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Die Erfindung betrifft einen Akkumulator für ein Hybrid- oder Elektrofahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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In heutigen Hybrid- oder Elektrofahrzeugen werden Akkumulatoren aus mehreren Batteriemodulen verbaut. Die Batteriemodule umfassen dabei mehrere Batteriezellen. Die Batteriezellen werden üblicherweise aktiv gekühlt, um eine optimale Performance und Lebensdauer zu gewährleisten. Dazu wird eine vom Kühlmittel durchströmbare Kühlplatte oder auch mehrere einzelne vom Kühlmittel durchströmbare Kühlplatten einseitig an den Batteriemodulen wärmeübertragend festgelegt, so dass die Batteriezellen der jeweiligen Batteriemodule die erzeugte Wärme an das Kühlmittel abgeben können. Sind in dem Akkumulator mehrere Kühlplatten vorhanden, so müssen diese fluidisch miteinander verbunden werden. Die Batteriemodule und die Kühlplatten werden dann in einem Gehäuse - üblicherweise aus Metall - angeordnet. Durch die mehreren Kühlplatten, Fluidverbindungselemente zwischen den Kühlplatten und das metallische Gehäuse weist der Akkumulator ein vergleichsweise hohes Gewicht und einen hohen Bauraumbedarf auf. Ferner sind in dem Akkumulator durch die mehreren Kühlplatten und Fluidverbindungselemente mehrere Dichtstellen vorhanden, die aufwändig abgedichtet werden müssen. Insgesamt ist dadurch der gattungsgemäße Akkumulator relativ teuer in der Herstellung.
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Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, für einen Akkumulator der gattungsgemäßen Art eine verbesserte oder zumindest alternative Ausführungsform anzugeben, bei der die beschriebenen Nachteile überwunden werden.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, durch eine Funktionsintegration die Anzahl der Einzelteile in einem Akkumulator zu reduzieren und dadurch das Gewicht, den Bauraumbedarf und die Herstellungskosten des Akkumulators zu reduzieren. Ein Akkumulator ist für ein Hybrid- oder Elektrofahrzeug vorgesehen und weist ein Gehäuse aus zwei schalenförmigen Gehäuseteilen auf, die in einer Z-Richtung aneinander liegen und einen Innenraum des Gehäuses bilden. Der Akkumulator weist ferner mehrere Batteriemodule mit mehreren Batteriezellen auf, die in dem Innenraum des Gehäuses angeordnet sind. Zudem weist der Akkumulator wenigstens eine Kühlvorrichtung auf, an der zumindest einige der Batteriemodule wärmeübertragend anliegen. Dabei weist die Kühlvorrichtung einen von einem Fluid durchströmbaren Kühlraum, einen Fluideinlass zum Einleiten des Fluids in den Kühlraum und einen Fluidauslass zum Ausleiten des Fluids aus dem Kühlraum auf. Erfindungsgemäß ist der Kühlraum der wenigstens einen Kühlvorrichtung in dem jeweiligen Gehäuseteil durch eine wärmeleitende Abgrenzungsplatte gebildet. Dabei ist die Abgrenzungsplatte zu einem Boden des Gehäuseteils beabstandet und quer zur Z-Richtung ausgerichtet und trennt innerhalb des Gehäuseteils den Kühlraum von dem Innenraum fluiddicht ab. Dabei liegen zumindest einige der Batteriemodule an der Abgrenzungsplatte von dem Kühlraum abgewandt wärmeübertragend an.
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In dem erfindungsgemäßen Akkumulator ist der durchströmbare Kühlraum der Kühlvorrichtung einerseits durch den Boden des jeweiligen Gehäuseteils und andererseits durch die Abgrenzungsplatte begrenzt. Mit anderen Worten bildet der Boden des jeweiligen Gehäuseteils eine den Kühlraum begrenzende Wandung und Material zur Herstellung der Kühlvorrichtung kann vorteilhaft eingespart werden. Vorzugsweise erstreckt sich der Kühlraum der Kühlvorrichtung über den gesamten Boden des Gehäuseteils, so dass auch die Anzahl der Fluidverbindungselemente und entsprechend der Dichtstellen reduziert ist. Der Fluideinlass und der Fluidauslass können dann vorteilhafterweise integral in dem jeweiligen Gehäuseteil ausgeformt sein und den Kühlraum ohne weitere Dichtstellen fluidisch nach außen verbinden. Zumindest einige der Batteriemodule liegen dann innerhalb des Innenraumes an der Abgrenzungsplatte wärmeübertragend an und können über diese die Wärme an das Fluid abgeben. Die Abgrenzungsplatte kann beispielweise aus Metall oder aus einem anderen wärmeleitenden Material geformt sein. Das Fluid ist zweckgemäß zur Aufnahme der in den Batteriezellen erzeugten Wärme geeignet und kann beispielweise ein Kühlmittel sein. Insgesamt ist in dem erfindungsgemäßen Akkumulator die Anzahl der Einzelteile reduziert und dadurch können das Gewicht, der Bauraum und auch die Herstellungskosten des Akkumulators deutlich reduziert werden.
