DE102019007693A1 - Electrical energy storage and method for its assembly - Google Patents

Electrical energy storage and method for its assembly Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Energiespeicher (1) für ein Fahrzeug mit einer Anzahl von elektrisch seriell und/oder parallel miteinander verschalteten Einzelzellen (3), die in einem Gehäuse angeordnet sind. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass- ein Modulrahmen (2) zur Aufnahme einer vorgegebenen Anzahl von in jeweils einem Zellrahmen (4) angeordneten Einzelzellen (3) ausgebildet ist,- der Modulrahmen (2) und die Anzahl von Zellrahmen (4) eine miteinander korrespondierende horizontale Aussparung (A1) zur Aufnahme einer Befestigungsschiene (5) aufweisen und- der Modulrahmen (2) sowie die Befestigungsschiene (5) eine miteinander korrespondierende vertikale Aussparung (A2) mit Innengewinde zur Verschraubung der Befestigungsschiene (5) mit dem Modulrahmen (2) aufweisen.The invention relates to an electrical energy store (1) for a vehicle with a number of individual cells (3) which are electrically connected in series and / or in parallel and which are arranged in a housing. According to the invention, a module frame (2) is designed to accommodate a predetermined number of individual cells (3) arranged in each cell frame (4), - the module frame (2) and the number of cell frames (4) have a corresponding horizontal one Have recess (A1) for receiving a fastening rail (5) and - the module frame (2) and the fastening rail (5) have a corresponding vertical recess (A2) with an internal thread for screwing the fastening rail (5) to the module frame (2).

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Energiespeicher für ein Fahrzeug mit einer Anzahl von elektrisch seriell und/oder parallel miteinander verschalteten Einzelzellen, die in einem Gehäuse angeordnet sind. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Montage eines elektrischen Energiespeichers mit einer Anzahl von elektrisch seriell und/oder parallel miteinander verschalteten Einzelzellen, die in einem Gehäuse angeordnet werden.The invention relates to an electrical energy store for a vehicle with a number of individual cells which are electrically connected in series and / or in parallel and are arranged in a housing. Furthermore, the invention relates to a method for assembling an electrical energy store with a number of individual cells which are electrically connected in series and / or in parallel and which are arranged in a housing.

Aus der DE 10 2014 215 543 A1 ist eine Rahmeneinrichtung zur Aufnahme von Speicherzellen eines Energiespeichermediums, insbesondere eines Batteriemoduls, bekannt. Die Rahmeneinrichtung umfasst zwei plattenförmige Abschlusselemente, die zwei einander entlang einer Achse gegenüberliegende Enden der Rahmeneinrichtung bilden. Auf einander gegenüberliegenden Seiten der Rahmeneinrichtung sind Verbindungselemente angeordnet, die sich von dem einen Ende zu dem anderen Ende der Rahmeneinrichtung erstrecken und die beiden Abschlusselemente über eine Distanz mechanisch miteinander verbinden. Jedes der Verbindungselemente weist zur Verbindung mit den beiden Abschlusselementen an jedem seiner Enden einen quer zu der Achse ausgerichteten Zapfen auf, der jeweils in eine Ausnehmung in einem der Abschlusselemente eingreift und dort mittels eines jeweiligen riegelartigen Sicherungselementes lösbar fixiert ist.From the DE 10 2014 215 543 A1 a frame device for receiving memory cells of an energy storage medium, in particular a battery module, is known. The frame device comprises two plate-shaped end elements, which form two ends of the frame device opposite one another along an axis. On opposite sides of the frame device connecting elements are arranged, which extend from one end to the other end of the frame device and mechanically connect the two end elements to each other over a distance. For connection to the two end elements, each of the connecting elements has at each of its ends a pin which is oriented transversely to the axis and engages in a recess in one of the end elements and is releasably fixed there by means of a respective bolt-like securing element.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gegenüber dem Stand der Technik verbesserten elektrischen Energiespeicher für ein Fahrzeug und ein Verfahren zur Montage des elektrischen Energiespeichers anzugeben.The object of the invention is to provide an electrical energy store for a vehicle which is improved compared to the prior art and a method for assembling the electrical energy store.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem elektrischen Energiespeicher gelöst, welcher die in Anspruch 1 angegeben Merkmale aufweist. Darüber hinaus wird die Aufgabe mit einem Verfahren gelöst, welches die in Anspruch 2 angegebenen Merkmale aufweist.The object is achieved according to the invention with an electrical energy store which has the features specified in claim 1. In addition, the object is achieved with a method which has the features specified in claim 2.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.

