-
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Batterieanordnung für ein Fahrzeug. Die Batterieanordnung umfasst eine Batterie und eine Trägervorrichtung zum Halten der Batterie an dem Fahrzeug. Dabei weist die Trägervorrichtung einen ersten Aufnahmeraum zur Aufnahme von Komponenten der Batterie und eine Kühleinrichtung zum Kühlen der Komponenten in dem ersten Aufnahmeraum auf. Dabei ist die Kühleinrichtung bei einer bestimmungsgemäßen Anordnung der Batterieanordnung an dem Fahrzeug in Fahrzeughochrichtung über beziehungsweise oberhalb dem ersten Aufnahmeraum angeordnet. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung ein Fahrzeug mit einer derartigen Batterieanordnung.
-
Die Eigenschaften elektrifizierter Fahrzeuge, wie beispielsweise die Reichweite, die Leistung, das Gewicht, das Package und/oder die Kosten, werden maßgeblich durch den elektrischen Speicher beziehungsweise die Batterie bestimmt. Dabei beeinflusst die effektive Ausnutzung des verfügbaren Bauraums die genannten Eigenschaften wesentlich. Die mit dem Stand der Technik erreichten Eigenschaften genügen dabei nur teilweise.
-
Bei elektrifizierten Fahrzeugen werden üblicherweise Batterien verwendet, welche eine Mehrzahl von Speicherzellen aufweisen. Diese Speicherzellen beziehungsweise Batteriezellen können zu Batteriemodulen zusammengefasst sein. Dabei sind die Batteriemodule mittels einer Trägervorrichtung, welche ein Gehäuse aufweist, unterhalb des Fahrzeugbodens montiert. Bekannten Konstruktionen ist gemeinsam, dass eine Kühlung der Batteriezellen durch in das Modul beziehungsweise das Gehäuse eingebrachte Bauteile erzeugt wird und diese Kühlung unter oder zwischen den Batteriezellen angeordnet ist.
-
Aus der Anordnung der Komponenten der Batterie einschließlich der Kühlung ergibt sich bei der Berücksichtigung der notwendigen Vorhalte für Abstände zwischen einem unteren Abschluss des Gehäuses und im Gehäuse angeordneten Komponenten sowie zwischen diesen und dem oberen Abschluss des Gehäuses eine hohe Maßkette im Fahrzeughochrichtung. Insbesondere durch die Sicherheitsanforderungen im Bereich des unteren Abschlusses des Gehäuses folgt die Notwendigkeit, auf eine starre Verbindung beziehungsweise eine Vorspannung zwischen unterem Abschluss des Gehäuses und dem Zellmodulen zu verzichten und einen Mindestabstand zwischen unterem Abschluss des Gehäuses und den Batteriemodulen vorzuhalten. Dadurch entstehen Gestaltungseinschränkungen sowie Zusatzaufwand für die Halterung der Batteriemodule und anderer Komponenten der Batterie in dem Gehäuse sowie die Ausgestaltung der Kühlung. Dieser Zusatzaufwand erhöht Gewicht sowie Kosten und schränkt die Reichweite des Fahrzeugs bei dem gegebenen Package ein.
-
In diesem Zusammenhang beschreibt die
DE 10 2016 115 647 B3 einen Batterieträger für ein Elektrofahrzeug, welcher in einem Unterflurbereich eines Elektrofahrzeugs montiert ist. Der Batterieträger weist eine Wanne mit einer Öffnung auf, wobei die Öffnung von einem Deckel geschlossen ist. Dabei ist die Wanne in der Einbauposition im Elektrofahrzeug mit ihrer Öffnung auf die Kraftfahrzeugvertikalrichtung nach unten zeigend angeordnet. Ferner ist wenigstens eine Batterie in der Wanne durch Koppelung mit einem Boden der Wanne oder an in der Wanne angeordneten Montageträgern derart in der Einbauposition des Batterieträgers angeordnet, dass die Batterie mit ihren elektrischen Polen nach unten zeigend hängend montiert ist. Darüber hinaus ist ein Kühlsystem mit dem Boden gekoppelt oder in dem Boden integriert. Dabei ist das Kühlsystem in der Einbauposition oberhalb des Batterieträgers zwischen Batterieträger und Kraftfahrzeugkarosserie angeordnet.
