DE102022115283A1 - Battery stack with structural element without battery functionality - Google Patents

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Abstract

Kombination eines Batteriestacks (10) mit einer Mehrzahl von miteinander elektrisch verschalteten Batterien (9) und mindestens einem Strukturelement (11) ohne Batteriefunktionalität, das anstelle einer der Batterien (9) in den Batteriestack (10) integrierbar oder integriert ist.Combination of a battery stack (10) with a plurality of batteries (9) electrically connected to one another and at least one structural element (11) without battery functionality, which can be integrated or is integrated into the battery stack (10) instead of one of the batteries (9).

Description

Die Erfindung betrifft einen Batteriestack mit einer Mehrzahl von miteinander elektrisch verschalteten Batterien sowie ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Batteriestack.The invention relates to a battery stack with a plurality of batteries electrically connected to one another and to a motor vehicle with such a battery stack.

Eine Batterie ist ein Speicher für elektrische Energie auf elektrochemischer Basis, bei deren Entladung gespeicherte chemische Energie durch eine elektrochemische Redoxreaktion in elektrische Energie gewandelt wird. Im Kontext der Erfindung werden als Batterien sowohl sogenannte Primärbatterien, die nur für eine einmalige Entladung und nicht für ein erneutes Laden vorgesehen sind, als auch sogenannte Sekundärbatterien beziehungsweise Akkumulatoren, die für ein mehrfaches Laden vorgesehen und entsprechend ausgelegt sind, verstanden. Ein Laden einer Sekundärbatterie stellt dabei die elektrolytische Umkehrung der bei der Entladung ablaufenden elektrochemischen Redoxreaktion dar, die durch das Anlegen einer elektrischen Spannung realisiert wird.A battery is an electrochemical-based storage device for electrical energy. When discharged, stored chemical energy is converted into electrical energy by an electrochemical redox reaction. In the context of the invention, batteries are understood to mean both so-called primary batteries, which are only intended for a single discharge and not for recharging, and so-called secondary batteries or accumulators, which are intended for multiple charging and are designed accordingly. Charging a secondary battery represents the electrolytic reversal of the electrochemical redox reaction that occurs during discharge, which is realized by applying an electrical voltage.

Eine Batterie umfasst eine oder, üblicherweise, mehrere galvanische Zellen beziehungsweise Batteriezellen, die innerhalb einer Umhüllung, üblicherweise in Form einer häufig als „Pouch“ bezeichneten Folienumhüllung oder eines formstabilen Gehäuses, angeordnet sind. Die Batteriezellen umfassen jeweils zwei Elektroden, einen zwischen den Elektroden angeordneten Separator zur elektrischen Separierung der Elektroden und einen als lonenleiter zwischen den Elektroden dienenden Elektrolyten. Die zwei Elektroden einer Batteriezelle unterschieden sich hinsichtlich eines umfassten Aktivmaterials, wodurch eine der Elektroden anodisch und die andere kathodisch wirksam ist (jeweils bezogen auf ein Entladen der Batteriezelle). Weiterhin umfasst eine Batterie üblicherweise zwei Batteriepole, die in die Umhüllung integriert sind und die innenseitig der Umhüllung über sogenannte Stromableiter mit den Elektroden elektrisch leitend verbunden sind. Dabei sind alle anodisch wirksamen Elektroden mit einem der Batteriepole und die kathodisch wirksamen Elektroden mit dem anderen der Batteriepole verbunden.A battery comprises one or, usually, several galvanic cells or battery cells, which are arranged within a casing, usually in the form of a film casing, often referred to as a “pouch”, or a dimensionally stable housing. The battery cells each comprise two electrodes, a separator arranged between the electrodes for electrically separating the electrodes and an electrolyte serving as an ion conductor between the electrodes. The two electrodes of a battery cell differ in terms of the active material they contain, whereby one of the electrodes is anodic and the other cathodic (in each case related to discharging of the battery cell). Furthermore, a battery usually comprises two battery poles which are integrated into the casing and which are electrically conductively connected to the electrodes on the inside of the casing via so-called current conductors. All anodically active electrodes are connected to one of the battery poles and the cathodically active electrodes are connected to the other battery pole.

Üblicherweise werden eine Vielzahl von Batteriezellen, beispielsweise in Form einer Stapelung oder Wickelung der Elektroden und Separatoren in einer Batterie kombiniert, um eine ausreichend hohe elektrische Leistungsfähigkeit zu realisieren.Usually, a large number of battery cells are combined in a battery, for example in the form of stacking or winding the electrodes and separators, in order to achieve a sufficiently high electrical performance.