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Um das Gewicht des Akkumulators weiter zu reduzieren, kann das Gehäuse aus Kunststoff, vorzugsweise durch Spritzgießen, geformt sein. Der Kunststoff kann dann Polyamid oder Polypropylen vorzugsweise jeweils mit einem Glasfaseranteil sein. Die Dicke des Gehäuses kann beispielweise 2 bis 3 mm betragen. Um das Gehäuse zu versteifen, können an wenigstens einem der Gehäuseteile innenliegend oder außenliegend mehrere Versteifungsrippen ausgebildet sein. Um die elektromagnetische Verträglichkeit des Akkumulators zu verbessern und die Batteriemodule von äußeren elektromagnetischen Störfeldern zu schützen, kann das Gehäuse aus Kunststoff außenliegend eine Schirmschicht, vorzugsweise aus Aluminium, aufweisen. Alternativ oder zusätzlich kann ein Zusatzmaterial des Gehäuses aus Kunststoff eine abschirmende Wirkung aufweisen. Das Zusatzmaterial ist dann zweckgemäß dem Kunststoff des Gehäuses beigemischt. Alternativ oder zusätzlich können die beiden Gehäuseteile zueinander durch eine umlaufende Schirmdichtung fluidisch nach außen abgedichtet sein. Alternativ können die beiden Gehäuseteile zueinander durch eine umlaufende Dichtung und eine Schirmdichtung fluidisch nach außen abgedichtet sein. Sowohl die Schirmdichtung als auch die Dichtung können O-förmig sein.
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Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass die Abgrenzungsplatte von dem jeweiligen Gehäuseteil durch eine umlaufende Schwimmdichtung, bevorzugt aus einem Klebestoff auf einer Silikonbasis, fluidisch abgedichtet ist. Durch die Schwimmdichtung kann das Fluid aus dem Kühlraum in den Innenraum des Gehäuses nicht gelangen. Dabei ist die Abgrenzungsplatte an dem jeweiligen Gehäuseteil durch die Schwimmdichtung schwimmend gelagert, so dass die Abgrenzungsplatte und das Gehäuseteil an keiner Stelle Stoß an Stoß aneinander anliegen. Auf diese Weise können abweichende Wärmeausdehnungen der Abgrenzungsplatte und des jeweiligen Gehäuseteils ausgeglichen und dadurch die sonst auftretenden Spannungen in der Abgrenzungsplatte oder in dem Gehäuseteil vermieden werden. Vorteilhafterweise kann dann die Abgrenzungsplatte aus einem anderen Material als das jeweilige Gehäuseteil geformt sein. So können beispielweise das jeweilige Gehäuseteil bzw. das Gehäuse aus Kunststoff und die Abgrenzungsplatte aus Metall geformt sein, ohne dass im Betrieb ein Dichtproblem auftritt.
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Um die an der Abgrenzungsplatte anliegenden Batteriemodule gleichmäßig kühlen zu können, kann in dem Boden des jeweiligen Gehäuseteils und/oder an der Abgrenzungsplatte dem Kühlraum zugewandt ein Strömungsmuster ausgebildet sein. Durch das Strömungsmuster kann das Fluid von dem Fluideinlass zu dem Fluidauslass geführt werden. Mit anderen Worten können ein Fluidverteiler zum Verteilen des Fluids von dem Fluideinlass in den Kühlraum und ein Fluidsammler zum Sammeln des Fluids aus dem Kühlraum zu dem Fluidauslass sowie die einzelnen zu den Batteriemodulen führenden Kühlkanäle durch das Strömungsmuster abgebildet und somit in den Kühlraum integriert sein. Das Strömungsmuster weist dabei vorzugsweise mehrere Noppen oder mehrere Turbulenzkanäle auf, durch die das Fluid gezielt durch den Kühlraum geführt werden kann. So kann das Fluid beispielweise U-förmig durch den Kühlraum geführt werden. Grundsätzlich sind jedoch auch andere Fluidführungen durch den Kühlkanal denkbar.