-
Dokument
US 2015/249238 A1 beschreibt ein Akkupack für ein Kraftfahrzeug. Ein Modul, das mehrere elektrische Zellen umfasst, ist mit einer wärmeregulierenden Platte verbunden, die in der Regel gekühlt wird. Ein Gehäuse des Akkupacks wird aus zwei oberen und unteren Hälften gebildet. Die im Gehäuse vorhandenen Elemente sind auf zwei Ebenen angeordnet, die beiden im Wesentlichen identisch sind. Das Akkupack kann unter einem Boden eines Kraftfahrzeugs in einem dafür vorgesehenen Fach befestigt werden.
-
Dokument
JP 2018055973 A beschreibt ein Akkupack mit mehreren Akkumodulen, wobei mindestens ein Teil der Akkumodule an einer Oberseite in vertikaler Richtung in Bezug auf die anderen Akkumodule angeordnet ist. In der Nähe der Batteriemodule der unteren Seite und an einer unteren Seite in vertikaler Richtung in Bezug auf die Batteriemodule der oberen Seite ist ein Mediendurchgang vorgesehen, durch den ein flüssiges Medium zirkuliert, das in der Lage ist, die Temperaturen der Batteriemodule an einer unteren Seite zu steuern. In der Nähe der Batteriemodule der Oberseite ist eine Heatpipe vorgesehen, um die Temperaturen der Batteriemodule an der Oberseite zu steuern.
-
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lösung aufzuzeigen, wie die Anordnung einer Batterie an einem Fahrzeug bauraumsparender und kostengünstiger erfolgen kann.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Batterieanordnung sowie durch ein Fahrzeug mit den Merkmalen gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
-
Eine erfindungsgemäße Batterieanordnung für ein Fahrzeug umfasst eine Batterie und eine Trägervorrichtung zum Halten der Batterie an dem Fahrzeug. Dabei weist die Trägervorrichtung einen ersten Aufnahmeraum zur Aufnahme von Komponenten der Batterie und eine Kühleinrichtung zum Kühlen der Komponenten in dem ersten Aufnahmeraum auf. Ferner ist die Kühleinrichtung bei einer bestimmungsgemäßen Anordnung der Batterieanordnung an dem Fahrzeug in Fahrzeughochrichtung über dem ersten Aufnahmeraum angeordnet. Des Weiteren weist die Trägervorrichtung einen zweiten Aufnahmeraum zur Aufnahme von Komponenten der Batterie auf, wobei der zweite Aufnahmeraum in Fahrzeughochrichtung zumindest bereichsweise über der Kühleinrichtung angeordnet ist.
-
Die Batterieanordnung kann für ein Fahrzeug verwendet werden, bei welchem beispielsweise ein Antriebsmotor des Fahrzeugs von der Batterie mit elektrischer Energie versorgt wird. Die Batterie kann auch als Traktionsbatterie oder als Hochvoltbatterie bezeichnet werden. Die Batterie kann mehrere Einzelzellen beziehungsweise Batteriezellen umfassen, welche wiederum zu Batteriemodulen zusammengefasst sind. Bei den Batteriemodulen können die Einzelzellen elektrisch in Reihe und/oder parallel miteinander verbunden sein. Mittels der Trägervorrichtung kann die Batterie beziehungsweise die einzelnen Komponenten der Batterie an dem Fahrzeug befestigt werden. Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass die einzelnen Komponenten der Batterie mittels der Trägervorrichtung an einem Unterboden des Fahrzeugs beziehungsweise unterhalb eines Unterbodens des Fahrzeugs befestigt werden können. Als die Komponenten weist die Batterie die Batteriezellen beziehungsweise die Batteriemodule, eine Elektronik, entsprechende elektrische Verbindungselemente, Sensoren, Kommunikationsmodule und dergleichen auf.