Bei besonders hohen Leistungsanforderungen, wie dies für eine Traktionsbatterie eines Kraftfahrzeugs gilt, werden eine Vielzahl von einzeln noch gut handhabbaren Batterien in sogenannten Batteriestacks kombiniert, wobei für die Batterien eines Batteriestacks eine elektrische Reihen- und/oder Parallelschaltung vorgesehen ist. Häufig sind die Batterien eines Batteriestacks dabei auch mechanisch miteinander verbunden. Die Traktionsbatterie eines Kraftfahrzeugs umfasst üblicherweise eine Mehrzahl solcher Batteriestacks, die sowohl seriell als auch parallel verschaltet sein können.If there are particularly high performance requirements, as is the case for a traction battery of a motor vehicle, a large number of batteries that can still be easily handled individually are combined in so-called battery stacks, with an electrical series and/or parallel connection being provided for the batteries of a battery stack. The batteries in a battery stack are often mechanically connected to one another. The traction battery of a motor vehicle usually includes a plurality of such battery stacks, which can be connected both in series and in parallel.

In einem Kraftfahrzeug sind die einzelnen Batterien einer Traktionsbatterie üblicherweise dicht gepackt innerhalb eines hierfür vorgesehenen Bauraums, der beispielsweise innerhalb einer Batterieumhausung im Bereich der Bodengruppe des Kraftfahrzeugs vorgesehen ist, angeordnet. Dabei können die einzelnen Batterien direkt kontaktieren oder zwischen diesen ist jeweils lediglich ein relativ dünnes Zwischenelement angeordnet, um eine möglichst kompakte Integration in das Kraftfahrzeug zu realisieren. Die Zwischenelemente können dabei insbesondere deformierbar ausgestaltet sein, um eine Ausdehnung der einzelnen Batterien kompensieren zu können. Ergänzend oder alternativ können diese auch elektrisch isolierend wirken.In a motor vehicle, the individual batteries of a traction battery are usually arranged tightly packed within a space provided for this purpose, which is provided, for example, within a battery housing in the area of the floor pan of the motor vehicle. The individual batteries can make direct contact or only a relatively thin intermediate element is arranged between them in order to achieve the most compact possible integration into the motor vehicle. The intermediate elements can in particular be designed to be deformable in order to be able to compensate for expansion of the individual batteries. Additionally or alternatively, these can also have an electrically insulating effect.

Der relativ große Platzbedarf, den eine Traktionsbatterie in einem Kraftfahrzeug üblicherweise einnimmt, führt dazu, dass diese oder zumindest deren Batterieumhausung Teil von Lastpfaden innerhalb des Kraftfahrzeugs sein können. Dies kann insbesondere für den Fall eines Unfalls des Kraftfahrzeugs gelten, wobei erhebliche Deformationen und Kräfte möglichst vorteilhaft auf tragende Komponenten des Fahrzeug verteilt werden sollen, um einen möglichst guten Schutz von innerhalb einer Fahrgastzelle des Kraftfahrzeugs befindlichen Personen realisieren zu können. Auch sollten im Fall eines solchen Unfalls Beschädigungen der Batterien vermieden werden, um eine daraus resultierende Feuergefahr möglichst gering zu halten.The relatively large space requirement that a traction battery usually takes up in a motor vehicle means that it or at least its battery casing can be part of load paths within the motor vehicle. This can apply in particular in the event of an accident of the motor vehicle, whereby significant deformations and forces should be distributed as advantageously as possible to supporting components of the vehicle in order to be able to achieve the best possible protection for people located within a passenger compartment of the motor vehicle. In the event of such an accident, damage to the batteries should also be avoided in order to minimize the resulting risk of fire.

Um diesen Anforderungen gerecht zu werden ist es bekannt, innerhalb der Batterieumhausung Verstärkungselemente anzuordnen, die eine entsprechende mechanische Stabilität der Batterieumhausung gewährleisten sollen. Dies ist jedoch mit einem relativ hohen konstruktiven Aufwand verbunden. Zudem reduzieren solche Verstärkungselemente den Bauraum innerhalb der Batterieumhausung, der für eine Integration der Batterien genutzt werden kann.In order to meet these requirements, it is known to arrange reinforcing elements within the battery housing, which are intended to ensure appropriate mechanical stability of the battery housing. However, this involves a relatively high level of design effort. In addition, such reinforcing elements reduce the installation space within the battery housing that can be used to integrate the batteries.

