen. Eine Akkumulatoranordnung mit mehreren Batteriezellmodulen für ein Hybrid- oder Elektrofahrzeug weist ein Gehäuse mit einer Unterschale und mit einem an der Unterschale festgelegten Deckel auf. Die Unterschale weist dabei eine Bodenplatte und vier von dieser senkrecht abstehende Seitenwände auf und bildet mit dem Deckel einen geschlossenen Aufnahmeraum für die mehreren Batteriezellmodule der Akkumulatoranordnung innerhalb des Gehäuses. In dem Aufnahmeraum sind wenigstens ein Längssteg und wenigstens ein Quersteg festgelegt, die den Aufnahmeraum des Gehäuses in mehrere einzelne Modulaufnahmeräume für jeweils ein Batteriezellmodul aufteilen. Erfindungsgemäß ist die jeweilige Seitenwand der Unterschale durch ein an der Bodenplatte stoffschlüssig festgelegtes Seitenteil gebildet. Ferner weist der wenigstens eine Längssteg zwei Längsstegteile mit jeweils einem durch Extrudieren hergestellten ersten Profilstück auf, wobei die Profilstücke in den jeweiligen Längsstegteilen des wenigstens einen Längssteg zueinander gespiegelt angeordnet sind. Der wenigstens eine Quersteg weist zudem ein durch Extrudieren hergestelltes zweites Profilstück auf.
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In der erfindungsgemäßen Akkumulatoranordnung ist das Gehäuse aus der Unterschale und dem Deckel gebildet. Die Unterschale ist dabei aus der Bodenplatte und aus den an der Bodenplatte stoffschlüssig festgelegten Seitenteilen gebildet. Dadurch ist die Unterschale skalierbar aufgebaut, wobei zum Skalieren der Unterschale lediglich die Bodenplatte und die Seitenteile entsprechend zugeschnitten werden müssen. Die Bodenplatte und die Seitenteile können plattenförmig sein, um das Eigengewicht der Unterschale zu reduzieren. Der Deckel kann an der Unterschale lösbar festgelegt sein. Zweckgemäß kann die Verbindungstelle zwischen der Unterschale und dem Deckel beispielweise durch eine Ringdichtung abgedichtet sein, um den Aufnahmeraum vor Staub und Feuchtigkeit zu schützen. Der Aufnahmeraum ist durch den wenigstens einen Längssteg und durch wenigstens einen Quersteg aufgeteilt, so dass die jeweiligen Batteriezellmodule einzeln in den jeweiligen Modulaufnahmeräumen angeordnet und sicher festgelegt werden können. Der wenigstens eine Längssteg ist dabei zweiteilig aus den Längsstegteilen aufgebaut, die jeweils das erste Profilstück aufweisen. Der Quersteg weist das zweite Profilstück auf. Das erste Profilstück und das zweite Profilstück sind durch Extrudieren hergestellt und können aus jeweils einem endlosen Extrusionsprofil zugeschnitten sein. Das erste Profilstück und das zweite Profilstück und entsprechend der wenigstens eine Längssteg und der wenigstens eine Quersteg können demnach eine beliebige vorgegebene Länge aufweisen und sind frei skalierbar.
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In der erfindungsgemäßen Akkumulatoranordnung ist das Gehäuse demnach modular und skalierbar. Sowohl die Bodenplatte als auch die Seitenteile können mit einem reduzierten Aufwand auf die vorgegeben Größe zugeschnitten sein. Auch der wenigstens eine Längssteg und der wenigstens eine Quersteg sind auf eine vorgegebene Größe zuschneidbar. Das Herstellen des Gehäuses ist dabei unabhängig von der vorgegeben Größe und bleibt gleich. Ferner kann der Aufnahmeraum in dem Gehäuse ohne einen zusätzlichen Aufwand beliebig aufgeteilt sein, da der wenigstens eine Längssteg und der wenigstens eine Quersteg frei skalierbar sind.
