DE102022106051A1

DE102022106051A1 - Versteifungsstruktur für ein Gehäuse eines elektrischen Energiespeichers

Info

Publication number: DE102022106051A1
Application number: DE102022106051.9A
Authority: DE
Inventors: Steffen Hirschmann; Jens Dietrich
Original assignee: MAN Truck and Bus SE
Current assignee: MAN Truck and Bus SE
Priority date: 2022-03-16
Filing date: 2022-03-16
Publication date: 2023-09-21
Anticipated expiration: 2042-03-17
Also published as: DE102022106051B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Versteifungsstruktur (10) zur Versteifung eines Gehäuses (20) eines elektrischen Energiespeichers (30) für ein Kraftfahrzeug (40). Die Versteifungsstruktur (10) weist hierbei ein erstes Endstück (11) und ein zweites Endstück (12) auf, die jeweils dazu ausgebildet sind, am Gehäuse (20) des elektrischen Energiespeichers (30) angebracht zu werden. Ferner weist die Versteifungsstruktur (10) ein Mittelstück (13) auf, an dem das erste Endstück (11) und das zweite Endstück (12) befestigt sind. Ferner betrifft die Erfindung einen elektrischen Energiespeicher (30) mit einer ebensolchen Versteifungsstruktur (10) sowie ein Kraftfahrzeug (40) mit einem derartigen Energiespeicher (30).

Description

Die Erfindung betrifft eine Versteifungsstruktur zur Versteifung eines Gehäuses eines elektrischen Energiespeichers für ein Kraftfahrzeug. Ferner betrifft die Erfindung einen elektrischen Energiespeicher mit einer ebensolchen Versteifungsstruktur sowie ein Kraftfahrzeug mit einem derartigen Energiespeicher.
Im Stand der Technik ist es bekannt, Elektro- und Hybridfahrzeuge mit elektrischen Energiespeichern (sog. Batteriepacks) auszustatten, um mittels der dort gespeicherten bzw. speicherbaren elektrischen Energie die Antriebsaggregate der entsprechenden Fahrzeuge anzutreiben. Derartige Energiespeicher bestehen üblicherweise aus einer Vielzahl elektrisch miteinander verschalteter Batteriezellen (z. B. Lithium-Ionen-Batteriezellen), die z. B. in Form von mehreren Batteriemodulen gruppiert sein können.
Um die Batteriezellen bzw. den Energiespeicher gegenüber äußeren Einflüssen, insbesondere Feuchtigkeit, zu schützen, werden die vorgenannten Komponenten zumeist mit einem geschlossenen (Batterie-)Gehäuse umhaust. Neben dem Schutz vor Umwelteinflüssen besteht dabei jedoch auch ein Bedarf an einer möglichst robusten Lagerung, welche die im Batteriemodul enthaltenen Batteriezellen sicher vor Beschädigungen, z. B. in einem Crashfall, schützt. Dies ist bei der Verwendung von Lithium-Ionen-Batteriezellen besonders relevant, da diese zumeist entflammbare Elektrolyten enthalten, die bei einem Fahrzeugcrash freigesetzt und durch Funken oder Lichtbögen entzündet werden könnten.
Zur Erhöhung der Stabilität von entsprechenden Batteriegehäusen ist es bekannt, diese durch zusätzliche Querstreben (sog. Crash-Streben) zu versteifen. Diese zusätzlichen Querverbindungen im Gehäuse können beispielsweise dazu dienen, im Crashfall auf eine außenliegende Gehäusewand wirkende Crash-Belastungen (z. B. infolge eines direkten Aufpralls auf die Gehäusewand) möglichst unter Umgehung der Batteriezellen an eine gegenüberliegende Gehäusewand durchzuleiten, wo sie z. B. an Rahmen- bzw. Karosserieteile abgeleitet werden können.
Bei den bislang verwendeten Strebenkonstruktionen handelt es sich jedoch oftmals um große Metallteile, die teuer sind und viel Bauraum beanspruchen. Weiterhin zeichnen sich die entsprechenden Streben häufig nur durch mäßige Crasheigenschaften aus.
Entsprechend ist es Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Crash-Strebe für ein Gehäuse eines elektrischen Energiespeichers bereitzustellen. Bevorzugt ist es dabei eine Aufgabe der Erfindung, eine im Vergleich zu den bisherigen Ansätzen leichtere und/oder billigere Lösung zur Erhöhung der Stabilität eines Energiespeichergehäuses bereitzustellen, welche insbesondere in Crashsituationen ein möglichst hohes Maß an Sicherheit bietet.
Diese Aufgaben können mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst werden. Vorteilhafte Ausführungsformen und Anwendungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche und werden in der folgenden Beschreibung unter teilweiser Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert.
Ein erster unabhängiger Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft eine Versteifungsstruktur. Die Versteifungsstruktur kann vorzugsweise eine Strebe, Querstrebe und/oder Crash-Strebe sein. Bevorzugt dient die Versteifungsstruktur zur Versteifung eines Gehäuses eines elektrischen Energiespeichers für ein Kraftfahrzeug (z. B. ein Nutzfahrzeug). Das Gehäuse kann somit zur Umhausung mehrerer Batteriemodule aus jeweils mehreren Batteriezellen (z. B. Lithium-lonen-Batteriezellen) ausgebildet sein. Bevorzugt ist der elektrische Energiespeicher ein Hochvolt-Energiespeicher, welcher z. B. elektrische Energie für eine elektrische Antriebseinheit des Kraftfahrzeugs bereitstellen kann.
Die Versteifungsstruktur weist ein (z. B. aus Kunststoff gefertigtes) erstes Endstück (z. B. ein Spritzgussteil) und ein (z. B. aus Kunststoff gefertigtes) zweites Endstück (z. B. ein Spritzgussteil) auf. Das erste und zweite Endstück sind vorzugsweise jeweils dazu ausgebildet, am Gehäuse des elektrischen Energiespeichers angebracht zu werden. Beispielsweise können das erste und zweite Endstück jeweils entsprechende Verschraubungsstellen aufweisen, mittels derer die Endstücke am Gehäuse verschraubt und/oder vernietet werden können.
Ferner weist die Versteifungsstruktur ein (z. B. flächiges) Mittelstück auf, an dem das erste Endstück und das zweite Endstück befestigt (z. B. angeschraubt, angenietet und/oder angeklebt) sind. Vorzugsweise weist das (z. B. aus Stahlblech gefertigte) Mittelstück dabei zwei Aufnahmen auf, in die jeweils eines der Endstücke eingesteckt und/oder eingepresst ist. Bevorzugt ist das Mittelstück aus einem anderen Material als das erste und/oder zweite Endstück gefertigt. In diesem Zusammenhang kann die Versteifungsstruktur auch als Hybridprofil bezeichnet werden.
Insgesamt kann dadurch auf vorteilhafte Weise eine zumindest dreiteilige Versteifungsstruktur bereitgestellt werden, die durch die Verwendung von verschiedenen Materialien und/oder Fertigungsverfahren für das Mittelstück und die Endstücke eine hohe Flexibilität bzw. Anpassbarkeit der Versteifungsstruktur ermöglichen. Lediglich beispielhaft kann dabei ein Festigkeits- und/oder Kostenvorteil von Stahl (z. B. Mittelstück) mit einem Gewichtsvorteil von Kunststoff oder Aluminium (z. B. Endstücke) kombiniert werden. Weiterhin kann z. B. durch das Verwenden eines Blechumformteils als Mittelstück in Kombination mit zwei günstigeren kleineren Aluminium-Strangpressprofil-Endstücken (die z. B. an den beiden Enden des Mittelstücks eingesteckt und vernietet werden) eine hochbelastbare, kostengünstige und einfach herstellbare Möglichkeit für leichte Crashbauteile bereitgestellt werden.
