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Die Erfindung betrifft einen Energiespeicher für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit wenigstens einem solchen Energiespeicher.
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Die
JP 2017 193288 A offenbart eine Fahrzeugbatteriebefestigungsstruktur zum Befestigen einer Batterieanordnung unter einem Boden eines Fahrzeugs. Des Weiteren ist aus der
EP 2 476 151 B1 ein Modulträger für ein Modulsystem bekannt, bei dem eine Mehrzahl von Energiespeichermodulen von mindestens einem Modulträger gehalten werden kann. Außerdem offenbart die
DE 103 49 454 A1 eine Vorrichtung zum Befestigen von elektrischen Bauteilen an einem Fahrzeug.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Energiespeicher für ein Kraftfahrzeug sowie ein Kraftfahrzeug zu schaffen, sodass das Speichermodul des Energiespeichers auf besonders einfache Weise sowie besonders fest an einem Speichergehäuse des Energiespeichers befestigt werden kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Energiespeicher mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft einen auch als Speichereinrichtung bezeichneten Energiespeicher für ein Kraftfahrzeug, wobei der Energiespeicher auch als elektrischer Energiespeicher bezeichnet wird. Dies bedeutet, dass das vorzugsweise als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgebildete Kraftfahrzeug in seinem vollständig hergestellten Zustand den Energiespeicher umfasst, mittels beziehungsweise in welchem - wie im Folgenden noch genauer erläutert wird - elektrische Energie beziehungsweise elektrischer Strom gespeichert werden kann. Dabei umfasst das Kraftfahrzeug beispielsweise in seinem vollständig hergestellten Zustand auch wenigstens eine elektrische Maschine, mittels welcher das Kraftfahrzeug, insbesondere rein, elektrisch angetrieben werden kann. Das Kraftfahrzeug ist somit beispielsweise als ein Hybridfahrzeug oder aber als ein Elektrofahrzeug, insbesondere als ein batterieelektrisches Fahrzeug (BEV), ausgebildet. Um das Kraftfahrzeug mittels der elektrischen Maschine elektrisch anzutreiben, wird die elektrische Maschine in einem Motorbetrieb und somit als Elektromotor betrieben. Hierfür wird die elektrische Maschine mit elektrischer Energie versorgt, die in dem Energiespeicher beziehungsweise mittels des Energiespeichers gespeichert ist. Um besonders große elektrische Leistungen zum, insbesondere rein, elektrischen Antreiben des Kraftfahrzeugs realisieren zu können, ist es vorzugsweise vorgesehen, dass der Energiespeicher und vorzugsweise auch die elektrische Maschine als eine Hochvolt-Komponente ausgebildet ist, deren elektrische Spannung, insbesondere elektrische Betriebs- oder Nennspannung, vorzugsweise größer als 50 Volt, insbesondere größer als 60 Volt, ist. Vorzugsweise beträgt die elektrische Spannung, insbesondere die elektrische Betriebs- oder Nennspannung, mehrere 100 Volt. Der Energiespeicher kann insbesondere als eine Batterie, vorzugsweise als eine Hochvolt-Batterie (HV-Batterie), ausgebildet sein. Beispielsweise kann die Batterie eine Lithium-Ionen-Batterie sein.
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Der Energiespeicher weist ein beispielsweise auch als Batteriegehäuse bezeichnetes Speichergehäuse auf, welches einen Aufnahmeraum aufweist beziehungsweise bildet oder begrenzt. Dabei weist das Speichergehäuse wenigstens einen Wandung auf, durch welche der Aufnahmeraum zumindest teilweise begrenzt ist. Insbesondere ist der Aufnahmeraum beispielsweise in eine Begrenzungsrichtung zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, durch die Wandung begrenzt, welche vorzugsweise einstückig ausgebildet und/oder aus eine metallischen Werkstoff gebildet sein kann. Der Energiespeicher umfasst außerdem Speichermodule, welche einfach auch als Module bezeichnet werden und in dem Aufnahmeraum zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, angeordnet sind. Insbesondere sind die Speichermodule in die zuvor genannte Begrenzungsrichtung zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, durch die Wandung überlappt beziehungsweise überdeckt. Dabei sind die Speichermodule an dem Speichergehäuse befestigt, um insbesondere übermäßige Relativbewegungen zwischen den Speichermodulen und der Wandung beziehungsweise dem Speichergehäuse zu vermeiden. Das jeweilige Speichermodul weist mehrere Speicherzellen auf, in beziehungsweise mittels welchen die elektrische Energie gespeichert werden kann. Beispielsweise sind die jeweiligen Speicherzellen des jeweiligen Speichermoduls elektrische miteinander verbunden. Vorzugsweise weist das jeweilige Speichermodul an sich, insbesondere für sich alleine betrachtet, eine elektrische Spannung, insbesondere eine elektrische Betriebs- oder Nennspannung, auf, welche vorzugsweise größer als 50 Volt, insbesondere größer als 60 Volt, ist. Insbesondere ist es denkbar, dass die Speichermodule elektrisch miteinander verbunden sind, sodass die zuvor genannte, vorzugsweise besonders große elektrische Spannung des Energiespeichers insgesamt realisiert werden kann.