Weiterhin können Batterien in Kraftfahrzeugen und insbesondere deren Umhüllungen an die maximal auftretenden Belastungen angepasst dimensioniert werden. Dabei ist dann aber üblicherweise vorgesehen, dass sämtliche der Batterien gleich dimensioniert sind, um die Herstellung- unter Wartungskosten gering zu halten. Da die potentielle mechanische Belastung der Batterien jedoch lokal unterschiedlich ist, ergibt sich durch eine identische Dimensionierung der Batterien in vielen Fällen eine Überdimensionierung, was sich negativ hinsichtlich der Herstellungskosten, des Gesamtgewichts sowie des Bauraumbedarfs auswirken kann.Furthermore, batteries in motor vehicles and in particular their casings can be dimensioned to suit the maximum loads that occur. However, it is then usually provided that all of the batteries are of the same size in order to keep production and maintenance costs low. However, since the potential mechanical load on the batteries varies locally, identical dimensioning of the batteries results in one in many cases Oversizing, which can have a negative impact on manufacturing costs, overall weight and space requirements.

Die DE 10 23009 035 492 A1 offenbart eine Batterie für ein Kraftfahrzeug mit einer Vielzahl von plattenförmigen Batteriezellen, die zu einem Zellstapel gestapelt und innerhalb eines Batteriegehäuses angeordnet sind. In dem Zellstapel sind parallel zu den Batteriezellen plattenförmige Elemente vorgesehen, die die Batteriezellen an zumindest zwei Enden des Zellstapels überragen und als Crashelemente dienen.The DE 10 23009 035 492 A1 discloses a battery for a motor vehicle with a plurality of plate-shaped battery cells that are stacked to form a cell stack and arranged within a battery housing. Plate-shaped elements are provided in the cell stack parallel to the battery cells, which project beyond the battery cells at at least two ends of the cell stack and serve as crash elements.

Die EP 2 562 843 A1 offenbart einen Batteriestack mit einer Mehrzahl von Batterien, die in einer Reihenanordnung innerhalb eines Gehäuses angeordnet sind, wobei in einem mittigen Abschnitt bezüglich der Reihenanordnung zwischen zwei Batterien ein Verstärkungselement vorgesehen ist, das mit den Wandungen des Gehäuses verbunden ist.The EP 2 562 843 A1 discloses a battery stack having a plurality of batteries arranged in a row arrangement within a housing, in which a reinforcing element is provided in a central portion with respect to the series arrangement between two batteries and is connected to the walls of the housing.

Die DE 10 2016 008 170 A1 beschreibt eine Batterie für ein Kraftfahrzeug mit einem Batteriegehäuses und mindestens einem innerhalb des Batteriegehäuses angeordneten Zellblock, der eine Zellhalterung mit zumindest zwei Endplatten, die zur Fixierung von Batteriezellen entlang einer Stapelrichtung vorgesehen sind, aufweist, sowie mit einer zumindest teilweise durch die Endplatten ausgebildeten Versteifungsstruktur, die zur Aufnahme von auf das Batteriegehäuse wirkenden Crashlasten vorgesehen sind.The DE 10 2016 008 170 A1 describes a battery for a motor vehicle with a battery housing and at least one cell block arranged within the battery housing, which has a cell holder with at least two end plates, which are provided for fixing battery cells along a stacking direction, and with a stiffening structure formed at least partially by the end plates, which are intended to absorb crash loads acting on the battery housing.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Integration einer Traktionsbatterie in einem Kraftfahrzeug aufzuzeigen.The invention is based on the object of demonstrating an improved integration of a traction battery in a motor vehicle.

Diese Aufgabe ist bei einem Kraftfahrzeug gemäß dem Patentanspruch 10, das mindestens eine Kombination mit einem Batteriestack gemäß dem Patentanspruch 1 umfasst, gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungsformen der erfindungsgemäßen Kombination mit Batteriestack sowie des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs sind Gegenstände der weiteren Patentansprüche und ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Erfindung.This object is achieved in a motor vehicle according to patent claim 10, which comprises at least one combination with a battery stack according to patent claim 1. Advantageous embodiments of the combination according to the invention with a battery stack and of the motor vehicle according to the invention are the subject of the further patent claims and result from the following description of the invention.