Nach einem Aspekt können das erste und zweite Endstück an jeweils entgegengesetzten Enden des Mittelstücks angeordnet sein. D. h., das Mittelstück kann ein erstes Ende aufweisen, an dem das erste Endstück angeordnet (z. B. eingesteckt und/oder anderweitig befestigt) ist, und ein, zum ersten Ende entgegengesetzt liegendes, zweites Ende aufweisen, an dem das zweite Endstück angeordnet (z. B. eingesteckt und/oder anderweitig befestigt) ist. Bevorzugt handelt es sich bei den entgegengesetzten Enden jeweils um ein distales Ende des Mittelstücks. Beispielsweise können das erste und zweite Endstück an bezüglich einer Längsachse des Mittelstücks bzw. der Versteifungsstruktur entgegengesetzt liegenden Enden des Mittelstücks angeordnet sein.
Gemäß einem weiteren Aspekt kann zumindest eines des ersten Endstücks und des zweiten Endstücks über eine Steckverbindung und/oder eine Pressverbindung mit dem Mittelstück verbunden sein. D. h., das erste Endstück kann z. B. in das Mittelstück eingesteckt und/oder eingepresst sein. Zudem oder alternativ kann z. B. auch das zweite Endstück in das Mittelstück eingesteckt und/oder eingepresst sein. Auf vorteilhafte Weise kann dadurch eine einfache und schnelle Befestigung der entsprechenden Teile ermöglicht werden.
Nach einem weiteren Aspekt kann das Mittelstück eine Aufnahme aufweisen, die im Folgenden zur besseren Unterscheidung als „erste Aufnahme“ bezeichnet werden kann. Die erste Aufnahme kann z. B. eine Aufnahmeöffnung oder Aussparung am Mittelstück sein. Weiterhin kann das erste Endstück einen Vorsprung aufweisen, der im Folgenden zur besseren Unterscheidung auch als „erster Vorsprung“ bezeichnet werden kann. Der erste Vorsprung kann, vorzugsweise zumindest abschnittsweise formschlüssig, in die erste Aufnahme eingesteckt und/oder eingepresst sein. Beispielsweise kann der erste Vorsprung dazu formangepasst zur ersten Aufnahme ausgebildet sein. D. h., die erste Aufnahme und der erste Vorsprung können eine aneinander angepasste Form bzw. Kontur aufweisen.
Zudem oder alternativ kann das Mittelstück eine weitere Aufnahme aufweisen, die im Folgenden als „zweite Aufnahme“ bezeichnet werden kann. Auch die zweite Aufnahme kann z. B. in Form einer Aufnahmeöffnung oder Aussparung am Mittelstück ausgebildet sein. Weiterhin kann auch das zweite Endstück einen Vorsprung aufweisen, der im Folgenden zur besseren Unterscheidung auch als „zweiter Vorsprung“ bezeichnet werden kann. Der zweite Vorsprung kann, vorzugsweise zumindest abschnittsweise formschlüssig, in die zweite Aufnahme eingesteckt und/oder eingepresst sein. Beispielsweise kann der zweite Vorsprung formangepasst zur ersten Aufnahme ausgebildet sein. D. h., die zweite Aufnahme und der zweite Vorsprung können eine aneinander angepasste Form bzw. Kontur aufweisen. Insgesamt kann dadurch auf vorteilhafte Weise eine einfache und schnelle Befestigung des ersten und/oder zweiten Endstücks am Mittelstück ermöglicht werden.
Um auf vorteilhafte Weise eine möglichst sichere Verbindung zwischen dem ersten Endstück und dem Mittelstück zu ermöglichen, können gemäß einem weiteren Aspekt der erste Vorsprung des ersten Endstücks und das Mittelstück über zumindest ein Befestigungselement (z. B. eine Schraube und/oder eine Niete) miteinander fixiert sein. Bevorzugt ist das zumindest eine Befestigungselement dabei quer zu einer Steckrichtung des ersten Endstücks orientiert. Beispielsweise können der erste Vorsprung und das Mittelstück jeweils zumindest eine Öffnung (z. B. eine Durchgangsöffnung) aufweisen, die im eingesteckten Zustand fluchtend zueinander angeordnet sind und durch die sich das zumindest eine Befestigungselement erstreckt. D. h., das zumindest eine Befestigungselement kann z. B. den ersten Vorsprung des ersten Endstücks und das Mittelstück (z. B. einen dem ersten Endstück zugewandten Endbereich des Mittelstücks) durchdringen.
Zudem oder alternativ können auch der zweite Vorsprung des zweiten Endstücks und das Mittelstück über zumindest ein Befestigungselement (z. B. eine Schraube und/oder eine Niete) miteinander fixiert sein. Zur besseren Unterscheidung von der Fixierung des ersten Endstücks kann dieses zumindest eine Befestigungselement dabei auch als zumindest ein weiteres Befestigungselement bezeichnet werden. Bevorzugt ist das zumindest eine weitere Befestigungselement quer zu einer Steckrichtung des zweiten Endstücks orientiert. Beispielsweise können der zweite Vorsprung und das Mittelstück jeweils zumindest eine Öffnung (z. B. eine Durchgangsöffnung) aufweisen, die im eingesteckten Zustand fluchtend zueinander angeordnet sind und durch die sich das zumindest eine weitere Befestigungselement erstreckt. D. h., das zumindest eine weitere Befestigungselement kann z. B. den ersten Vorsprung des ersten Endstücks und das Mittelstück (z. B. einen dem ersten Endstück zugewandten Endbereich des Mittelstücks) durchdringen. Auf vorteilhafte Weise kann dadurch auch eine möglichst sichere Verbindung zwischen dem zweiten Endstück und dem Mittelstück ermöglicht werden.
Nach einem weiteren Aspekt kann das Mittelstück ein Hohlprofil aufweisen. Beispielsweise kann das Hohlprofil ein rohrförmiger Profilstahl mit einem geschlossenen Querschnitt sein. Das Hohlprofil kann ein erstes Hohlprofilende und/oder ein zweites Hohlprofilende aufweisen. Bevorzugt handelt es sich bei dem ersten und zweiten Hohlprofilende um - bezüglich einer Längsachse des Hohlprofils - entgegengesetzte Enden des Hohlprofils. Das erste Endstück kann dabei abschnittsweise in das erste Hohlprofilende eingesteckt und/oder eingepresst sein. Beispielsweise kann das erste Hohlprofilende die vorgenannte erste Aufnahme bilden, in die der erste Vorsprung des ersten Endstücks aufgenommen sein kann. Zudem oder alternativ kann auch das zweite Endstück abschnittsweise in das zweite Hohlprofilende eingesteckt und/oder eingepresst sein. Beispielsweise kann das zweite Hohlprofilende die vorgenannte zweite Aufnahme bilden, in die der zweite Vorsprung des zweiten Endstücks aufgenommen sein kann. Auf vorteilhafte Weise kann hierdurch eine einfach zu fertigende Möglichkeit bereitgestellt werden, die ein Verbinden der Endstücke mit dem Mittelstück über eine Steck- und/oder Pressverbindung ermöglicht.