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Um nun die Speichermodule auf besonders einfache Weise und gleichzeitig besonders fest an dem Speichergehäuse befestigen zu können, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Energiespeicher wenigstens eine Modulgruppe aufweist, welche wenigstens oder genau zwei der Speichermodule umfasst. Die wenigstens oder genau zwei Speichermodule der Modulgruppe sind entlang einer vorzugsweise parallel zu der Wandung und/oder vorzugsweise senkrecht zu der zuvor genannten Begrenzungsrichtung verlaufenden Anordnungsrichtung aufeinanderfolgend, das heißt nacheinander, angeordnet. Außerdem sind die Speichermodule der Modulgruppe einander benachbart. Hierunter ist insbesondere zu verstehen, dass entlang der Anordnungsrichtung zwischen den Speichermodulen der Modulgruppe kein weiteres Speichermodul angeordnet ist.
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Des Weiteren weist der Energiespeicher wenigstens eine entlang der Anordnungsrichtung zumindest teilweise zwischen den benachbarten Speichermodulen der Modulgruppe angeordnete, den benachbarten Speichermodulen der Modulgruppe gemeinsame und in eine zu der Wandung hinweisende Spannrichtung zumindest mittelbar, insbesondere direkt, an jeweiligen Teilbereichen der benachbarten Speichermodule der Modulgruppe abgestützte Spanneinrichtung auf, mittels welcher die benachbarten Speichermodule der Modulgruppe in die Spannrichtung zumindest mittelbar, insbesondere direkt, gegen die Wandung gespannt und dadurch an dem Speichergehäuse befestigt sind. Unter dem Merkmal, dass die benachbarten Speichermodule der Modulgruppe in die Spanneinrichtung direkt gegen die Wandung gespannt sind, kann insbesondere verstanden werden, dass die benachbarten Speichermodule in die Spanneinrichtung direkt an der Wandung, insbesondere an einer den benachbarten Speichermodulen zugewandten Oberseite der Wandung, abgestützt sind. Ferner ist es denkbar, dass die benachbarten Speichermodule in die Spanneinrichtung unter Vermittlung der Spanneinrichtung gegen die Wandung, insbesondere gegen die Oberseite, gespannt sind, sodass die benachbarten Speichermodule mittelbar gegen die Wandung gespannt sind. Da die Spanneinrichtung eine den benachbarten Speichermodulen gemeinsame Einrichtung ist, können beispielsweise bei einer Herstellung des Energiespeichers die benachbarten Speichermodule gleichzeitig gegen die Wandung gespannt werden, indem die den benachbarten Speichermodulen gemeinsame Einrichtung montiert und beispielsweise ihrerseits gegen die Wandung gespannt beziehungsweise an der Wandung befestigt ist. Außerdem ist die Spanneinrichtung besonders einfach zugänglich, so dass die benachbarten Speichermodule einfach und somit zeit- und kostengünstig sowie gleichzeitig besonders fest gegen die Wandung gespannt und somit an dem Speichergehäuse befestigt werden können.
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Der Erfindung liegen insbesondere die folgenden Erkenntnisse zugrunde: das beziehungsweise ein auch als Zellmodul bezeichnetes Speichermodul ist beispielsweise dadurch geschaffen, dass die, insbesondere außenumfangsseitig prismatischen, Speicherzellen, die einfach auch als Zellen bezeichnet werden, entlang einer Stapelrichtung aufeinanderfolgend angeordnet und mittels einer Zugankerrichtung entlang der Stapelrichtung aneinander gehalten und dabei beispielsweise zusammengepresst sind, indem beispielsweise die Speicherzellen entlang der Stapelrichtung zwischen jeweiligen End- oder Druckplatten angeordnet sind. die Zugankereinrichtung umfasst die Druckplatten und wenigstens einen oder mehrere Zuganker, mittels welchen die End- beziehungsweise Druckplatten unter Vermittlung der zwischen den End- beziehungsweise Druckplatten angeordneten Speicherzellen aufeinander zu gespannt beziehungsweise miteinander verspannt sind, wodurch die Speicherzellen zusammengepresst und somit aneinander gehalten werden. Üblicherweise erfolgt eine Befestigung des Zellmoduls mittels einer Verschraubung, indem die Druckplatten und/oder die Zuganker, insbesondere über so genannte Flügelprofile der Zuganker, zumindest mittelbar, insbesondere direkt, mit dem Speichergehäuse verschraubt werden. Diese Befestigung der Zellmodule an dem Speichergehäuse ist sehr bauraumaufwändig und kann ein Unfallverhalten des Energiespeichers insbesondere im Hinblick auf freie Deformationswege und/oder im Hinblick auf eine Blockbildung beeinflussen, da zum Einsatz kommende Schrauben als so genannte Blockbildner fungieren können.
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Die zuvor genannten Nachteile und Probleme können nun durch die Erfindung vermieden werden. Die bedeutet, dass die Erfindung eine zeit- und kostengünstige sowie bauraumsparende Befestigung der Speichermodule an dem Speichergehäuse ermöglicht, ohne dass es zu einer unerwünschten Beeinflussung eines Unfallverhaltens des Energiespeichers und insbesondere ohne dass es zu einer unerwünschten Blockbildung im Fall eines Unfalls kommt.