Ein elektrischer Energiespeicher für ein Fahrzeug umfasst eine Anzahl von elektrisch seriell und/oder parallel miteinander verschalteten Einzelzellen, die in einem Gehäuse angeordnet sind. Erfindungsgemäß ist ein Modulrahmen zur Aufnahme einer vorgegebenen Anzahl von in jeweils einem Zellrahmen angeordneten Einzelzellen ausgebildet, wobei der Modulrahmen und die Zellrahmen eine miteinander korrespondierende horizontale Aussparung zur Aufnahme einer Befestigungsschiene aufweisen und der Modulrahmen sowie die Befestigungsschiene eine miteinander korrespondierende vertikale Aussparung mit Innengewinde zur Verschraubung der Befestigungsschiene mit dem Modulrahmen aufweisen.An electrical energy store for a vehicle comprises a number of individual cells which are electrically connected in series and / or in parallel and are arranged in a housing. According to the invention, a module frame is designed to accommodate a predetermined number of individual cells arranged in each cell frame, the module frame and the cell frame having a corresponding horizontal recess for receiving a fastening rail and the module frame and the fastening rail having a corresponding vertical recess with an internal thread for screwing the Have a mounting rail with the module frame.

Ein derart ausgebildeter elektrischer Energiespeicher ist vergleichsweise einfach montierbar und demontierbar, wobei eine Anzahl von Komponenten des Energiespeichers relativ gering ist. Zusatzbauteile und Betriebsmittel können verringert werden oder entfallen vollständig, so dass ein Gewicht des elektrischen Energiespeichers reduziert werden kann.An electrical energy store designed in this way is comparatively easy to assemble and disassemble, a number of components of the energy store being relatively small. Additional components and operating resources can be reduced or eliminated completely, so that a weight of the electrical energy store can be reduced.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.Exemplary embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to drawings.

Dabei zeigen:

  • 1 schematisch eine perspektivische Ansicht eines elektrischen Energiespeichers,
  • 2 schematisch eine perspektivische Ansicht einer Explosionsdarstellung des elektrischen Energiespeichers,
  • 3 schematisch eine perspektivische Ansicht des elektrischen Energiespeichers ohne Vorderelement eines Modulrahmens,
  • 4 schematisch eine perspektivische Ansicht eines ersten Montageschritt zur Montage des elektrischen Energiespeichers,
  • 5 schematisch einen vergrößerten Ausschnitt einer Schnittdarstellung beim Einsetzen eines Zellverbundes in den Modulrahmen,
  • 6 schematisch eine perspektivische Ansicht eines zweiten Montageschrittes zur Montage des elektrischen Energiespeichers,
  • 7 schematisch einen vergrößerten Ausschnitt einer Schnittdarstellung nach Einschieben einer Befestigungsschiene,
  • 8 schematisch eine perspektivische Ansicht eines dritten Montageschrittes zur Montage des elektrischen Energiespeichers und
  • 9 schematisch einen vergrößerten Ausschnitt einer Schnittdarstellung nach einem Verschrauben der Befestigungsschiene mit dem Montagerahmen,
Show:
  • 1 schematically a perspective view of an electrical energy store,
  • 2nd schematically shows a perspective view of an exploded view of the electrical energy store,
  • 3rd schematically a perspective view of the electrical energy store without a front element of a module frame,
  • 4th schematically shows a perspective view of a first assembly step for assembling the electrical energy store,
  • 5 schematically shows an enlarged detail of a sectional view when inserting a cell assembly in the module frame,
  • 6 schematically shows a perspective view of a second assembly step for assembling the electrical energy store,
  • 7 schematically shows an enlarged detail of a sectional view after insertion of a fastening rail,
  • 8th schematically shows a perspective view of a third assembly step for assembling the electrical energy store and
  • 9 schematically shows an enlarged detail of a sectional view after screwing the fastening rail to the mounting frame,

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Corresponding parts are provided with the same reference symbols in all figures.

