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Die Erfindung betrifft ein Batteriesystem mit einer Vielzahl von in einem Trägerrahmen angeordneten Batteriemodulen, wobei ein jeweiliges Batteriemodul elektrische Schnittstellen zum elektrischen Verbinden mit einem elektrischen Stromkreis des Batteriesystems aufweist. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein zumindest teilweise elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug, mit einem solchen Batteriesystem sowie ein Verfahren zum Montieren eines solchen Batteriesystems in einem Kraftfahrzeug.
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Unter einem Batteriesystem ist im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung ein Verbund einer Vielzahl von Batteriemodulen zu verstehen, wobei ein jeweiliges Batteriemodul jeweils eine vorbestimmte Anzahl einzelner Batteriezellen, insbesondere Pouch-Zellen oder prismatischer Zellen, umfasst. In grundsätzlich bekannter Weise können die genannten Batteriezellen zu Zellstapeln mechanisch verspannt und elektrisch leitend miteinander verbunden sein. Eine jeweilige Batteriezelle weist in der Regel eine elektrische Spannung von ca. 4 Volt auf. Je nach elektrischer Verschaltung (parallel und/oder seriell) können somit elektrische Ströme und/oder elektrische Spannungen durch das Batteriesystem bereitgestellt werden, welche dazu geeignet sind, eine elektrische Antriebsenergie für ein zumindest teilweise elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug bereitzustellen. Eine elektrisch leitfähige Verbindung der einzelnen Batteriemodule untereinander wird in Batteriesystemen der bekannten Art in der Regel mittels so genannter Modulverbinder realisiert, welche zumeist als Schraubverbindungen ausgestaltet sind.
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Batteriesysteme der bekannten Art können als hochgradig integrierte Systeme betrieben werden. Mit anderen Worten sind in der Regel die einzelnen Komponenten eines solchen Batteriesystems derart miteinander verbaut oder zusammengebaut, dass beispielsweise beim Auftreten eines Schadensfalles an einer oder mehreren Batteriezellen in der Regel die gesamte Batterie oder das gesamte Batteriesystem aus dem Kraftfahrzeug entnommen und geöffnet werden muss, um Zugang zu der schadhaften Batteriezelle zu erhalten und diese gegebenenfalls austauschen zu können.
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Die
EP 3 267 508 A1 beschreibt ein Batteriesystem, wobei eine Vielzahl an Batteriemodulen jeweils auf eigenen Modulträgern montiert ist, wobei die einzelnen Modulträger wiederum in einen Trägerrahmen eingesetzt sind. Hierdurch soll eine erhöhte Modularität einer Batterie oder eines Batteriesystems erzielt werden, um so das Austauschen einzelner Komponenten der Batterie zu erleichtern. Die einzelnen Modulträger sind anhand von Bolzen ineinandergesteckt aneinander befestigt, wobei die Bolzen auch als elektrisch leitfähige Verbindemittel zwischen den einzelnen Modulträgern fungieren können. Nachteilig hierbei ist es, dass bei einem Ausbau eines der Batteriemodule immer auch die benachbarten und über die genannten Bolzen mit dem auszutauschenden Batteriemodul verbundenen Batteriemodule potentiell in Mitleidenschaft gezogen werden.
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Die
EP 3 584 877 A1 beschreibt eine Trägerstruktur für Batteriemodule, wobei in Seitenholmen der Trägerstruktur Kühlleitungen eines Kühlkreislaufs für die Batteriemodule angeordnet sind. Die Integration der Kühlleitungen des Kühlkreislaufs in die seitlichen Holme der Trägerstruktur kann zwar dazu beitragen, eine Bauteilanzahl des gesamten Batteriesystems zu reduzieren, eine Wartung oder ein Austausch einzelner Module oder Batteriezellen wird hierdurch jedoch nicht vereinfacht.
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Aus der
DE 10 2016 202 572 A1 ist lediglich ein Verfahren bekannt, mittels welchem ein optimaler Zeitpunkt zum Austausch von Batterieeinheiten (also Modulen und/oder Zellen) ermittelt werden kann.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Effizienz eines Betriebs eines Batteriesystems der eingangs beschriebenen Art zu erhöhen.