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Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weisen die entlang der Anordnungsrichtung äußersten Speichermodule der Modulgruppe jeweils ein erstes Halteprofil auf. Umfasst beispielsweise die Modulgruppe genau zwei Speichermodule, das heißt ist die Modulgruppe beispielsweise durch genau zwei Speichermodule gebildet, so sind die entlang der Anordnungsrichtung äußersten Speichermodule der Modulgruppe gleichzeitig die zuvor genannten, benachbarten Speichermodule der Modulgruppe. Das jeweilige, erste Halteprofil ist in eine von der Wandung wegweisende und beispielsweise senkrecht zur Wandung und/oder senkrecht zur Anordnungsrichtung verlaufende sowie beispielsweise der Spanneinrichtung entgegengesetzte Richtung durch ein jeweiliges, an der Wandung zumindest mittelbar, insbesondere direkt, festgelegtes zweites Halteprofil überlappt. Außerdem ist das jeweilige erste Halteprofil in die Richtung zumindest mittelbarm insbesondere direkt, an dem jeweiligen, zweiten Halteprofil abgestützt. Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass die Spanneinrichtung und somit der jeweilige Teilbereich auf einer ersten Seite des jeweiligen, äußersten Speichermoduls der Modulgruppe angeordnet ist, während vorzugsweise das jeweilige, erste Halteprofil auf einer jeweiligen, zweiten Seite des jeweiligen, äußersten Speichermoduls angeordnet ist, wobei vorzugsweise die zweite Seite entlang der Anordnungsrichtung von der ersten Seite abgewandt ist, beziehungsweise umgekehrt. Dadurch ermöglichen die Spanneinrichtung und die Halteprofile eine besonders einfache und somit zeit- und kostengünstige sowie eine besonders bauraumsparende und beispielsweise als Klemmung ausgebildete Befestigung der Speichermodule beziehungsweise der Modulgruppe an dem Speichergehäuse.
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Um die Modulgruppe und somit die Speichermodule besonders einfach und bauraumgünstig an dem Speichergehäuse befestigen zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass das jeweilige zweite Halteprofil und die Wandung eine jeweilige, entlang der Richtung zwischen der Wandung und dem jeweiligen, zweiten Halteprofil angeordnete Aufnahme begrenzen, in welcher das jeweilige erste Halteprofil angeordnet ist.
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Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass das jeweilige erste Halteprofil in die jeweilige Aufnahme entlang einer parallel zu der Wandung und senkrecht zu der Richtung verlaufenden Einsteckrichtung einsteckbar oder eingesteckt ist. Dadurch können die Speichermodule besonders einfach und somit besonders zeit- und kostengünstig montiert und somit an dem Speichergehäuse befestigt werden.
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In weiterer, besonders vorteilhafter Ausführungsform der Erfindung weist das jeweilige erste Halteprofil eine von der Wandung wegweisende, schräg zu der Wandung und schräg zu der Richtung verlaufende Fläche auf, an welcher das jeweilige zweite Halteprofil in die Spanneinrichtung zumindest mittelbar, insbesondere direkt, abgestützt ist. Beispielsweise schließt die Fläche mit der Wandung einen Winkel von mindestens oder genau 45 Grad ein, sodass die Fläche beispielsweise als eine schräge, insbesondere als eine 45 Grad-Schräge ausgebildet ist. Hierdurch kann das erste Halteprofil besonders einfach in das als äußeres Aufnahmeprofil fungierende, zweite Halteprofil eingesetzt, insbesondere eingesteckt, werden. Außerdem können beispielsweise fertigungsbedingte Toleranzen kompensiert werden, sodass das jeweilige, äußerste Speichermodul spielfrei gegen die Wandung gespannt werden kann. In der Folge können unerwünschte Geräusche vermieden werden.
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Um eine besonders einfache und bauraumgünstige Befestigung der Speichermodule an dem Speichergehäuse zu realisieren, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass das jeweilige erste Halteprofil aus einem Kunststoff gebildet ist. Alternativ oder zusätzlich ist das jeweilige erste Halteprofil einstückig mit einem jeweiligen Modulgehäuse des jeweiligen Speichermoduls ausgebildet, in dessen Modulgehäuse die jeweiligen Speicherzellen des jeweiligen Speichermoduls aufgenommen sind.
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Bei einer weiteren, besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist das jeweilige Speichermodul der Modulgruppe entlang der Spannrichtung ein der Wandung zugewandtes, erstes Ende und ein gegenüberliegendes, der Wandung abgewandtes zweites Ende auf. Hierunter ist insbesondere zu verstehen, dass entlang der Richtung das erste Ende näher an der Wandung angeordnet ist als das zweite Ende. Insbesondere kann das erste Ende zumindest mittelbar, insbesondere direkt, an der Wandung abgestützt sein.