Erfindungsgemäß ist eine Kombination eines Batteriestacks, das eine Mehrzahl von miteinander elektrisch (insbesondere in Reihe und/oder parallel) verschalteten Batterien umfasst, und einem Strukturelement ohne Batteriefunktionalität (d.h. dieses dient nicht als Batterie und ist auch nicht dafür eingerichtet, als Batterie genutzt zu werden) vorgesehen, wobei das Strukturelement im Austausch für mindestens eine, vorzugsweise alternativ für mehrere oder alle der Batterien in den Batteriestack integrierbar oder integriert ist. Demnach ist es möglich und vorgesehen, das Strukturelement anstelle einer Batterie in den Batteriestack zu integrieren, ohne dass dies die Funktionsfähigkeit des Batteriestacks verhindert. Der Batteriestack weist lediglich eine verringerte elektrische Leistungsfähigkeit auf, die darauf zurückzuführen ist, dass dieser ohne das Strukturelement eine zusätzliche Batterie umfassen könnte.According to the invention, a combination of a battery stack, which comprises a plurality of batteries electrically connected to one another (in particular in series and/or parallel), and a structural element without battery functionality (i.e. this does not serve as a battery and is also not designed to be used as a battery). ) is provided, wherein the structural element can be integrated or integrated into the battery stack in exchange for at least one, preferably alternatively for several or all of the batteries. Accordingly, it is possible and intended to integrate the structural element into the battery stack instead of a battery, without this preventing the functionality of the battery stack. The battery stack only has reduced electrical performance, which is due to the fact that it could include an additional battery without the structural element.

Eine Batterie des Batteriestacks umfasst vorzugsweise mindestens eine Batteriezelle, vorzugsweise mehrere Batteriezellen, und eine die Batteriezelle(n) umgebende, vorzugsweise gasdicht verschlossen ausgestaltete (Batterie-)Umhüllung. Die mindestens eine Batteriezelle umfasst (jeweils) zwei Elektroden, einen zwischen den Elektroden angeordneten Separator zur elektrischen Separierung der Elektroden und einen als lonenleiter zwischen den Elektroden dienenden Elektrolyten. Dieser Elektrolyt kann flüssig oder fest ausgestaltet sein und, insbesondere bei einer festen Ausgestaltung, auch als Separator fungieren. Die Batterie kann weiterhin einen ersten Batteriepol und einen zweiten Batteriepol umfassen, wobei die Batteriepole zur elektrischen Anbindung der Batterie an eine externe (d.h. nicht zur Batterie gehörende) Komponente vorgesehen sind. Infolge der Integration einer solchen Batterie in einen Batteriestack kann eine solche externe Komponente insbesondere eine andere Batterie des Batteriestacks, das Strukturelement (sofern dieses zumindest elektrisch leitfähig ausgestaltet ist) oder ein Batteriestackpol sein. Die Batteriepole können derart in die Umhüllung integriert sein, dass ein erster Abschnitt davon außerhalb der Umhüllung angeordnet und dadurch für eine Anbindung an eine externe Komponente zugänglich ist, während ein zweiter, innerhalb der Umhüllung liegender Abschnitt einer elektrischen Verbindung mit den Batteriezellen dient. Dabei ist eine erste Elektrode der (jeder) Batteriezelle mit dem ersten Batteriepol und eine zweite Elektrode der (jeder) Batteriezelle mit dem zweiten Batteriepol elektrisch verbunden.A battery of the battery stack preferably comprises at least one battery cell, preferably several battery cells, and a (battery) casing surrounding the battery cell(s), preferably designed to be gas-tight. The at least one battery cell comprises (each) two electrodes, a separator arranged between the electrodes for electrically separating the electrodes and an electrolyte serving as an ion conductor between the electrodes. This electrolyte can be liquid or solid and, particularly in the case of a solid design, can also function as a separator. The battery can further comprise a first battery pole and a second battery pole, the battery poles being provided for electrically connecting the battery to an external (i.e. not belonging to the battery) component. As a result of the integration of such a battery into a battery stack, such an external component can in particular be another battery of the battery stack, the structural element (if it is designed to be at least electrically conductive) or a battery stack pole. The battery poles can be integrated into the casing in such a way that a first section thereof is arranged outside the casing and is therefore accessible for connection to an external component, while a second section located within the casing serves for an electrical connection to the battery cells. A first electrode of the (each) battery cell is electrically connected to the first battery pole and a second electrode of the (each) battery cell is electrically connected to the second battery pole.