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Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die abhängigen Patentansprüche, die folgende Beschreibung sowie die Figuren beschrieben.
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Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass insbesondere Wartungsarbeiten zum Austausch einzelner schadhafter Komponenten eines Batteriesystems aufgrund einer schlechten Zugänglichkeit der einzelnen Komponenten zeitaufwändig und kostenintensiv sind. Dies beeinträchtigt die Effizienz des Betriebs eines solchen Batteriesystems, da unnötig lange Stilllegungszeiträume für eine Reparatur anfallen und auch unnötig hohe Kosten entstehen. Es besteht demnach Bedarf an Lösungen, die die Zugänglichkeit der einzelnen Komponenten verbessern und einen Komponentenwechsel vereinfachen können.
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Durch die Erfindung ist ein Batteriesystem bereitgestellt, wobei das Batteriesystem eine Vielzahl von in einem Trägerrahmen angeordneten Batteriemodulen umfasst, wobei ein jeweiliges Batteriemodul elektrische Schnittstellen zum elektrischen Verbinden des jeweiligen Batteriemoduls mit einem elektrischen Stromkreis des Batteriesystems aufweist. Die elektrischen Schnittstellen oder Anschlussstellen oder Abgriffe oder Pole der Batteriemodule sind dabei als Steckkontakte an den Batteriemodulen ausgebildet. Als Steckkontakt kann beispielsweise ein Pin vorgesehen sein. Die Steckkontakte oder Pins sind direkt oder unmittelbar an den Batteriemodulen ausgebildet. Mit anderen Worten sind die Steckkontakte in die Batteriemodule oder in Batteriemodulgehäuseteile integriert. Insbesondere sind die Steckkontakte nicht mittels weiterer Bauteile, beispielsweise mittels elektrisch leitfähiger Leiterbahnen oder Kabel mit den Batteriemodulen verbunden.
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Trägerrahmenseitig sind Anschlussbuchsen des Stromkreises des Batteriesystems entlang zumindest einer Steckerleiste angeordnet, die in dem Trägerrahmen angeordnet ist oder entlang des Trägerrahmens verläuft. Mit anderen Worten sind trägerrahmenseitig elektrische Schnittstellen zu dem Stromkreis des Batteriesystems bereitgestellt.
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Durch ein Einsetzen eines jeweiligen Batteriemoduls in den Trägerrahmen ist eine elektrische Kontaktierung zwischen dem jeweiligen Steckkontakt und der jeweiligen Anschlussbuchse herstellbar. Mit anderen Worten weisen die beteiligten Komponenten, also zumindest die Batteriemodule, der Trägerrahmen und die Steckerleiste mit den Anschlussbuchsen, Abmessungen auf, die eine elektrische Kontaktierung bei dem Einsetzen ermöglichen. Dadurch ergibt sich der Effekt, dass die Batteriemodule in einer vorbestimmten Betriebsstellung automatisch oder gezwungenermaßen derart in dem Trägerrahmen angeordnet sind, dass ein jeweiliger Steckkontakt jeweils in eine Anschlussbuchse des Stromkreises eingreift. Mit anderen Worten wird das Eingreifen der Steckkontakte in die Anschlussbuchsen durch eine Bauraumgeometrie innerhalb des Trägerrahmens beim Einsetzen erzwungen. Als vorbestimmte Betriebsstellung ist dabei eine Gebrauchsstellung der Batteriemodule zu verstehen. Mit Betriebsstellung ist also diejenige Anordnung der Batteriemodule gemeint, die während eines bestimmungsgemäßen Betriebs des Batteriesystems, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, vorliegt.
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Die Anschlussbuchsen sind also derart entlang der zumindest einen Steckerleiste in dem Trägerrahmen angeordnet, dass eine elektrische Kontaktierung zwischen einem jeweiligen Steckkontakt und einer jeweiligen Anschlussbuchse in der vorbestimmten Betriebsstellung automatisch hergestellt ist. Mit anderen Worten ist in der vorbestimmten Betriebsstellung jedes Batteriemodul für sich oder einzeln mittels seiner Steckkontakte mit dem elektrischen Stromkreis des Batteriesystems verbunden. Es findet keine Verbindung der einzelnen Batteriemodule untereinander statt. Somit kann in vorteilhafter Weise auf die bekannten Modulverbinder verzichtet werden.