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Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass an der Abgrenzungsplatte von dem Kühlraum abgewandt eine wärmeübertragende Schicht angeordnet ist. Die Schicht kann dabei einen wärmeübertragenden Kontakt zwischen der Abgrenzungsplatte und den an dieser anliegenden Batteriemodulen verbessern, so dass die Batteriezellen in den an der Abgrenzungsplatte anliegenden Batteriemodulen effizient gekühlt werden können. Die Schicht kann beispielweise eine wärmeleitende Folie oder eine wärmeleitende Paste oder eine wärmeleitende Beschichtung sein.
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Bei einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Akkumulators ist vorgesehen, dass der Akkumulator eine Batterie-Elektrik-Box aufweist, die innerhalb des Innenraumes in dem Gehäuse angeordnet ist. Die Batterie-Elektrik-Box liegt dabei an der Abgrenzungsplatte der wenigstens einen Kühlvorrichtung wärmeübertragend an und kann durch die Kühlvorrichtung mitgekühlt werden. Dadurch kann die Leistung der Batterie-Elektrik-Box verbessert und ein Überhitzen elektrischer Komponenten der Batterie-Elektrik-Box verhindert werden. Vorteilhafterweise kann die Batterie-Elektrik-Box mit dem jeweiligen Batteriemodul vergleichbare bzw. nahe identische Abmessungen aufweisen, so dass in dem Gehäuse anstatt eines der Batteriemodule die Batterie-Elektrik-Box angeordnet sein kann. Auf diese vorteilhafte Weise kann die Anordnung und das Festlegen der Batteriemodule und der Batterie-Elektrik-Box in dem Gehäuse deutlich vereinfacht werden. Zweckgemäß ist die Batterie-Elektrik-Box mit den einzelnen Batteriemodulen in dem Akkumulator elektrisch kontaktiert. So kann beispielweise eine Hochvolt-Kontaktierung zwischen den einzelnen Batteriemodulen und der Batterie-Elektrik-Box durch isolierend ummantelte Kupferstromschienen realisiert sein. Dabei können die Batteriemodule untereinander beispielweise in Serie geschaltet sein, wobei auch andere Verschaltungsschemas denkbar sind.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung des Gehäuses kann vorgesehen sein, dass die beiden Gehäuseteile als Gleichteile ausgebildet sind. Eine derartige Ausgestaltung des Gehäuses vereinfacht die Herstellung des Gehäuses, so dass die Herstellungskosten reduziert werden können. Ist das Gehäuse beispielweise aus Kunststoff durch Spritzgießen geformt, so können die beiden Gehäuseteile mit demselben Spritzgusswerkzeug hergestellt sein. Die kleinen noch vorhandenen Unterschiede in den Gehäuseteilen können dann durch Schieber oder Einsätze in dem Spritzgusswerkzeug realisiert werden.
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Vorteilhafterweise können die Batteriemodule innerhalb des Gehäuses in zwei übereinander angeordneten Ebenen angeordnet sein. Der Akkumulator kann dann jeweils eine Kühlvorrichtung in dem jeweiligen Gehäuseteil aufweisen, wobei die eine Ebene der Batteriemodule in dem einen Gehäuseteil an der einen Kühlvorrichtung und die andere Ebene der Batteriemodule in dem anderen Gehäuseteil an der anderen Kühlvorrichtung wärmeübertragend angeordnet sind. Weist der Akkumulator eine in dem Gehäuse angeordnete Batterie-Elektrik-Box auf, so kann diese mit dem jeweiligen Batteriemodul vergleichbare bzw. nahe identische Abmessungen aufweisen. Dann kann die Batterie-Elektrik-Box ein Batteriemodul in einer der Ebenen ersetzen und dadurch platzsparend in dem Gehäuse angeordnet sein.