Die Umhüllung kann vorzugsweise als Gehäuse, insbesondere als formstabiles Gehäuse (d.h. dieses deformiert sich nicht in einem relevanten Ausmaß bei einer Belastung mit Kräften, die bei normaler Nutzung darauf einwirken), ausgestaltet sein, wodurch sich eine relativ (insbesondere im Vergleich zu einer Folienumhüllung („Pouch“)) hohe mechanische Belastbarkeit der Batteriezelle ergeben kann. Weiterhin kann die Umhüllung quaderförmig ausgestaltet sein, was sich vorteilhaft hinsichtlich des Bauraumbedarfs auswirken kann.The casing can preferably be designed as a housing, in particular as a dimensionally stable casing (i.e. this does not deform to a relevant extent when loaded with forces that act on it during normal use), whereby a relatively (particularly in comparison to a film casing ( “Pouch”)) can result in high mechanical strength of the battery cell. Furthermore, the casing can be designed in the shape of a cuboid, which can have an advantageous effect in terms of the installation space required.

Für eine vorteilhafte Handhabbarkeit kann auch der Batteriestack einer erfindungsgemäßen Kombination eine (Batteriestack-)Umhüllung, vorzugsweise in Form eines Gehäuses, umfassen. Das Gehäuse kann dabei auch teilweise offen ausgestaltet sein. Weiterhin kann der Batteriestack zwei Batteriestackpole umfassen, um den Batteriestack mit externen (d.h. nicht zu dem Batteriestack gehörigen) elektrischen Komponenten, beispielsweise einem oder mehreren weiteren Batteriestacks, elektrisch zu verbinden.For advantageous handling, the battery stack of a combination according to the invention can also comprise a (battery stack) casing, preferably in the form of a housing. The housing can also be designed to be partially open. Furthermore, the battery stack can hold two bats teriestackpole include to electrically connect the battery stack to external (ie not belonging to the battery stack) electrical components, for example one or more further battery stacks.

Die Erfindung ermöglicht, einen Batteriestack flexibel und kostengünstig anzupassen, um bestimmte, gegebenenfalls veränderte Stabilitätsanforderungen zu erfüllen. Das mindestens eine Strukturelement kann dabei in einem wesentlichen Ausmaß zu der Erfüllung dieser Stabilitätsanforderungen beitragen, indem dieses anforderungsgerecht in den Batteriestack integriert wird. Weiterhin kann das Strukturelement, da dieses keine Batteriefunktionalität aufweist, relativ (im Vergleich zu den Batterien des Batteriestacks) stabil ausgestaltet sein. Hierzu kann das Strukturelement bezüglich mindestens einer, vorzugsweise bezüglich jeder Belastungsrichtung eine größere mechanische Belastbarkeit im Vergleich zu den Batterien des Batteriestacks aufweisen.The invention makes it possible to adapt a battery stack flexibly and cost-effectively in order to meet certain, possibly changed, stability requirements. The at least one structural element can contribute to the fulfillment of these stability requirements to a significant extent by integrating it into the battery stack in accordance with the requirements. Furthermore, since the structural element has no battery functionality, it can be designed to be relatively stable (compared to the batteries of the battery stack). For this purpose, the structural element can have a greater mechanical load capacity compared to the batteries of the battery stack with respect to at least one, preferably with respect to each, loading direction.

