DE102018211221A1

DE102018211221A1 - Baugruppe für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102018211221A1
Application number: DE102018211221.5A
Authority: DE
Inventors: Simon Hettenkofer; Alexander Rothmayer; Anis Sellaouti; Günther Tuschl; Roland Constantin Vallery; Aleksandar Vrhovac; Sebastian Kloss; Philippe Staudinger
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2018-07-06
Filing date: 2018-07-06
Publication date: 2020-01-09

Abstract

Die hier offenbarte Technologie betrifft eine Baugruppe für ein Kraftfahrzeug. Die Baugruppe umfasst i) mindestens einen Betriebsmittelbehälter 100 zur Speicherung von unter Umgebungsbedingungen flüssigem Betriebsmittel; und ii) mindestens eine Energiespeichereinrichtung 200 zur Speicherung von elektrischer Energie.

Description

Die hier offenbarte Technologie betrifft ein Kraftfahrzeug mit einem Betriebsmittelbehälter und einem Hochvoltspeicher. Kraftfahrzeuge mit einem Betriebsmittelbehälter und einem Hochvoltspeicher als solche sind bekannt.
Hochvoltspeichersysteme und Kraftstoffversorgungsanlagen werden beispielsweise in elektrifizierten bzw. hybridisierten Kraftfahrzeugen (z.B. Mild-Hybrid, Plug-In-Hybrid (PHEV), Hybrid, BEV mit REX, FCEV, etc) eingesetzt. Ein Hochvoltspeichersystem und eine Kraftstoffversorgungsanlage weisen neben den Speicherzellen und dem Betriebsmittelbehälter zahlreiche weitere Komponenten auf. Durch die Verortung aller Bauteile des Hochvoltspeichersystems und der Kraftstoffversorgungsanlage in u.a. für den Kundennutzen relevantem Bauraum (z.B. Fahrgastinnenraum, Kofferraum) wird dieser dezimiert. Alle diese Bauteile weisen eigene Gehäuse auf und werden separat an das Kraftfahrzeug montiert. Die zu garantierende Montierbarkeit der Bauteile kann zu nicht optimalen Bauteilformen führen. Die Verbindung der einzelnen Bauteile kann sich negativ auf die Leitungslängen sowie auf den Verkabelungsaufwand auswirken, insbesondere bei schlecht zugänglichen Bauteilen. Ungeschützte Leitungen entlang des Unterbodens könnten auf Schlechtwegen beschädigt werden.
In der Montage können gegebenenfalls mehrere Montagehilfsmittel erforderlich sein. Die Montageumfänge in diesen Bauräumen erfolgen i.d.R. einer komplexen Montageabfolge folgend getaktet. Müssen mehrere Montageschritte in schwer zugänglichen Bauräumen nacheinander durchgeführt werden, so kann dies zu erhöhtem Zeitaufwand führen, insbesondere wenn Komponenten und Subkomponenten sowohl im Unterflur, in den Radhäusern als auch sonstigen Bauräumen des Fahrzeuges angebracht werden müssen.
Zur Kühlung von Hochvoltspeichersystemen wird derzeit i.d.R. eine Fluidkühlung eingesetzt, die an einen konventionellen Kühlkreislauf angeschlossen ist. Betriebsmittelbehälter werden nicht gekühlt. Erhöhte und/oder inhomogene Temperaturen können zu einem erhöhten Gasanfall und somit zu Druckanstieg im Kraftstoffbehälter und/oder zu einer höheren Spülluftanforderung zum Spülen des Aktivkohlefilters führen.
Separate Bauteile können somit Nachteile bzgl. Gewicht, Bauraumbedarf, Karosseriesteifigkeit, Montage- bzw. Bauteilkosten und/oder Wartungsfreundlichkeit mit sich bringen. Die Anordnung des Hochvoltspeichers im Kofferraum führt ferner zu einem erhöhten Gesamtschwerpunktes des Fahrzeuges, woraus sich fahrdynamisch Nachteile ergeben können.
Es ist eine bevorzugte Aufgabe der hier offenbarten Technologie, zumindest einen Nachteil von einer vorbekannten Lösung zu verringern oder zu beheben oder eine alternative Lösung vorzuschlagen. Es ist insbesondere eine bevorzugte Aufgabe der hier offenbarten Technologie, die Integration von einem Betriebsmittelbehälter und einem Energiespeicher zu verbessern, insbesondere hinsichtlich Bauraum-Ausnutzung, Gewicht, Herstellkosten, Montage, Karosseriesteifigkeit, Robustheit, Sicherheit und/oder Gasemissionen. Weitere bevorzugte Aufgaben können sich aus den vorteilhaften Effekten der hier offenbarten Technologie ergeben. Die Aufgabe(n) wird/werden gelöst durch den Gegenstand des Patentanspruchs 1 sowie den weiteren Ansprüchen. Die abhängigen Ansprüche stellen bevorzugte Ausgestaltungen dar.
Die hier offenbarte Technologie betrifft eine Baugruppe für ein Kraftfahrzeug. Die Baugruppe umfasst mindestens einen Betriebsmittelbehälter zur Speicherung von unter Umgebungsbedingungen flüssigem Betriebsmittel insbesondere in einem Speichervolumen S. Die Baugruppe umfasst ferner mindestens eine Energiespeichereinrichtung zur Speicherung von elektrischer Energie.
Eine Baugruppe ist eine Gruppe von Bauteilen, die im Zusammenspiel einen gemeinsamen Zweck erfüllen. Bevorzugt erfüllt die Baugruppe den Zweck, dass die Bauteile der Baugruppe vor ihrer Montage an der Karosserie des Kraftfahrzeugs vormontiert werden und anschließend in einem Montageschritt an die Karosserie montiert werden.
Die hier offenbarte Technologie umfasst ferner ein Kraftfahrzeug mit der hier offenbarten Baugruppe. Es sei angemerkt, dass die hier offenbarte Technologie mit jedem Typ von Fahrzeug verwendet werden kann, das welches eine Energiespeichereinrichtung und einen Betriebsmittelbehälter aufweist. Bevorzugt wird die Technologie bei folgenden Fahrzeugtypen eingesetzt: Hybridelektrofahrzeuge (HEVs von hybrid electric vehicles), Steckdosen-Hybridelektrofahrzeuge (PHEVs von plug-in hybrid electric vehicles), Batterieelektrofahrzeuge (BEVs von battery electrical vehicles), und Brennstoffzellenfahrzeuge (FCEVs).
Ein bevorzugtes Betriebsmittel ist Kraftstoff. Gleichsam ist vorstellbar, dass die hier offenbarte Technologie zur Speicherung andere Flüssigkeiten (z.B. Wasser oder einer wässrigen Lösung) in einem Kraftfahrzeug eingesetzt wird. Auch wenn hier die Rede ist von einem Betriebsmittelbehälter, Betriebsmittelpumpe und dergleichen, so sollen gleichsam die Begriffe Kraftstoffbehälter bzw. Kraftstoffpumpe mit offenbart sein.
Die hier offenbarte Technologie betrifft einen Betriebsmittelbehälter, der das Speichervolumen zur Speicherung des Betriebsmittels ausbildet. Der Betriebsmittelbehälter bildet also die im Wesentlichen fuiddichte Außenhülle vom Speichervolumen aus und grenzt das Speichervolumen gegenüber dem Einbauraum ab. Im Falle von Kunststoffbehältern spricht man beispielsweise von der Blase.
Der Betriebsmittelbehälter kann zumindest teilweise aus einem Metall hergestellt sein, insbesondere aus Aluminium, einer Aluminiumlegierung, Stahl oder eine Stahllegierung. Zweckmäßig kann das Metall beschichtet sein, beispielsweise mit einer betriebsmittelundurchlässigen Kunststoffschicht. Alternativ oder zusätzlich kann das Metall eloxiert sein. Alternativ kann der Betriebsmittelbehälter aus einem Kunststoff ausgebildet sein, insbesondere mit einem mehrschichtigen Aufbau mit einer betriebsmittelundurchlässigen Schicht wie eine Schicht aus einem EthylenVinylalkohol-Copolymer (EVOH). Zweckmäßig ist der Betriebsmittelbehälter derart ausgebildet, dass der Betriebsmittelbehälter permeationsdicht gegenüber Kohlenwasserstoff-Emissionen und/oder beständig bei Betriebsmittelkontakt ist.
Der Betriebsmittelbehälter kann jede geeignete Form aufweisen. In einer Ausgestaltung ist der Betriebsmittelbehälter als Sattel-Behälter ausgebildet. Ein Sattel-Behälter weist i.d.R. zwei Behälterkammern und einen Verbindungsbereich auf. Der Verbindungsbereich verbindet die beiden Behälterkammern des Sattelbehälters. In einer anderen Ausgestaltung umfasst der Betriebsmittelbehälter eine Behälterkammer und einen Verbindungsbereich, der über einen Mitteltunnel hinweg ragt und mit dem hier offenbarten Speichergehäuse verbunden ist. In einer weiteren Ausgestaltung kann der Betriebsmittelbehälter eine einzige Behälterkammer aufweisen, die sich zum Fahrzeugbodens hin in Fahrzeuglängsrichtung verbreitert („Schuhform“). Eine solche Behälterkammer kann sich im Wesentlichen über die gesamte Breite der Fondsitze erstrecken.
Zweckmäßig kann der Betriebsmittelbehälter mehrteilig ausgebildet sein. Beispielsweise können eine Unterschale und eine Oberschale den Betriebsmittelbehälter ausbilden. In einer dreiteiligen Ausgestaltung können eine Unterschale, ein Mittelteil und ein Deckel den Betriebsmittelbehälter ausbilden. Gleichsam könnten die Teile des Betriebsmittelbehälters auch anders zusammengesetzt sein. Der Betriebsmittelbehälter bzw. das Speichergehäuse kann beispielsweise durch Verschweißen, Druckguss, Blasformen, Spritzgießen, etc. hergestellt sein. Vorteilhaft wird zumindest ein Teil des Betriebsmittelbehälters zusammen mit dem Speichergehäuse hergestellt. Der Betriebsmittelbehälter kann eine Öffnung für Service- oder Montagearbeiten aufweisen.
Die elektrische Energiespeichereinrichtung ist eine Einrichtung zur Speicherung von elektrischer Energie, um die mindestens eine elektrische (Traktions-)Antriebsmaschine anzutreiben. Die Energiespeichereinrichtung umfasst mindestens eine elektrochemische Energiespeicherzelle. Beispielsweise kann die Energiespeichereinrichtung ein Hochvoltspeicher sein. Zweckmäßig kann die Energiespeichereinrichtung als Batterie, insbesondere als Hochvolt-Batterie ausgebildet sein. Alternativ oder zusätzlich können auch Superkondensatoren (engl. Supercapacitors, kurz Supercaps oder SC) als Energiespeichereinrichtung dienen. Solche Energiespeichereinrichtungen sind i.d.R. in ein Bordnetz eingebunden.
Die Energiespeichereinrichtung umfasst mindestens ein Speichergehäuse. Das Speichergehäuse weist einen Innenraum I auf. Das Speichergehäuse ist zweckmäßig eine Einhausung, die die Komponenten der Energiespeichereinrichtung umgibt. Zweckmäßig ist das Speichergehäuse gasdicht ausgebildet, so dass eventuell aus den Speicherzellen austretende Gase aufgefangen werden. Vorteilhaft ist das Speichergehäuse eingerichtet, das Eindringen von Feuchtigkeit in die Energiespeichereinrichtung zu verhindern. Ferner vorteilhaft kann das Gehäuse zum Brandschutz, Kontaktschutz und/oder Intrusionsschutz dienen. Das Speichergehäuse ist bevorzugt in der Einbaulage derart vorgesehen, dass das Speichergehäuse von einer Unterseite des Kraftfahrzeugs bzw. vom Fahrbahnuntergrund aus in der Normallage des Kraftfahrzeugs zugänglich ist. Beispielsweise kann das Speichergehäuse vom Fahrzeugunterboden aus nach dem Öffnen des Gehäusedeckels zugänglich sein.