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Die jeweiligen Batteriemodule in den jeweiligen Ebenen und die Batteriemodule der beiden Ebenen sind zweckgemäß untereinander und gegebenenfalls mit der Batterie-Elektrik-Box elektrisch verschaltet. Bei den Batteriemodulen in den jeweiligen Ebenen kann die Hochvolt-Verbindung beispielweise durch isolierend ummantelte Kupferstromschienen realisiert sein. Dabei können die Batteriemodule untereinander beispielweise in Serie geschaltet sein, wobei auch andere Verschaltungsschemas denkbar sind. Die beiden Ebenen der Batteriemodule können durch einen Hochvolt-Anschluss und einen Niedervolt-Anschluss miteinander elektrisch verschaltet sein. Der Hochvolt-Anschluss zwischen den beiden Ebenen der Batteriemodule kann Montage- und Fertigungstoleranzen sowie unterschiedliche Stecktiefe ausgleichen und in Form eines selbstfindenden Flachsteckers realisiert sein. Vorteilhafterweise kann in dem Hochvolt-Anschluss ein Plug-und-Play-Prinzip realisiert sein. Zweckgemäß rastet der Hochvolt-Anschluss dann nicht ein, um die Wartung und die Demontage der beiden Gehäuseteile voneinander zu vereinfachen. Der Niedervolt-Anschluss zwischen den beiden Ebenen der Batteriemodule kann beispielsweise durch einen Stecker und einen Kabel realisiert sein, die manuell miteinander verschaltet werden. Beim Zusammenführen der beiden Gehäuseteile mit den darin angeordneten und verschalteten Batteriemodulen und gegebenenfalls mit der Batterie-Elektrik-Box wird dann die Hochvolt-Verbindung zwischen den beiden Ebenen durch den selbstfindenden Hochvolt-Anschluss automatisch hergestellt und die Niedervolt-Verbindung kann anschließend durch ein manuelles Verschalten des Niedervolt-Anschlusses erfolgen.
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Zum Festlegen der Batteriemodule in dem Gehäuse kann vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass innerhalb des Gehäuses mehrere Abstandshalter angeordnet sind. Vorzugsweise sind die Abstandshalter an wenigstens einem Halterahmen beabstandet zueinander festgelegt, um die Montage der Abstandshalter in dem Innenraum zu vereinfachen. Dabei können die Batteriemodule der jeweiligen Ebene durch die Abstandshalter zueinander und zu dem jeweiligen Gehäuseteil beabstandet festlegt sein. Alternativ oder zusätzlich können die Abstandshalter die beiden Ebenen der Batteriemodule beabstandet zueinander festlegen. Die Abstandshalter ermöglichen eine Fixierung der Batteriezellmodule in dem jeweiligen Gehäuseteil und in der jeweiligen Ebene. Ferner ermöglichen diese eine Kräfteübertragung zwischen den Batteriemodulen in den beiden Ebenen aufeinander. Dabei sind unterschiedliche Ausgestaltungen der Abstandshalter denkbar. So kann beispielweise in jedem der Gehäuseteile jeweils ein Halterahmen mit den Abstandshaltern angeordnet sein, die die Batteriemodule der entsprechenden Ebene zueinander beabstandet festlegen. Die beiden Ebenen sind dann durch die Abstandshalter an dem jeweiligen Halterahmen beabstandet zueinander festgelegt. Alternativ kann zwischen den beiden Ebenen ein einzelner Halterahmen mit den Abstandshaltern angeordnet sein, die die Batteriemodule in den beiden Ebenen und die beiden Ebenen beabstandet zueinander festlegen. Vorteilhafterweise kann der Halterahmen auch einen Berührschutz für Hochvolt-Verbindung aufweisen oder bilden. Ferner können an dem Halterahmen auch Stecker und Kabel eines Niedervolt-Anschlusses festgelegt sein. Alternativ können die Abstandshalter einzeln ohne einen Halterahmen in dem Gehäuse angeordnet sein und die Batteriemodule in den beiden Ebenen und die beiden Ebenen beabstandet zueinander festlegen.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Akkumulators ist vorgesehen, dass die beiden Gehäuseteile mittels mehrerer das Gehäuse durchdringenden Gewindestangen miteinander verspannt und dadurch aneinander festgelegt sind. Dabei sind die Batteriemodule durch die jeweiligen Gewindestangen an mehreren - aber an wenigstens zwei - Erstbefestigungsstellen an dem Gehäuse festgelegt. Die Abgrenzungsplatte der wenigstens einen Kühlvorrichtung ist dann zwischen den jeweiligen anliegenden Batteriemodulen und dem jeweiligen Gehäuseteil in der Z-Richtung verspannt. Die Gewindestangen gehen dabei vorzugsweise nicht durch die Abgrenzungsplatte hindurch, so dass einerseits keine unerwünschten Dichtstellen in dem Akkumulator entstehen und dass andererseits die schwimmende Lagerung der Abgrenzungsplatte an dem jeweiligen Gehäuseteil nicht beeinträchtigt ist. Die Gewindestangen können beispielsweise selbfurchend sein, wobei dann an den jeweiligen Gehäuseteilen Verdickungen zur Aufnahme der Gewindestangen vorgesehen sein können. Sind in dem Gehäuse die Batteriemodule in zwei Ebenen angeordnet und durch die Abstandshalter beabstandet zueinander festgelegt, so können die Gewindestangen die Abstandshalter durchdringen. Dadurch sind in dem Gehäuse die Batteriemodule der beiden Ebenen über die Abstandshalter miteinander und mit den beiden Gehäuseteilen verspannt. Die jeweilige Abgrenzungsplatte der Kühlvorrichtung ist dadurch zwischen dem jeweiligen Gehäuseteil und den anliegenden Batteriemodulen sicher verspannt, so dass die Festigkeit der Kühlvorrichtung deutlich erhöht ist. Ist das Gehäuse durch die Schirmdichtung und/oder die Dichtung nach außen abgedichtet, so kann diese zwischen den Gehäuseteilen mitverspannt sein.