Die Integration einer erfindungsgemäßen Kombination beziehungsweise eines erfindungsgemäßen Batteriestacks mit mindestens einem entsprechenden Strukturelement in ein (erfindungsgemäßes) Kraftfahrzeug ermöglicht beispielsweise, das Kraftfahrzeug hinsichtlich der mechanischen Belastbarkeit in dem Bereich, der den mindestens einen Batteriestack umfasst, anzupassen, wie dies beispielsweise im Rahmen der Entwicklung des Kraftfahrzeugs oder aufgrund sich ändernder Anforderungen, insbesondere hinsichtlich der Unfallsicherheit notwendig sein kann. Während hierfür bei einem konventionellen Kraftfahrzeug üblicherweise gezielt Verstärkungsstrukturen in eine Batterieumhausung integriert werden müssen, ermöglicht die Erfindung, eine oder mehrere Batterien des mindestens einen Batteriestacks an einem oder mehreren definierten Positionen bezüglich der Anordnung der Batterien innerhalb des Batteriestacks durch (jeweils) ein Strukturelement zu ersetzen und dadurch die Strukturfestigkeit des Batteriestacks und damit des Kraftfahrzeugs in dem Bereich, der den mindestens einen Batteriestack umfasst, gezielt anzupassen. Dieser Vorteil ist dabei auch erreichbar, wenn, wie dies vorzugsweise vorgesehen sind, die Batterien gleich und damit insbesondere auch nicht hinsichtlich der mechanischen Belastbarkeit unterschiedlich dimensioniert sind, was sich vorteilhaft hinsichtlich der Herstellungskosten für die Batterien auswirken kann.The integration of a combination according to the invention or a battery stack according to the invention with at least one corresponding structural element into a (inventive) motor vehicle makes it possible, for example, to adapt the motor vehicle with regard to the mechanical load capacity in the area that includes the at least one battery stack, as is the case, for example, in the context of the development of the Motor vehicle or due to changing requirements, particularly with regard to accident safety. While in a conventional motor vehicle, reinforcing structures usually have to be specifically integrated into a battery housing, the invention makes it possible to replace one or more batteries of the at least one battery stack at one or more defined positions with respect to the arrangement of the batteries within the battery stack by (each) a structural element and thereby specifically adapt the structural strength of the battery stack and thus of the motor vehicle in the area that includes the at least one battery stack. This advantage can also be achieved if, as is preferably provided, the batteries are the same and therefore in particular not dimensioned differently in terms of mechanical load capacity, which can have an advantageous effect in terms of the manufacturing costs for the batteries.

Um vorteilhaft eine Integrierbarkeit des mindestens einen Strukturelements anstelle einer Batterie in den Batteriestack zu ermöglichen, kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass zumindest eine, vorzugsweise sämtliche der Batterien des Batteriestacks zumindest teilweise gleiche Abmessungen wie das Strukturelement aufweisen. Die gleichen Abmessungen können sich dabei insbesondere auf die Anordnung von Befestigungselementen beziehen, mittels der sowohl die Batterien als auch das Strukturelement mechanisch fest in den Batteriestack integrierbar sind („gleiches Einbaumaß“). Als „Befestigungselement“ kann dabei beispielsweise auch eine Außenfläche einer Batterie oder des Strukturelements dienen, die durch einen Kontakt mit beispielsweise einer Umhüllung des Batteriestacks die mechanisch feste Integration in den Batteriestack gewährleistet.In order to advantageously enable the at least one structural element to be integrated into the battery stack instead of a battery, it can preferably be provided that at least one, preferably all, of the batteries of the battery stack have at least partially the same dimensions as the structural element. The same dimensions can refer in particular to the arrangement of fastening elements, by means of which both the batteries and the structural element can be mechanically firmly integrated into the battery stack (“same installation dimension”). An outer surface of a battery or the structural element can also serve as a “fastening element”, which ensures mechanically solid integration into the battery stack through contact with, for example, a casing of the battery stack.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltungsform kann vorgesehen sein, dass das Strukturelement in die elektrische Verschaltung der Batterien integriert und insbesondere eine elektrische Verbindung zwischen den an dieses angrenzenden Batterien ausbildet. Dadurch kann eine vorteilhafte Ausgestaltung hinsichtlich der elektrischen Verschaltung der Komponenten des Batteriestacks realisiert werden.According to a preferred embodiment, it can be provided that the structural element is integrated into the electrical circuitry of the batteries and in particular forms an electrical connection between the batteries adjacent to it. This makes it possible to realize an advantageous embodiment with regard to the electrical interconnection of the components of the battery stack.