Gemäß einem weiteren Aspekt kann zumindest eines des ersten Endstücks und des zweiten Endstücks aus einem unterschiedlichen Material gefertigt sein zu dem des Mittelstücks. Bevorzugt ist zumindest eines des ersten Endstücks und des zweiten Endstücks dabei aus einem leichteren Material gefertigt als das Mittelstück. D. h., das erste und/oder zweite Endstück kann eine geringere Dichte als das Mittelstück aufweisen. Beispielsweise kann das erste und/oder zweite Endstück im Wesentlichen aus Kunststoff und/oder Aluminium bestehen, während das Mittelstück z. B. im Wesentlichen aus Stahl bestehen kann. Auf vorteilhafte Weise kann so ein möglichst leichtes und dennoch stabiles Crashbauteil bereitgestellt werden.
Nach einem weiteren Aspekt kann zumindest eines des ersten Endstücks und des zweiten Endstücks ein Kunststoff- und/der Aluminiumformteil aufweisen. Zudem oder alternativ kann auch zumindest eines des ersten Endstücks und des zweiten Endstücks ein Strangpressprofil und/oder ein Gussteil (z. B. ein Spritzgussteil) aufweisen. Auf vorteilhafte Weise kann dadurch eine möglichst gewichtssparende und einfach zu fertigende Möglichkeit zur Halterung des Mittelstücks am Gehäuse des elektrischen Energiespeichers bereitgestellt werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt kann das Mittelstück ein Metallformteil (z. B. ein Stahlformteil) aufweisen. Zudem oder alternativ kann das Mittelstück auch ein Blechformteil (z. B. ein Walzblechprofil) umfassen. Beispielsweise kann das Blechformteil mittels Rollwalzen oder Tiefziehen geformt sein. In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Mittelstück dabei zwei (z. B. tiefgezogene) Halbschalen, die zusammengeschweißt sind. Vorzugsweise sind die Halbschalen hierzu identisch und/oder spiegelbildlich zueinander ausgebildet. Auf vorteilhafte Weise kann hierdurch insgesamt ein günstig herstellbareres und belastbares Teilstück der Versteifungsstruktur bereitgestellt werden.
Nach einem weiteren Aspekt kann das Mittelstück im Wesentlichen plattenförmig sein. D. h., das Mittelstück kann bevorzugt ein flaches, auf zwei gegenüberliegenden Seiten von je einer im Verhältnis zu seiner Dicke ausgedehnten Fläche begrenztes Bauteil sein. Zudem oder alternativ kann das Mittelstück auch senkrecht zu einer (z. B. vertikalen) Längsmittelebene der Versteifungsstruktur eine geringere Ausdehnung aufweisen als in der Längsmittelebene. Zudem oder alternativ kann das Mittelstück auch mehrere (z. B. in einem Raster angeordnete) Durchbrüche zur Gewichtsreduktion des Mittelstücks umfassen. Die Durchbrüche können z. B. Aussparungen und/oder Löcher im Mittelstück sein. Zudem oder alternativ kann das Mittelstück auch mehrere (z. B. napfförmige) Einbuchtungen zur Erhöhung der Steifigkeit des Mittelstücks umfassen. Die mehreren Einbuchtungen können in einem Raster angeordnet sein. Beispielsweise können die die mehreren Einbuchtungen gleichmäßig über das Mittelstück verteilt angeordnet sein. Auf vorteilhafte Weise kann dadurch ein möglichst leichtes und dennoch stabiles Mittelstück bereitgestellt werden.
Um das Befestigen der Versteifungsstruktur am Gehäuse zu erleichtern, kann gemäß einem weiteren Aspekt zumindest eines des ersten Endstücks und des zweiten Endstücks einen (z. B. hülsenförmigen) Befestigungsabschnitt mit einem Durchgangsloch aufweisen. Das Durchgangsloch kann dabei bevorzugt zur Aufnahme eines (z. B. stiftförmigen) Befestigungsmittels, wie z. B. einer Schraube oder einer Gewindestange, dienen. Beispielsweise kann der Befestigungsabschnitt mit dem Durchgangsloch als ein vom jeweiligen Endstück abstehender Butzen ausgeführt sein. Ferner kann der Befestigungsabschnitt mit dem Durchgangsloch bevorzugt zur Befestigung der Versteifungsstruktur am Gehäuse dienen. Hierzu kann das Gehäuse z. B. zumindest ein Sackloch oder eine Durchgangsgewinde aufweisen, in das das durch das Durchgangsloch des jeweiligen Endstücks geführte Befestigungsmittel aufgenommen werden kann.
Nach einem weiteren Aspekt kann das Durchgangsloch entlang einer Hochachse der Versteifungsstruktur orientiert sein. Als Hochachse kann dabei bevorzugt eine Achse der Versteifungsstruktur verstanden werden, welche senkrecht zu einer Längs- und Querachse orientiert ist, wobei die Längsachse entlang der größten Ausdehnung und/oder die Querachse entlang der kürzesten Ausdehnung der Versteifungsstruktur orientiert ist. D. h., das Durchgangsloch kann somit vertikal orientiert sein. Zudem oder alternativ kann der Befestigungsabschnitt in Form eines Butzens ausgebildet sein. Der Butzen kann dabei vom zumindest einen des ersten Endstücks und des zweiten Endstücks in Richtung einer Längsachse der Versteifungsstruktur abstehen. D. h., das erste und/oder zweite Endstück kann einen Vorsprung aufweisen, der in Längsrichtung von der Versteifungsstruktur absteht und das entsprechende Durchgangsloch umfasst.
Weiterhin wird ein elektrischer Energiespeicher (z. B. eine Hochvolt-Batterie) für ein Kraftfahrzeug, vorzugsweise ein Nutzfahrzeug (wie z. B. einen Lastkraftwagen oder Omnibus), bereitgestellt. Der elektrische Energiespeicher weist ein (z. B. quaderförmiges) Gehäuse mit einer ersten Seitenwand und einer zweiten Seitenwand auf. Bevorzugt ist die zweite Seitenwand eine der ersten Seitenwand gegenüberliegende Seitenwand des Gehäuses. Ferner weist der elektrische Energiespeicher zumindest eine Versteifungsstruktur zur Versteifung des Gehäuses, wie in diesem Dokument beschrieben, auf. Hierbei sollen alle im Zusammenhang mit der Versteifungsstruktur beschriebenen Merkmale auch im Zusammenhang mit dem elektrischen Energiespeicher offenbart und beanspruchbar sein. Entsprechendes soll auch umgekehrt gelten. Bevorzugt sind die erste und zweite Seitenwand des Gehäuses über die zumindest eine Versteifungsstruktur miteinander verbunden. D. h,. die zumindest eine Versteifungsstruktur kann sich vorzugsweise zwischen der ersten und zweiten Seitenwand des Gehäuses erstrecken. Auf vorteilhafte Weise können so Lastkräfte, die im Crashfall auf eine der Seitenwände entstehen, durch das Gehäuse auf die gegenüberliegende Seitenwand durchgeleitet werden, wo sie z. B. an Rahmen- bzw. Karosserieteile abgeleitet werden können. Weiterhin kann der elektrische Energiespeicher auch mehrere Batteriezellen (z. B. Lithium-Ionen-Batteriezellen) aufweisen, die in dem Gehäuse aufgenommen sein können. D. h., die mehreren Batteriezellen können innerhalb des Gehäuses angeordnet sein.