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Um die Festigkeit des Akkumulators zu verbessern, können die jeweiligen Batteriemodule an mehreren - aber an wenigstens zwei - Zweitbefestigungsstellen an dem jeweiligen Gehäuseteil festgelegt sein. Dabei sind diese vorzugsweise mit dem jeweiligen Gehäuseteil durch selbstfurchende Schrauben verschraubt. Die Schrauben gehen dabei vorzugsweise nicht durch die Abgrenzungsplatte hindurch, so dass einerseits keine unerwünschten Dichtstellen in dem Akkumulator entstehen und dass andererseits die schwimmende Lagerung der Abgrenzungsplatte an dem jeweiligen Gehäuseteil nicht beeinträchtigt ist. Zur Aufnahme der Schrauben können an den jeweiligen Gehäuseteilen Verdickungen vorgesehen sein. Die Schraubentiefe der jeweiligen Schrauben in den jeweiligen Vertiefungen ist dann vorzugsweise zumindest zweimal höher als der Gewindedurchmesser. Sind in dem Gehäuse die Abstandshalter festgelegt, so können die jeweiligen Schrauben einseitig in den Abstandshaltern aufgenommen und dadurch in dem Gehäuse zusätzlich fixiert sein. Das jeweilige Batteriemodul ist vorteilhafterweise zumindest an den beiden Erstbefestigungsstellen und an den beiden Zweitbefestigungsstellen in dem Gehäuse festgelegt, so dass die Festigkeit des Akkumulators deutlich erhöht ist.
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Weist der Akkumulator eine Batterie-Elektrik-Box auf, so können die Erstbefestigungsstellen und/oder Zweitbefestigungsstellen für die jeweiligen Batteriemodule und für die Batterie-Elektrik-Box identisch sein. Dadurch kann die Montage und insgesamt der Aufbau des Akkumulators deutlich vereinfacht werden. Zweckgemäß weist dann die Batterie-Elektrik-Box vergleichbare bzw. nahe identische Abmessungen mit den jeweiligen Batteriemodulen auf.
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Zusammenfassend ist in dem erfindungsgemäßen Akkumulator die Anzahl der Einzelteile reduziert, so dass das Gewicht, der Bauraumbedarf und die Herstellungskosten des Akkumulators reduziert werden können. Durch weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Akkumulators kann der Aufbau des Akkumulators weiter vereinfacht und sein Gewicht weiter reduziert werden.
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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 Explosionsansicht eines erfindungsgemäßen Akkumulators;
- 2 eine Ansicht des zusammengebauten erfindungsgemäßen Akkumulators;
- 3 eine Explosionsansicht einer Kühlvorrichtung in dem erfindungsgemäßen Akkumulator;
- 4 eine Schnittansicht einer schwimmenden Lagerung in der Kühlvorrichtung des erfindungsgemäßen Akkumulators;
- 5 und 6 eine Explosionsansicht und eine Ansicht von in einem Gehäuseteil festgelegten Batteriemodulen in dem erfindungsgemäßen Akkumulator;
- 7 und 8 Ansichten von Gehäuseteilen mit den darin angeordneten Batteriemodulen in dem erfindungsgemäßen Akkumulator;
- 9 und 10 weitere Ansichten der Gehäuseteile aus 7 und 8 in dem erfindungsgemäßen Akkumulator;
- 11 eine Schnittansicht des erfindungsgemäßen Akkumulators an Gewindestangen;
- 12 eine Schnittansicht des erfindungsgemäßen Akkumulators an Schrauben;
- 13 ein Verschaltungsschema der Batteriemodule in dem erfindungsgemäßen Akkumulator.