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Durch die Erfindung ergibt sich der Vorteil, dass die einzelnen Batteriemodule ohne Weiteres einzeln dem Batteriesystem entnommen und/oder diesem hinzugefügt werden können. Es müssen keine elektrisch leitfähigen Verbindungen zu benachbarten Batteriemodulen gekappt oder anderweitig entfernt oder gelöst werden. Optional können die Batteriemodule zugleich durch das Einstecken der Steckkontakte in die Anschlussbuchsen mechanisch innerhalb des Trägerrahmens gehalten sein. Hierdurch kann in vorteilhafter Weise auf zusätzliche Befestigungselemente verzichtet werden, wodurch ein Wechsel oder Austausch eines jeweiligen Batteriemoduls zusätzlich vereinfacht wird.
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Zu der Erfindung gehören auch Ausführungsformen, durch die sich zusätzliche Vorteile ergeben.
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Eine Ausführungsform sieht vor, dass der Trägerrahmen zumindest ein Strukturelement aufweist, wobei die zumindest eine Steckerleiste an dem zumindest einen Strukturelement angeordnet ist. Das Strukturelement kann beispielsweise ein Bodenblech des Trägerrahmens und/oder ein seitlicher Holm des Trägerrahmens und/oder ein im Wesentlichen mittig entlang einer Längsachse des Trägerrahmens verlaufendes U-Profil sein. Der Trägerrahmen kann auch mehrere dieser Strukturelemente aufweisen, wobei an mehreren der Strukturelemente jeweils eine Steckerleiste angeordnet sein kann. Beispielsweise kann jeweils ein Strukturelement entlang eines von mehreren seitlichen Holmen des Trägerrahmens verlaufen, wobei sich beispielsweise zwei seitliche Holme gegenüberliegen. Ein Batteriemodul, dessen Steckkontakte ebenfalls an zwei endständig einander gegenüberliegend angeordneten Modulgehäuseflächen angeordnet sind, könnte so zwischen den beiden seitlichen Holmen eingeklemmt und gleichzeitig elektrisch leitend mit dem Stromkreis des Batteriesystems verbunden sein. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass die Steckerleiste zusammen mit dem Strukturelement beliebig innerhalb des Trägerrahmens angeordnet werden kann. Es ergibt sich somit eine erhöhte Flexibilität hinsichtlich der Ausnutzung vorhandenen Bauraums. Das Batteriesystem kann also hinsichtlich einer Gewichtsverteilung oder hinsichtlich weiterer Komponenten bauraumoptimiert aufgebaut werden.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung kann die zumindest eine Steckerleiste zumindest teilweise in das zumindest eine Strukturelement integriert sein. Mit anderen Worten können also die Steckerleiste beziehungsweise die Anschlussbuchsen der Steckerleiste als Teil des Trägerrahmens ausgebildet sein.
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Eine vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass der Trägerrahmen Rückhalteelemente aufweist, wobei die Batteriemodule zumindest in einem randlichen Bereich an den Rückhalteelementen abgestützt sind. Weiter oben ist beschrieben, dass die Batteriemodule bereits durch das Einstecken der Steckkontakte in die Anschlussbuchsen mechanisch in dem Trägerrahmen gehalten sein können. Dies kann jedoch auch zu einem erhöhten Verschleiß an den Steckkontakten führen. Diesbezüglich schafft die hier beschriebene Ausführungsform Abhilfe. Die Rückhalteelemente können beispielsweise als Klemmen ausgestaltet sein, in die die Batteriemodule eingeklemmt werden können. Die Rückhalteelemente können allerdings auch als den Trägerrahmen randlich umlaufende Stützstege ausgebildet sein. In vorteilhafter Weise können diese Stützstege den Trägerrahmen insbesondere ausschließlich randlich umlaufen. Mit anderen Worten kann der Trägerrahmen beidseitig zumindest bereichsweise geöffnet sein oder eine Öffnung aufweisen, wobei die randlich verlaufenden Stützstege dem Trägerrahmen dennoch eine strukturelle Steifigkeit verleihen. Durch die beidseitige Öffnung des Trägerrahmens ergibt sich der Vorteil, dass bei sicherer Halterung der Batteriemodule zugleich eine Zugänglichkeit der Batteriemodule von zumindest zwei gegenüberliegenden Seiten des Trägerrahmens gewährleistet ist.