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Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass die Bodenplatte und die Seitenteile plattenförmig sind. Zusätzlich kann der wenigstens eine Längssteg und/oder der wenigstens eine Quersteg jeweils in einer länglichen Positioniersicke der Bodenplatte festgelegt sein. Vorteilhafterweise kann das erste Profilstück und/oder das zweite Profilstück miteinander und/oder mit der Bodenplatte und/oder mit den Seitenteilen verklebt oder falzverklebt oder verschweißt oder punktschweißverklebt sein. Alternativ oder zusätzlich können das erste Profilstück und/oder das zweite Profilstück mittels mehrerer Schweißbolzen an der Bodenplatte zentriert und festgelegt sein. Das erste Profilstück und/oder das zweite Profilstück können beispielweise aus einem thermoplastischen glasfaserverstärkten Kunststoff oder aus Aluminium oder aus Kohlenstofffaserstoff in einem Strangpressverfahren geformt sein. Die Unterschale kann beispielweise aus verzinktem Stahlblech oder aus Titan oder aus Edelstahl oder aus Aluminium geformt sein. Der Deckel kann beispielweise aus einem thermoplastischen Kunststoff, bevorzugt aus Polycarbonat oder Acrylnitril-Butadien-Styrol oder Polypropylen, geformt sein. Insbesondere kann dadurch das Eigengewicht der Akkumulatoranordnung reduziert sein.
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Bei einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Akkumulatoranordnung ist vorgesehen, dass in dem ersten Profilstück ein Fluidkanal ausgebildet ist, der sich entlang des ersten Profilstücks erstreckt. Das Längsstegteil weist dabei an wenigstens einem seinen Längsenden einen nach außen führenden Fluidanschlussstutzen auf, der mit dem Fluidkanal in dem ersten Profilstück fluidisch verbunden ist und aus der jeweiligen Seitenwand nach außen herausragt. Der Fluidkanal in dem ersten Profilstück ist über den Fluidanschlussstutzen durch die jeweilige Seitenwand der Unterschale hindurch nach außen fluidisch kontaktierbar. Durch den Fluidanschlussstutzen kann der Fluidkanal mit einer externen Kühleinheit fluidisch verbunden sein, so dass ein Fluid durch den Fluidkanal zu den jeweiligen Batteriezellmodulen transportierbar ist und die Batteriezellmodule durch das Fluid kühlbar sind. Durch den in das erste Profilstück integrierten Fluidkanal kann die Akkumulatoranordnung kompakt aufgebaut sein, so dass insgesamt der für die Akkumulatoranordnung notwendige Bauraum reduziert ist. Ferner entfallen dadurch auch zusätzliche fluidische Leitungen, so dass das Eigengewicht der Akkumulatoranordnung und der Herstellungsaufwand reduziert sind. Um die einzelnen Batteriezellmodule an den Fluidkanal fluidisch anbinden zu können, kann das jeweilige Längsstegteil wenigstens einen Modulanschlussstutzen aufweisen. Der Modulanschlussstutzen führt dabei aus dem Fluidkanal des ersten Profilstücks in einen der Modulaufnahmeräume, so dass das Batteriezellmodul in dem jeweiligen Modulaufnahmeraum mit dem Fluidkanal fluidisch verbindbar ist. Dadurch kann die Akkumulatoranordnung vorteilhafterweise kompakt und vereinfacht aufgebaut sein.
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Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass das erste Profilstück einen an der Bodenplatte angeordneten Fluidbereich mit dem Fluidkanal und einen sich zu dem Deckel hin erstreckenden Wandbereich aufweist. Der Fluidbereich ist dabei breiter als der Wandbereich, so dass an dem ersten Profilstück einseitig eine sich entlang des ersten Profilstücks erstreckende Abstützstufe für den wenigstens einen Quersteg gebildet ist. Der wenigstens eine Quersteg kann sich folglich auf die Abstützstufe des ersten Profilstücks abstützen und dadurch sicher in dem Aufnahmeraum angeordnet sein. Da die Abstützstufe sich entlang des ersten Profilstücks erstreckt, kann der wenigstens eine Quersteg an einer beliebigen Stelle des ersten Profilstücks an diesem abgestützt sein. Insbesondere ist dadurch das Gehäuse der Akkumulatoranordnung modular aufbaubar. In der Akkumulatoranordnung ist der wenigstens eine Längssteg aus den Längsstegteilen gebildet, so dass der wenigstens eine Längssteg zwei Fluidkanäle und zwei beidseitig angeordnete Abstützstufen aufweist. Entsprechend kann der wenigstens eine Quersteg beidseitig an dem wenigstens einen Längssteg und zudem an einer beliebigen Stelle des Längsstegs an diesem abgestützt sein.