Gemäß einem Aspekt kann die zumindest eine Versteifungsstruktur lösbar am Gehäuse befestigt sein. D. h., die zumindest eine Versteifungsstruktur kann derart am Gehäuse befestigt sein, dass die Versteifungsstruktur bei Bedarf, vorzugsweise zerstörungsfrei, aus dem Gehäuse entfernbar ist. Beispielsweise kann die zumindest eine Versteifungsstruktur dazu am Gehäuse verschraubt sein. Zudem oder alternativ kann sich die zumindest eine Versteifungsstruktur an der ersten und zweiten Seitenwand abstützen. Beispielsweise können die zumindest eine Versteifungsstruktur bzw. deren Endstücke jeweils einen Abschnitt zur Vergrößerung einer Anlagefläche mit der entsprechenden Seitenwand aufweisen. Zudem oder alternativ kann die zumindest eine Versteifungsstruktur auch eine Außenkontur aufweisen, die zumindest abschnittsweise formangepasst zu einer Kontur des Gehäuses ausgebildet ist. Bevorzugt weist das erste Endstück dabei eine Außenkontur auf, die zumindest abschnittsweise formangepasst zu einer Kontur der ersten Seitenwand des Gehäuses ausgebildet ist. Zudem oder alternativ kann auch das zweite Endstück dabei eine Außenkontur aufweisen, die zumindest abschnittsweise formangepasst zu einer Kontur der zweiten Seitenwand des Gehäuses ausgebildet ist.
Nach einem weiteren Aspekt kann die zumindest eine Versteifungsstruktur dazu dienen, das Gehäuse hinsichtlich möglicher, auf das Gehäuse wirkender Crash-Belastungen zu versteifen. Bevorzugt ist die zumindest eine Versteifungsstruktur somit zur Aufnahme und/oder zur Weiterleitung von Lastkräften, die im Crashfall und/oder im Betrieb entstehen, ausgebildet. Zudem oder alternativ kann die zumindest eine Versteifungsstruktur mehrere Versteifungsstrukturen umfassen. Lediglich beispielhaft kann der elektrische Energiespeicher drei vorgenannte Versteifungsstrukturen umfassen. Die mehreren Versteifungsstrukturen können dabei bevorzugt parallel und beanstandet voneinander angeordnet sein. Die mehreren Versteifungsstrukturen können gleichmäßig im Gehäuse des elektrischen Energiespeichers angeordnet sein. Zudem oder alternativ kann die zumindest eine Versteifungsstruktur zwischen den mehreren Batteriezellen angeordnet sein. Beispielsweise können an jeder Längsaußenseite der zumindest einen Versteifungsstruktur Batteriezellen angeordnet sein. D. h., die zumindest eine Versteifungsstruktur kann an zwei Seiten von Batteriezellen umgeben sein. Bevorzugt sind die mehreren Batteriezellen in Form von zumindest zwei Batteriezellenstapeln angeordnet, wobei vorzugsweise die zumindest eine Versteifungsstruktur zwischen den Batteriezellenstapeln angeordnet ist.
Weiterhin betrifft die Offenbarung ein Kraftfahrzeug, aufweisend einen elektrischen Energiespeicher, wie er in diesem Dokument beschrieben ist. Hierbei sollen die in diesem Dokument im Zusammenhang mit dem elektrischen Energiespeicher bzw. der Versteifungsstruktur beschriebenen Merkmale auch im Zusammenhang mit dem Kraftfahrzeug offenbart und beanspruchbar sein. Entsprechendes soll auch umgekehrt gelten. Das Kraftfahrzeug kann dabei z. B. ein elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug sein. Bevorzugt ist das Kraftfahrzeug ein Nutzfahrzeug (z. B. ein Lastkraftwagen oder Omnibus). Hierbei kann unter einem Nutzfahrzeug im Allgemeinen ein Fahrzeug verstanden werden, das durch seine Bauart und Einrichtung speziell zur Beförderung von Personen, zum Transport von Gütern oder zum Ziehen von Anhängerfahrzeugen ausgelegt ist. Beispielsweise kann das Nutzfahrzeug ein Lastkraftwagen, ein Sattelschlepper, ein Baustellenfahrzeug und/oder eine landwirtschaftliche Maschine (z. B. ein Traktor) sein.
Die zuvor beschriebenen Aspekte und Merkmale der Erfindung sind beliebig miteinander kombinierbar. Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

1: eine schematische Darstellung eines elektrischen Energiespeichers für ein Kraftfahrzeug gemäß einer Ausführungsform;
2: verschiedene Ansichten einer Versteifungsstruktur zur Versteifung eines Gehäuses eines elektrischen Energiespeichers gemäß einer Ausführungsform;
3: verschiedene Ansichten einer Versteifungsstruktur zur Versteifung eines Gehäuses eines elektrischen Energiespeichers gemäß einer weiteren Ausführungsform;
4: verschiedene Ansichten einer Versteifungsstruktur zur Versteifung eines Gehäuses eines elektrischen Energiespeichers gemäß einer weiteren Ausführungsform; und
5: eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit einem elektrischen Energiespeicher gemäß einer Ausführungsform.

Die in den Figuren gezeigten Ausführungsformen stimmen zumindest teilweise überein, so dass ähnliche oder identische Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind und zu deren Erläuterung auch auf die Beschreibung der anderen Ausführungsform bzw. Figuren verwiesen wird, um Wiederholungen zu vermeiden.
1 zeigt eine schematische Draufsicht auf einen elektrischen Energiespeicher 30 (auch Batteriepack genannt) für ein Kraftfahrzeug 40 (vgl. 5). Der elektrische Energiespeicher 30 kann z. B. als Hochvolt-Energiespeicher elektrische Energie für eine elektrische Antriebseinheit zum Antreiben des Kraftfahrzeugs 40 bereitstellen. Der Hochvolt-Energiespeicher kann mit einer Gleichspannung zwischen 60 V und 1,5 kV, besonders bevorzugt zwischen 400 V und 850 V, betrieben werden bzw. betreibbar sein.
Der elektrische Energiespeicher 30 weist ein Gehäuse 20 auf. Das Gehäuse 20, welches auch aus Außengehäuse bezeichnet werden kann, kann beispielsweise ein geschlossenes oder rahmenförmiges Gehäuse 20 sein. Das Gehäuse 20 kann mehrere (z. B. vier) Seitenwände, einen Boden und/oder einen Deckel umfassen. Das Gehäuse 20 kann an einem Fahrzeugrahmen des Kraftfahrzeugs 40 angebracht sein. Beispielsweise kann der Energiespeicher 30 an einer Außenlängsseite eines der Hauptlängsträger eines als Leiterrahmen ausgeführten Fahrzeugrahmens des Kraftfahrzeugs 40 angebracht sein (vgl. 5).