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Bevorzugt sind die Batteriemodule an den Rückhalteelementen reversibel lösbar befestigt. Dies kann durch das beschriebene Einklemmen geschehen, oder beispielsweise durch ein Festschrauben mittels dafür ausgebildeter Schrauben.
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Eine bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass eine Batteriesteuereinheit des Batteriesystems ebenfalls in dem Trägerrahmen angeordnet ist. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass die Batteriesteuereinheit ebenfalls so leicht zugänglich ist, wie die einzelnen Batteriemodule.
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Es hat sich gezeigt, dass insbesondere Temperiervorrichtungen oder Kühlplatten für Batteriesysteme der eingangs beschriebenen Art eine Zugänglichkeit der einzelnen Batteriemodule behindern können. Bekannte Temperiervorrichtungen sind nämlich oftmals als durchgehende Boden- oder Deckelplatten von Batteriesystemen ausgestaltet, die die Batteriemodule zumindest bereichsweise überdecken.
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Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht daher vor, dass eine Temperiervorrichtung des Batteriesystems ohne eine beschriebene durchgehende Kühlplatte auskommt. Hierzu kann die Temperiervorrichtung einen zentralen Temperiermittelkreislauf umfassen, der von einem Temperiermittel durchströmbar ist, wobei zumindest eine Temperiermittelleitung des Temperiermittelkreislaufs in den Trägerrahmen integriert ist. Die Kühlung des Batteriesystems kann also komplett randlich durch die in den Trägerrahmen integrierte Temperiermittelleitung mittels des bekannten Prinzips der Wärmetauschung erfolgen.
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Eine verbesserte Kühlung bei gleichzeitiger verbesserter Zugänglichkeit der einzelnen Batteriemodule kann durch eine weitere bevorzugte Ausführungsform erreicht werden. Demnach weist ein jeweiliges Batteriemodul ein eigenes Temperierelement auf, das durch das Temperiermittel durchströmbar ist. Mit anderen Worten findet eine Temperierung der einzelnen Batteriemodule auf Modulebene statt (multifunktionales Batteriemodul) Das Temperierelement ist dazu ausgebildet, mittels eines Schnellkopplungsmechanismus (quick connector) an jeweilige Anschlussstellen des Temperiermittelkreislaufs angekoppelt zu werden. Die Ankopplung erfolgt insbesondere automatisch bei Herstellen der vorbestimmten Betriebsstellung der Batteriemodule und wird in ähnlicher Weise erzwungen, wie die elektrische Kontaktierung der Steckkontakte mit den Anschlussbuchsen. Muss ein einzelnes Batteriemodul ausgetauscht werden, so kann das Temperierelement durch Lösen des Schnellkopplungsmechanismus, welcher bevorzugt ein Rückschlagventil aufweist, schnell und einfach von dem Temperiermittelkreislauf gelöst werden. Ein vollständiges Ablassen der Befüllung des Temperiermittelkreislaufs ist nicht erforderlich. Ein zusätzlicher Vorteil besteht darin, dass auf eine Dichtheitsprüfung des gesamten Batteriesystems verzichtet werden kann.
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Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Kraftfahrzeug mit einem beschriebenen Batteriesystem. Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug ist bevorzugt als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen, oder als Personenbus oder Motorrad ausgestaltet.