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Zusätzlich kann vorgesehen sein, dass der wenigstens eine Quersteg wenigstens einseitig ein an das zweite Profilstück stoffschlüssig anknüpfendes Füllstück aufweist, mit dem der wenigstens eine Quersteg sich an der Abstützstufe des ersten Profilstücks mit einer Abstützausformung abstützt und an dem Wandbereich des ersten Profilstücks anliegt. Das zweite Profilstück ist durch Extrusion hergestellt und kann aus einem endlosen Extrusionsprofil zugeschnitten sein. Das Füllstück kann beispielweise in einem Spritzgussverfahren aus einem Kunststoff hergestellt sein. Durch das Füllstück kann einseitig an dem zweiten Profilstück die zu der Abstützstufe des ersten Profilstücks komplementäre Abstützausformung geformt sein, ohne dass das zweite Profilstück aufwändig zugeschnitten werden muss. Insbesondere kann dadurch der Herstellungsaufwand reduziert werden. Das Füllstück und das zweite Profilstück können dabei einen identischen Querschnitt aufweisen und sich lediglich durch die in dem Füllstück oder durch das Füllstück geformte Abstützausformung unterscheiden.
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Bei einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Akkumulatoranordnung ist vorgesehen, dass das erste Profilstück und/oder das zweite Profilstück jeweils eine Stromschiene aufweisen. Die Stromschiene ist an dem jeweiligen Profilstück festgelegt, so dass die einzelnen Batteriezellmodule der Akkumulatoranordnung über die jeweilige Stromschiene miteinander und nach außen elektrisch kontaktierbar sind. Bevorzugt ist die jeweilige Stromschiene in das erste Profilstück und/oder in das zweite Profilstück eingeklipst, wozu das jeweilige Profilstück und die jeweilige Stromschiene jeweils ein Teil einer Festleganordnung aufweisen können. Die beiden Teile der Festleganordnung sind zueinander komplementär ausgebildet, so dass die Stromschiene ohne zusätzliche Befestigungsmittel an dem anderen Teil der Festleganordnung und somit an dem jeweiligen Profilstück festlegbar und von dem anderen Teil der Festleganordnung und somit von dem jeweiligen Profilstück lösbar ist. Insbesondere kann dadurch der Herstellungsaufwand der Akkumulatoranordnung reduziert sein.
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Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass an wenigstens einem der Seitenteile ein Seitenstegteil dem Aufnahmeraum zugewandt festgelegt ist, wobei das Seitenstegteil einem der Längsstegteile des wenigstens einen Längsstegs identisch ausgebildet ist. Somit kann das Seitenstegteil den Fluidbereich mit dem Fluidkanal und den sich zu dem Deckel hin erstreckenden Wandbereich aufweisen. Ferner kann an dem ersten Profilstück des Seitenstegteils einseitig die Abstützstufe für den wenigstens einen Quersteg gebildet sein. Auf diese vorteilhafte Weise kann insbesondere der wenigstens eine Quersteg an dem Seitenstegteil abgestützt sein und dadurch sicher in dem Aufnahmeraum festgelegt sein. Dadurch, dass das Seitenstegteil identisch mit dem Längsstegteil ist, sind die Anzahl der abweichenden Bauteile in der Akkumulatoranordnung und dadurch auch der Herstellungsaufwand reduziert. Das Seitenstegteil kann an dem Seitenteil beispielweise stoffschlüssig durch eine Klebe- oder Schweißverbindung, kraftschlüssig durch eine Klemmverbindung oder auch formschlüssig durch eine Schraubenverbindung festgelegt sein.