1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines elektrischen Energiespeichers 1 für ein nicht näher dargestelltes Fahrzeug, welches als Elektrofahrzeug, Hybridfahrzeug oder ein mit Brennstoffzellen ausgebildetes Fahrzeug ausgeführt ist. 1 shows a perspective view of an electrical energy store 1 for a vehicle, not shown, which is designed as an electric vehicle, hybrid vehicle or a vehicle designed with fuel cells.

Der elektrische Energiespeicher 1 umfasst einen Modulrahmen 2, eine vorgegebene Anzahl von Einzelzellen 3, die jeweils in einem Zellrahmen 4 angeordnet sind, zwei Befestigungsschienen 5 und vier Schrauben 6, die insbesondere in 8 gezeigt sind.The electrical energy storage 1 includes a module frame 2nd , a predetermined number of individual cells 3rd each in a cell frame 4th are arranged, two mounting rails 5 and four screws 6 which in particular in 8th are shown.

2 zeigt eine perspektivische Ansicht einer teilweisen Explosionsdarstellung des elektrischen Energiespeichers 1 und in 3 ist eine perspektivische Ansicht des elektrischen Energiespeichers 1 ohne Vorderseitenelement 2.1 des Modulrahmens 2 gezeigt. 2nd shows a perspective view of a partial exploded view of the electrical energy store 1 and in 3rd is a perspective view of the electrical energy storage 1 without front element 2.1 of the module frame 2nd shown.

In 4 ist eine perspektivische Ansicht des elektrischen Energiespeichers 1 bei einem ersten Montageschritt zur Montage des elektrischen Energiespeichers 1 dargestellt. Dabei werden die in den Zellrahmen 4 angeordneten Einzelzellen 3 als Zellblock Z in den Modulrahmen 2 eingeschoben, d. h. eingesetzt.In 4th is a perspective view of the electrical energy storage 1 in a first assembly step for assembling the electrical energy store 1 shown. Doing so will be in the cell frame 4th arranged single cells 3rd as a cell block Z. in the module frame 2nd inserted, ie inserted.

Das Vorderseitenelement 2.1, ein Rückseitenelement 2.2 und Seitenelemente 2.3 des Modulrahmens 2 sowie die Zellrahmen 4 weisen miteinander korrespondierende horizontale Aussparungen A1 auf, die somit einen Kanal bilden, wobei die horizontalen Aussparungen A1 der Seitenelemente 2.3 und der Zellrahmen 4 als Nut und die des Vorderseitenelementes 2.1 und des Rückseitenelementes 2.2 als rechteckförmiges Durchgangsloch ausgebildet sind.The front element 2.1 , a back element 2.2 and side elements 2.3 of the module frame 2nd as well as the cell frame 4th have corresponding horizontal recesses A1 on, thus forming a channel, the horizontal recesses A1 of the side elements 2.3 and the cell frame 4th as a groove and that of the front element 2.1 and the rear element 2.2 are designed as a rectangular through hole.

Dabei korrespondieren die Abmessungen der horizontalen Aussparungen A1 zumindest abschnittsweise mit Querschnittsabmessungen der Befestigungsschienen 5, wobei eine Länge der Befestigungsschienen 5 einer Breite des Modulrahmens 2 entspricht. Dadurch schließen die Enden der Befestigungsschienen 5 im in den Modulrahmen 2 eingeschobenen Zustand flächenbündig mit dem Vorderseitenelement 2.1 und dem Rückseitenelement 2.2 ab, wie beispielsweise in 1 gezeigt ist.The dimensions of the horizontal recesses correspond A1 at least in sections with cross-sectional dimensions of the mounting rails 5 , a length of the mounting rails 5 a width of the module frame 2nd corresponds. This closes the ends of the mounting rails 5 im in the module frame 2nd inserted condition flush with the front element 2.1 and the back element 2.2 as in, for example 1 is shown.