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In weiterer, besonders vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass der jeweilige Teilbereich entlang der Spannrichtung näher an dem ersten Ende als an dem zweiten Ende, insbesondere an dem ersten Ende, angeordnet ist. Dabei ist beispielsweise die, insbesondere gesamte, Spanneinrichtung näher an dem ersten Ende als an dem zweiten Ende angeordnet. Bei dieser Ausführungsform kann die Spanneinrichtung beispielsweise eine den benachbarten Speichermodulen gemeinsame Spannschiene aufweisen. Alternativ oder zusätzlich ist es denkbar, dass die benachbarten Speichermodule auf einander zugewandten Seiten jeweils ein drittes Halteprofil aufweisen. Beispielsweise weisen das erste Halteprofil und das dritte Halteprofil den gleichen Querschnitt auf. Dabei sind beispielsweise die dritten Halteprofile in die von der Wandung weg weisende Richtung durch die Halteschiene überlappt beziehungsweise überdeckt, welche, insbesondere mittels wenigstens einer Schraube, in die Spanneinrichtung und somit in Richtung der Wandung gespannt und dabei zumindest mittelbar, insbesondere direkt, gegen die dritten Halteprofile gespannt ist, wodurch die dritten Halteprofile und somit die benachbarten Speichermodule zumindest mittelbar, insbesondere direkt, gegen die Wandung gespannt sind. Dabei ist beispielsweise die Halteschiene zumindest mittelbar, insbesondere direkt, zwischen den benachbarten Speichermodulen angeordnet. Außerdem ist die auch als Klemmschiene bezeichnete Spannschiene, insbesondere vollständig, näher am ersten Ende als am zweiten Ende angeordnet.
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Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass der jeweilige Teilbereich entlang der Spannrichtung näher an dem zweiten Ende als an dem ersten Ende, insbesondere an dem zweiten Ende, angeordnet ist. Im Gegensatz zu der Spannschiene, die beispielsweise unten an den benachbarten Speichermodulen und somit näher an dem ersten Ende als an dem zweiten Ende angeordnet ist, ist nun beispielsweise eine Klemmung der benachbarten Speichermodule oben und somit näher an dem zweiten Ende als an dem ersten Ende, insbesondere an dem zweiten Ende, vorgesehen. Hierbei ist beispielsweise die Spanneinrichtung in die Spanneinrichtung zumindest mittelbar, insbesondere direkt, an den Teilbereichen der benachbarten Speichermodule abgestützt, wobei die Teilbereiche beispielsweise durch eine oberste, von der Wandung abgewandte und beispielsweise am weitesten von der Wandung beabstandete Oberseite oder Fläche der benachbarten Speichermodule gebildet ist. Hierdurch können die Speichermodule besonders einfach und somit zeit- und kostengünstig befestigt werden.
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Ein zweiter Aspekt der Erfindung betriff ein vorzugsweise als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgebildetes Kraftfahrzeug, welches wenigstens einen Energiespeicher gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung aufweist. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Aspekts der Erfindung sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des zweiten Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele mit den zugehörigen Zeichnungen. Dabei zeigt:
- 1 ausschnittsweise eine schematische und geschnittene Perspektivansicht einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Energiespeichers für ein Kraftfahrzeug; und
- 2 ausschnittsweise eine schematische und geschnittene Perspektivansicht einer zweiten Ausführungsform des Energiespeichers.
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In den Fig. sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt ausschnittsweise in einer schematischen und geschnittenen Perspektivansicht einen Energiespeicher 1 für ein vorzugsweise als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgebildetes Kraftfahrzeug. Der Energiespeicher 1 weist ein auch als Speichergehäuse oder Batteriegehäuse bezeichnetes Speichergehäuse 2 auf, welches einen Aufnahmeraum 3 bildet, begrenzt oder aufweist. In einem in 1 durch einen Pfeil 4 veranschaulicht erste Begrenzungsrichtung ist der Aufnahmeraum 3 zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, durch eine Wandung 5 des Speichergehäuses 2 begrenzt, wobei die Wandung 5 vorzugsweise einstückig ausgebildet und/oder aus einem metallischen Werkstoff gebildet ist. In Einbaulage des Energiespeichers 1 verläuft die durch den Pfeil 4 veranschaulichte Begrenzungsrichtung beispielsweise parallel zur Fahrzeughochrichtung und dabei in Fahrzeughochrichtung nach unten, wobei der Energiespeicher 1 seine Einbaulage in vollständig hergestelltem Zustand des Kraftfahrzeugs einnimmt. In eine in 1 durch einen Pfeil 6 veranschaulichte und senkrecht zur durch den Pfeil 4 veranschaulichten Begrenzungsrichtung verlaufende, zweite Begrenzungsrichtung ist der Aufnahmeraum 3 zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, durch eine weitere Wandung 7 des Speichergehäuses 2 begrenzt. Die Wandung 7 ist beispielsweise eine Seitenwand des Speichergehäuses 2. In Einbaulage des Energiespeichers 1 verläuft die zweite Begrenzungsrichtung beispielsweise parallel zur Fahrzeugquerrichtung, wobei die zweite Begrenzungsrichtung beispielsweise in Fahrzeugquerrichtung nach außen weist. Es ist erkennbar, dass die Wandung 5 ein Boden des Speichergehäuses 2 ist, durch dessen Boden der Aufnahmeraum 3 in Fahrzeughochrichtung nach unten hin zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, begrenzt ist.