Weiterhin bevorzugt kann vorgesehen sein, dass das Strukturelement die angrenzenden Batterien elektrisch voneinander isoliert. Dies kann auch in Kombination mit einer Integration des Strukturelements in die elektrische Verschaltung der Batterien verbunden sein, beispielsweise in dem das Strukturelement einen grundsätzlich elektrisch isolierend wirkenden Grundkörper aufweist, der die Umhüllungen der angrenzenden Batterien direkt oder indirekt kontaktiert, während die elektrische Integration des Strukturelements über zusätzliche Kontaktelemente und gegebenenfalls diese Kontaktelemente elektrisch verbindende Leiter des Strukturelements erfolgt, wobei die Kontaktelemente direkt oder indirekt mit den Batteriepolen der angrenzenden Batterien elektrisch verbunden sind.Furthermore, it can preferably be provided that the structural element electrically insulates the adjacent batteries from one another. This can also be combined with an integration of the structural element into the electrical circuitry of the batteries, for example in which the structural element has a base body which basically has an electrically insulating effect and which contacts the casings of the adjacent batteries directly or indirectly, while the electrical integration of the structural element takes place Additional contact elements and, if necessary, conductors of the structural element that electrically connect these contact elements take place, the contact elements being electrically connected directly or indirectly to the battery poles of the adjacent batteries.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltungsform einer erfindungsgemäßen Kombination kann das Strukturelement ein Gehäuse aufweisen, das ein Innenvolumen begrenzt. Das Gehäuse kann dabei vorzugsweise die gleiche Form (d.h. gleiche geometrische Grundform, vorzugsweise quaderförmig, sowie gleiche Abmessungen) wie die Umhüllungen der Batterien des Batteriestacks aufweisen, wodurch das Strukturelement vorteilhaft in den Batteriestack integriert werden kann.According to a preferred embodiment of a combination according to the invention, the structural element can have a housing that delimits an internal volume. The housing can preferably have the same shape (i.e. the same basic geometric shape, preferably cuboid, and the same dimensions) as the casings of the batteries of the battery stack, whereby the structural element can be advantageously integrated into the battery stack.

Eine Ausgestaltung des Strukturelements mit Gehäuse kann sich vorteilhaft hinsichtlich der Realisierung einer relativ hohen mechanischen Belastbarkeit bei gleichzeitig noch relativ geringer Masse des Strukturelements auswirken. Eine entsprechende Auslegung des Strukturelements kann dabei vorzugsweise über die Dimensionierung der Wandstärken des Gehäuses realisiert werden. Da das Strukturelement vorzugsweise eine höhere mechanische Belastbarkeit als die Batterien des Batteriestacks aufweisen soll, kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass mindestens eine (vorzugsweise alle) Wandstärken des Gehäuses des Strukturelements größer als mindestens eine der oder alle Wandstärken von Gehäusen der Batterien ist/sind.A design of the structural element with a housing can have an advantageous effect in terms of achieving a relatively high mechanical load capacity while at the same time still having a relatively low mass of the structural element. A corresponding design of the structural element can preferably be realized by dimensioning the wall thicknesses of the housing. Since the structural element preferably has a higher mechanical If the load capacity is to be greater than that of the batteries of the battery stack, it can preferably be provided that at least one (preferably all) of the wall thicknesses of the housing of the structural element is/are greater than at least one or all of the wall thicknesses of the housings of the batteries.

Alternativ oder ergänzend kann eine Auslegung des Strukturelements zur Erzielung einer relativ hohen mechanischen Belastbarkeit auch vorteilhafterweise durch eine Integration mindestens eines Verstärkungselement, das innerhalb des Innenvolumens angeordnet und dabei vorzugsweise an mindestens zwei Wandungen des Gehäuses angebunden ist, erreicht werden. Alternatively or additionally, a design of the structural element to achieve a relatively high mechanical load capacity can also advantageously be achieved by integrating at least one reinforcing element, which is arranged within the internal volume and is preferably connected to at least two walls of the housing.

Das Verstärkungselement kann dabei das Innenvolumen vollständig oder nur teilweise ausfüllen.The reinforcing element can completely or only partially fill the internal volume.