Das Speichergehäuse kann zumindest teilweise aus einem Metall hergestellt sein, insbesondere aus Aluminium, einer Aluminiumlegierung, Stahl oder eine Stahllegierung. Alternativ kann das Speichergehäuse aus einem Kunststoff, insbesondere einem Faserverbundwerkstoff, ausgebildet sein.
In dem mindestens einen Speichergehäuse der Energiespeichereinrichtung kann mindestens eine oder mehrere der folgenden Bauteile aufgenommen sein: Speicherzellen, Bauelemente der Leistungselektronik, Aktivkohlefilter, externer Kraftstofffilter, Schütz(e) zur Unterbrechung der Stromzufuhr zum Kraftfahrzeug, Kühlelemente, elektrische Leiter, Steuergerät(e), Medienleitung(en) für den Betriebsmittelbehälter, Wasserbehälter für Wassereinspritzung, Niedervoltbatterie(n), Kraftstoff- oder Spülluftleitungen. Die Energiespeichereinrichtung kann insbesondere zu kühlende Elemente aufweisen, insbesondere Speicherzellen und/oder Bauelemente der Leistungselektronik der Energiespeichereinrichtung. Zweckmäßig werden die Bauteile vor der Montage der Baugruppe in das Kraftfahrzeug vormontiert.
Das hier offenbarte Speichergehäuse kann insbesondere mindestens einen Gehäuselängsträger aufweisen. Der Gehäuselängsträger kann einstückig mit einer Speichergehäusewand vom Speichergehäuse ausgebildet sein. Der Gehäuselängsträger kann beispielsweise stoffschlüssig mit der Speichergehäusewand ausgebildet sein. Zweckmäßig kann der Gehäuselängsträger ein Hohlträger sein.
Besonders bevorzugt kann im Gehäuselängsträger eine Wabenstruktur vorgesehen sein, insbesondere zur Absorption von kinetische Energie durch Deformation. Besonders bevorzugt kann der Gehäuselängsträger an der äußeren Außenseitenwand vom Speichergehäuse angebracht sein. Die äußere Außenseite vom Speichergehäuse ist die Seite, die in der Einbaulage der Baugruppe im Kraftfahrzeug unmittelbar benachbart von einem äußeren Bodenlängsträger angeordnet ist.
Der Betriebsmittelbehälter und das mindestens eine Speichergehäuse können in jeder geeigneten Lage zueinander angeordnet sein und jede geeignete Form aufweisen.
Bevorzugt ist der Betriebsmittelbehälter zumindest teilweise unter den Fondsitzen angeordnet. Bevorzugt ist der Betriebsmittelbehälter zwischen dem Fersenblech und der Hinterachse angeordnet.
Ferner bevorzugt kann das Speichergehäuse zumindest teilweise und bevorzugt vollständig im Unterflurbereich des Kraftfahrzeugs vorgesehen sein. Das mindestens eine Speichergehäuse kann zumindest teilweise (in Fahrzeugquerrichtung Y gesehen) zwischen Mitteltunnel und äußeren Bodenlängsträger der Karosserie vorgesehen sein. Vorteilhaft können zwei Speichergehäuse vorgesehen sein, wobei in jedem Zwischenraum zwischen Mitteltunnel und äußerem Bodenlängsträger jeweils ein Speichergehäuse angeordnet ist. Weiß das Kraftfahrzeug kein Mitteltunnel auf, so kann in einer vorteilhaften Ausgestaltung ein Speichergehäuse vorgesehen sein, welches sich im Wesentlichen von einem ersten Bodenlängsträger zu dem zweiten Bodenlängsträger hin erstreckt. Der Begriff „zwischen Mitteltunnel und äußeren Bodenlängsträger“ umfasst gemäß der hier offenbarten Technologie ebenso Ausgestaltungen die in Richtung der Fahrzeughochachse Z etwas oberhalb oder unterhalb des Mitteltunnels bzw. der äußeren Bodenlängsträger angeordnet sind, sofern das mindestens eine Speichergehäuse in Fahrzeugquerrichtung Y gesehen zwischen diesen Komponenten angeordnet ist.
Besonders bevorzugt ist der Betriebsmittelbehälter in der Einbaulage zumindest teilweise und bevorzugt vollständig oberhalb von der Energiespeichereinrichtung angeordnet. Mit anderen Worten ist der Tank in der Einbaulage also weiter vom Fahrbahnuntergrund entfernt als die Energiespeichereinrichtung. Das Speichergehäuse kann unterhalb vom Betriebsmittelbehälter angeordnet sein oder im unteren Bereich des Betriebsmittelbehälters in den Betriebsmittelbehälter hineinragen. Somit lässt sich ein besonders günstiger Schwerpunkt einstellen.
Bevorzugt ist der Betriebsmittelbehälter, insbesondere eine oder beide der Behälterkammern, an das Speichergehäuse direkt oder indirekt anliegend ausgebildet. Insbesondere kann der Betriebsmittelbehälter und die Energiespeichereinrichtung in einem Anlagebereich direkt aneinander anliegen oder durch mindestens ein Funktionselement der Baugruppe, insbesondere durch das hier offenbarte Kühlelement der Kühleinrichtung, beabstandet ausgebildet sein. Vorteilhaft kann somit ein besonders platzsparender und hinsichtlich der Temperierung des Kraftstoffs vorteilhafter Aufbau erzielt werden. Bevorzugt können kann mindestens ein Isolations- und/oder Brandschutzelement zwischen der Energiespeichereinrichtung (insbesondere deren Zellen) und dem Betriebsmittelbehälter vorgesehen sein. Beispielsweise kann eine Doppelwandstruktur mit einer Zwischenisolierung als gemeinsamer Gehäusewandabschnitt vorgesehen sein. Vorteilhaft können solche Elemente im Falle eines thermischen Events der Zellen den Wärmeeintrag in den Betriebsmittelbehälter reduzieren.
Das mindestens eine Speichergehäuse und der Betriebsmittelbehälter können ein gemeinsames Gehäuse ausbilden. Beispielsweise kann der Betriebsmittelbehälter an mindestens ein Speichergehäuse befestigt sein, insbesondere stoffschlüssig, formschlüssig und/oder durch Befestigungsmittel wie Schrauben, Nieten, etc. Das Speichervolumen vom Betriebsmittelbehälter kann gegenüber dem Innenraum vom (jeweiligen) Speichergehäuse betriebsmitteldicht abgetrennt sein. I.d.R. ist der Betriebsmittelbehälter nicht lösbar an das mindestens eine Speichergehäuse angebracht. Am gemeinsamen Gehäuse kann mindestens eine Öffnung für Service-bzw. Montagearbeiten vorgesehen sein. Beispielsweise kann der Betriebsmittelbehälter mehrteilig ausgestaltet sein, wobei die Unterschale den hier offenbarten gemeinsamen Gehäuseabschnitt aufweisen kann.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Energiespeichereinrichtung, insbesondere der hier offenbarte gemeinsame Gehäusewandabschnitt, derart ausgebildet ist, dass Betriebsmittelbehälter mit unterschiedlichen Konturen und/oder unterschiedlichen Speichervolumina anbringbar sind. Mit anderen Worten kann also vorgesehen sein, dass je nach Fahrzeugvariante das mindestens eine Speichergehäuse als Gleichteil ausgebildet ist, an welches unterschiedliche (insbesondere an die jeweilige Einbausituation der Fahrzeugvariante angepasste) Betriebsmittelbehälter anbringbar sind. Eine solche Ausgestaltung verringert die Varianz stellt eine verbesserte Lösung hinsichtlich Bauraumbedarf und Gewicht dar.
Besonders bevorzugt ist der Betriebsmittelbehälter ein Sattel-Behälter, wobei jede der Behälterkammern jeweils an einem Speichergehäuse befestigt ist.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der hier offenbarten Technologie kann das mindestens eine Speichergehäuse eingerichtet sein, in der Einbauposition an die Karosserie des Kraftfahrzeugs befestigt zu werden, ferner kann der Betriebsmittelbehälter eingerichtet sein, nur über das Speichergehäuse an die Karosserie befestigt zu werden. Bevorzugt werden somit das mindestens eine Speichergehäuse und der Betriebsmittelbehälter gemeinsam an die Karosserie befestigt, beispielsweise indem das mindestens eine Speichergehäuse an mindestens einen unteren Bodenlängsträger bzw. Seitenschweller und/oder an mindestens einen unteren Bodenquerträger befestigbar ist. Besonders bevorzugt kann das Speichergehäuse den hier offenbarten mindestens einen Gehäuselängsträger umfassen, an dem Karosserieanbindungspunkte vorgesehen sind. In einer anderen Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass das Speichergehäuse an einem Karosseriequerträger unterhalb der Fondsitze befestigbar ist.
Mit anderen Worten kann gemäß einer solchen Ausgestaltung der Betriebsmittelbehälter selbsttragend ausgebildet sein. Noch einmal anders ausgedrückt kann der Betriebsmittelbehälter in der Einbaulage nicht direkt formschlüssig bzw. stoffschlüssig verbindbar bzw. verbunden sein mit Karosserieanbindungspunkte der Karosserie. Der Betriebsmittelbehälter weist also zweckmäßig keine lasttragenden Karosserieanbindungspunkte auf, die erforderlich sind, um die aus dem Eigengewicht von Betriebsmittebehälter und Betriebsmittel resultierenden Kräfte und Momente aufzunehmen. Vielmehr kann der Betriebsmittelbehälter diese Lasten selbst tragen. Eine solche Ausgestaltung ermöglicht eine besonders platzsparende Integration von Speichergehäuse und Betriebsmittelbehälter im Kraftfahrzeug.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist der Betriebsmittelbehälter eingerichtet, Kräfte und/oder Momente von einem ersten Speichergehäuse auf ein zweites Speichergehäuse zu übertragen. Hierzu kann der Betriebsmittelbehälter mindestens ein Versteifungselement aufweisen, welches bevorzugt am ersten Speichergehäuse beginnt und am zweiten Speichergehäuse endet. Vorteilhaft kann somit die Gesamtsteifigkeit der Fahrzeugkarosserie verbessert werden
Der Betriebsmittelbehälter und die Energiespeichereinrichtung können mindestens einen gemeinsamen Gehäusewandabschnitt aufweisen. Der gemeinsame Gehäuseabschnitt kann das im Betriebsmittelbehälter speicherbare Betriebsmittel vom Innenraum I der Energiespeichereinrichtung fluiddicht abtrennen. Der gemeinsame Gehäusewandabschnitt kann die einzige fluiddichte Trennwand zwischen dem Innenraum I und dem Betriebsmittelbehälter ausbilden.
Gemäß der hier offenbarten Technologie kann die Energiespeichereinrichtung bzw. der Betriebsmittelbehälter derart ausgebildet sein, dass vor dem Zusammenbau der Baugruppe der Gehäusewandabschnitt lediglich an der Energiespeichereinrichtung oder am Betriebsmittelbehälter vorgesehen ist. Insbesondere kann der gemeinsame Gehäusewandabschnitt vor dem Zusammenbau der Baugruppe