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Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Montieren eines Batteriesystems in einem Kraftfahrzeug. Das Batteriesystem umfasst einen Trägerrahmen und eine Vielzahl von in dem Trägerrahmen anordenbaren Batteriemodulen, wobei ein jeweiliges Batteriemodul elektrische Schnittstellen zum elektrischen Verbinden des jeweiligen Batteriemoduls mit einem elektrischen Stromkreis des Batteriesystems aufweist. Gemäß einem Verfahrensschritt wird der Trägerrahmen bereitgestellt, wobei in dem Trägerrahmen zumindest eine Steckerleiste verläuft, entlang derer Anschlussbuchsen des Stromkreises angeordnet sind. Gemäß einem weiteren Verfahrensschritt werden die Batteriemodule durch eine Einsetzöffnung in den Trägerrahmen eingesetzt. Die Batteriemodule werden dabei in einer vorbestimmten Betriebsstellung in dem Trägerrahmen angeordnet und gleichzeitig elektrisch mit dem Stromkreis verbunden, indem die als Steckkontakte an den Batteriemodulen ausgebildeten elektrischen Schnittstellen in der vorbestimmten Betriebsstellung automatisch in die Anschlussbuchsen eingreifen. Als nächstes erfolgt das Aufsetzen eines Unterfahrschutzes oder Unterflurschutzes oder Schutzblechs auf die Einsetzöffnung, wobei der Unterfahrschutz an dem Trägerrahmen befestigt wird. Die Befestigung erfolgt bevorzugt reversibel lösbar, beispielsweise mittels Klemmen und/oder Schrauben. Durch den Unterfahrschutz wird die Einsetzöffnung zumindest bereichsweise überdeckt. Daraufhin wird der Trägerrahmen mit den Batteriemodulen in einem Unterboden des Kraftfahrzeugs montiert, wobei das Montieren derart erfolgt, dass der Unterfahrschutz in Gebrauchsstellung des Kraftfahrzeugs fahrbahnseitig angeordnet ist. Mit anderen Worten wird der Trägerrahmen mit den Batteriemodulen vor der Montage in dem Unterboden des Kraftfahrzeugs gedreht. Die Drehung kann beispielsweise 180 Grad betragen. In der Gebrauchsstellung des Kraftfahrzeugs sind die Batteriemodule nun von unten nach einer Abnahme des Unterfahrschutzes besonders einfach zugänglich. In der Praxis kann das Fahrzeug beispielsweise auf eine Hebebühne verbracht werden, wobei dann von unten die Batterie oder das Batteriesystem zugänglich ist, ohne in ihrer Gesamtheit aus dem Kraftfahrzeug ausgebaut werden zu müssen.
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Zu der Erfindung gehören auch Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs und/oder des erfindungsgemäßen Verfahrens, die Merkmale aufweisen, wie sie bereits im Zusammenhang mit den Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Batteriesystems beschrieben worden sind und umgekehrt. Aus diesem Grund sind die entsprechenden Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs und/oder des erfindungsgemäßen Verfahrens hier nicht noch einmal beschrieben.
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Die Erfindung umfasst auch die Kombinationen der Merkmale der beschriebenen Ausführungsformen.
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Im Folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt:
- 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des beschriebenen Batteriesystems;
- 2 eine schematische Darstellung einzelner Montageschritte gemäß einer Ausführungsform des beschriebenen Montageverfahrens; und
- 3 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des beschriebenen Montageverfahrens.
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Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Bei den Ausführungsbeispielen stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsformen jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden. Daher soll die Offenbarung auch andere als die dargestellten Kombinationen der Merkmale der Ausführungsformen umfassen. Des Weiteren sind die beschriebenen Ausführungsformen auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.
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In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen jeweils funktionsgleiche Elemente.
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1 zeigt ein Batteriesystem 10. Das Batteriesystem 10 kann einen Trägerrahmen 12 und eine Vielzahl von in dem Trägerrahmen 12 angeordneten Batteriemodulen 14 umfassen. In 1 ist beispielhaft nur ein Batteriemodul 14 gezeigt. Zur besseren Übersichtlichkeit ist in der 1 das Batteriemodul 14 außerhalb des Trägerrahmens 12 gezeigt. Das Batteriemodul 14 kann elektrische Schnittstellen 16 aufweisen, wobei die elektrischen Schnittstellen 16 als elektrische Spannungsabgriffe des Batteriemoduls 14 beispielsweise an einer Stirnseite des Batteriemoduls 14 angeordnet sein können. In der in 1 dargestellten Ausführungsform weist das Batteriemodul 14 darüber hinaus ein Temperierelement 18 auf, welches in Form einer Temperierplatte auf einer Oberseite des Batteriemoduls 14 montiert ist. An dem Temperierelement 18 ist schematisch eine Anschlussstelle 20 zum Anschließen des Temperierelements 18 an einen Temperiermittelkreislauf 22 dargestellt.