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Der Energiespeicher 1 weist wenigstens eine Modulgruppe 8 auf, welche bei den in den Fig. gezeigten Ausführungsbeispielen genau zwei Speichermodule 9a, b des Energiespeichers 1 umfasst. Somit umfasst der Energiespeicher 1 die Speichermodule 9a, b, wobei der Energiespeicher 1 ansonsten keine weiteren Speichermodule aufweisen kann, oder der Energiespeicher 1 kann weitere, zusätzliche Speichermodule aufweisen, die in den Fig. nicht dargestellt sind. Bei den in den Fig. gezeigten Ausführungsbeispielen wird die Modulgruppe 8 durch genau zwei Speichermodule des Energiespeichers 1 gebildet, wobei diese genau zwei Speichermodule, die die Modulgruppe 8 bilden, die Speichermodule 9a, b sind. Die Speichermodule 9a, b sind zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, in dem Aufnahmeraum 3 angeordnet, wobei die Speichermodule 9a, b in die erste Begrenzungsrichtung jeweils zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, durch die Wandung 5 und in die zweite Begrenzungsrichtung jeweils zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, durch die seitliche Wandung 7 überlappt beziehungsweise überdeckt sind. Des Weiteren sind die Speichermodule 9a, b - wie im Folgenden noch genauer erläutert wird - an dem Speichergehäuse 2 befestigt.
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Das jeweilige Speichermodul 9a, b weist mehrere, in den Fig. nicht dargestellte Speicherzellen auf, welche einfach auch als Zellen bezeichnet werden. Die jeweiligen Zellen des jeweiligen Speichermoduls 9a, b sind beispielsweise entlang einer in 1 durch einen Doppelpfeil 10 veranschaulichten Stapelrichtung aufeinanderfolgend beziehungsweise hintereinander angeordnet, wobei vorliegend die Stapelrichtung (Doppelpfeil 10) parallel zur Wandung 5 und senkrecht zur ersten Begrenzungsrichtung (Pfeil 4) verläuft. Beispielsweise verläuft die Stapelrichtung in Einbaulage des Energiespeichers 1 parallel zur Fahrzeuglängsrichtung. Die Speicherzellen des jeweiligen Speichermoduls 9a, b sind also elektrisch miteinander verbunden. Alternativ oder zusätzlich sind die Speichermodule 9a, b elektrisch miteinander verbunden. Das jeweilige Speichermodul 9a, b ist beispielsweise ein Hochvolt-Zellmodul, dessen elektrische Spannung, insbesondere elektrische Betriebs- oder Nennspannung vorzugsweise größer als 50 Volt, insbesondere größer als 60 Volt, ist. Dadurch kann durch elektrisches Verbinden der Speichermodule 9a, b eine besonders hohe elektrische Spannung realisiert werden, die von dem Energiespeicher 1 bereitstellbar ist.
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In 1 ist ferner erkennbar, dass die Speichermodule 9a, b der Modulgruppe 8 entlang einer in 1 durch einen Doppelpfeil 11 veranschaulichte Anordnungsrichtung aufeinanderfolgend angeordnet und benachbart sind. Die Anordnungsrichtung verläuft parallel zur Wandung 5 und parallel zur zweiten Begrenzungsrichtung und somit beispielsweise senkrecht zur ersten Begrenzungsrichtung. Außerdem verläuft die Anordnungsrichtung beispielsweise senkrecht zur Stapelrichtung. Da bei dem in den Fig. gezeigten Ausführungsbeispielen die Modulgruppe 8 durch die genau zwei Speichermodule 9a, b gebildet ist, sind die Speichermodule 9a, b entlang der Anordnungsrichtung einander benachbart, sodass entlang der Anordnungsrichtung zwischen den Speichermodulen 9a, b der Modulgruppe 8 kein weiteres, anderes Speichermodul angeordnet ist. Außerdem sind gleichzeitig die Speichermodule 9a, b die entlang der Anordnungsrichtung äußersten Speichermodule der Modulgruppe 8. Dies bedeutet, dass sich entlang der Anordnungsrichtung kein weiteres Speichermodul der Modulgruppe 8 an das jeweilige Speichermodul 9a, b anschließt.
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Um nun die Speichermodule 9a, b der Modulgruppe 8 auf besonders einfache und somit zeit- und kostengünstige Weise sowie besonders bauraumsparend an dem Speichergehäuse 2 befestigen zu können, ist der Modulgruppe 8 wenigstens oder genau eine Spanneinrichtung 12 zugeordnet, mittels welcher - wie im Folgenden noch genauer erläutert wird - die Speichermodule 9a, b zumindest mittelbar gegen die Wandung 5 gespannt und dadurch an dem Speichergehäuse 2 befestigt sind.