Einen vergrößerten Ausschnitt einer Schnittdarstellung des Modulrahmens 2 beim Einsetzen des Zellblockes Z ist in 5 dargestellt.An enlarged section of a sectional view of the module frame 2nd when inserting the cell block Z. is in 5 shown.

Ein zweiter Montageschritt zur Bildung des elektrischen Energiespeichers 1 ist in 6 gezeigt, wobei der aus den Einzelzellen 3 mit den Zellrahmen 4 bestehende Zellblock Z vollständig in den Modulrahmen 2 eingesetzt ist, aber die Befestigungsschienen 5 noch nicht in die horizontalen Aussparungen A1 eingeschoben sind.A second assembly step to form the electrical energy storage 1 is in 6 shown, the one from the individual cells 3rd with the cell frame 4th existing cell block Z. completely in the module frame 2nd is used, but the mounting rails 5 not yet in the horizontal recesses A1 are inserted.

7 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt einer Schnittdarstellung des Modulrahmens 2 mit eingesetztem Zellblock Z und eingeschobenen Befestigungsschienen 5. 7 shows an enlarged section of a sectional view of the module frame 2nd with inserted cell block Z. and inserted mounting rails 5 .

Sind die Befestigungsschienen 5, die auch als Einklemmschienen bezeichnet werden, in die miteinander korrespondierenden horizontalen Aussparungen A1 des Vorderseitenelementes 2.1 des Modulrahmens 2, der Zellrahmen 4 und des Rückseitenelementes 2.2 des Modulrahmens 2 eingeschoben, dann ist der Zellblock Z in dem Modulrahmen 2 fixiert, wobei zur Vermeidung, dass sich die Befestigungsschienen 5 aus dem Modulrahmen 2 herausschieben, vorgesehen ist, den Modulrahmen 2 mit den Befestigungsschienen 5 zu verschrauben.Are the mounting rails 5 , which are also referred to as clamping rails, in the corresponding horizontal recesses A1 of the front element 2.1 of the module frame 2nd , the cell frame 4th and the rear element 2.2 of the module frame 2nd inserted, then the cell block Z. in the module frame 2nd fixed, to avoid that the mounting rails 5 from the module frame 2nd slide out, is provided, the module frame 2nd with the mounting rails 5 to screw.

Dazu sind in einem jeweiligen Eckbereich des Modulrahmens 2 und im Bereich eines jeweiligen Endes der Befestigungsschienen 5 eine vertikale Aussparung A2 eingebracht, wobei die vertikale Aussparung A2 in einem Seitenelement 2.3 des Modulrahmens 2 und der Befestigungsschiene 5 eines Eckbereiches miteinander korrespondieren und ein Innengewinde aufweisen.These are in a respective corner area of the module frame 2nd and in the area of a respective end of the fastening rails 5 a vertical recess A2 introduced, the vertical recess A2 in a side element 2.3 of the module frame 2nd and the mounting rail 5 of a corner area correspond to each other and have an internal thread.

In die jeweilige vertikale Aussparung A2 wird anschließend eine Schraube 6 eingeschraubt, so dass der Zellblock Z mittels der Verschraubung von Modulrahmen 2 und Befestigungsschienen 5 an dem Modulrahmen 2 fixiert ist, wie in den 8 und 9 gezeigt ist.In the respective vertical recess A2 then becomes a screw 6 screwed in so that the cell block Z. by screwing module frames 2nd and mounting rails 5 on the module frame 2nd is fixed, as in the 8th and 9 is shown.