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1 zeigt eine Explosionsansicht eines erfindungsgemäßen Akkumulators 1 für ein Hybrid- oder Elektrofahrzeug. 2 zeigt eine Ansicht des zusammengebauten Akkumulators 1. Der Akkumulator 1 weist dabei ein Gehäuse 2 aus zwei schalenförmigen Gehäuseteilen 2a und 2b auf, die aneinander in Z-Richtung festgelegt sind. Die beiden Gehäuseteile 2a und 2b sind als Gleichteile ausgebildet und können beispielweise aus Kunststoff geformt sein. Zwischen den beiden Gehäuseteilen 2a und 2b ist ein Innenraum 3 des Gehäuses 2 gebildet, in dem Batteriemodule 4 mit mehreren Batteriezellen - hier nicht gezeigt - angeordnet sind. Die Batteriemodule 4 sind dabei innerhalb des Gehäuses 2 in zwei übereinander angeordneten Ebenen 5a und 5b angeordnet, wobei die jeweiligen Ebenen 5a und 5b der Batteriemodule 4 in den jeweiligen Gehäuseteilen 2a und 2b festgelegt sind. In der Ebene 5a ist dabei eins der Batteriemodule 4 durch eine Batterie-Elektrik-Box 6 ersetzt, die vergleichbare bzw. nahe identische Abmessungen mit den jeweiligen Batteriemodulen 4 aufweist. Die Batteriemodule 4 sind innerhalb der jeweiligen Ebene 5a und 5b und die jeweiligen Ebenen 5a und 5b sind durch jeweils eine Kupferstromschiene 7 elektrisch miteinander verschaltet, wie in 13 gezeigt ist. Die Batteriemodule 4 sind dann über die Batterie-Elektrik-Box 6 nach außen elektrisch kontaktiert, wozu in dem Gehäuseteil 2a ein Stromanschluss 8 für die Batterie-Elektrik-Box 6 vorgesehen ist.
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Der Akkumulator 1 weist ferner zwei Kühlvorrichtungen 9a und 9b auf, die jeweils einen vom Fluid durchströmbaren Kühlraum 10a und 10b, einen Fluideinlass 11a und 11b und einen Fluidauslass 12a und 12b aufweisen. Die Kühlvorrichtungen 9a und 9b sind in dem jeweiligen Gehäuseteil 2a und 2b innerhalb des Innenraumes 3 angeordnet. Der jeweilige Kühlraum 10a und 10b ist dabei jeweils durch eine wärmeleitende Abgrenzungsplatte 13a und 13b gebildet, die innerhalb des jeweiligen Gehäuseteils 2a und 2b jeweils zu ihrem Boden 14a und 14b beabstandet angeordnet ist. Die jeweilige Abgrenzungsplatte 13a und 13b trennt den jeweiligen Kühlraum 10a und 10b von dem Innenraum 3 fluiddicht ab. Die jeweilige Ebene 5a und 5b der Batteriemodule 4 liegt dann an der jeweiligen Abgrenzungsplatte 13a und 13b wärmeübertragend an, so dass die Batteriemodule 4 die erzeugte Wärme über die jeweilige Abgrenzungsplatte 13a und 13b an das Fluid in dem Kühlraum 10a und 10b abgeben können. In der Ebene 5a liegt die Batterie-Elektrik-Box 6 auf gleiche Weise wärmeübertragend an der Abgrenzungsplatte 13a an und wird durch die Kühlvorrichtung 9a mitgekühlt. Zwischen den beiden Ebenen 5a und 5b ist in dem Gehäuse 2 ein Halterahmen 15 mit mehreren Abstandshaltern 16 angeordnet. Die Abstandshalter 16 legen dabei die Batteriemodule 4 in der jeweiligen Ebene 5a und 5b sowie die beiden Ebenen 5a und 5b in Z-Richtung beabstandet zueinander.