-
Die Trägervorrichtung weist dabei den ersten Aufnahmeraum auf. Dieser erste Aufnahmeraum kann in einer ersten Ebene angeordnet sein. In diesem ersten Aufnahmeraum können Komponenten der Batterie, insbesondere zumindest ein Batteriemodul der Batterie, angeordnet sein. Bei der Anordnung der Trägervorrichtung an dem Fahrzeug oder durch die Trägervorrichtung alleine kann ein Gehäuse bereitgestellt sein, welches den ersten Aufnahmeraum insbesondere vollständig umgibt. Zudem umfasst die Trägervorrichtung die Kühleinrichtung, mittels welcher die Komponenten der Batterie, die in dem ersten Aufnahmeraum angeordnet sind, gekühlt werden können. Beispielsweise kann mittels der Kühleinrichtung ein Kühlmedium gefördert werden, um die Komponenten der Batterie, die in dem ersten Aufnahmeraum angeordnet sind, zu kühlen. Dabei ist bei der bestimmungsgemäßen Anordnung der Batterieanordnung beziehungsweise der Trägervorrichtung an dem Fahrzeug die Kühleinrichtung bezogen auf die Fahrzeughochrichtung über beziehungsweise oberhalb des ersten Aufnahmeraums angeordnet.
-
Gemäß einem wesentlichen Aspekt der Erfindung weist die Trägervorrichtung den zweiten Aufnahmeraum auf. Dieser zweite Aufnahmeraum dient ebenfalls zur Aufnahme von Komponenten der Batterie. Dabei ist der zweite Aufnahmeraum bei der bestimmungsgemäßen Anordnung der Batterieanordnung an dem Fahrzeug in Fahrzeughochrichtung zumindest bereichsweise über beziehungsweise oberhalb der Kühleinrichtung angeordnet. Der zweite Aufnahmeraum kann über einem Teil beziehungsweise Teilbereich des ersten Aufnahmeraums angeordnet sein. Gemäß der Erfindung ist es also vorgesehen, zusätzlich zu dem ersten Aufnahmeraum in der ersten Ebene den zweiten Aufnahmeraum in der zweiten Ebene vorzusehen. Es werden also zwei Ebenen übereinander bereitgestellt, in denen die Komponenten der Batterie angeordnet werden können. Je nach Ausgestaltung des Fahrzeugs beziehungsweise des Unterbodens des Fahrzeugs können also somit die einzelnen Komponenten der Batterie besonders bauraumsparend angeordnet werden. Insgesamt kann somit eine bedarfsgerechte Anordnung der einzelnen Komponenten der Batterie ermöglicht werden. Hierdurch können Kosten und Bauraum eingespart werden.
-
In dem ersten Aufnahmeraum ist eine Halteeinrichtung zum Halten der Komponenten der Batterie an einer der Kühleinrichtung zugewandten Seite des ersten Aufnahmeraums angeordnet. Alternativ oder zusätzlich ist in dem zweiten Aufnahmeraum eine Halteeinrichtung zum Halten der Komponenten der Batterie an einer der Kühleinrichtung zugewandten Seite des zweiten Aufnahmeraums angeordnet. Die Kühleinrichtung ist als Kühlplatte ausgebildet, welche den ersten Aufnahmeraum abschließt und/oder den ersten Aufnahmeraum von dem zweiten Aufnahmeraum räumlich trennt. Die Batteriemodule beziehungsweise die Komponenten der Batterie sind direkt mit der Kühlplatte verbunden beziehungsweise verspannt. Somit können die Batteriemodule beziehungsweise die anderen Komponenten mittels der Kühleinrichtung effektiv gekühlt werden. Die Seite des ersten Aufnahmeraums, die der Kühleinrichtung zugewandt ist, kann einen oberen Abschluss des ersten Aufnahmeraums bilden. Dabei ist die erste Halteeinrichtung in dem ersten Aufnahmeraum so ausgebildet, dass die Anschlüsse beziehungsweise Pole der Batteriemodule beziehungsweise der Batteriezellen in Fahrzeughochrichtung nach unten hängen. Somit kann mittels der Halteeinrichtung in dem ersten Aufnahmeraum eine Unterseite der Batteriemodule gegen die Kühleinrichtung beziehungsweise die Kühlplatte gedrückt werden.