i) von einer Außenwand des Betriebsmittelbehälters, insbesondere an der Unterschale, ausgebildet werden, an der mindestens ein Speichergehäuse mit einer mit dem gemeinsamen Gehäusewandabschnitt korrespondierenden Aussparung anzubringen ist; oder
ii) von einer Außenwand von mindestens einem Speichergehäuse ausgebildet wird, an der der Betriebsmittelbehälter (100) mit einer korrespondierenden Aussparung anzubringen ist;

Mit anderen Worten sieht die hier offenbarte Technologie in einer Ausgestaltung vor, dass anstatt zweier aneinander anliegende Gehäusewandabschnitte von Betriebsmittelbehälter und Speichergehäuse lediglich eine Trennwand vorgesehen ist, welche das Betriebsmittel vom Innenraum I trennt.
Die hier offenbarte Baugruppe kann mindestens eine Kühleinrichtung mit mindestens einem Kühlelement zur gemeinsamen Kühlung des Betriebsmittelbehälters und der Energiespeichereinrichtung aufweisen. Zweckmäßig liegen hierzu der Betriebsmittelbehälter und die Energiespeichereinrichtung in dem Anlagebereich direkt aneinander an oder sind durch das mindestens eine Kühlelement der Kühleinrichtung voneinander beabstandet. Insbesondere kann das mindestens eine Kühlelement im Anlagenbereich oder unmittelbar benachbart zum Anlagebereich vorgesehen sein. Besonders bevorzugt kann das Kühlelement an dem hier offenbarten gemeinsamen Gehäusewandabschnitt vorgesehen sein. Der Begriff „benachbart zum Anlagebereich bzw. Gehäusewandabschnitt“ bedeutet in diesem Zusammenhang, dass das mindestens eine Kühlelement wärmeleitend mit dem Anlagebereich bzw. Gehäusewandabschnitt verbunden ist, ohne dass es zu Beeinträchtigungen des Kühleffekt kommt (z.B. Verluste auf der Transportstrecke kleiner 20% oder kleiner 10%).
Besonders bevorzugt ist das Kühlelement als kühlmitteldurchströmte Kühlkanal in oder an einer Gehäusewand des Speichergehäuses vorgesehen. Eine solche Kühlkanalstruktur lässt sich vergleichsweise einfach geometrisch integrieren und herstellen. Eine solche Kühlkanalstruktur kann überdies gut an die äußere Kontur des Betriebsmittelbehälters angepasst werden. Besonders bevorzugt ist somit nur eine Kühleinrichtung für Betriebsmittelbehälter und Energiespeichereinrichtung vorgesehen.
Besonders bevorzugt kann sich der Kühlkanal über die gesamte Länge des Speichergehäuses erstrecken.
Das mindestens eine Kühlelement kann zwei gegenüberliegende Seiten aufweisen, wobei eine erste Seite der zwei Seiten eingerichtet ist, das Betriebsmittel zu kühlen, und wobei eine zweite Seite der zwei Seiten eingerichtet ist, zu kühlende Elemente der Energiespeichereinrichtung zu kühlen.
Die Baugruppe kann mindestens eine Kühlrippe und bevorzugt eine Vielzahl an Kühlrippen aufweisen, insbesondere bevorzugt im gemeinsamen Gehäuseabschnitt, die wärmeleitend mit mindestens einem Kühlelement verbunden ist/sind. Die mindestens eine Kühlrippe kann in den Innenraum I der Energiespeichereinrichtung und/oder in das Speichervolumen S des Betriebsmittelbehälters hineinragen. Alternativ oder zusätzlich kann das mindestens eine Kühlelement selbst in den Innenraum I der Energiespeichereinrichtung und/oder in das Speichervolumen S des Betriebsmittelbehälters hineinragen. Zweckmäßig umfasst der Betriebsmittelbehälter keine separaten Kühleinrichtungen, sondern wird nur durch die gemeinsame Kühleinrichtung temperiert. Zweckmäßig ist das mindestens eine Kühlelement in der Einbaulage oberhalb von den zu kühlenden Elementen der Energiespeichereinrichtung vorgesehen. Somit kann eine bessere Kühlung erreicht werden. Insbesondere können die zu kühlenden Elemente im Analgebereich bzw. im gemeinsamen Gehäuseabschnitt angeordnet sein.
Offenbarte Technologie betrifft insbesondere eine Speicherzelle zur Speicherung von elektrischer Energie, insbesondere für die hier offenbarte Energiespeichereinrichtung. Die Speicherzelle umfasst elektrische Anschlüsse und kann i.d.R. mindestens eine Zellentlüftung umfassen. In der Einbaulage der Speicherzelle im Kraftfahrzeug können die elektrischen Anschlüsse tiefer angeordnet sein