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In dem Trägerrahmen 12 kann eine Steckerleiste 24 angeordnet sein. Innerhalb der Steckerleiste 24 können hier nicht dargestellte Leiterbahnen oder elektrisch leitfähige Leiter verlaufen, welche Teil eines elektrischen Stromkreises des Batteriesystems 10 sein können. Entlang der Steckerleiste 24 können Anschlussbuchsen 26 angeordnet sein.
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Wird nun das Batteriemodul 14 in den Trägerrahmen 12 eingesetzt, so findet automatisch eine elektrische Kontaktierung zwischen den Steckkontakten 16 des Batteriemoduls 14 und der jeweiligen Anschlussbuchse 26 statt. Gleichzeitig kann die Anschlussstelle 20 des Temperierelements 18 des Batteriemoduls 14 mit einer korrespondierend ausgestalteten Ankoppelstelle 28 des Temperiermittelkreislaufs 22 gekoppelt werden. Mittels des derart gebildeten Schnellkopplungsmechanismus kann Temperiermittel zwischen dem Temperiermittelkreislauf 22 und dem Temperierelement 18 ausgetauscht werden.
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Der Trägerrahmen 12 weist in der in 1 dargestellten Ausführungsform Rückhalteelemente 30 auf. Die Rückhalteelemente 30 sind in der in 1 gezeigten Ausführungsform als randlich verlaufende Stege ausgebildet, wobei die Stege Bohrungen 32 zum Befestigen der Batteriemodule 14, beispielsweise mittels Schrauben, aufweisen.
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Der Trägerrahmen 12 weist in der in 1 dargestellten Ausführungsform darüber hinaus einen elektrischen Anschluss 34 auf, welcher beispielsweise dazu verwendet werden kann, den Trägerrahmen 12 elektrisch leitend mit einem Antriebsmotor oder einem anderen elektrischen Verbraucher zu verbinden. Mit anderen Worten kann mittels des elektrischen Anschlusses 34 die durch das Batteriesystem 10 bereitgestellte elektrische Spannung und/oder der durch das Batteriesystem 10 bereitgestellte elektrische Strom an einen beliebigen elektrischen Verbraucher ausgegeben oder weitergeleitet oder zur Verfügung gestellt werden. Mittels des elektrischen Anschlusses 34 kann der Trägerrahmen 12 auch an einen weiteren, hier nicht dargestellten, Trägerrahmen 12 angekoppelt werden.
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Unter Bezugnahme auf die in Zusammenhang mit 1 bezeichneten und beschriebenen Komponenten zeigt 2 in der linken Bildhälfte, wie ein Unterfahrschutz 36 auf ein zum Teil vormontiertes Batteriesystem 10 aufgesetzt wird. Der Unterfahrschutz 36 kann beispielsweise mittels Schrauben oder ähnlicher Befestigungselemente an einem Unterteil des Batteriesystems 10 oder auch direkt an dem Trägerrahmen 12 befestigt werden. Der so hergestellte Verbund aus Trägerrahmen 12 und Unterfahrschutz 36 kann nun um eine durch den Pfeil 38 dargestellte Längsachse um 180 Grad gedreht werden. Nach erfolgter Drehung liegt also der Unterfahrschutz 36 in Gebrauchsstellung unten. In dieser Anordnung wird der Verbund aus Trägerrahmen 12 und Unterfahrschutz 36 in das Kraftfahrzeug 40 eingebaut. Der Unterfahrschutz 36 ist also in einer bestimmungsgemäßen Gebrauchsstellung des Batteriesystems 10 in dem Kraftfahrzeug 40 fahrbahnseitig oder einer Fahrbahnoberseite 42 gegenüberliegend angeordnet. Für den Fall, dass eines der Batteriemodule 14 schadhaft sein sollte und gewechselt werden muss, kann durch einfaches Abnehmen des Unterfahrschutzes 36 eine vereinfachte Zugänglichkeit der Batteriemodule 14 ohne einen Komplettausbau des Batteriesystems 10 aus dem Kraftfahrzeug 40 realisiert sein.