Um den elektrischen Energiespeicher 1 zu demontieren, wird zunächst die Verschraubung gelöst und die Schrauben 6 aus den vertikalen Aussparungen A2 entnommen. Anschließend werden die Befestigungsschienen 5 aus den horizontalen Aussparungen A1 des Zellblockes Z und des Modulrahmens 2 herausgezogen, so dass der Zellblock Z aus dem Modulrahmen 2 entnommen werden kann.To the electrical energy storage 1 to dismantle, first loosen the screw connection and the screws 6 from the vertical recesses A2 taken. Then the mounting rails 5 from the horizontal recesses A1 of the cell block Z. and the module frame 2nd pulled out so the cell block Z. from the module frame 2nd can be removed.

BezugszeichenlisteReference list

11
elektrischer Energiespeicherelectrical energy storage
22nd
ModulrahmenModule frame
2.12.1
VorderseitenelementFront element
2.22.2
RückseitenelementRear element
2.32.3
SeitenelementSide element
33rd
EinzelzelleSingle cell
44th
ZellrahmenCell frame
55
BefestigungsschieneMounting rail
66
Schraube screw
A1A1
horizontale Aussparunghorizontal recess
A2A2
vertikale Aussparungvertical recess
ZZ.
ZellblockCell block

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • DE 102014215543 A1 [0002]DE 102014215543 A1 [0002]

Claims (2)

Elektrischer Energiespeicher (1) für ein Fahrzeug mit einer Anzahl von elektrisch seriell und/oder parallel miteinander verschalteten Einzelzellen (3), die in einem Gehäuse angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass - ein Modulrahmen (2) zur Aufnahme einer vorgegebenen Anzahl von in jeweils einem Zellrahmen (4) angeordneten Einzelzellen (3) ausgebildet ist, - der Modulrahmen (2) und die Anzahl von Zellrahmen (4) eine miteinander korrespondierende horizontale Aussparung (A1) zur Aufnahme einer Befestigungsschiene (5) aufweisen und - der Modulrahmen (2) sowie die Befestigungsschiene (5) eine miteinander korrespondierende vertikale Aussparung (A2) mit Innengewinde zur Verschraubung der Befestigungsschiene (5) mit dem Modulrahmen (2) aufweisen.Electrical energy store (1) for a vehicle with a number of individual cells (3) which are electrically connected in series and / or in parallel and are arranged in a housing, characterized in that - a module frame (2) for receiving a predetermined number of in each case single cells (3) arranged in a cell frame (4), - the module frame (2) and the number of cell frames (4) have a corresponding horizontal recess (A1) for receiving a fastening rail (5) and - the module frame (2) and the fastening rail (5) have a corresponding vertical recess (A2) with an internal thread for screwing the fastening rail (5) to the module frame (2). Verfahren zur Montage eines elektrischen Energiespeichers (1) mit einer Anzahl von elektrisch seriell und/oder parallel miteinander verschalteten Einzelzellen (3), die in einem Gehäuse angeordnet werden, dadurch gekennzeichnet, dass - eine vorgegebene Anzahl von in jeweils einem Zellrahmen (4) angeordneten Einzelzellen (3) einzeln oder gruppiert in einen Modulrahmen (2) eingeschoben werden, - mittels horizontaler Aussparungen (A1) in der Anzahl von Zellrahmen (4) und dem Modulrahmen (2) ein Kanal gebildet wird, - in den Kanal eine Befestigungsschiene (5) eingeschoben wird und - die Befestigungsschiene (5) mit dem Modulrahmen (2) verschraubt wird.Method for assembling an electrical energy store (1) with a number of individual cells (3) which are electrically connected in series and / or in parallel and which are arranged in a housing, characterized in that - a predetermined number of cells are arranged in one cell frame (4) Single cells (3) are inserted individually or in groups into a module frame (2), - a channel is formed in the number of cell frames (4) and the module frame (2) by means of horizontal recesses (A1), - a fastening rail (5 ) is inserted and - the fastening rail (5) is screwed to the module frame (2).
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