i) als die Zellentlüftung (sofern vorgesehen); und/oder
ii) als der Befestigungsabschnitt zur direkten oder indirekten Befestigung der Speicherzelle, insbesondere an das Speichergehäuse der Energiespeichereinrichtung.

Die hier offenbarte Technologie umfasst insbesondere eine Baugruppe mit mindestens einer solchen Speicherzelle, bevorzugt die hier offenbarte Baugruppe, wobei ein Betriebsmittelbehälter nicht vorgesehen sein muss. In der Regel sind eine Vielzahl an Speicherzellen in dem mindestens ein Speichergehäuse der Energiespeichereinrichtung vorgesehen. Die Speicherzellen sind also zweckmäßig hängend an das Speichergehäuse befestigt. Bevorzugt sind die Speicherzellen zu mehreren Modulen zusammengefasst und die jeweiligen Module bzw. Gruppen sind einzeln demontierbar. Eine Gruppe bzw. ein Modul ist dabei eine Anzahl an Speicherzellen, die bereits vor der Montage miteinander verbunden (z.B. miteinander verspannt) wurde, wobei die Anzahl an Speicherzellen geringer ist als die Gesamtzahl an Speicherzellen. Besonders bevorzugt umfasst die Baugruppe ein Speichergehäuse mit in der Einbaulage vom Speichergehäuse einzeln oder in mehreren Gruppen demontierbaren Speicherzellen, ohne dass hierzu die Gesamtheit der Speicherzellen bzw. der Gruppen demontiert (d.h. aus ihrer Einbaulage entfernt) werden muss. Beispielsweise können die einzelnen Speicherzellen kopfüber nach und nach aus dem eingebauten Speichergehäuse befestigbar bzw. lösbar ausgebildet sein. Beispielsweise können die Speicherzellen mittels einer Schraubenverbindung und/oder Rastverbindung befestigt bzw. montiert werden. Vorteilhaft kann eine Befestigungsschiene am Speichergehäuse Oberteil vorgesehen sein, an der die Mehrzahl an Speicherzellen lösbar befestigt sind.
Ferner vorteilhaft kann ein Gehäusedeckel im Speichergehäuseboden vorgesehen sein. Mit anderen Worten ist also auch das Speichergehäuse in der Einbaulage kopfüber montiert, sodass der Innenraum I des Speichergehäuses vom Fahrzeugunterboden aus nach dem Öffnen des Gehäusedeckels zugänglich ist.
Vorteilhaft sind somit die einzelnen Speicherzellen für etwaige Servicearbeiten bzw. Wartungsarbeiten besser zugänglich. Ist eine Speicherzelle defekt oder degradiert, so kann diese Speicherzelle einzelnen ausgetauscht werden, ohne dass gleichzeitig alle anderen Speicherzellen demontiert werden müssen. Ferner sind die elektrischen Anschlüsse der Speicherzellen für etwaige Kontrollmessungen besser zugänglich.
Besonders bevorzugt ist ein Kühlelement der Energiespeichereinrichtung oberhalb von der Speicherzelle vorgesehen. Besonders bevorzugt ist das Kühlelement wärmeleitend mit zumindest einer Stirnseite der Speicherzelle verbunden, zweckmäßig der in der Einbaulage oben angeordneten Stirnseite.
In das Speichergehäuse der Speichereinrichtung kann mindestens eine mit dem Betriebsmittelbehälter fluidverbundene bzw. fluidverbindbare Medienleitung aufweisen, die zumindest teilweise im Speichergehäuse aufgenommen ist.
Eine Medienleitung kann eine Betriebsmittelleitung sein, die zum Transport von Betriebsmittel vorgesehen ist. Beispielsweise kann eine Medienleitung eine Kraftstoffleitung, Wasserleitung oder eine Brennstoffleitung sein. Ferner eine Medienleitung des Betriebsmittelbehälters eine Spülluftleitung sein, die beispielsweise dem Aktivkohlefilter Spülluft zuführt. Nicht als Medienleitung des Betriebsmittelbehälters anzusehen ist indes die Abgasanlage eines Verbrennungsmotors.
Besonders bevorzugt kann in dem hier offenbarten mindestens einen Gehäuselängsträger die Medienleitung zumindest teilweise aufgenommen sein. Besonders bevorzugt kann die Medienleitung mit mindestens 50 Prozent oder mindestens 70 Prozent von ihrem Medienleitungsquerschnitt in das Innenvolumen V des Gehäuselängsträger hineinragen. In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist die mindestens eine Medienleitung in einem als Hohlprofil ausgebildeten Längsträger vollständig aufgenommen.
Ferner zweckmäßig kann der Gehäuselängsträger derart ausgebildet sein, dass die mindestens eine Medienleitung in dem Gehäuselängsträger einschiebbar ist. Dies erleichtert die Montage bzw. Demontage der mindestens einen Medienleitung.
Alternativ oder zusätzlich kann die mindestens eine Medienleitung in einer Speichergehäusewand zumindest teilweise aufgenommen sein. Die die Medienleitung zumindest teilweise aufnehmende Speichergehäusewand kann beispielsweise vorgesehen sein

i) im Gehäusedeckel,
ii) an der inneren Außenseitenwand; und/oder
iii) an der äußeren Außenseitenwand.