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Zusammenfassend ist das Gehäuse in der erfindungsgemäßen Akkumulatoranordnung modular und skalierbar aufgebaut. Sowohl die Bodenplatte als auch die Seitenteile sind auf die vorgegebene Größe des Gehäuses mit einem reduzierten Aufwand anpassbar. Ferner sind auch der wenigstens eine Längssteg und der wenigstens eine Quersteg auf eine vorgegebene Größe anpassbar. Der Aufnahmeraum in dem Gehäuse ist modular aufteilbar. Das Herstellen des Gehäuses ist dabei unabhängig von der vorgegeben Größe des Gehäuses beziehungsweise der Akkumulatoranordnung, so dass der Herstellungsaufwand unabhängig von der Ausgestaltung des Gehäuses beziehungsweise der Akkumulatoranordnung reduziert ist.
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Die Erfindung betriff auch ein Verfahren zum Herstellen einer oben beschriebenen Akkumulatoranordnung mit mehreren Batteriezellmodulen für ein Hybrid- oder Elektrofahrzeug. Dabei werden zuerst die Seitenteile der Unterschale an der Bodenplatte und aneinander stoffschlüssig festgelegt und dadurch wird der Aufnahmeraum gebildet. Nachfolgend werden der wenigstens eine Längssteg und der wenigstens eine Quersteg aneinander und/oder an der Bodenplatte und/oder an den Seitenteilen stoffschlüssig festgelegt und dadurch wird der Aufnahmeraum in die mehreren Modulaufnahmeräume geteilt. Die mehreren Batteriezellmodule werden dann in die jeweiligen Modulaufnahmeräume angeordnet und fluidisch und elektrisch nach außen und miteinander kontaktiert. Anschließend wird der Deckel an der Unterschale festgelegt.
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Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.
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Es zeigen, jeweils schematisch
- 1 eine Ansicht einer erfindungsgemäßen Akkumulatoranordnung mit mehreren Batteriezellmodulen;
- 2 bis 4 Ansichten eines Gehäuses der erfindungsgemäßen Akkumulatoranordnung aus 1;
- 5 bis 9 Ansichten eines Batteriezellmoduls der erfindungsgemäßen Akkumulatoranordnung aus 1;
- 10 bis 14 Ansichten eines Längsstegs in der erfindungsgemäßen Akkumulatoranordnung aus 1;
- 15 bis 16 Ansichten eines Querstegs in der erfindungsgemäßen Akkumulatoranordnung aus 1;
- 17 eine Ansicht des Längsstegs mit den abgestützten Querstegen in der erfindungsgemäßen Akkumulatoranordnung aus 1;
- 18 bis 19 Ansichten eines Seitenstegteils in der erfindungsgemäßen Akkumulatoranordnung aus 1.
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1 zeigt eine teilweise Ansicht einer erfindungsgemäßen Akkumulatoranordnung 1 für ein Hybrid- oder Elektrofahrzeug. Die Akkumulatoranordnung 1 weist mehrere Batteriezellmodule 2 und ein Gehäuse 3 mit einer Unterschale 4 und mit einem an der Unterschale 4 festgelegten Deckel 5 auf. Die Unterschale 4 weist dabei eine Bodenplatte 6 und vier - hier sind nur drei zu sehen - von der Bodenplatte 6 senkrecht abstehende Seitenwände 7 auf. Mit dem Deckel 5 bildet die Unterschale 4 einen geschlossenen Aufnahmeraum 8 für die mehreren Batteriezellmodule 2 der Akkumulatoranordnung 1 innerhalb des Gehäuses 3. Die jeweilige Seitenwand 7 der Unterschale 4 ist dabei durch ein an der Bodenplatte 6 stoffschlüssig festgelegtes Seitenteil 9 gebildet. In dem Aufnahmeraum 8 sind ein Längssteg 10 und mehrere identisch ausgebildete Querstege 11 festgelegt, die den Aufnahmeraum 8 des Gehäuses 3 in mehrere einzelne Modulaufnahmeräume 12 aufteilen. In dem jeweiligen Modulaufnahmeraum 12 ist das Batteriezellmodul 2 - hier zur Übersichtlichkeit nur in den einzelnen Modulaufnahmeräumen 12 gezeigt - angeordnet. Im Folgenden wird der Aufbau der hier gezeigten erfindungsgemäßen Akkumulatoranordnung 1 anhand 2 bis 19 näher erläutert.