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Die beiden Gehäuseteile 2a und 2b sind mittels mehrerer das Gehäuse 2 durchdringenden Gewindestangen 17 miteinander verspannt und dadurch aneinander festgelegt. Die Gewindestangen 17 gehen dabei durch Aufnahmeöffnungen in den jeweiligen Abstandshalter 16 hindurch und legen diese in dem Gehäuse 2 zusätzlich fest. Zwischen den beiden Gehäuseteilen 2a und 2b sind dann die Abgrenzungsplatten 13a und 13b, die Batteriemodule 4 der beiden Ebenen 5a und 5b und der Halterahmen 15 mit den Abstandshaltern 16 verspannt. Dadurch ist die Festigkeit des Akkumulators 1 deutlich erhöht. Durch die jeweiligen Gewindestangen 17 sind zudem die Batteriemodule 4 an jeweils zwei Erstbefestigungsstellen 18 - siehe hierzu auch 11 - an dem Gehäuse 2 festgelegt. Ferner ist das jeweilige Batteriemodul 4 mit dem jeweiligen Gehäuseteil 2a und 2b durch die selbstfurchenden Schrauben 19 an zwei Zweitbefestigungsstellen 20 - siehe hierzu auch 12 - verschraubt. Für die Schrauben 19 sind an dem jeweiligen Gehäuseteil 2a und 2b Verdickungen 25 vorgesehen, so dass die Schrauben 19 sicher an dem Gehäuse 2 festlegbar sind. Innerhalb des Gehäuses 2 sind die Schrauben 19 durch die jeweiligen Abstandshalter 16 einseitig aufgenommen, damit die Schrauben 19 sich nicht verschieben. Dazu ist in dem jeweiligen Abstandshalter 16 eine durchdringende Aufnahmeöffnung vorgesehen. Vorteilhafterweise durchdringen die Gewindestangen 17 und die Schrauben 19 die Abgrenzungsplatten 13a und 13b der Kühlvorrichtungen 9a und 9b nicht, so dass keine zusätzlichen Dichtstellen in dem Innenraum 3 entstehen. Die Erstbefestigungsstellen 18 und die Zweitbefestigungsstellen 20 für die jeweiligen Batteriemodule 4 und für die Batterie-Elektrik-Box 6 sind ferner identisch ausgebildet, wodurch die Montage und der Aufbau des Akkumulators 1 deutlich vereinfacht ist. Weitere Einzelheiten zu dem Akkumulator 1 werden anhand 3 bis 13 näher erläutert.
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3 zeigt eine Explosionsansicht der Kühlvorrichtung 9b in dem Gehäuseteil 2b. Der durchströmbare Kühlraum 10b ist einerseits durch den Boden 14b des Gehäuseteils 2b und andererseits durch die Abgrenzungsplatte 13b begrenzt. Der Kühlraum 10b erstreckt sich dabei über den gesamten Boden 14b und es sind keine Fluidverbindungselemente in dem Innenraum 3 verbaut. Der Fluideinlass 11b und der Fluidauslass 12b - siehe hierzu 1 und 2 - sind zudem integral in dem Gehäuseteil 2b ausgeformt, so dass der Kühlraum 10b ohne weitere Dichtstellen fluidisch nach außen verbunden ist. In dem Boden 14b des Gehäuseteils 2b ist ein Strömungsmuster 21 dem Kühlraum 10b zugewandt ausgebildet, das das Fluid von dem Fluideinlass 11b zu dem Fluidauslass 12b U-förmig führt. Grundsätzlich sind jedoch auch andere Fluidführungen durch den Kühlraum 10b denkbar. Die Kühlvorrichtung 9a ist identisch zu der hier gezeigten Kühlvorrichtung 9b ausgebildet. Bei der Montage des Akkumulators 1 können folglich in einem ersten Schritt die jeweiligen Abgrenzungsplatten 13a und 13b in dem jeweiligen Gehäuseteil 2a und 2b angeordnet und festgelegt werden.
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4 zeigt eine Schnittansicht an der Kühlvorrichtung 9b. Wie hier gezeigt, ist die Abgrenzungsplatte 13b von dem Gehäuseteil 2b durch eine umlaufende Schwimmdichtung 22 fluidisch abgedichtet. Die Schwimmdichtung 22 ist vorzugsweise aus einem Klebestoff auf einer Silikonbasis geformt. Die Schwimmdichtung 22 ist in einer Dichtungsnut 23 angeordnet und nimmt die Abgrenzungsplatte 13b schwimmend auf, so dass an keiner Stelle die Abgrenzungsplatte 13b und das Gehäuseteil 2b sich berühren. Durch die schwimmende Lagerung der Abgrenzungsplatte 13b können das Gehäuseteil 2b und die Abgrenzungsplatte 13b aus unterschiedlichen Materialien geformt sein. So kann beispielweise die Abgrenzungsplatte 13b aus Metall wie Aluminium und das Gehäuseteil 2b aus Kunststoff sein. Die Abgrenzungsplatte 13a der Kühlvorrichtung 9a ist identisch zu der hier gezeigten Abgrenzungsplatte 13b an dem Gehäuseteil 2a gelagert.
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5 zeigt eine Explosionsansicht und 6 zeigt eine Ansicht der Batteriemodule 4, die in dem Gehäuseteil 2b festgelegt sind. Die Batteriemodule 4 sind dabei an den Zweitbefestigungsstellen 20 durch selbstfurchende Schrauben 19 mit dem Gehäuseteil 2b verschraubt und durch die Kupferstromschienen 7 elektrisch miteinander verschaltet. Bei der Montage des Akkumulators 1 können in einem zweiten Schritt die Batteriemodule 4 in dem Gehäuseteil 2b angeordnet, mit dieser verschraubt und anschließend durch eine verschließbare Montageöffnung 24 miteinander elektrisch verschaltet werden. Auf gleiche Weise können dann auch die Batteriemodule 4 und die Batterie-Elektrik-Box 6 in dem Gehäuseteil 2a angeordnet und festgelegt werden.