Ferner umfasst der elektrische Energiespeicher 30 zumindest eine Versteifungsstruktur 10 zur Versteifung des Gehäuses 20. Die Versteifungsstruktur 10, welche im Detail in den 2 bis 4 in verschiedenen Ausführungsformen (sowie teilweise in verschiedenen Ansichten) dargestellt ist, dient bevorzugt dazu, das Gehäuse 20 des elektrischen Energiespeichers 30 hinsichtlich möglicher auf das Gehäuse 20 wirkender Crash-Belastungen (z. B. infolge eines Aufpralls eines weiteren Fahrzeugs auf das Gehäuses 20) zu versteifen. Die Versteifungsstruktur 10 kann somit auch als Crashbauteil oder Crash-Strebe bezeichnet werden. Vorzugsweise ist die Versteifungsstruktur 10 innerhalb des Gehäuses 20 angeordnet. Die Versteifungsstruktur 10 kann sich zwischen zwei Seitenwänden des (z. B. quaderförmigen) Gehäuses 20 erstrecken. D. h., über die Versteifungsstruktur 10 können zwei Seitenwände des Gehäuses 20 - welche auch als erste und zweite Seitenwand 21, 22 bezeichnet werden können - mechanisch miteinander verbunden sein. Bevorzugt sind die erste und zweite Seitenwand 21, 22 zwei einander gegenüberliegende und/oder parallel zueinander orientierte Seitenwände des Gehäuses 20. Bevorzugt steht die Versteifungsstruktur 10 dabei senkrecht auf der ersten und/oder der zweiten Seitenwand 21, 22. Die Versteifungsstruktur 10 kann im Wesentlichen gerade sein. Weiterhin kann sich die Versteifungsstruktur 10 auf der ersten und/oder der zweiten Seitenwand 21, 22 abstützen. Diese die Versteifungsstruktur 10 kann somit vorzugsweise dazu dienen, im Crashfall auf eine der Seitenwände (z. B. die erste Seitenwand 21) wirkende Crash-Belastungen (z. B. infolge eines direkten Aufpralls auf die erste Seitenwand 21) an eine weitere der Seitenwände (z. B. die zweite Seitenwand 22) durchzuleiten, wo sie z. B. an Rahmen- bzw. Karosserieteile abgeleitet werden können.
Die Versteifungsstruktur 10 weist dabei ein erstes Endstück 11, ein zweites Endstück 12 und ein Mittelstück 13 auf. Bevorzugt ist die Versteifungsstruktur 10 somit nicht integral-einstückig ausgeführt. D. h., die Versteifungsstruktur 10 kann zumindest dreiteilig sein und/oder aus zumindest drei Teilstücken gefertigt sein. Das erste Endstück 11, das zweite Endstück 12 und das Mittelstück 13 können lösbar miteinander verbunden sein.
Das erste und zweite Endstück 11 und 12 können jeweils dazu ausgebildet sein, am Gehäuse 20 des elektrischen Energiespeichers 30 angebracht (z. B. befestigt) zu werden. Lediglich beispielhaft kann das erste Endstück 11 - wie in den 2 bis 4 dargestellt - dazu einen (z. B. hülsenförmigen) Befestigungsabschnitt 11b mit einem Durchgangsloch 14 aufweisen. Der Befestigungsabschnitt 11b kann zur besseren Unterscheidung auch als erster Befestigungsabschnitt 11b bezeichnet werden. Der erste Befestigungsabschnitt 11b bzw. das Durchgangsloch 14 kann zur Aufnahme eines (z. B. stiftförmigen) Befestigungsmittels, wie z. B. einer Schraube, eines Bolzens und/oder eines Gewindestiftes, ausgebildet sein. Das entsprechende Befestigungsmittel kann beispielsweise in einem (z. B. an einem Vorsprung der ersten Seitenwand 21 angeordneten) Sackloch oder Durchgangsgewinde im Gehäuse 20 des elektrischen Energiespeichers 30 gesichert sein.
Der erste Befestigungsabschnitt 11b bzw. das Durchgangsloch 14 kann sich dabei entlang einer gesamten Höhe des ersten Endstücks 11 erstrecken (vgl. 2 und 4). Alternativ kann sich der erste Befestigungsabschnitt 11b bzw. das Durchgangsloch 14 auch nur abschnittsweise entlang der Höhe des ersten Endstücks 11 erstrecken (vgl. 3). Beispielsweise kann sich der erste Befestigungsabschnitt 11b bzw. das Durchgangsloch 14 über maximal ein Drittel, vorzugsweise ein Viertel, besonders bevorzugt ein Fünftel, der Höhe des ersten Endstücks 11 erstrecken. Der erste Befestigungsabschnitt 11b mit dem Durchgangsloch 14 kann ferner in Form eines Butzens ausgebildet sein. Der Butzen kann dabei vom ersten Endstück 11 entlang einer Längsachse L der Versteifungsstruktur 10 abstehen. Bevorzugt ist jedoch in allen Fällen das Durchgangsloch 14 entlang einer Hochachse H der Versteifungsstruktur 10 orientiert. D. h., das Durchgangsloch 14 kann senkrecht zur Längsachse L und senkrecht zur Querachse Q der Versteifungsstruktur 10 orientiert sein.
Zudem oder alternativ kann auch das zweite Endstück 12 - wie in den 2 bis 4 dargestellt - einen (z. B. hülsenförmigen) Befestigungsabschnitt 12b mit einem Durchgangsloch 14 aufweisen. Der entsprechende Befestigungsabschnitt 12b kann dabei auch als zweiter Befestigungsabschnitt 12b bezeichnet werden. Der zweite Befestigungsabschnitt 12b kann hierbei dieselben Merkmale aufweisen, wie sie vorstehend für den ersten Befestigungsabschnitt 11b beschrieben worden sind. So kann auch der zweite Befestigungsabschnitt 12b bzw. das Durchgangsloch 14 beispielsweise zur Aufnahme eines (z. B. stiftförmigen) Befestigungsmittels ausgebildet sein. Ferner kann sich der zweite Befestigungsabschnitt 12b bzw. das Durchgangsloch 14 entlang einer gesamten Höhe des zweiten Endstücks 12 erstrecken (vgl. 2 und 4) oder nur abschnittsweise entlang der Höhe des zweiten Endstücks 12 erstrecken (vgl. 3).
Das erste und zweite Endstück 11 und 12 können jeweils zumindest abschnittsweise formentsprechend zum Gehäuse 20 ausgebildet sein. Beispielsweise können das erste und zweite Endstück 11 und 12 jeweils eine Außenkontur aufweisen, die zumindest abschnittsweise formangepasst zu einer Kontur des Gehäuses 20 ausgebildet ist. So können das erste und zweite Endstück 11 und 12 beispielsweise eine plane Anlagefläche zur Anlage an eine, vorzugsweise plane, Seitenwand des Gehäuses 20 umfassen (vgl. z. B. 3). Bevorzugt ist eine Flächennormale der planen Anlagefläche dabei in Richtung der Längsachse L der Versteifungsstruktur 10 orientiert. Weiterhin kann das erste Endstück 11 zwei in entgegengesetzte Richtungen vom ersten Endstück 11 abstehende Flügelelemente (vgl. 3 und 4) aufweisen, welche auch als erste Flügelelemente 11c bezeichnet werden können. Bevorzugt bilden die ersten Flügelelemente 11c dabei zumindest abschnittsweise die Anlagefläche des ersten Endstücks 11. Besonders bevorzugt stehen die zwei ersten Flügelelemente 11c entlang einer Querachse Q der Versteifungsstruktur 10 ab. Zudem oder alternativ kann auch das zweite Endstück 12 zwei in entgegengesetzte Richtungen vom zweiten Endstück 12 abstehende Flügelelemente aufweisen, welche als zweite Flügelelemente 12c bezeichnet werden können. Auch diese zweiten Flügelelemente 12c können bevorzugt zumindest abschnittsweise die Anlagefläche des zweiten Endstücks 12 bilden. Bevorzugt stehend auch die zwei zweiten Flügelelemente 12c des zweiten Endstücks 12 entlang der Querachse Q der Versteifungsstruktur 10 ab.