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2 zeigt eine Ansicht des Gehäuses 3. In der Unterschale 4 sind der Längssteg 10 und die mehreren Querstege 11 angeordnet. 3 zeigt eine Explosionsansicht und 4 zeigt eine Ansicht des Gehäuses 3. Die Unterschale 4 weist dabei die plattenförmige Bodenplatte 6 und die plattenförmigen Seitenteile 9 auf, die an der Bodenplatte 6 stoffschlüssig festgelegt sind. Denkbar ist, dass die Seitenteile 9 mit der Bodenplatte 6 verklebt oder falzverklebt oder verschweißt oder punktschweißverklebt sind. Die Unterschale 4 kann beispielsweise aus verzinktem Stahlblech oder aus Titan oder aus Edelstahl oder aus Aluminium geformt sein. Der Deckel 5 kann beispielweise aus einem thermoplastischen Kunststoff, bevorzugt aus Polycarbonat oder Acrylnitril-Butadien-Styrol oder Polypropylen, geformt sein. Insbesondere kann dadurch das Eigengewicht der Akkumulatoranordnung 1 reduziert werden. Der Deckel 5 ist an der Unterschale 4 lösbar festgelegt und die Verbindungsstelle zwischen der Unterschale 4 und dem Deckel 5 kann beispielweise durch eine Ringdichtung abgedichtet sein. Dadurch kann der Aufnahmeraum 8 vor Staub und Feuchtigkeit geschützt werden. Die Bodenplatte 6 weist ferner mehrere längliche Positioniersicken 13 auf. In den Positioniersicken 13 sind der Längssteg 10 und die Querstege 11 zentriert und festgelegt.
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5 und 6 zeigen Ansichten des Batteriezellmoduls 2 von einer der Bodenplatte 6 zugewandten Seite. 7 zeigt eine Draufsicht auf eine der Bodenplatte 6 abgewandte Seite des Batteriezellmoduls 2. 8 zeigt eine Draufsicht auf eine der Bodenplatte 6 zugewandte Seite des Batteriezellmoduls 2. In 9 ist eine Seitenansicht des Batteriezellmoduls 2 gezeigt. Das Batteriezellmodul 2 weist dabei mehrere einzelne miteinander elektrisch verschaltete Batteriezellen 38 auf, die aneinander gestapelt und mittels einer Verspanneinheit 14 zu dem Batteriezellmodul 2 verspannt sind. Das Batteriezellmodul 2 weist ferner eine Kühleinheit 15 zum Kühlen der einzelnen Batteriezellen 38 auf. Die Kühleinheit 15 ist beidseitig über Kanalanschlussstutzen 16a und 16b fluidisch an eine externe Kühleinheit anbindbar. Ferner weist das Batteriezellmodul 2 eine Elektronikeinheit 37 zur Überwachung der Batteriezellen 38 und Stromanschlüsse 37a und 37b auf, durch die das Batteriezellmodul 2 strom leitend an eine externe Stromeinheit anbindbar ist.