-
Auch in dem zweiten Aufnahmeraum können die Batteriemodule oder Komponenten der Batterie mittels einer Halteeinrichtung gehalten werden beziehungsweise an die Kühleinrichtung beziehungsweise Kühlplatte gedrückt werden. Wenn sich in dem zweiten Aufnahmeraum ein Batteriemodul befindet, kann dieses mittels der Halteeinrichtung so gehalten sein, dass die Anschlüsse beziehungsweise Pole bezüglich der Fahrzeughochrichtung nach oben weisen. Die Unterseite der Batteriemodule liegt in diesem Fall an der Seite des zweiten Aufnahmeraums, der der Kühleinrichtung zugewandt ist, beziehungsweise dem unteren Abschluss des zweiten Aufnahmeraums an. Somit können die einzelnen Komponenten der Batterie beziehungsweise die Batteriemodule effizient gekühlt werden.
-
Bevorzugt ist die Kühleinrichtung zur Kühlung der Komponenten der Batterie in dem zweiten Aufnahmeraum ausgebildet. Das bedeutet also, dass die Kühleinrichtung sowohl zur Kühlung der Komponenten der Batterie, die sich in dem ersten Aufnahmeraum befinden, als auch zur Kühlung der Komponenten der Batterie, die sich in dem zweiten Aufnahmeraum befinden, gekühlt werden. Die Kühleinrichtung kann sich also zwischen dem ersten Aufnahmeraum und dem zweiten Aufnahmeraum befinden. Damit können der Aufwand für die Kühlung sowie die Zahl der in der Batterie beziehungsweise im Speicher befindlichen Dichtstellen minimiert werden.
-
In einer weiteren Ausführungsform ist die Kühleinrichtung als Kühlplatte ausgebildet und bildet zumindest bereichsweise einen oberen Abschluss des ersten Aufnahmeraums. Die Kühleinrichtung kann also plattenförmig ausgebildet sein. Diese Kühlplatte kann eine untere Wand und eine obere Wand aufweisen, wobei zwischen diesen Wänden das Kühlmedium transportiert wird. Insbesondere kann als Kühlmedium eine Kühlflüssigkeit verwendet werden, wobei Kühlflüssigkeit durch entsprechende Kanäle oder Schläuche gefördert wird. Diese Kühlplatte kann den oberen Abschluss der ersten Aufnahmeraums bilden. Die Kühlplatte kann somit ein Gehäuseteil des ersten Aufnahmeraums bilden. Die Kühlplatte kann auch als Trennung zwischen dem ersten Aufnahmeraum und dem zweiten Aufnahmeraum dienen. Somit kann der Bauraum, der für die Energiespeicherung dient, vergrößert werden.
-
Weiterhin ist vorteilhaft, wenn in dem ersten Aufnahmeraum als die Komponenten der Batterie zumindest ein Batteriemodul angeordnet ist und wenn in dem zweiten Aufnahmeraum als die Komponenten der Batterie zumindest ein Batteriemodul und/oder eine Elektronik der Batterie angeordnet sind. In dem ersten Aufnahmeraum können bevorzugt ein oder mehrere Batteriemodule der Batterie angeordnet werden. Zusätzlich zu den Batteriemodulen können elektrische Verbindungselemente zum elektrischen Verbinden der Batteriemodule beziehungsweise der Batteriezellen in dem ersten Aufnahmeraum angeordnet sein. Der erste Aufnahmeraum befindet sich in Fahrzeughochrichtung betrachtet unterhalb des zweiten Aufnahmeraums. Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass der erste Aufnahmeraum durch einen Deckel oder ein anderes Gehäuseteil verschlossen ist, sodass der erste Aufnahmeraum von der Unterseite des Fahrzeugs her zugänglich ist. Im Servicefall sind somit die Komponenten der Batterie in dem ersten Aufnahmeraum beziehungsweise die Batteriemodule in dem ersten Aufnahmeraum von der Fahrzeugunterseite her zugänglich. Somit entfällt die Notwendigkeit der Demontage der Trägervorrichtung beziehungsweise der Batterieanordnung im Servicefall. In dem zweiten Aufnahmeraum kann ebenfalls zumindest ein Batteriemodul angeordnet werden. Alternativ oder zusätzlich kann in dem zweiten Aufnahmeraum auch eine Elektronik der Batterie angeordnet werden. In dem zweiten Aufnahmeraum können Komponenten angeordnet werden, welche im Servicefall nicht häufig erreicht werden müssen. In dem zweiten Aufnahmeraum können auch Sensoren, Kommunikationsmodule oder dergleichen angeordnet werden. Insgesamt kann somit der Aufwand im Servicefall verringert werden.