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1 zeigt eine erste Ausführungsform, bei welcher die Speichermodule 9a, b mittels der auch als Klemmeinrichtung bezeichneten Spanneinrichtung 12 direkt gegen die Wandung 5 gespannt sind. Beispielsweise sind die Speichermodule 9a, b bei der ersten Ausführungsform mit der Wandung 5 geklemmt beziehungsweise gegen die Wandung 5 geklemmt, sodass eine Klemmung vorgesehen ist, durch welche die Speichermodule 9a, b an der Wandung 5 und somit an dem Speichergehäuse 2 befestigt sind. Bei der in 1 gezeigten ersten Ausführungsform ist die Spanneinrichtung 12 entlang der Anordnungsrichtung zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, zwischen den benachbarten Speichermodulen 9a, b der Modulgruppe 8 angeordnet, wobei die Spanneinrichtung 12 eine den Speichermodulen 9a, b gemeinsame Einrichtung ist. Hierunter ist insbesondere zu verstehen, dass beide Speichermodule 9a, b der Modulgruppe 8 mittels derselben, den Speichermodulen 9a, b der Modulgruppe 8 gemeinsamen Spanneinrichtung 12 gegen die Wandung 5 gespannt ist. Die Spanneinrichtung 12 überlappt jeweilige Teilbereiche T1, T2 der Speichermodule 9a, b in eine von der Wandung 5 weg weisende und vorliegend senkrecht zur Wandung 5 verlaufende und in 1 durch einen Pfeil 13 veranschaulichte Richtung, die senkrecht zur zweiten Begrenzungsrichtung und somit senkrecht zur Anordnungsrichtung verläuft und der ersten Begrenzungsrichtung (Pfeil 4) entgegengesetzt ist. Außerdem ist die Spanneinrichtung 12 zumindest mittelbar, bei der ersten Ausführungsform jedoch direkt, an den jeweiligen Teilbereichen T1 und T2 der benachbarten Speichermodule 9a, b der Modulgruppe 8 in eine durch den Pfeil 4 veranschaulichte Spanneinrichtung abgestützt, welche somit der durch den Pfeil 13 veranschaulichten Richtung entgegengesetzt ist und senkrecht zur zweiten Begrenzungsrichtung, senkrecht zur Anordnungsrichtung und senkrecht zur Wandung 5 verläuft. Mittels der Spanneinrichtung 12 sind die benachbarten Speichermodule 9a, b über ihre Teilbereiche T1 und T2 zumindest mittelbar, bei der ersten Ausführungsform direkt, gegen die Wandung 5 gespannt und dadurch an dem Speichergehäuse 2 befestigt.
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Bei der ersten Ausführungsform umfasst die Spanneinrichtung 12 eine separat von den Speichermodulen 9a, b und separat von dem Speichergehäuse 2 ausgebildete, den Speichermodulen 9a, b gemeinsame und vorzugsweise einstückig ausgebildete Spannschiene 14, welche auch als Klemmschiene bezeichnet wird. Die Spannschiene 14 ist entlang der Anordnungsrichtung zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, zwischen den Speichermodulen 9a, b, insbesondere zwischen einander zugewandten Seiten 15a, b der benachbarten Speichermodule 9a, b, angeordnet. Die Spanneinrichtung 12 umfasst bei der ersten Ausführungsform außerdem wenigstens ein beispielsweise als Schraube ausgebildetes Schraubelement 16, welches zumindest mittelbar mit der Wandung 5 verschraubt ist. Beispielsweise ist das Schraubelement 16 mit einem zumindest mittelbar, insbesondere direkt, an der Wandung 5 festgelegten, weiteren Schraubelement verschraubt, wodurch die Spannschiene 14 unter Vermittlung der Teilbereiche T1 und T2 gegen die Wandung 5 gespannt ist. Dadurch sind die Teilbereiche T1 und T2 zumindest mittelbar, insbesondere direkt, gegen die Wandung 5 gespannt, wodurch die Speichermodule 9a, b gegen die Wandung 5 gespannt und somit an dem Speichergehäuse 2 befestigt sind.
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Die benachbarten Speichermodule 9a, b welche gleichzeitig die entlang der Anordnungsrichtung äußersten Speichermodule der Modulgruppe 8 sind, weisen, insbesondere auf ihren den Seiten 15a, b abgewandten Seiten 17a, b, jeweils ein erstes Halteprofil 18a, b auf, welches im Folgenden noch näher erläutert wird. Das jeweilige Speichermodul 9a, b weist ein Modulgehäuse 19a, b auf, in welchem die jeweiligen Speicherzellen des jeweiligen Speichermoduls 9a, b zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, aufgenommen sind. Das jeweilige Halteprofil 18a, b steht beispielsweise von dem Modulgehäuse 19a, b ab und/oder ist beispielsweise einstückig mit dem jeweiligen Modulgehäuse 19a, b ausgebildet. Alternativ oder zusätzlich kann das jeweilige Halteprofil 18a, b aus einem Kunststoff gebildet sein, sodass beispielsweise das jeweilige Halteprofil 18a, b als ein Kunststoffhalteprofil ausgebildet ist. Dadurch, dass die Seite 17a der Seite 15a beziehungsweise 17b der Seite 15b abgewandt ist, sodass die Seite 17a dem Speichermodul 9b und die Seite 17b dem Speichermodul 9a abgewandt ist, sind die Seiten 17a, b äußere Seiten beziehungsweise Außenseiten der Speichermodule 9a, b, deren Außenseiten, insbesondere entlang der Anordnungsrichtung, voneinander abgewandt sind. Dabei ist das Halteprofil 18a an der Außenseite des Speichermoduls 9a angeordnet, während das Halteprofil 18b an der Außenseite des Speichermoduls 9b angeordnet ist.