Wie vorstehend erwähnt, weist die Versteifungsstruktur 10 neben dem ersten und zweiten Endstück 11, 12 weiterhin ein Mittelstück 13 auf. Das Mittelstück 13 kann im Wesentlichen flach und/oder flächig sein. Beispielsweise kann das Mittelstück 13 ein Blechformteil (z. B. ein Stahlblechformteil) sein. Als Formteil kann dabei bevorzugt ein Bauteil verstanden werden, dem eine definierte bzw. besondere Gestalt gegeben wurde. Das Mittelstück 13 kann ferner ein erstes Ende 13c und ein, dem ersten Ende 13c entgegengesetztes, zweites Ende 13d aufweisen. Das erste und zweite Ende 13c und 13d können jeweils eine Stirnfläche aufweisen. Das erste und zweite Ende 13c und 13d können bezüglich einer Längsachse L der Versteifungsstruktur 10 bzw. des Mittelstücks 13 entgegengesetzt angeordnet sein. Am ersten Ende 13c des Mittelstücks 13 kann das erste Endstück 11 angebracht befestigt (z. B. eingepresst, angeschraubt und/oder angenietet) sein. Am zweiten Ende 13d des Mittelstück 13 kann das zweite Endstück 12 angebracht (z. B. eingepresst, angeschraubt und/oder angenietet) sein.
D. h., das erste und zweite Endstück 11, 12 können über das Mittelstück 13 voneinander beabstandet sein.
Bevorzugt weist das Mittelstück 13 eine größere Ausdehnung, insbesondere Längsausdehnung, auf als das erste bzw. zweite Endstück 11, 12. Das Mittelstück 13 kann ferner senkrecht zu einer durch die Längsachse L und Hochachse H aufgespannten Längsmittelebene der Versteifungsstruktur 10 eine geringere Ausdehnung aufweisen als in der Längsmittelebene. Das Mittelstück 13 kann mehrere Durchbrüche zur Gewichtsreduktion des Mittelstücks 13 umfassen. Die Durchbrüche können gleichmäßig (z. B. in einem Raster) über das Mittelstücks 13 verteilt angeordnet sein. Die Durchbrüche können z. B. Aussparungen und/oder Löcher im Mittelstück 13 sein. Das Mittelstück 13 kann auch mehrere Einbuchtungen zur Erhöhung der Steifigkeit des Mittelstücks 13 umfassen. Die Einbuchtungen können z. B. napfförmig sein (vgl. 3) oder kerbenförmig über die gesamte Länge des Mittelstücks 13 (vgl. 2 und 4) angeordnet sein.
Das Mittelstück 13 kann ferner eine (z. B. taschenförmige) erste Aufnahme 13a und eine (z. B. taschenförmige) zweite Aufnahme 13b aufweisen. Die erste Aufnahme 13a kann am ersten Ende 13c des Mittelstücks 13 angeordnet sein. Die erste Aufnahme 13a kann damit eine stirnseitige Aufnahme sein. Die zweite Aufnahme 13b kann am zweiten Ende 13d des Mittelstücks 13 angeordnet sein. Die zweite Aufnahme 13b kann damit eine stirnseitige Aufnahme sein. Lediglich beispielhaft kann das Mittelstück 13 dazu als Hohlprofil mit einem ersten und zweiten Hohlprofilende ausgeführt sein oder ein Hohlprofil mit einem ersten und zweiten Hohlprofilende umfassen. Hierbei kann das erste Hohlprofilende die erste Aufnahme 13a ausbilden und/oder das zweiten Hohlprofilende die zweite Aufnahme 13b ausbilden. D. h., das erste bzw. zweite Ende 13c, 13d des Mittelstücks 13 kann jeweils ein offenes Ende sein. Entsprechend können die Stirnflächen des Mittelstücks 13 im Wesentlichen rahmenförmig sein. D. h., die Stirnflächen können eine Begrenzung aufweisen, die eine Ausnehmung umgibt bzw. umläuft. Alternativ zur Ausführung als Hohlprofil können die erste und zweite Aufnahme auch an das Mittelstück 13 angeformt sein.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann das erste Endstück 11 über eine Steckverbindung und/oder eine Pressverbindung mit dem Mittelstück 13 verbunden sein. Beispielsweise kann das erste Endstück 11 in die erste Aufnahme 13a des Mittelstücks 13 eingesteckt und/oder eingepresst sein. Bevorzugt weist das erste Endstück 11 dazu einen ersten Vorsprung 11a auf. Der erste Vorsprung 11a kann zum Einführen in die erste Aufnahme 13a ausbildet sein.
Beispielsweise kann der erste Vorsprung 11a eine Außenkontur aufweisen, die zumindest abschnittsweise an einen Rand bzw. eine Innenkontur der ersten Aufnahmeöffnung 13a angepasst ist (vgl. 2). D. h., der erste Vorsprung 11a und die erste Aufnahme 13a können formentsprechend ausgebildet sein.
Zudem oder alternativ kann auch das zweite Endstück 12 über eine Steckverbindung und/oder eine Pressverbindung mit dem Mittelstück 13 verbunden sein. Beispielsweise kann das zweite Endstück 12 in die zweite Aufnahme 13b des Mittelstücks 13 eingesteckt und/oder eingepresst sein. Bevorzugt weist auch das zweite Endstück 12 dazu einen zweiten Vorsprung 12a auf. Der zweite Vorsprung 12a kann somit zum Einführen in die zweite Aufnahme 13b ausbildet sein. Beispielsweise kann der zweite Vorsprung 12a eine Außenkontur aufweisen, die zumindest abschnittsweise an einen Rand bzw. eine Innenkontur der zweiten Aufnahmeöffnung 13b angepasst ist (vgl. 2). D. h., der zweite Vorsprung 12a und die zweite Aufnahme 13b können formentsprechend ausgebildet sein.
Weiterhin kann das Mittelstück 13 und das erste Endstück 11 über zumindest ein Befestigungselement (nicht dargestellt) miteinander fixiert sein. Bevorzugt ist das Mittelstück 13 dabei mit dem ersten Vorsprung 11 a des eingesteckten und/oder eingepressten ersten Endstücks 11 über zumindest ein Befestigungselement fixiert. Beispielsweise kann das erste Endstück 11 bzw. der erste Vorsprung 11a am Mittelstück 13 verschraubt und/oder vernietet sein. Bevorzugt weisen das Mittelstück 13 und das erste Endstück 11 bzw. der erste Vorsprung 11a jeweils zumindest eine Öffnung auf (vgl. 2 und 4), die im montierten Zustand fluchtend zueinander orientiert sind und/oder einen gemeinsamen Durchgang zur Aufnahme des zumindest einen Befestigungsmittels ausbilden. Vorzugsweise sind die entsprechenden Öffnungen dabei quer zu einer Steckrichtung des ersten Endstücks 11 orientiert. Bei der Steckrichtung, d. h. der Richtung, entlang derer das Einstecken bzw. Einführen des ersten Endstücks 11 in die entsprechende erste Aufnahme des Mittelstücks 13 erfolgt, kann es sich bevorzugt um die Längsrichtung L der Versteifungsstruktur 10 handeln. Entsprechend können das Mittelstück 13 und das erste Endstück 11 bzw. der erste Vorsprung 11a über zumindest ein quer zur Steckrichtung des ersten Endstücks 11 orientiertes Befestigungselement miteinander fixiert sein.