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10 zeigt eine Schnittansicht des Längsstegs 10 mit zwei Längsstegteilen 17 in der Akkumulatoranordnung 1. In 11 ist eine Schnittansicht des an der Bodenplatte 6 festgelegten Längsstegs 10 gezeigt. 12 zeigt das eine Längsstegteil 17 des Längsstegs 10. In 13 ist der Längssteg 10 von oben gezeigt. 14 zeigt den Längssteg 10 in der Unterschale 4. Der Längssteg 10 weist erfindungsgemäß die Längsstegteile 17 auf, die jeweils ein erstes Profilstück 18 aufweisen. Die beiden ersten Profilstücke 18 sind zueinander identisch ausgebildet und sind in den Längsstegteilen 17 zueinander gespiegelt angeordnet. Die Profilstücke 18 sind durch Extrudieren hergestellt und können aus einem endlosen Extrusionsprofil zugeschnitten sein. Die ersten Profilstücke 18 und entsprechend der Längssteg 10 können demnach eine beliebige vorgegebene Länge aufweisen und sind frei skalierbar. Die ersten Profilstücke 18 können beispielweise aus einem thermoplastischen glasfaserverstärkten Kunststoff oder aus Aluminium oder aus Kohlenstofffaserstoff in einem Strangpressverfahren geformt sein.
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Die ersten Profilstücke 18 der beiden Längsstegteile 17 sind zueinander gespiegelt in dem Längssteg 10 angeordnet und miteinander verklebt, so dass der Längssteg 10 stabil aufgebaut ist. Der Längssteg 10 ist in der Positioniersicke 13 der Bodenplatte 6 - siehe 11 - mittels mehrerer Schweißbolzen 26 zentriert und festgelegt. Dazu sind in der Positioniersicke 13 der Bodenplatte 6 mehrere Schweißbolzen 26 festgelegt. Zusätzlich kann der Längssteg 10 mit der Bodenplatte 6 auch verklebt sein. Die ersten Profilstücke 18 weisen jeweils einen der Bodenplatte 6 zugewandten Fluidbereich 19 und einen Wandbereich 20 auf, die aneinander anschließen. Der Fluidbereich 19 ist breiter als der Wandbereich 20, so dass an dem jeweiligen ersten Profilstück 18 einseitig eine sich entlang des ersten Profilstücks 18 erstreckende Abstützstufe 31 für die Querstege 11 - siehe auch 17 - gebildet ist. Da in dem Längssteg 10 die beiden ersten Profilstücke 18 zueinander gespiegelt angeordnet sind, weist der Längssteg 10 demnach beidseitig jeweils die Abstützstufe 31 auf.
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In dem jeweiligen Fluidbereich 19 ist ein Fluidkanal 21 ausgebildet, der sich entlang des ersten Profilstücks 18 erstreckt. Das jeweilige Längsstegteil 17 weist an einem seinen Längsenden 22 einen nach außen führenden Fluidanschlussstutzen 23 auf, der mit dem Fluidkanal 21 in dem jeweiligen ersten Profilstück 18 fluidisch verbunden ist. Der Fluidanschlussstutzen 23 ragt - siehe auch 1 - aus der jeweiligen Seitenwand 7 der Unterschale 4 nach außen heraus, so dass der Fluidkanal 21 in dem jeweiligen ersten Profilstück 18 über den Fluidanschlussstutzen 23 nach außen fluidisch kontaktierbar ist. Um die einzelnen Batteriezellmodule 2 an den jeweiligen Fluidkanal 21 in dem Längssteg 10 fluidisch anzubinden, weist das jeweilige Längsstegteil 17 mehrere Modulanschlussstutzen 24 auf. Der jeweilige Modulanschlussstutzen 24 führt dabei - siehe auch 1 und 2 - aus dem Fluidkanal 21 des jeweiligen ersten Profilstücks 18 in den jeweiligen Modulaufnahmeraum 12. Das jeweilige Batteriezellmodul 2 in dem jeweiligen Modulaufnahmeraum 12 ist dann - siehe insbesondere 14 - über die Kanalanschlussstutzen 16a oder 16b mit dem Fluidkanal 21 fluidisch verbunden. Die Verbindung kann dabei unmittelbar oder - wie in 14 dargestellt - über ein Verbindungsstück 25 erfolgen. In dem Längssteg 10 sind die Fluidkanäle 21 in den Profilstücken 18 nebeneinander angeordnet und erstrecken sich entlang des Längsstegs 10. Auf diese Weise können die beidseitig an dem Längssteg 10 angeordneten Batteriezellmodule 2 an die jeweiligen Fluidkanäle 21 in dem Längssteg 10 fluidisch angebunden sein. Die beiden Fluidkanäle 21 sind in dem Längssteg 10 fluidisch voneinander getrennt, so dass die beidseitig an dem Längssteg 10 angeordneten Batteriezellmodule 2 getrennt voneinander über den jeweiligen Fluidkanal 21 mit einem Fluid versorgt werden.