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Dem jeweiligen, äußeren Halteprofil 18a ist ein jeweiliges, zweites Halteprofil 20a, b zugeordnet, welches an der Wandung 5 festgelegt ist. Beispielsweise sind die Halteprofile 20a, b separat von der Wandung 5 ausgebildet und an der Wandung 5 festgelegt. Das jeweilige Halteprofil 18a, b ist in die durch den Pfeil 13 veranschaulichte Richtung durch das jeweils zugeordnete Halteprofil 20a, b überlappt beziehungsweise überdeckt, insbesondere derart, dass das Halteprofil 18a, b in die Richtung zumindest mittelbar, insbesondere direkt, an dem jeweiligen, zugeordneten Halteprofil 20a, b abgestützt ist. Umgekehrt ist vorzugsweise das jeweilige Halteprofil 20a, b in die Spanneinrichtung zumindest mittelbar, insbesondere direkt, an dem jeweiligen äußeren Halteprofil 18a, b abgestützt. Hierdurch werden die Speichermodule 9a, b auch über ihre äußeren Halteprofile 18a, b und somit an ihren Außenseiten gegen die Wandung 5 gespannt beziehungsweise geklemmt, wodurch die Speichermodule 9a, b fest und bauraumgünstig am Speichergehäuse 2 befestigt sind.
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Das jeweilige zweite Halteprofil 20a, b und die Wandung 5 begrenzen eine jeweilige, entlang der Richtung zwischen der Wandung 5 und dem jeweiligen, zweiten Halteprofil 20a, b angeordnete Aufnahme 21a, b, in welcher das jeweilige erste Halteprofil 18a, b angeordnet ist. Hierbei ist beispielsweise das jeweilige Halteprofil 18a, b in die jeweilige Aufnahme 21a, b eingesetzt, insbesondere eingesteckt. Beispielsweise wird das jeweilige Halteprofil 18a, b entlang einer jeweiligen, hin zu dem jeweiligen Halteprofil 20a, b weisenden Richtung in die jeweilige Aufnahme 21a, b eingesetzt, woraufhin beispielsweise der jeweilige, dem jeweiligen Halteprofil 18a, b gegenüberliegende Teilbereich T1 beziehungsweise T2 auf die Wandung 5 zu bewegt, insbesondere zu geschwenkt, wird, woraufhin die Speichermodule 9a, b mittels der Spanneinrichtung 12 gegen die Wandung 5 gespannt werden. Wie besonders gut am Beispiel des Halteprofils 18b erkennbar ist, weist das jeweilige Halteprofil 18a, b eine jeweilige, von der Wandung 5 weg weisende und schräg zu der Wandung 5 und insbesondere schräg zu der durch den Pfeil 13 veranschaulichten Richtung verlaufende Fläche F auf, an welcher das jeweilige zweite Halteprofil 20a, b in die Spanneinrichtung zumindest mittelbar, insbesondere direkt, abgestützt ist. Dadurch kann das jeweilige Halteprofil 18a, b besonders einfach in die jeweilige Aufnahme 21a, b eingesetzt werden.
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Des Weiteren ist in 1 erkennbar, dass das jeweilige Speichermodul 9a, b der Modulgruppe 8 entlang der durch den Pfeil 13 veranschaulichten Richtung ein der Wandung 5 zugewandtes, unteres erstes Ende E1 und ein gegenüberliegendes, der Wandung 5 abgewandtes, oberes zweites Ende E2 aufweist. In Einbaulage des Energiespeichers 1 weist beispielsweise das Ende E2 in Fahrzeughochrichtung nach oben, während das Ende E1 in Fahrzeughochrichtung nach unten weist. Bei der ersten Ausführungsform sind die Teilbereiche T1 und T2 näher an den Enden E1 als an den Enden E2 angeordnet, sodass bei der ersten Ausführungsform eine untere Klemmung vorgesehen ist, mittels welcher die Speichermodule 9a, b an dem Speichergehäuse 2 befestigt sind.