Zudem oder alternativ können das Mittelstück 13 und das zweite Endstück 12 über zumindest ein Befestigungselement (z. B. eine Schraube oder Bolzen) miteinander fixiert sein. Bevorzugt ist das Mittelstück 13 dabei mit dem zweiten Vorsprung 12a des eingesteckten und/oder eingepressten zweiten Endstücks 12 über zumindest ein Befestigungselement fixiert. Beispielsweise kann das zweite Endstück 12 bzw. der erste Vorsprung 12a am Mittelstück 13 verschraubt und/oder vernietet sein. Bevorzugt weisen das Mittelstück 13 und das zweite Endstück 12 bzw. der zweite Vorsprung 12a jeweils zumindest eine Öffnung auf (vgl. 2 und 4), die im montierten Zustand fluchtend zueinander orientiert sind und/oder einen gemeinsamen Durchgang zur Aufnahme des zumindest einen Befestigungsmittels ausbilden. Vorzugsweise sind die entsprechenden Öffnungen dabei quer zu einer Steckrichtung des zweiten Endstücks 12 orientiert. Entsprechend können das Mittelstück 13 und das zweite Endstück 12 bzw. der zweite Vorsprung 12a über zumindest ein quer zur Steckrichtung des zweiten Endstücks 12 orientiertes Befestigungselement miteinander fixiert sein.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass das Mittelstück 13 mittels eines anderen Fertigungsverfahrens und/oder aus einem anderen Material als das erste und/oder zweite Endstück 11, 12 gefertigt ist. Lediglich beispielhaft kann das Mittelstück 13 aus Stahl und das erste und/oder zweite Endstück 11, 12 aus Aluminium und/oder Kunststoff gefertigt sein. Ferner kann das Mittelstück 13 z. B. mittels Rollwalzen oder Tiefziehen geformt sein und das erste und zweite Endstück 11, 12 jeweils ein Strangpressprofil und/oder ein Gussteil sein. Auf vorteilhafte Weise können so die Vorteile der verschiedenen Materialien, z. B. hinsichtlich Kosten, Festigkeit und/oder Gewicht, in möglichst optimaler Weise kombiniert werden. Beispielsweise kann der Festigkeits- und Kostenvorteil des Stahls mit dem Gewichtsvorteil von Aluminium/Kunststoff kombiniert werden. Weiterhin können durch diese Konstruktion die auftretenden Kräfte und Beschleunigungen, sowohl im Crashfall als auch im Fahrbetrieb, in den erforderlichen Grenzen gehalten werden. Insgesamt kann damit der Bauraum- und Materialbedarf für die Versteifungsstruktur 10 in möglichst optimaler Weise genutzt werden, da diese Elemente zum einen die Crashanforderungen des Energiespeichers 30 erfüllen und zum anderen die Montage bzw. Aufnahme der Batteriezellen bzw. Batteriemodule ermöglichen.
5 zeigt eine schematische Seitenansicht eines Kraftfahrzeugs 40 mit einem elektrischen Energiespeicher 30 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Es versteht sich, dass die unter Bezugnahme auf die 5 beschriebenen Techniken und Merkmale mit den Techniken und Merkmalen, die unter Bezugnahme auf die 1 bis 4 beschrieben sind, kombinierbar sind, einzeln oder in jeglicher Kombination.
Das Kraftfahrzeug 40 kann - wie beispielhaft dargestellt - ein Nutzfahrzeug (z. B. eine Sattelzugmaschine oder ein Lastkraftwagen mit Aufbau) sein. Das Kraftfahrzeug 40 kann allerdings auch ein PKW sein. Bevorzugt ist das Kraftfahrzeugs 40 ein rein elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug 40. Der elektrische Energiespeicher 30 kann dabei an einer Längsaußenseite des Kraftfahrzeugs 40 angeordnet sein. Beispielsweise kann der elektrische Energiespeicher 30 - wie beispielhafte dargestellt - seitlich am Kraftfahrzeug 40 zwischen einer Vorder- und Hinterachse des Kraftfahrzeugs 30 angeordnet sein.
Der elektrische Energiespeicher 30 kann wie in diesem Dokument beschrieben ausgebildet sein. Insbesondere kann der Energiespeicher 30 ein (z. B. quaderförmiges) Gehäuse 20 mit einer ersten und zweiten Seitenwand 21, 22 aufweisen, wobei in der vorliegenden Darstellung lediglich die erste Seitenwand 21 sichtbar ist. Beispielsweise kann die erste Seitenwand 21 parallel zur Fahrzeuglängsrichtung und/oder senkrecht zur Fahrzeugquerrichtung orientiert sein. Als Fahrzeuglängsrichtung kann dabei bevorzugt die Bewegungsrichtung bei normaler Vorwärtsfahrt (ohne Lenkeinschlag) verstanden werden. Als Fahrzeugquerrichtung kann bevorzugt eine Richtung verstanden werden, die senkrecht zur Fahrzeuglängsrichtung orientiert ist und in einer waagrechten Ebene liegt, wenn sich das Kraftfahrzeug 40 auf einer waagrechten Ebene befindet. Vorzugsweise ist der elektrische Energiespeicher 30 über die zweite Seitenwand 22 am Kraftfahrzeug 40 (z. B. am Fahrzeugrahmen, vorzugsweise Leiterrahmen) befestigt. Bevorzugt weist das Gehäuse 12 zudem weitere Seitenwände, einen Boden und einen Deckel auf.
Ferner kann der elektrische Energiespeicher 30 zumindest eine (gestrichelt dargestellte) Versteifungsstruktur 10 zur Versteifung des Gehäuses 20 umfassen. Bevorzugt können die erste und zweite Seitenwand 21, 22 über die zumindest eine Versteifungsstruktur 10 miteinander verbunden sein. Beispielsweise kann dazu das erste Endstück 11 an der ersten Seitenwand 21 des Gehäuses 20 befestigt sein und/oder das zweite Endstück 12 an der zweiten Seitenwand 22 des Gehäuses 20 befestigt sein. Bevorzugt umfasst die eine zumindest eine Versteifungsstruktur 10 - wie beispielhaft dargestellt - mehrere (z. B. zwei) Versteifungsstrukturen 10 (vgl. auch 1). Die Versteifungsstruktur 10 bzw. die Versteifungsstrukturen 10 kann bzw. können dabei parallel zur Fahrzeugquerrichtung orientiert sein. D. h., eine Längsachse L der Versteifungsstruktur 10 bzw. der jeweiligen Versteifungsstrukturen 10 kann parallel zur Fahrzeugquerrichtung verlaufen. Auf vorteilhafte Weise kann so eine auf die erste Seitenwand 21 wirkende Crash-Belastung (z. B. infolge eines direkten Aufpralls auf die erste Seitenwand 21) möglichst direkt zur zweiten Seitenwand 22 bzw. zum Fahrgestell abgeleitet werden.
Weiterhin kann der elektrische Energiespeicher 30 mehrere Batteriezellen (nicht dargestellt) aufweisen. Die mehreren Batteriezellen können in dem Gehäuse 20 aufgenommen sein. D. h., die mehreren Batteriezellen können von dem Gehäuse 20 umhaust werden. Die mehreren Batteriezellen können beispielsweise in Form mehrerer Batteriezellenstapel bzw. Batteriemodule aus jeweils mehreren (z. B. 15) Batteriezellen angeordnet bzw. gruppiert sein. Bevorzugt verläuft die Längsachse der zumindest einen Versteifungsstruktur 10 parallel zur Stapelrichtung der mehreren Batteriezellenstapel.