Die mindestens eine Medienleitung kann durch geeignete Befestigungsmittel an das Speichergehäuse befestigt werden.
In einer bevorzugten Ausgestaltung weist die Speichergehäusewand und/oder der Gehäuselängsträger mindestens einen Abschnitt mit einem C-förmigen bzw. U-förmigen Querschnitt auf, in dem die mindestens eine Medienleitung aufgenommen ist bzw. aufnehmbar ist. Vorteilhaft kann somit die mindestens eine Medienleitung durch einfache Mittel befestigt werden. Es kann somit eine offene Kontur vorgesehen sein, wobei die Konturöffnung zur Montage der Medienleitung dient. Beispielsweise kann ein solcher Abschnitt mit einem C-förmigen bzw. U-förmigen Querschnitt durch Verprägen, Rollformen, Strangpressen, etc. hergestellt werden.
Vorteilhaft kann die Medienleitung durch eine Clipverbindung am Speichergehäuse befestigbar sein.
Zweckmäßig kann das Speichergehäuse ein Elastomerlager aufweisen, wobei die Medienleitung im Elastomerlager aufgenommen sein kann. Das Elastomer Lager kann vorteilhaft im C-förmigen oder U-förmigen Querschnitt bzw. in dem Clip angeordnet sein. Ein solches Elastomerlager vereinfacht in der Regel die Montage. Das Elastomerlager verklemmt sich in der Einbaulage und baut dadurch die Haltekräfte auf. Gleichsam lässt sich das Elastomerlager während der Montage elastisch verformen.
Die innere Außenseitenwand des Speichergehäuses ist näher zur durch die Fahrzeugmitte verlaufende Fahrzeuglängsachse angeordnet als die äußere Außenseitenwand. Anders ausgedrückt ist die äußere Außenseitenwand näher zu den Seitenschwellern angeordnet als die innere Außenseitenwand. Je nach Fahrzeugkonfiguration kann es vorteilhaft sein, die Medienleitung auf der inneren Außenseitenwand oder auf der äußeren Außenseitenwand des Speichergehäuses anzuordnen. Beispielsweise kann bei einer Medienleitung an einer inneren Außenseitenwand die Wahrscheinlichkeit einer mechanischen Deformation geringer sein wohingegen hier die thermischen Auswirkungen einer Abgasanlage auf den zu befördernden Kraftstoff größer sein könnten. Im Gegenzug kann bei einer Medienleitung an einer äußeren Außenseitenwand die Wahrscheinlichkeit einer mechanischen Deformation größer sein wohingegen hier die thermischen Auswirkungen der Abgasanlage auf den zu befördernden Brennstoff in der Regel geringer sind.
Vorteilhaft kann der Gehäuselängsträger an der äußeren Außenseitenwand vom Speichergehäuse angebracht sein. Die äußere Außenseitenwand ist beabstandet vom Mitteltunnel bzw. von der Abgasanlage angeordnet. Vorteilhaft kann somit ein durch die Abgasanlage verursachter Wärmeeintrag in den durch die Medienleitung strömenden Brennstoff verringert bzw. vermieden werden.
In einer Ausgestaltung ist der Gehäuselängsträger ein Strangpressprofil. Aber auch andere Herstellungsarten sind vorstellbar.
Das hier offenbarte System umfasst ferner mindestens ein Steuergerät. Das Steuergerät ist u.a. eingerichtet, die hier offenbarte Technologie und insbesondere die hier offenbarten Verfahrensschritte durchzuführen. Hierzu kann das Steuergerät basierend auf bereitgestellten Signalen die Aktuatoren des Systems zumindest teilweise und bevorzugt vollständig regeln (engl. closed loop control) oder steuern (engl. open loop control). Alternativ oder zusätzlich kann das Steuergerät auch in einem anderen Steuergerät mit integriert sein, z.B. in einem übergeordneten Steuergerät. Das Steuergerät kann mit weiteren Steuergeräten des Kraftfahrzeuges interagieren.
Das Steuergerät kann in den Speicher bzw. das gemeinsame Gehäuse vormontiert oder vollständig integriert sein.
Gemäß der hier offenbarten Technologie ist ein synergetischer Bauraum vorgesehen, insbesondere eine Verortung sämtlicher Komponenten und Subkomponenten des Hochvoltspeichers, der Betriebsmittel sowie der Steuergeräte und Subkomponenten (S-Box, AKF&CN-Filter) und diverser Hilfsmittel (Kabel, Leitungen, etc) an einer zentralen Stelle des Fahrzeuges (u.a. im Unterflur und Fondsitz), insbesondere in einem Gehäuse.
Dabei kann das Integrationskonzept ein Gehäuse so ausgeführt sein, dass die unterschiedlichen Energieträger (Brennstoff, Speicherzellen) in einem gemeinsamen Gehäuse benachbart zueinander angeordnet werden. Durch die synergetische Nutzung der Stützfunktion des Gehäuses für den Betriebsmittelbehälter sowie Kapselung des Hochvoltspeichers kann im gleichen Bauraum mehr Speicherinhalt für die Energieträger generiert werden. Zusätzliche Trennwände (eine Gehäusewand vom HVS und eine Gehäusewand vom Betriebsmittelbehälter) sowie Montageabstände zwischen Betriebsmittelbehälter und HVS können damit entfallen und durch eine einzige Trennwand ohne Montageabstand ersetzt werden. Diese Bauweise erlaubt zusätzlich die Aufnahme von Betriebsmittelbehälter und HVS Komponenten und Subkomponenten. Bevorzugt können durch den Vormontageumfang in einem Gehäuse zusätzlich weitere Komponenten wie Aktivkohlefilter (AKF) und externer Kraftstofffilter (CN-Filter) und Leitungen in das Gehäuse integriert werden. Die Strukturintegrität und Nutzung der synergetischen Strukturfunktion für HVS und Betriebsmittelbehälter erlauben eine erhöhte Robustheit und Crashsicherheit der Karosserie gegenüber zweier oder mehrerer separate Komponenten.
Die synergetische Nutzung des zentralen Bauraums im Unterflur/Fondbereich in nur einem Gehäuse stellt in Verbindung mit den daraus resultierenden Vorteilen einer gemeinsamen (Vor-)Montage als funktionalen Aspekte den Kern der Erfindung dar. Die Hochintegration im zentralen Gehäuse minimiert das Risiko ungeschützter Elektrischer Verbindungen, kritische Verbindungen im Sattelbauraum werden dadurch signifikant vereinfacht. Eine optimierte Leitungsführung, durch Verprägung im Deckelteil, wird durch das zentrale Gehäuse ermöglicht, welche zu Package undMontagevorteilen führt. Eine Montage Erleichterung der Montage wird durch die Reduktion auf ein Bauteil erzielt. Ein Drucktank (Kraftstoff) wird in unterschiedlicher Materialauswahl und Bauform ermöglicht, gemeinsame Montage wird somit möglich.
Dabei sieht das Integrationskonzept ein Gehäuse so ausgeführt vor, dass unterschiedliche Energieträger (Aggregatzustände) einen synergetischen Bauraum finden. Das sich zweckmäßig im Unterflur des Fahrzeuges befindliche Gehäuse in hybrid- bis multimaterial Bauweise kann sämtliche Komponenten und Subkomponenten, mit jeweiligen Medien befüllbar, in sich aufnehmen. Hilfsmittel (Kabel, Leitungen, etc.) können nächst derselben verortet bzw. ausgeführt werden. Die Strukturintegrität und Funktionsintegration können dabei die Robustheit und Crashsicherheit des Karosserie Rohbaus erhöhen. Die Leitungen, insbesondere die Medienleitungen, können in den Längsprofilen verlegt bzw. integriert sein. Die Leitungen können in die Baugruppe vor deren Montage in das Kraftfahrzeug aufgenommen sein. Die Leitungen können in die seitlichen Crashstrukturträger integriert sein. Die Crashstrukturträger können aus Gewichtsgründen sowie wegen der Energieaufnahme deformierbar ausgebildet sein, z.B. als Holkammerprofile. Die mindestens eine Leitung kann mittels eines Leitungseinschubsystems vormontierbar sein. Die mindestens eine Leitung kann ein Leitungspaket umfassend mindestens eine Kraftstoffleitung und mindestens eine Spülluftleitung sein.
Die Halterung der Leitung im Gehäuse kann durch Verprägung und/oder durch ein Strangpressprofil realisiert sein. Es kann beispielsweise ein Blech mit einseitig offener Kontur vorgesehen sein. Die Leitung kann mit Elastomerlager von außen eingeführt werden, was die Montage vereinfachen kann. Das auf der Leitung befindliche Elastomerlager kann bei der Montage in die C-förmige Kontur montiert werden, wodurch sich ein formschlüssiger Verbund ergeben kann. Verpressung des Elastomers in Verbindung mit nach außen verjüngenden Profil. Bevorzugt können Leitungen oder Bauteile in einem verprägten Deckel bzw. Boden des Hochvoltspeichers vorgesehen sein. Eine Leitungsführung durch Verprägung im Deckelteil ermöglicht für Leitungen im Fahrzeug das Package mittels zusätzlicher Halter besser zu nutzen. Ein Drucktank (Kraftstoff) wird hier vorteilhaft in unterschiedlicher Materialauswahl und Bauform ermöglicht. Der Entfall von Befestigungsmittel für die jeweiligen Leitungen und die Möglichkeit, diese fernab einer Abgasanlage (Wärmeeintrag in benachbarte Komponenten) zu führen, können weitere Vorteile sein.
Die bevorzugte Integration des Kühlsystem über das erstreckte Gehäuse zur synergetischen Nutzung des gemeinsamen Bauraums (bevorzugt Unterflur/Fondsitz) für Hochvoltspeicher (HVS) inkl. Speicher Management Elektronik (SME) sowie Kraftstofftank/Kraftstoffversorgungsanlage (KVA) u.a. Behältnisse stellt einen Aspekt der hier offenbarten Technologie dar. Die Integration sämtlicher Komponenten und Subkomponenten im Speichergehäuse kann eine Verlängerung/Ausweitung der zur Kühlung des Hochvoltspeichers verwendeten Kühlelemente in den Bauraum des Betriebsmittelbehälters ermöglichen, wodurch das Betriebsmittel ebenfalls gekühlt werden kann. Eine Verbesserung von Effizienz bzw. Wirkungsgrad kann vorteilhaft durch den Kühlmechanismus erreicht werden. Das Kühlungselement kann durch die Trennwand geführt und hermetisch abgedichtet oder verschweißt werden.
Vorteilhaft geht die hier offenbarte Technologie mit einen oder mehrere der nachstehenden Vorteile einher:

- Verbesserung bzgl. Bauraumausnutzung, Gewicht bzw. Kosten durch Bauteilreduktion, insbesondere Verringerung der Anzahl an Bauteilen sowie deren Montageabstände bzw. Trennwände;
- Vereinfachte Montage ansonsten schwer zugänglicher Bauteile durch Bauteilreduktion und Vormontage;
- Verringerung bzw. Entfall von Montagevorrichtungen wie Haltebügel, Klammern und sonstigen Befestigungshilfsmittel durch Bauteilreduktion;
- Verbesserte Steifigkeit durch zumindest teilweise lasttragenden Betriebsmittelbehälter;
- Strukturintegrität kann erhöht werden;
- Verbesserte Crash- und Steifigkeitswerte des Kraftfahrzeugs;
- Verbesserte Crashsicherheit der Karosserie
- Verringerte Wahrscheinlichkeit ungeschützter elektrischer Verbindungen durch gemeinsames Gehäuse;
- Bessere Leitungsführung durch zumindest teilweise Integration der Leitungsführung in das Gehäuse, verringert Leitungsbeschädigungen, Wahrscheinlichkeit ungeschützter Verbindungen, Gewicht, Bauraumbedarf bzw. Herstellkosten; und/oder
- Verringerung der Gasemissionen durch Wärmeabfuhr aus dem Betriebsmittelbehälter bzw. verringerten Wärmeeintrag in das Betriebsmittel.

Die hier offenbarte Technologie wird nun anhand der Figuren erläutert. Es zeigen:

1 eine schematische Querschnittsansicht der Baugruppe entlang der Schnittlinie I-I der 2;
2 eine schematische Querschnittsansicht der Baugruppe entlang der Schnittlinie II-II der 1;
3 eine schematische Draufsicht auf die Baugruppe entlang der Linie III-III der 2;
4-7 verschiedene schematische Ansichten eines Kraftfahrzeugs mit der hier offenbarten Baugruppe;
8 eine schematische Querschnittsansicht einer weiteren Baugruppe;
9 eine schematische Querschnittsansicht einer weiteren Baugruppe; und
10 eine schematische Querschnittsansicht einer Speicherzelle 230.

Die 1 bis 3 zeigen schematische verschiedene Querschnittsansichten der hier offenbarten Baugruppe. Die Baugruppe umfasst einen Betriebsmittelbehälter 100, der hier als Sattel-Behälter ausgebildet ist. Der Betriebsmittelbehälter 100 umfasst zwei Behälterkammern 110, 120, sowie einen Verbindungsbereich 130. Der Verbindungsbereich 130 verbindet hier die beiden Behälterkammern 110, 120 über den Mitteltunnel M hinweg. Der Betriebsmittelbehälter 100 weist ein Speichervolumen S auf. Der Betriebsmittelbehälter 100 wird hier ausgebildet von einer Unterschale 102 und eine Oberschale 101. Ebenso könnte vorgesehen sein, dass drei oder mehr Teile den Betriebsmittelbehälter 100 ausbilden.
Die Baugruppe umfasst ferner eine Energiespeichereinrichtung 200 mit zwei Speichergehäusen 210, 220. in den Speichergehäusen 210, 220 sind hier eine Mehrzahl an Bauteilen der Energiespeichereinrichtung 200 aufgenommen. Insbesondere können die Speichergehäuse eines oder mehrere der folgenden Elemente aufnehmen: Speicherzellen 230, Bauelemente der Leistungselektronik 240, Aktivkohlefilter, externer Kraftstofffilter, Schütz(e) zur Unterbrechung der Stromzufuhr zum Kraftfahrzeug, Kühlelement(e), elektrische Leiter, Steuergerät(e), Medienleitung(en) für den Betriebsmittelbehälter 100, Wasserbehälter, Niedervoltbatterie(n), etc.
Die Baugruppe ist hier in der Einbaulage gezeigt, so wie die Baugruppe im verbauten Zustand in einem waagerecht ausgerichteten Kraftfahrzeug angeordnet ist.
Jede der Behälterkammern 110, 120 ist hier jeweils an einem der beiden Speichergehäuse 210, 120 im Anlagebereich A angebracht. Der Betriebsmittelbehälter 100 verfügt hier über keine weiteren Karosserieanbindungspunkte, über die der Betriebsmittelbehälter an die Karosserie des Kraftfahrzeugs befestigt wird. Die Karosserieanbindungspunkte der Speichergehäuse 210, 220 sind vereinfachend weggelassen worden. Der Betriebsmittelbehälter 100 ist zum größten Teil oberhalb der Speichergehäuse 210, 220 angeordnet (vgl. 1). Die Unterschale 102 des Betriebsmittelbehälters 100 umgibt hier zumindest bereichsweise die Speichergehäuse 210, 220 (vgl. 2).
Der Betriebsmittelbehälter 100, insbesondere die Behälterkammern 110, 120 können mit dem jeweiligen Speichergehäuse 210, 220 jeweils einen gemeinsamen Gehäusewandabschnitt 212, 222 ausbilden. Der gemeinsame Gehäusewandabschnitt 212, 222 ist die einzige fluiddichte Trennwand zwischen dem Speichervolumen S des Betriebsmittelbehälters 100 und dem Innenraum I der Energiespeichereinrichtung 200. Mithin werden also gemäß der hier offenbarten Technologie nicht zwei separate und fluiddichte Gehäusewandabschnitte von Betriebsmittelbehälter 100 und Energiespeichereinrichtung 200 aufeinandergelegt und aneinander befestigt, sondern es wird stattdessen lediglich eine einzige Trennwand vorgesehen. Eine solche einwandige Ausgestaltung verringert gegenüber eine doppelwandigen Lösung den benötigten Platzbedarf und das Gesamtgewicht der Baugruppe. Zweckmäßig kann zur Ausbildung der fluiddichten Trennwand in einem Halbzeug des Speichergehäuses oder in einem Halbzeug des Betriebsmittelbehälters die Trennwand vorgesehen sein, wobei während des Zusammenbaus von Betriebsmittelbehälter 100 und Energiespeichereinrichtung 200 diese Trennwand mit einer korrespondierenden Aussparung des jeweils anderen Halbzeuges verbunden wird. Eine solche einzige fluiddichte Trennwand muss aber nicht vorgesehen sein.
Die Baugruppe umfasst eine Kühleinrichtung 300. Die Kühleinrichtung 300 umfasst zwei Kühlelemente 310, 320. Die beiden Kühlelemente 310, 320 sind hier im Anlagebereich A vorgesehen. Das erste Kühlelement 310 ist hier innerhalb des Speichergehäuses 210 vorgesehen. Das erste Kühlelement 310 ist hier wärmeleitend verbunden mit Kühlrippen 140, die in das Speichervolumen S hineinragen. Das zweite Kühlelement 320 ist indes außerhalb des Speichergehäuses 220 angeordnet (vgl. 1 & 3). Die Kühlelemente 310, 320 sind hier so angeordnet, dass sie sowohl das Betriebsmittel im Betriebsmittelbehälter 100 als auch die Energiespeichereinrichtung 200 kühlen können. Die beiden Kühlelemente 310, 320 weisen jeweils auf

- eine erste Seite, die eingerichtet ist, dass Betriebsmittel zu kühlen, und
- eine zweite Seite, die eingerichtet ist zu kühlende Elemente 230, 240, 250 der Energiespeichereinrichtung 200 zu kühlen.