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7 zeigt eine Ansicht des Gehäuseteils 2a und 8 zeigt eine Ansicht des Gehäuseteils 2b mit festlegten Batteriemodulen 4. In dem Gehäuseteil 2a ist eins der Batteriemodule 4 durch die Batterie-Elektrik-Box ersetzt, die jedoch auf gleiche Weise wie die Batteriemodule 4 mittels den Schrauben 19 in dem Gehäuseteil 2a festgelegt ist. In dem Gehäuseteil 2b ist bereits der Halterahmen 15 mit den Abstandshaltern 16 angeordnet. Die Abstandshalter 16 nehmen dabei die Schrauben 19 einseitig auf, wie in 12 gezeigt ist. Bei der Montage des Akkumulators 1 wird folglich in einem dritten Schritt der Halterahmen 15 mit den Abstandshaltern 16 in einem der Gehäuseteile 2a oder 2b angeordnet.
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9 und 10 zeigen weitere Ansichten der beiden Gehäuseteile 2a und 2b aus 7 und 8. Hier können die beiden Gehäuseteile 2a und 2b nun bei der Montage in einem vierten Schritt aneinander angeordnet und durch Gewindestangen 17 in Z-Richtung miteinander verspannt werden. Nach dem Verspannen der beiden Gehäuseteile 2a und 2b miteinander entsteht nun der Akkumulator 1 wie dieser in 2 gezeigt ist.
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11 zeigt eine Schnittansicht des Akkumulators 1 an den Gewindestangen 17. Die Gewindestangen 17 durchdringen das Gehäuse 2 und verspannen die jeweiligen Abgrenzungsplatten 13a und 13b sowie die Batteriemodule 4 der beiden Ebenen 5a und 5b zwischen den Gehäuseteilen 2a und 2b. Dabei gehen die Gewindestangen 17 durch die Aufnahmeöffnungen der Abstandshalter 16 hindurch und sind dadurch zusätzlich in dem Gehäuse 2 fixiert. Die Gewindestangen 17 durchdringen dabei die jeweiligen Abgrenzungsplatten 13a und 13b nicht, so dass in dem Innenraum 3 keine unerwünschten Dichtstellen entstehen. Die jeweiligen Batteriemodule 4 sind dabei durch die Gewindestangen 17 an den beiden Erstbefestigungsstellen 18 in dem Gehäuse 2 festgelegt.
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12 zeigt eine Schnittansicht des Akkumulators 1 an den selbstfurchenden Schrauben 19. Die Schrauben 19 legen die jeweiligen Batteriemodule 4 in dem jeweiligen Gehäuseteil 2a und 2b an den beiden Zweitbefestigungsstellen 20 fest. Die jeweiligen Schrauben 19 sind dabei einerseits in der jeweiligen Verdickung 25 und andererseits in dem jeweiligen Abstandshalter 16 in der Aufnahmeöffnung aufgenommen. Die Schraubentiefe der jeweiligen Schrauben 19 in der jeweiligen Verdickung 25 ist dann vorzugsweise zumindest zweimal höher als der Gewindedurchmesser. Die Schrauben 19 gehen durch die Abgrenzungsplatten 13a und 13b nicht hindurch, so dass keine unerwünschten Dichtstellen in dem Innenraum 3 entstehen.
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Wie in 11 und 12 sichtbar, ist zwischen den beiden Gehäuseteilen 2a und 2b eine Dichtung 26 angeordnet, die mit diesen verspannt ist. In dem gezeigten Akkumulator 1 nach 1 bis 12 sind die Erstbefestigungsstellen 18 und die Zweitbefestigungsstellen 20 an dem jeweiligen Batteriemodul 4 jeweils gegenüberliegend angeordnet. Grundsätzlich ist jedoch auch eine diagonale Anordnung der Erstbefestigungsstellen 18 und der Zweitbefestigungsstellen 20 an dem jeweiligen Batteriemodul 4 denkbar.
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13 zeigt nun ein mögliches Verschaltungsschema der Batteriemodule 4 in dem Akkumulator 1. Hier sind die Batteriemodule 4 jeweils in Serie miteinander und mit der Batterie-Elektrik-Box 6 verschaltet. Grundsätzlich sind jedoch auch andere Verschaltungsschemas denkbar.