Obwohl die Erfindung unter Bezugnahme auf bestimmte Ausführungsbeispiele beschrieben worden ist, ist es für einen Fachmann ersichtlich, dass verschiedene Änderungen ausgeführt werden können und Äquivalente als Ersatz verwendet werden können, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen. Folglich soll die Erfindung nicht auf die offenbarten Ausführungsbeispiele begrenzt sein, sondern soll alle Ausführungsbeispiele umfassen, die in den Bereich der beigefügten Patentansprüche fallen. Insbesondere beansprucht die Erfindung auch Schutz für den Gegenstand und die Merkmale der Unteransprüche unabhängig von den in Bezug genommenen Ansprüchen.
Bezugszeichenliste

10: Versteifungsstruktur
11: Erstes Endstück
11a: Erster Vorsprung
11 b: Erster Befestigungsabschnitt
11c: Erste Flügelelemente
12: Zweites Endstück
12a: Zweiter Vorsprung
12b: Zweiter Befestigungsabschnitt
12c: Zweite Flügelelemente
13: Mittelstück
13a: Erste Aufnahme
13b: Zweite Aufnahme
13c: Erstes Ende
13d: Zweites Ende
14: Durchgangsloch
20: Gehäuse
21: Ersten Seitenwand
22: Zweite Seitenwand
30: Elektrischen Energiespeicher
40: Kraftfahrzeug

Claims

Versteifungsstruktur (10), vorzugsweise Crash-Strebe, zur Versteifung eines Gehäuses (20) eines elektrischen Energiespeichers (30) für ein Kraftfahrzeug (40), vorzugsweise Nutzfahrzeug, aufweisend: - ein erstes Endstück (11) und ein zweites Endstück (12), die jeweils dazu ausgebildet sind, am Gehäuse (20) des elektrischen Energiespeichers (30) angebracht zu werden; und - ein, vorzugsweise flächiges, Mittelstück (13), an dem das erste Endstück (11) und das zweite Endstück (12) befestigt sind.
Versteifungsstruktur (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und zweite Endstück (11, 12) an jeweils entgegengesetzten Enden des Mittelstücks (13) angeordnet sind.
Versteifungsstruktur (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eines des ersten und zweiten Endstücks (11, 12) über eine Steckverbindung und/oder eine Pressverbindung mit dem Mittelstück (13) verbunden ist.
Versteifungsstruktur (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, - dass das Mittelstück (13) eine erste Aufnahme (13a) aufweist und das erste Endstück (11) einen ersten Vorsprung (11a) aufweist, der, vorzugsweise zumindest abschnittsweise formschlüssig, in die erste Aufnahme (13a) eingesteckt und/oder eingepresst ist; und/oder - dass das Mittelstück (13) eine zweite Aufnahme (13b) aufweist und das zweite Endstück (12) einen zweiten Vorsprung (12a) aufweist, der, vorzugsweise zumindest abschnittsweise formschlüssig, in die zweite Aufnahme (13b) eingesteckt und/oder eingepresst ist.
Versteifungsstruktur (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, - dass der erste Vorsprung (11a) des ersten Endstücks (11) und das Mittelstück (13) über zumindest ein, vorzugsweise quer zu einer Steckrichtung des ersten Endstücks (11) orientiertes, Befestigungselement miteinander fixiert sind; und/oder - dass der zweite Vorsprung (12a) des zweiten Endstücks (12) und das Mittelstück (13) über zumindest ein, vorzugsweise quer zu einer Steckrichtung des zweiten Endstücks (12) orientiertes, weiteres Befestigungselement miteinander fixiert sind.
Versteifungsstruktur (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittelstück (13) ein Hohlprofil mit einem ersten Hohlprofilende und einem zweiten Hohlprofilende aufweist, wobei: - das erste Endstück (11) abschnittsweise in das erste Hohlprofilende eingesteckt und/oder eingepresst ist; und/oder - das zweite Endstück (12) abschnittsweise in das zweite Hohlprofilende eingesteckt und/oder eingepresst ist.
Versteifungsstruktur (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eines des ersten und zweiten Endstücks (11, 12) aus einem unterschiedlichen, vorzugsweise leichteren, Material gefertigt ist als das Mittelstück (13).
Versteifungsstruktur (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eines des ersten und zweiten Endstücks (11, 12): - ein Kunststoff- und/der Aluminiumformteil aufweist; und/oder - ein Strangpressprofil und/oder ein Gussteil, vorzugsweise ein Spritzgussteil, aufweist.
Versteifungsstruktur (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittelstück (13): - ein Metallformteil, vorzugsweise ein Stahlformteil, aufweist; und/oder - ein Blechformteil, vorzugsweise ein Walzblechprofil, umfasst; und/oder - zwei zusammengeschweißte, vorzugsweise tiefgezogene, Halbschalen umfasst.
Versteifungsstruktur (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittelstück (13): - im Wesentlichen plattenförmig ist; und/oder - mehrere, vorzugsweise in einem Raster angeordnete, Durchbrüche zur Gewichtsreduktion des Mittelstücks (13) umfasst; und/oder - mehrere, vorzugsweise in einem Raster angeordnete und/oder napfförmige, Einbuchtungen zur Erhöhung der Steifigkeit des Mittelstücks (13) umfasst.
Versteifungsstruktur (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Befestigung der Versteifungsstruktur (10) am Gehäuse (20) zumindest eines des ersten und zweiten Endstücks (11, 12) einen, vorzugsweise hülsenförmigen, Befestigungsabschnitt (11b, 12b) mit einem Durchgangsloch (14) zur Aufnahme eines, vorzugsweise stiftförmigen, Befestigungsmittels aufweist.
Versteifungsstruktur (10) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, - dass das Durchgangsloch (14) entlang einer Hochachse (H) der Versteifungsstruktur (10) orientiert ist; und/oder - dass der Befestigungsabschnitt (11b, 12b) mit dem Durchgangsloch (14) in Form eines Butzens ausgebildet ist, die vom zumindest einen des ersten und zweiten Endstücks (11, 12) in Richtung einer Längsachse (L) der Versteifungsstruktur (10) absteht.
Elektrischer Energiespeicher (30) für ein Kraftfahrzeug (40), vorzugsweise Nutzfahrzeug, aufweisend: - ein Gehäuse (20) mit einer ersten Seitenwand (21) und einer, vorzugsweise der ersten Seitenwand (21) gegenüberliegenden, zweiten Seitenwand (22); - mehrere Batteriezellen, die in dem Gehäuse (20) aufgenommen sind; und - zumindest eine Versteifungsstruktur (10) zur Versteifung des Gehäuses (20), die nach einem der vorherigen Ansprüche ausgebildet ist und über die die erste und zweite Seitenwand (21, 22) miteinander verbunden sind.
Elektrischer Energiespeicher (30) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Versteifungsstruktur (10): - lösbar am Gehäuse (20) befestigt ist; und/oder - sich an der ersten und zweiten Seitenwand (21, 22) abstützt; und/oder - eine Außenkontur aufweist, die zumindest abschnittsweise formangepasst zu einer Kontur des Gehäuses (20) ausgebildet ist; und/oder - dazu dient, das Gehäuse (20) hinsichtlich möglicher auf das Gehäuse (20) wirkender Crash-Belastungen zu versteifen; und/oder - mehrere Versteifungsstrukturen (10) umfasst, die parallel und beabstandet voneinander angeordnet sind; und/oder - zwischen den mehreren Batteriezellen angeordnet ist.
Kraftfahrzeug (40), vorzugsweise Nutzfahrzeug, aufweisend einen elektrische Energiespeicher (30) nach Anspruch 13 oder 14.