In einer Ausgestaltung der hier offenbarten Technologie kann das Kühlelement (hier das zweite Kühlelement 320) in das Speichervolumen S des Betriebsmittelbehälters 100 hineinragen. Einer solchen Ausgestaltung kann also auch ein Teil der zweiten Seite das Betriebsmittel kühlen. Besonders bevorzugt erstrecken sich die Kühlelemente 310, 320 über die gesamte Länge des ersten bzw. zweiten Speichergehäuses 210, 220. Zweckmäßig werden die Kühlelemente 310 ,320 von Kühlkanälen ausgebildet. Im Betrieb des Kraftfahrzeugs können diese Kühlkanäle beispielsweise von Kühlmittel durchströmt werden, welches auch andere Komponenten des Kraftfahrzeugs kühlt, wie beispielsweise den Verbrennungsmotor und/oder die elektrische Antriebsmaschine. Oftmals hängt die Gehäuseform vom Betriebsmittelbehälter 100 bzw. vom Speichergehäuse 210, 220 von der konkreten Einbausituation im Kraftfahrzeug ab und wird durch diese wesentlich beeinflusst. Kühlkanäle lassen sich gut an die aufgrund der Einbausituation unterschiedlichen Gehäusegeometrien anpassen. Anstatt der hier dargestellten plattenförmigen Geometrie der Kühlelemente 310, 320 können gleichsam auch andere Geometrien und anders ausgebildete und angeordnete Kühlelemente vorgesehen sein.
In den Speichergehäusen 210, 220 sind eine Vielzahl von Speicherzellen 230 hängend an der jeweiligen Speichergehäuseoberseite befestigt. Der Befestigungsabschnitt 232 ist hier oberhalb der elektrischen Anschlüsse 234 angeordnet (vgl. 2 und 10). Mit anderen Worten ist also der Befestigungsabschnitt 232 in der Einbaulage weiter vorn Fahrbahnuntergrund entfernt als die elektrischen Anschlüsse 234. Ebenso kann auch die Zellentlüftung 236 (vgl. 10) einer Speicherzelle 230 jeweils oberhalb des elektrischen Anschlusses 234 angeordnet sein. Vorteilhaft kann im Speichergehäuseboden, also in der in der Einbaulage dem Fahrbahnuntergrunds zugewandten Seite ein Gehäusedeckel 214, 224 vorgesehen sein. Dieser kann zweckmäßig lösbar an das Speichergehäuse 210, 220 angebracht sein. Vorteilhaft kann somit während eines Wartung- oder Serviceeinsatz dieser Deckel geöffnet werden. Vorteilhaft sind dann die einzelnen Speicherzellen 230 ohne Demontage weiterer Halteelemente einzeln überprüfbar und austauschbar. Gleichsam können weitere Komponenten der Energiespeichereinrichtung 200, wie beispielsweise die Komponenten der Leistungselektronik 240 oder das Steuergerät 250, in der Einbaulage des Speichergehäuses 210, 220 hängend bzw. kopfüber montiert sein. Besonders bevorzugt ist das mindestens eine Kühlelement 310, 320 oberhalb von der mindestens einen Speicherzelle 230 insbesondere derart vorgesehen, dass das Kühlelement 310, 320 die obere Stirnseite der Speicherzelle 230 kühlt. Hierzu kann das Kühlelement 310, 320 wärmeleitend mit der Stirnseite verbunden sein. Besonders bevorzugt kann an bzw. unmittelbar benachbart zur Stirnseite der Befestigungsabschnitt 232 vorgesehen sein. Vorteilhaft kann somit eine gleichmäßigere Kühlung der Speicherzellen 230 erzielt werden, was sich positiv auf die Degradation der Speicherzellen auswirken kann. Die hängenden Speicherzellen 230 sowie deren Anbindung an die Kühlelemente 310, 320 sind lediglich eine bevorzugte Ausgestaltung. Die Speicherzellen 230 könnten in einer alternativen Ausgestaltung auch stehend auf dem Speichergehäuseboden vorgesehen sein.
Die Form und die Größe des Betriebsmittelbehälters 100 können je nach Einbausituation in der Fahrzeugvariante variieren. Ebenso könnte lediglich ein Speichergehäuse vorgesehen sein.
Zur Visualisierung verschiedener Ausführungsvarianten ist hier die Befestigung der Behälterkammern 110, 120 an die jeweiligen Speichergehäuse 210, 220 sowie die Anordnung der Kühlelemente 310, 320 unterschiedlich gestaltet. Bevorzugt kommen jeweils zwei gleich gestaltete Befestigungen sowie zwei gleich gestaltete Kühlelemente 310, 120 in einem Kraftfahrzeug zum Einsatz.
Die 4-7 zeigen verschiedene schematische Ansichten eines Kraftfahrzeugs mit der hier offenbarten Baugruppe. Die Speichergehäuse 210, 220 beginnen hier unter den Fondsitzen und erstrecken sich weit in den Unterflurbereich hinein. Die Speichergehäuse 210, 220 enden hier in Fahrzeuglängsrichtung auf Höhe des Armaturenbretts.
Der Betriebsmittelbehälter 100 umschließt zumindest teilweise die Speichergehäuse 210, 220. Nach oben hin wird der Betriebsmittelbehälter 100 hier durch die Fondsitze begrenzt. In Richtung der Fahrzeuglängsachse X begrenzen das Fersenblech und die Hinterachse den Betriebsmittelbehälter 100. Der Betriebsmittelbehälter 100 kann hier mehrteilig ausgebildet sein.
Bei dem hier dargestellten Kraftfahrzeug ist ein Mitteltunnel M vorgesehen. Der Betriebsmittelbehälter 100 ist daher als Sattel-Behälter ausgebildet. Ferner sind zwei getrennte Speichergehäuse 210, 220 vorgesehen. Dies muss aber nicht so sein. In einem frontgetriebenen Kraftfahrzeug könnte der Mitteltunnel M kleiner ausgebildet sein oder entfallen. Dann könnte beispielsweise ein einziges in Fahrzeugquerrichtung Y durchgehendes Speichergehäuse und eine einzige in Fahrzeugquerrichtung Y durchgehende Behälterkammer vorgesehen sein.
Die 8 zeigt eine weitere Ausgestaltung der hier offenbarten Baugruppe. Die konkrete Ausgestaltung und Anordnung der elektronischen Komponenten der Energiespeichereinrichtung 200 wurde vereinfachend weggelassen. In der 8 ist das Augenmerk gerichtet auf die Gehäuselängsträger 216, 226 und die Medienleitungen 152, 154. Alle anderen Komponenten der Baugruppe können so ausgestaltet sein, wie es im Zusammenhang mit den anderen Figuren oder im allgemeinen Teil offenbart ist. Die Speichergehäuse 110, 220 weisen hier jeweils einen Gehäuselängsträger 216, 226 auf. Die Gehäuselängsträger 216, 226 können beispielsweise an die äußeren Außenseitenwände 215, 225 stoffschlüssig befestigt sein. Die Gehäuselängsträger 216, 226 sind hier als Hohlträger ausgebildet und weisen eine Wabenstruktur auf. Ein solcher Gehäuselängsträger 216, 226 ist vorteilhaft eingerichtet, im Falle eines Zusammenstoßes auftretende kinetische Energie durch plastische Deformation abzubauen. Vorteilhaft kann die Wabenstruktur mehrere Kammern aufweisen. Besonders bevorzugt kann mindestens eine Medienleitung 152, 154 im Gehäuselängsträger 216, 226 aufgenommen sein. Zweckmäßig ist die Medienleitung 152, 154 in der Kammer aufgenommen, die unmittelbar an das Speichergehäuse 210, 220 angrenzt. Die Medienleitungen 152, 154 sind hier vollständig aufgenommen. Alternativ kann vorgesehen sein, dass der Medien Leitungsquerschnitt nur teilweise aufgenommen ist, wie es beispielsweise im Zusammenhang mit der 9 näher beschrieben wird. Die Speichergehäuse 210, 220 sind hier im Unterflurbereich zwischen den äußeren Bodenlängsträger 410, 420 angeordnet. Die äußeren Bodenlängsträger können jedes geeignete Querschnittsprofil aufweisen. Hier nicht dargestellt sind Befestigungsmittel, über die die Gehäuselängsträger 216, 226 hier an die äußeren Bodenlängsträger 410, 420 angebunden sind. Punktiert angedeutet sind weitere Medienleitung, die ebenfalls durch die Gehäuselängsträger 216, 226 hindurchgeführt sein können. Die Karosserieanbindung der Energiespeichereinrichtung 200 an die Fahrzeugkarosserie, insbesondere der hier offenbarte Gehäuselängsträger 216, 226, kann auch anders ausgestaltet sein. Ebenso kann die Medienführung vom bzw. zum Betriebsmittelbehälter abweichend ausgebildet sein.
Die 9 zeigt eine weitere Ausgestaltung der hier offenbarten Technologie. Nachstehend werden lediglich die Unterschiede im Vergleich zu den vorangegangenen Ausgestaltungen erläutert. In der Figur neun wurden vereinfachend die Komponenten der Energiespeichereinrichtung 200 sowie die Karosserieanbindung weggelassen. Die Speichergehäuse 210, 220 umfassen hier eine Speichergehäusewand mit einem Abschnitt, der einen C-förmigen oder U-förmigen Querschnitt aufweist. Dieser Abschnitt kann beispielsweise an einer inneren Außenseitenwand 213, 223 oder an einem Gehäusedeckel 214, 224 vorgesehen sein. In diesem Abschnitt kann in der Einbaulage beispielsweise die mindestens eine Medienleitung 152, 154 geführt sein. Die Medienleitung 152, 154 kann vollständig oder nur teilweise aufgenommen sein. Bevorzugt sind mindestens 50 Prozent oder mindestens 70 Prozent des Medienleitungsquerschnitts im C- förmigen oder U-förmigen Abschnitt aufgenommen. Die hier gezeigte Anordnung der Medienleitung 152, 154 ist platzsparender, sicherer gegen Intrusion und/oder einfach montierbar bzw. demontierbar. Hier nicht gezeigt sind etwaige Elastomerlager, die die Medienleitung 152, 154 fixieren können.
Die 10 zeigt eine vergrößerte Ansicht einer Speicherzelle 230 in der Einbaulage. Die Zellentlüftung 236 sowie der Befestigungsabschnitte 232 sind hier oberhalb vom elektrischen Anschluss 234 angeordnet. Die Speicherzelle 230 kann ansonsten jede geeignete Form aufweisen.
Der Begriff „oberhalb“ bedeutet im Zusammenhang mit der hier offenbarten Technologie, dass die oberhalb angeordnete Komponente (z.B. „Kühlelement 310“, vgl. 1) in der Einbaulage in Richtung der Fahrzeughochachse Z weiter vom Fahrbahnuntergrunds beabstandet ist als eine im Vergleich hierzu unterhalb angeordnete Komponente (z.B. „Speicherzelle 230“, vgl. 1). In den hier dargestellten Figuren bezeichnet die Z-Achse die Fahrzeughochachse, die X-Achse die Fahrzeuglängsrichtung, und die Y-Achse die Fahrzeugquerrichtung.
In den Figuren sind bevorzugte Ausgestaltungen dargestellt. Gleichsam ist vorstellbar, dass der Betriebsmittelbehälter 100 und die Energiespeichereinrichtung 200 beispielsweise hinsichtlich ihrer Größe, ihrer geometrischen Form, und/oder Gehäuseanzahl abweichend ausgebildet sind.
Aus Gründen der Leserlichkeit wurde vereinfachend der Ausdruck „mindestens ein(e)“ teilweise weggelassen. Sofern ein Merkmal der hier offenbarten Technologie in der Einzahl bzw. unbestimmt beschrieben ist (z.B. die/eine Oberschale, die/eine Unterschale, die/eine Behälterkammer, der/ein Verbindungsbereich, die/eine Kühlrippe, die/eine Medienleitung, die/eine Energiespeichereinrichtung, das/ein Speichergehäuse, der/ein gemeinsamer Gehäusewandabschnitt, die/eine Außenseitenwand, der/ein Gehäusedeckel, der/ein Gehäuselängsträger, die/eine Speicherzelle, das/ein Bauelement, das/ein Steuergerät, die /ein Kühleinrichtung, das/ein Kühlelement, der/ein Bodenlängsträger, etc.) so soll gleichzeitig auch deren Mehrzahl mit offenbart sein (z.B. die mindestens eine Oberschale, die mindestens eine Unterschale, die mindestens eine Behälterkammer, der mindestens eine Verbindungsbereich, die mindestens eine Kühlrippe, die mindestens eine Medienleitung, die mindestens eine Energiespeichereinrichtung, das mindestens eine Speichergehäuse, der mindestens eine gemeinsamer Gehäusewandabschnitt, die mindestens eine Außenseitenwand, der mindestens eine Gehäusedeckel, der mindestens eien Gehäuselängsträger, die mindestens eine Speicherzelle, das mindestens eine Bauelement, das mindestens eine Steuergerät, die mindestens eine Kühleinrichtung, das mindestens eine Kühlelement, der mindestens ein Bodenlängsträger, etc.).
Der Begriff „im Wesentlichen“ (z.B. „im Wesentlichen senkrechte Achse“) umfasst im Kontext der hier offenbarten Technologie jeweils die genaue Eigenschaft bzw. den genauen Wert (z.B. „senkrechte Achse“) sowie jeweils für die Funktion der Eigenschaft/ des Wertes unerhebliche Abweichungen (z.B. „tolerierbare Abweichung von senkrechte Achse“).
Die vorhergehende Beschreibung der vorliegenden Erfindung dient nur zu illustrativen Zwecken und nicht zum Zwecke der Beschränkung der Erfindung. Im Rahmen der Erfindung sind verschiedene Änderungen und Modifikationen möglich, ohne den Umfang der Erfindung sowie ihrer Äquivalente zu verlassen.
Bezugszeichenliste