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Durch den Längssteg 10 werden folglich die Kühleinheiten 15 der jeweiligen Batteriezellmodule 2 an die Fluidkanäle 21 angebunden. Dadurch kann ein Fluid über den jeweiligen Fluidanschlussstutzen 23, den jeweiligen Fluidkanal 21 und weiter über den Modulanschlussstutzen 24, das Verbindungsstück 25 und den Kanalanschlussstutzen 16a oder 16b in die jeweilige Kühleinheit 15 des Batteriezellmoduls 2 zugeleitet oder aus der jeweiligen Kühleinheit 15 des Batteriezellmoduls 2 abgeleitet werden. Durch die in den Längssteg 10 integrierten Fluidkanäle 21 kann die Akkumulatoranordnung 1 kompakt aufgebaut sein, so dass insgesamt der für die Akkumulatoranordnung 1 notwendige Bauraum reduziert ist.
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Ferner entfallen dadurch auch zusätzliche fluidische Leitungen, so dass das Eigengewicht der Akkumulatoranordnung 1 und der Herstellungsaufwand reduziert sind.
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15 zeigt eine Schnittansicht eines der mehreren Querstege 11 in der Akkumulatoranordnung 1, der auf der Bodenplatte 6 festgelegt ist. 16 zeigt eine Schnittansicht eines der mehreren Querstege 11. Der Quersteg 11 weist dabei ein zweites Profilstück 28 auf, das durch Extrudieren hergestellt ist. Das zweite Profilstück 28 kann aus einem endlosen hohlen Extrusionsprofil zugeschnitten sein und ist folglich auf eine beliebige vorgegebene Länge frei skalierbar. Das zweite Profilstück 28 kann beispielweise aus einem thermoplastischen glasfaserverstärkten Kunststoff oder aus Aluminium oder aus Kohlenstofffaserstoff in einem Strangpressverfahren geformt sein. Das zweite Profilstück 28 weist in diesem Ausführungsbeispiel einen der Bodenplatte 6 zugewandten Festlegbereich 29 und einen an diesen anschließenden Wandbereich 30 auf. Der Festlegbereich 29 ist breiter als der Wandbereich 30 und steht an dem Wandbereich 30 beidseitig ab. Wie in 15 gezeigt ist, ist der Quersteg 11 in der Positioniersicke 13 der Bodenplatte 6 auf eine identische Weise wie der Längssteg 10 mittels mehrerer Schweißbolzen 26 in der Bodenplatte 6 zentriert und festgelegt. Zusätzlich kann der Quersteg 11 mit der Bodenplatte 6 auch verklebt sein.
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17 zeigt eine Ansicht der Querstege 11, die an dem Längssteg 10 beidseitig festgelegt sind. Dazu weist der jeweilige Quersteg 11 ein an das zweite Profilstück 28 stoffschlüssig anknüpfendes Füllstück 32 mit einer Abstützausformung 33 auf. Das Füllstück 32 kann beispielweise in einem Spritzgussverfahren hergestellt sein. Mit der Abstützausformung 33 stützt sich der Quersteg 11 an der jeweiligen Abstützstufe 31 des ersten Profilstücks 18 ab und ist dadurch sicher in dem Aufnahmeraum 8 festgelegt. Durch das Füllstück 32 muss das zweite Profilstück 28 nicht aufwändig zugeschnitten werden, wodurch der Herstellungsaufwand reduziert ist. Das Füllstück 32 und das zweite Profilstück 28 weisen dabei einen identischen Querschnitt auf und unterscheiden sich lediglich durch die in dem Füllstück 32 geformte Abstützausformung 33. Der Längssteg 10 und der Quersteg 11 können miteinander verklebt oder falzverklebt oder verschweißt oder punktschweißverklebt sein.