-
Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind in dem ersten Aufnahmeraum zumindest zwei Batteriemodule angeordnet, wobei zwischen den zumindest zwei Batteriemodulen ein Trennelement angeordnet ist. Es kann auch vorgesehen sein, dass in dem zweiten Aufnahmeraum zumindest zwei Batteriemodule angeordnet sind, wobei zwischen den zumindest zwei Batteriemodulen ein Trennelement angeordnet ist. Diese Trennelemente können einerseits dazu dienen, die Batteriemodule räumlich voneinander zu trennen. Zum anderen können die Trennelemente dazu dienen, im Fall einer Kollision eines Objekts mit der Batterieanordnung Kräfte beziehungsweise Lasten aufzunehmen. Beispielsweise können die Trennelemente derart angeordnet sein, dass sich ihre Haupterstreckungsrichtung entlang der Fahrzeughochrichtung erstreckt. Somit können diese Trennelemente bei einer Bodenberührung entsprechende Lasten aufnehmen und eine Beschädigung der Batteriemodule verhindern. Außerdem können diese Trennelemente zur Befestigung der Batteriemodule dienen.
-
Weiterhin ist vorteilhaft, wenn das zumindest eine Batteriemodul in dem ersten Aufnahmeraum zumindest ein Berstventil aufweist, welches bezogen auf die Fahrzeughochrichtung nach unten oder zur Seite ausgerichtet ist. Bei einer Überhitzung der Batteriezellen beziehungsweise im Fall eines thermischen Events entweichen heiße Gase mit einer hohen Geschwindigkeit aus der Batteriezelle. Dabei entweichen die heißen Gase über ein entsprechendes Berstventil des Batteriemoduls beziehungsweise der jeweiligen Batteriezellen. Für den Schutz der Insassen des Fahrzeugs ist es vorgesehen, dass die Berstventile bezogen auf die Fahrzeughochrichtung nach unten oder zur Seite ausgerichtet sind. Somit ergibt sich der zusätzliche Vorteil, dass für den Insassenschutz notwendige Dämmplatten oder Schottbleche minimiert werden können beziehungsweise diese komplett entfallen können.
-
In einer weiteren Ausführungsform ist in dem zweiten Aufnahmeraum zumindest ein Batteriemodul angeordnet, wobei das zumindest eine Batteriemodul in dem zweiten Aufnahmeraum zumindest ein Berstventil aufweist, welches bezogen auf die Fahrzeughochrichtung zur Seite ausgerichtet ist. Wenn in dem zweiten Aufnahmeraum eines oder mehrere Batteriemodule angeordnet sind, können diese so ausgebildet sein, dass die Berstventile bezogen auf die Fahrzeughochrichtung zur Seite ausgerichtet sind. Beispielsweise können die Berstventile senkrecht zur Fahrzeughochrichtung ausgerichtet sein. Dabei beschreibt die Ausrichtung der Berstventile die Richtung des aus dem Berstventil ausströmenden Gases. Durch die seitliche Ausrichtung der Berstventile bei dem Batteriemodul in dem zweiten Aufnahmeraum kann ebenfalls die Sicherheit der Fahrzeuginsassen gewährleistet werden und zudem kann auf entsprechende Dämmplatten und Schottbleche verzichtet werden.