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2 zeigt eine zweite Ausführungsform des Energiespeichers 1. Wie im Folgenden noch näher erläutert wird, sind bei der zweiten Ausführungsform die Teilbereiche T1 und T2 näher an den oberen Enden E2 als an den unteren Enden E1 angeordnet. Während beispielsweise bei der ersten Ausführungsform Teilbereiche T1 und T2 an den unteren Enden E1 angeordnet sind, sind bei der zweiten Ausführungsform die Teilbereiche T1 und T2 an den oberen Enden E2 angeordnet. außerdem ist es bei der zweiten Ausführungsform vorgesehen, dass die Speichermodule 9a, b unter Vermittlung der Spanneinrichtung 12 in die Spannrichtung gegen die Wandung 5 gespannt sind. Hierzu weist die Spanneinrichtung 12 bei der zweiten Ausführungsform eine beispielsweise separat von der Wandung 5 ausgebildete Spannleiste 22 auf, welche zumindest teilweise entlang der Anordnungsrichtung zwischen den Speichermodulen 9a, b, insbesondere zwischen den Seiten 15a, b angeordnet ist. Außerdem umfasst die Spanneinrichtung 12 mehrere Spannstücke 23, die entlang der Stapelrichtung aufeinanderfolgend und vorzugsweise voneinander beabstandet angeordnet sind. Die Spannstücke 23 sind separat von der Spannleiste 22 ausgebildet. An ihren oberen Enden E2 weisen die Speichermodule 9a, b jeweilige, beispielsweise in Fahrzeughochrichtung nach oben weisende Oberseiten 24a, b auf, wobei die Spannstücke 23 in die Spannrichtung zumindest mittelbar, insbesondere direkt, an den Oberseiten 24a, b abgestützt sind. Da die Speichermodule 9a, b entlang der Anordnungsrichtung voneinander beabstandet sind, ist entlang der Anordnungsrichtung zwischen den Speichermodulen 9a, b ein Spalt S angeordnet. Der Spalt S ist beidseitig und jeweils direkt durch die Speichermodule 9a, b begrenzt. Es ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Spannstücke 23 in den Spalt S eingreifen. Außerdem umfasst die Spanneinrichtung 12 Schraubelemente 16. Insbesondere ist je Spannstück 23 wenigstens oder genau ein Schraubelement 16 vorgesehen, mittels welchem das jeweilige, zugehörige Spannstück 23 in Richtung der Wandung 5 und somit gegen die Speichermodule 9a, b gespannt ist. Hierdurch sind die Speichermodule 9a, b gegen die Wandung 5 gespannt. An ihren den Halteprofilen 18a, b gegenüberliegenden Kanten sind die Speichermodule 9a, b in die Spannrichtung direkt an der Spannleiste 22 und somit über die Spannleiste 22 an der Wandung 5 abgestützt, sodass die Speichermodule 9a, b mittels der Spanneinrichtung 12 und unter Vermittlung der Spanneinrichtung 12 gegen die Wandung 5 gespannt sind.
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Es ist erkennbar, dass die Spannstücke 23 und somit die Spanneinrichtung 12 in die Spannrichtung zumindest mittelbar, insbesondere direkt, an den Teilbereichen T1 und T2 abgestützt sind, wobei bei der zweiten Ausführungsform die Teilbereiche T1 und T2 näher an den zweiten Enden E2 als an den ersten Enden E1, insbesondre an den oberen Enden E2, angeordnet sind. Insbesondere ist der jeweilige Teilbereich T1 beziehungsweise T2 durch die jeweilige Oberseite 24a, b gebildet. Der jeweilige Teilbereich T1 beziehungsweise T2 umfasst beispielsweise einen Vorsprung, welcher gegenüber einem sich an den Vorsprung anschließenden Teilbereich der jeweiligen Oberseite 24a, b erhaben ist. Dabei ist beispielsweise der jeweilige Vorsprung mit einer jeweiligen, korrespondierenden Aufnahme des jeweiligen Spannstücks 23 aufgenommen. Dadurch wirken beispielsweise die Spannstücke 23 formschlüssig mit den Speichermodulen 9a, b zusammen, sodass die Spannstücke 23 nicht von den Speichermodulen 9a, b abrutschen.
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Der jeweilige Vorsprung ist in 2 erkennbar und dort mit 24a beziehungsweise 24b bezeichnet. Die Spannleiste 22 ist beispielsweise ein Versteifungsprofil zum Aussteifen des Speichergehäuses 2. Da das jeweilige Spannstück 23 mit der Spannleiste 22 verschraubt ist, sind das jeweilige Spannstück 23 und die Spannleiste 22 durch eine jeweilige, durch das jeweilige Schraubelement 16 gebildete Verschraubung miteinander verschraubt und dadurch miteinander verbunden, wobei dadurch, dass bei der zweiten Ausführungsform die Teilbereiche T1 und T2 näher an den oberen Enden E2 als an den unteren Enden E1, insbesondere an den oberen Enden E2, angeordnet sind, die jeweilige Verschraubung besonders einfach zugänglich beziehungsweise erreichbar ist. Dadurch kann der Energiespeicher 1 besonders einfach und somit zeit- und kostengünstig hergestellt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Energiespeicher
- 2
- Speichergehäuse
- 3
- Aufnahmeraum
- 4
- Pfeil
- 5
- Wandung
- 6
- Pfeil
- 7
- Wandung
- 8
- Modulgruppe
- 9a, b
- Speichermodul
- 10
- Doppelpfeil
- 11
- Doppelpfeil
- 12
- Spanneinrichtung
- 13
- Pfeil
- 14
- Spannschiene
- 15a, b
- Seite
- 16
- Schraubelement
- 17a, b
- Seite
- 18a, b
- Halteprofil
- 19a, b
- Modulgehäuse
- 20a, b
- Halteprofil
- 21a, b
- Aufnahme
- 22
- Spannleiste
- 23
- Spannstück
- 24a, b
- Vorsprung
- E1, E2
- Ende
- F
- Fläche
- S
- Spalt
- T1, T2
- Teilbereich
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2017193288 A [0002]
- EP 2476151 B1 [0002]
- DE 10349454 A1 [0002]