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18 zeigt eine Ansicht eines Seitenstegteils 34. Das Seitenstegteil 34 ist dabei zu dem Längsstegteil 17 des Längsstegs 10 identisch ausgebildet und ist in dem Gehäuse 3 an dem dem Längssteg 10 parallelen Seitenteil 9 - siehe auch 1 und 2 - festgelegt. Das Seitenstegteil 34 weist entsprechend das erste Profilstück 18, den Fluidanschlussstutzen 23 und die mehreren Modulanschlussstutzen 24 auf. Das jeweilige Batteriezellmodul 2 kann folglich sowohl durch den Längssteg 10 als auch durch das jeweilige Seitenstegteil 34 fluidisch an eine externe Fluideinheit angebunden sein. Ein Fluid kann somit beispielweise über den Fluidanschlussstutzen 23, den Fluidkanal 21 und den Modulanschlussstutzen 24 des Seitenstegteils 34 in die Kühleinheit 15 des Batteriezellmoduls 2 zugeleitet und über den Modulanschlussstutzen 24, den Fluidkanal 21 und den Fluidanschlussstutzen 23 des einen zugewandten Längsstegteils 17 abgeleitet werden oder auch umgekehrt. In dem Batteriezellmodul 2 kann das Fluid - siehe auch 5 und 6 - durch die Kühleinheit 15 von dem Kanalanschlussstutzen 16a zu dem Kanalanschlussstutzen 16b oder umgekehrt geleitet und dadurch die einzelnen Batteriezellen 38 in dem Batteriezellmodul 2 gekühlt werden.
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Ferner weist das erste Profilstück 18 eine Stromschiene 35 auf, die mit den Stromanschlüssen 37a und 37b des Batteriezellmoduls 2 elektrisch verbindbar ist und über die die jeweiligen Batteriezellmodule 2 miteinander und nach außen elektrisch kontaktierbar sind. Die jeweilige Stromschiene 35 ist in das erste Profilstück 18 eingeklipst, wozu an dem ersten Profilstück 18 ein Teil 36a einer Festlegvorrichtung 36 festgelegt ist. Ein komplementärer Tel 36b der Festlegvorrichtung 36 ist hier durch die Stromschiene selbst gebildet. Obwohl in 1 bis 19 nicht zu sehen, weisen die ersten Profilstücke 18 in dem Längssteg 10 die Stromschienen 35 auf. Die Teile 36a der Festlegvorrichtung 36 für die jeweilige Stromschiene 35 sind beispielweise in 1, 2 und 12 zu sehen.
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Zusammenfassend ist das Gehäuse 3 in der erfindungsgemäßen Akkumulatoranordnung 1 modular und skalierbar aufgebaut. Sowohl die Bodenplatte 6 als auch die Seitenteile 9 sind auf die vorgegebene Größe des Gehäuses 3 mit einem reduzierten Aufwand anpassbar. Ferner sind auch der Längssteg 10 und die Querstege 11 auf eine vorgegebene Länge anpassbar. Der Aufnahmeraum 8 in dem Gehäuse 3 ist somit ferner aufteilbar und das Gehäuse 3 beziehungsweise die Akkumulatoranordnung 1 ist skalierbar. Das Herstellen des Gehäuses 3 ist dabei unabhängig von der vorgegeben Größe des Gehäuses 3 beziehungsweise der Akkumulatoranordnung 1, so dass der Herstellungsaufwand unabhängig von der Ausgestaltung des Gehäuses 3 beziehungsweise der Akkumulatoranordnung 1 reduziert ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2011/061571 A1 [0003]
- EP 2858140 A1 [0003]
- CN 204488461 U [0003]
- CN 203472502 U [0003]
- CN 204333075 U [0003]
- US 2009236162 A1 [0004]
- EP 2065963 A2 [0004]