-
In einer weiteren Ausgestaltung ist der erste Aufnahmeraum derart ausgebildet, dass zwischen den Komponenten der Batterie in dem ersten Aufnahmeraum und einer der Kühleinrichtung abgewandten Seite des ersten Aufnahmeraums ein vorbestimmter Zwischenraum ausgebildet ist. Der erste Aufnahmeraum kann seitlich und/oder nach unten durch ein entsprechendes Gehäuseteil geschlossen sein, welches die an der Kühleinrichtung beziehungsweise gekühlten Platte hängenden Zellmodule beziehungsweise Komponenten umschließt. Durch den Zwischenraum kann bei einem Bodenkontakt beziehungsweise bei einer Kollision der Batterieanordnung mit einem Objekt eine Beschädigung der Batteriemodule verhindert werden. Durch den Zwischenraum sind die Batteriemodule von dem unteren Abschluss beziehungsweise einem Gehäuseteil des ersten Aufnahmeraums beabstandet. Somit können die Batteriemodule vor äußeren Einflüssen geschützt werden.
-
Ein erfindungsgemäßes Fahrzeug umfasst eine erfindungsgemäße Batterieanordnung. Die Batterieanordnung kann insbesondere in einem Unterboden des Fahrzeugs beziehungsweise in einem Bereich des Unterbodens des Fahrzeugs befestigt werden. Bei der Befestigung der Batterieanordnung an dem Fahrzeug kann zunächst die Trägervorrichtung an dem Fahrzeug befestigt werden und anschließend die Komponenten der Batterie in den ersten Aufnahmeraum und den zweiten Aufnahmeraum eingebracht werden. Es kann auch vorgesehen sein, dass zunächst die Komponenten der Batterie in den ersten Aufnahmeraum und den zweiten Aufnahmeraum eingebracht werden und anschließend die Batterieanordnung an dem Fahrzeug befestigt wird. Bei der Anordnung der Batterieanordnung an dem Fahrzeug kann eine elektrische Verbindung zwischen Batterie und einem Bordnetz des Fahrzeugs hergestellt werden. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Kühleinrichtung mit einem Kühlsystem des Fahrzeugs verbunden wird. Die Batterie dient insbesondere dazu, einen Antriebsmotor des Fahrzeugs mit elektrischer Energie zu versorgen. Bei dem Fahrzeug kann es sich um ein Elektrofahrzeug oder um ein Hybridfahrzeug handeln. Das Fahrzeug kann als Personenkraftwagen ausgebildet sein. Es kann auch vorgesehen sein, dass es sich bei dem Fahrzeug um ein Nutzfahrzeug handelt.
-
In einer Ausführungsform begrenzen Teile des Fahrzeugs zumindest einen Bereich des ersten Aufnahmeraums und/oder des zweiten Aufnahmeraums. Wie bereits erläutert, sind der erste Aufnahmeraum und/oder der zweite Aufnahmeraum räumlich abgetrennt ausgebildet. Dabei können Teile des Fahrzeugs beziehungsweise des Unterbodens des Fahrzeugs ein Gehäuse für den ersten Aufnahmeraum und/oder den zweiten Aufnahmeraum bilden. Es können also beispielsweise Teile des Gehäuses des ersten Aufnahmeraums und/oder des zweiten Aufnahmeraums durch die Karosserie des Fahrzeugs gebildet sein. Dies gilt insbesondere für den als Kühlplatte ausgebildeten oberen Abschluss des ersten Aufnahmeraums sowie den Abschluss des zweiten Aufnahmeraums nach Seite und nach oben. Es können weitere Komponenten eingespart werden und der für die Batterieanordnung benötigte Bauraum reduziert werden.
-
Die mit Bezug auf die erfindungsgemäße Batterieanordnung vorgestellten bevorzugten Ausführungsformen und deren Vorteile gelten entsprechend für das erfindungsgemäße Fahrzeug.
-
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar.
-
Die Erfindung wird nun anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs, welches eine Batterieanordnung aufweist;
- 2 eine schematische Darstellung einer Batterieanordnung gemäß dem Stand der Technik; und
- 3 eine schematische Darstellung einer Batterieanordnung gemäß einer ersten Ausführungsform.
-
In den Figuren werden gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
-
1 zeigt in schematischer Darstellung ein Fahrzeug 1 gemäß einer Ausführungsform. Das Fahrzeug 1 ist vorliegend als Personenkraftwagen ausgebildet. Bei dem Fahrzeug 1 handelt es sich um ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug. Das Fahrzeug 1 umfasst eine vorliegend nur schematisch angedeutete Batterieanordnung 2. Diese Batterieanordnung 2 ist im Bereich eines Unterbodens 3 des Fahrzeugs 1 angeordnet.