100: Betriebsmittelbehälter
101: Oberschale
102: Unterschale
110, 120: Behälterkammern
130: Verbindungsbereich
140: Kühlrippen
152, 154: Medienleitungen
200: Energiespeichereinrichtung
210,220: Speichergehäuse
212, 222: gemeinsamer Gehäusewandabschnitt
213, 223: innere Außenseitenwand
214,224: Gehäusedeckel
215, 225: äußere Außenseitenwand
216, 226: Gehäuselängsträger
230: Speicherzelle
240: Bauelemente der Leistungselektronik
250: Steuergerät
300: Kühleinrichtung
310, 320: Kühlelement
410, 420: Bodenlängsträger
I: Innenraum I
M: Mitteltunnel
S: Speichervolumen
V: Innenvolumen

Claims

Baugruppe für ein Kraftfahrzeug, umfassend: - mindestens einen Betriebsmittelbehälter (100) zur Speicherung von unter Umgebungsbedingungen flüssigem Betriebsmittel; und - mindestens eine Energiespeichereinrichtung (200) zur Speicherung von elektrischer Energie; wobei der Betriebsmittelbehälter (100) und die Energiespeichereinrichtung (200) mindestens einen gemeinsamen Gehäusewandabschnitt (212, 222) aufweisen, wobei der gemeinsame Gehäuseabschnitt (212, 222) einen Innenraum (I) der Energiespeichereinrichtung (200) fluiddicht abtrennt gegenüber einem Speichervolumen (S) des Betriebsmittelbehälters (100), und wobei der Gehäusewandabschnitt (212, 222) einwandig ausgebildet ist.
Baugruppe nach Anspruch 1, wobei vor dem Zusammenbau der Baugruppe der Gehäusewandabschnitt (212, 222) lediglich an der Energiespeichereinrichtung (200) oder am Betriebsmittelbehälter (100) vorgesehen ist.
Baugruppe nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der gemeinsame Gehäusewandabschnitt (212, 222) vor dem Zusammenbau der Baugruppe i) von einer Außenwand des Betriebsmittelbehälters (100), ausgebildet wird, an der mindestens ein Speichergehäuse (210) mit einer Aussparung angebracht wird; oder ii) von einer Außenwand von mindestens einem Speichergehäuse (210) ausgebildet wird, an der der Betriebsmittelbehälter (100) mit einer korrespondierenden Aussparung angebracht wird.
Baugruppe nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei zu kühlende Elemente (230, 240) der Energiespeichereinrichtung (200) im gemeinsamen Gehäusewandabschnitt (222) am Speichergehäuse (210, 220) der Energiespeichereinrichtung (200) befestigt sind.
Baugruppe nach einem der vorherigen Ansprüche, ferner umfassend eine Kühleinrichtung (300) mit mindestens einem Kühlelement (310, 320) zur gemeinsamen Kühlung von Betriebsmittelbehälter (100) und Energiespeichereinrichtung (200), wobei das mindestens eine Kühlelement (310, 320) wärmeübertragend mit dem gemeinsamen Gehäusewandabschnitt (212, 222) verbunden ist.
Kraftfahrzeug, umfassend mindestens eine Baugruppe nach einem der vorherigen Ansprüche.
Verfahren zur Herstellung einer Baugruppe nach einem der vorherigen Ansprüche, umfassend die Schritte, - Bereitstellen von Betriebsmittelbehälter (100) und Energiespeichereinrichtung (200), wobei lediglich an der Energiespeichereinrichtung (200) oder am Betriebsmittelbehälter (100) der gemeinsame Gehäusewandabschnitt (212, 222) vorgesehen ist; und - aneinander Befestigen von Betriebsmittelbehälter (100) und Energiespeichereinrichtung (200) zu der Baugruppe.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei mehrere Teile (101, 102) das Speichervolumen (S) des Betriebsmittelbehälter (100) ausbilden, und wobei ein Teil (102) der mehreren Teile (101, 102) an ein Speichergehäuse (210, 220) der Energiespeichereinrichtung (200) zur Ausbildung des gemeinsamen Gehäusewandabschnitts (212, 222) angebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, wobei der Betriebsmittelbehälter (100) einen ausgesparten Wandbereich aufweist, und wobei der Betriebsmittelbehälter (100) derart an das Speichergehäuse (210, 220) montiert wird, dass der Rand vom ausgesparten Wandbereich fluiddicht an der Außenseite vom Speichergehäuse (210, 220) anliegt.