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Unter Bezugnahme auf die in Zusammenhang mit den 1 und 2 bezeichneten und beschriebenen Komponenten, stellt 3 schematisch eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Montageverfahrens dar. Das erfindungsgemäße Verfahren sieht das Montieren eines Batteriesystems 10 in einem Kraftfahrzeug 40 vor, wobei das Batteriesystem 10 einen Trägerrahmen 12 und eine Vielzahl von in dem Trägerrahmen 12 anordenbaren Batteriemodulen 14 umfasst. Ein jeweiliges Batteriemodul 14 weist elektrische Schnittstellen 16 zum elektrischen Verbinden des jeweiligen Batteriemoduls 14 mit einem elektrischen Stromkreis des Batteriesystems 10 auf. In einem Verfahrensschritt S1 wird der Trägerrahmen 12 bereitgestellt, wobei in dem Trägerrahmen 12 zumindest eine Steckerleiste 24 verläuft, entlang derer Anschlussbuchsen 26 des Stromkreises angeordnet sind. In einem Verfahrensschritt S2 werden die Batteriemodule 14 durch eine Einsetzöffnung in den Trägerrahmen 12 eingesetzt, wobei die Batteriemodule 14 in einer vorbestimmten Betriebsstellung in dem Trägerrahmen 12 angeordnet werden, und gleichzeitig elektrisch leitend mit dem Stromkreis des Batteriesystems 10 verbunden werden. Die Verbindung erfolgt, indem die als Steckkontakte an den Batteriemodulen 14 ausgebildeten elektrischen Schnittstellen 16 in der vorbestimmten Betriebsstellung automatisch in die Anschlussbuchsen 26 eingreifen. In einem Verfahrensschritt S3 wird ein Unterfahrschutz 36 auf die Einsetzöffnung aufgesetzt und an dem Trägerrahmen 12 befestigt. Hierbei wird durch den Unterfahrschutz 36 die Einsetzöffnung zumindest bereichsweise überdeckt. In einem Verfahrensschritt S4 wird schließlich der Trägerrahmen 12 mit den Batteriemodulen 14 derartig in einen Unterboden des Kraftfahrzeugs 40 eingebaut, dass der Unterfahrschutz 36 in Gebrauchsstellung des Kraftfahrzeugs 40 fahrbahnseitig angeordnet ist. Hierzu kann insbesondere vor einer abschließenden Montage der Trägerrahmen 12 mit den Batteriemodulen 14 und dem Unterfahrschutz 36 um eine Längsachse 38 um 180 Grad gedreht werden.
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Die Erfindung sieht also vor, eine Hochvoltbatterie derart in ein Kraftfahrzeug einzubauen, dass ein Modulwechsel ohne Ausbau der gesamtem Hochvoltbatterie durchgeführt werden kann. Der Grundgedanke besteht darin, die Hochvoltbatterie mit Anpassungen an den Schnittstellen (elektrische Anschlussstellen, Kühlschnittstellen) um 180 Grad nach Batterieaufbau zu drehen und so in das Kraftfahrzeug einzubauen. Alternativ oder zusätzlich ist auch eine Batterie ohne durchgehende Kühlplatte oder ohne durchgehendes Temperierelement von unten denkbar. Alle Schnittstellen und Einzelkomponenten der Hochvoltbatterie können dann von unten einfach erreicht werden.
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Insgesamt zeigen die Beispiele, wie der Austausch von Batteriemodulen in einem Elektrofahrzeug vereinfacht werden kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 3267508 A1 [0004]
- EP 3584877 A1 [0005]
- DE 102016202572 A1 [0006]