-
2 zeigt in einer schematischen Darstellung eine Batterieanordnung 2 gemäß dem Stand der Technik. Die Batterieanordnung 2 umfasst eine Batterie 4, welche wiederum eine Mehrzahl von Batteriemodulen 5 aufweist. Weitere Komponenten der Batterie 4, wie beispielsweise eine Elektronik, entsprechende elektrische Verbindungselemente oder dergleichen sind vorliegend der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt. Des Weiteren umfasst die Batterieanordnung 2 eine Trägervorrichtung 6, mittels welcher die Batterie 4 an dem Fahrzeug 1 gehalten werden kann. Die Trägervorrichtung 6 umfasst einen ersten Aufnahmeraum 7 sowie einen zweiten Aufnahmeraum 8. Dabei ist der erste Aufnahmeraum 7 in einer ersten Ebene 9 angeordnet und der zweite Aufnahmeraum 8 ist in einer zweiten Ebene 10 angeordnet. Dabei ist der zweite Aufnahmeraum 8 in Fahrzeughochrichtung 6 bereichsweise über dem ersten Aufnahmeraum 7 angeordnet.
-
Zudem umfasst die Trägervorrichtung 6 eine Kühleinrichtung 11, welche zum Kühlen der Batteriemodule 5 beziehungsweise der weiteren Komponenten der Batterie 4 dient. Vorliegend ist die Kühleinrichtung 11 so ausgebildet, dass die jeweiligen Batteriemodule 5 an einer Unterseite 12 gekühlt werden. Des Weiteren umfasst die Trägervorrichtung 6 eine Mehrzahl von Trennelementen 13, welche zwischen den jeweiligen Batteriemodulen 5 angeordnet sind. Der erste Aufnahmeraum 7 und der zweite Aufnahmeraum 8 sind durch vorliegend nur schematisch dargestellte Gehäuseteile 14 umgeben. Diese Gehäuseteile 14 können auch durch Teile der Karosserie beziehungsweise des Unterbodens des Fahrzeugs 1 gebildet sein.
-
Zwischen den jeweiligen Batteriemodulen 5 und den Gehäuseteilen 14 sind Zwischenräume 15 vorgesehen, um die Sicherheitsanforderungen erfüllen zu können. Insbesondere im unteren Bereich des ersten Aufnahmeraums 7 ist der Zwischenraum 15 beziehungsweise ein Mindestabstand erforderlich, um eine Beschädigung der Batteriemodule 5 bei einer Bodenberührung zu verhindern. Durch die Anordnung der einzelnen Komponenten der Batterie 4 beziehungsweise der Batteriemodule 5 sowie der Kühleinrichtung 11 und die Berücksichtigung der Zwischenräume 15 ergibt sich ein hoher Bauraumbedarf, insbesondere entlang der Fahrzeughochrichtung z. Diese Nachteile entstehen auch dadurch, dass Komponenten der Batterie 4 in den beiden Ebenen 9, 10 übereinander angeordnet sind.
-
An dieser Konstruktion ist ebenfalls nachteilig, dass bei einem Einsatz prismatischer Standardzellen das Berstventil der Zellen nach oben beziehungsweise der Seite ausgerichtet ist. Im Fall eines thermischen Events entweichen heiße Gase mit einer hohen Geschwindigkeit aus den jeweiligen Batteriezellen 5 in Richtung Karosserieboden beziehungsweise Unterboden 3. Für den Schutz der darüber befindlichen Insassen sind deshalb weitere Maßnahmen vorzuhalten. Insbesondere sind entsprechende Dämmplatten beziehungsweise Schottbleche vorzusehen, welche vorliegend der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt sind. Jedoch wird der für die Energiespeicherung verfügbare Bauraum weiter eingeschränkt und es entstehen zusätzliche Kosten und Gewicht. Ein weiterer Nachteil der genannten Konstruktion ist der eingeschränkte Zugang zu den Batteriezellen 5, welche sich in dem Aufnahmeraum 7 oder dem zweiten Aufnahmeraum 8 befinden. In einem Servicefall ist es notwendig, zunächst den gesamten Speicher beziehungsweise die Batterieanordnung 2 von dem Fahrzeug 1 zu demontieren, bevor ein Zugang zu den Batteriemodulen 5 möglich ist.
-
3 zeigt eine Batterieanordnung 2 gemäß einer Ausführungsform in einer schematischen Darstellung. Auch hier umfasst die Batterieanordnung 2 eine Batterie 4, bei welcher die Batteriemodule 5 im ersten Aufnahmeraum 7 in der ersten Ebene 9 sowie in dem zweiten Aufnahmeraum 8 in der zweiten Ebene 10 angeordnet sind. In diesem Fall ist die Kühleinrichtung 11 als Kühlplatte 15 ausgebildet. Ein oberer Abschluss 16 des ersten Aufnahmeraums 7 wird dabei durch die Kühleinrichtung 11 beziehungsweise die Kühlplatte 15 gebildet. Dabei sind die Batteriemodule 5 in dem ersten Aufnahmeraum 7 derart angeordnet, dass die Unterseite 12 der Batteriemodule 5 an der Kühleinrichtung 11 angeordnet ist. Die Kühleinrichtung 11 befindet sich in Fahrzeughochrichtung z über dem ersten Aufnahmeraum 7. Die jeweiligen Batteriemodule 5 sind also nach unten hängend in dem ersten Aufnahmeraum 7 befestigt. An den Seiten sowie nach unten ist der erste Aufnahmeraum 7 durch entsprechende Gehäuseteile 14 begrenzt. Auch hier ist zwischen unteren Gehäuseteilen 14 sowie den Batteriemodulen 5 ein Zwischenraum 15 als Intrusionsraum vorgesehen.
-
Vorliegend ist in dem zweiten Aufnahmeraum 8 ebenfalls ein Batteriemodul 5 angeordnet. Dabei ist das Batteriemodul 5 derart in dem zweiten Aufnahmeraum 8 angeordnet, dass die Unterseite 12 des Batteriemoduls 5 auf der Kühleinrichtung 11 beziehungsweise der Kühlplatte 15 aufliegt. Somit können mittels der Kühleinrichtung 11 einerseits Batteriemodule 5 in dem ersten Aufnahmeraum 7 und andererseits das Batteriemodul 5 in dem zweiten Aufnahmeraum 8 gekühlt werden.
-
Die Nutzung des oben liegenden Abschlusses des ersten Aufnahmeraums 7 als gekühlte Montageebene für direkt verspannte Module bringt mehrere Vorteile mit sich. In dem ersten Aufnahmeraum 7 können die Berstventile der Batteriemodule 5 nach unten oder zur Seite ausgerichtet sein. Die für den Insassenschutz notwendigen Dämmplatten und Schottbleche können minimiert werden beziehungsweise entfallen. Zudem kann das vorgehaltene Maß in Fahrzeughochrichtung z für den Abstand zwischen den Komponenten und dem oberen Abschluss entfallen. Außerdem minimiert sich der Konstruktionsaufwand für die Einhaltung des Mindestabstands beziehungsweise des Zwischenraums 15 zum unteren Gehäuseabschluss sowie die Rüttelfestigkeit wird minimiert. Im Falle einer nach dem Stand der Technik realisierten Integration dieser Funktion in die Elemente zur Crashbefähigung entfällt diese inklusive der dafür notwendigen Mehrung. Die Eigenschaften des Crashpfads werden verbessert. Ferner wird der Aufwand für die Kühlung sowie die Zahl der im Speicher befindlichen Dichtstellen minimiert. Außerdem werden die Package-Restriktionen an die anderen Komponenten der Batterie 5 minimiert. Im Servicefall sind die Batteriemodule 5 beziehungsweise die Komponenten der Batterie 4 von der Fahrzeugunterseite her zugänglich. Die zuvor genannten Vorteile wirken sich unmittelbar auf Gewicht, Kosten und den für die Energiespeicherung verfügbaren Bauraum aus, wodurch das Aufwand-Nutzen-Verhältnis elektrischer Energiespeicher überproportional verbessert wird.