Da das Strukturelement einer erfindungsgemäßen Kombination ausschließlich im Hinblick auf die mechanische Belastbarkeit ausgelegt werden kann, da dieses keine Batteriefunktionalität aufweist, wird ermöglicht, dieses auch für eine Anbindung eines externen (d.h. nicht einen Teil des Batteriestacks darstellenden) Elements, beispielsweise eines Sitzgestells eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs oder einer Befestigungsstruktur, an der der Batteriestack befestigt werden soll, vorteilhaft zu nutzen. Hierzu kann das Strukturelement mindestens ein Verbindungselement, beispielsweise ein integriertes Gewinde oder eine Durchgangsöffnung, umfassen, das zur Verbindung mit dem externen Element eingerichtet ist.Since the structural element of a combination according to the invention can be designed exclusively with regard to the mechanical load capacity, since it has no battery functionality, it is also possible for this to be used for connecting an external element (i.e. not forming part of the battery stack), for example a seat frame of a motor vehicle according to the invention or a fastening structure to which the battery stack is to be fastened. For this purpose, the structural element can comprise at least one connecting element, for example an integrated thread or a through opening, which is set up for connection to the external element.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltungsform einer erfindungsgemäßen Kombination kann vorgesehen sein, dass das Strukturelement aus einem nicht-brennbaren und/oder (thermisch) intumeszenten Material und/oder energieabsorbierend ausgestaltet ist, wodurch ein Zusatznutzen des Strukturelements realisiert werden kann, der sich insbesondere vorteilhaft hinsichtlich der Sicherheit des Batteriestacks, beispielsweise bei einem Unfall eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs mit einem entsprechenden Batteriestack, auswirken kann. Als „intumeszent“ wird erfindungsgemäß allgemein eine brandbehindernde oder sogar brandlöschend wirkende Eigenschaft verstanden, die insbesondere auch auf einer Ausdehnung und insbesondere einem Aufschäumen des entsprechenden Materials des Strukturelements aufgrund von Hitzeeinwirkung beruhen kann. Ein Aufschäumen kann dabei beispielsweise eine verbesserte thermische Isolation und/oder eine räumliche Trennung bewirken. Das intumeszente Material kann infolge einer Hitzeeinwirkung auch ein brandlöschend wirkendes Gas freisetzen und/oder durch einen Entzug von Verdunstungswärme kühlend auf einen Brand einwirken. Als „energieabsorbierend“ wird eine Ausgestaltung verstanden, die gezielt dafür ausgelegt ist, infolge einer Deformation möglichst viel der diese Deformation bewirkenden Energie aufzunehmen beziehungsweise umzuwandeln, insbesondere in Wärmeenergie. Hierfür kann das Strukturelement gezielt plastisch deformierbar ausgestaltet sein und/oder zumindest teilweise aus einer Schaumstruktur bestehen.According to a preferred embodiment of a combination according to the invention, it can be provided that the structural element is made of a non-combustible and / or (thermally) intumescent material and / or energy-absorbing, whereby an additional benefit of the structural element can be realized, which is particularly advantageous in terms of safety of the battery stack, for example in an accident of a motor vehicle according to the invention with a corresponding battery stack. According to the invention, “intumescent” is generally understood to mean a fire-hindering or even fire-extinguishing property, which can in particular also be based on an expansion and in particular a foaming of the corresponding material of the structural element due to the effect of heat. Foaming can, for example, bring about improved thermal insulation and/or spatial separation. The intumescent material can also release a fire-extinguishing gas as a result of heat and/or have a cooling effect on a fire by removing evaporation heat. “Energy-absorbing” is understood to mean a design that is specifically designed to absorb or convert as much of the energy causing this deformation as possible, in particular into thermal energy, as a result of a deformation. For this purpose, the structural element can be specifically designed to be plastically deformable and/or consist at least partially of a foam structure.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltungsform eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs kann vorgesehen sein, dass die Batterien des Batteriestacks in einer sich in Längsrichtung des Kraftfahrzeugs erstreckenden Reihe angeordnet sind. Das mindestens eine Strukturelement, das erfindungsgemäß Teil des Batteriestacks ist, kann dadurch vorteilhaft zur Abstützung von Belastungen, die in Querrichtung des Kraftfahrzeugs wirken, genutzt werden. Dabei kann auch vorgesehen sein, dass eine Mehrzahl von Batteriestacks erfindungsgemäßer Kombinationen in Querrichtung des Kraftfahrzeugs nebeneinander angeordnet sind, wobei dann weiterhin bevorzugt zwischen den Batterien der benachbarten Batteriestacks ein Ausgleichsraum vorliegt und/oder die Strukturelemente der benachbarten Batteriestacks direkt oder indirekt, dann beispielsweise über ein Distanzelement, das vorzugsweise elektrisch nichtleitend ausgestaltet sein kann, aneinander abgestützt sind. Dadurch kann eine Belastung, die beispielsweise bei einem Unfall in Querrichtung des Kraftfahrzeugs auf die mehreren Batteriestacks wirkt, vorteilhaft über die Strukturelemente der Batteriestacks und das mindestens eine Distanzelement abgestützt werden. Die einzelnen Batterien können sich dagegen infolge des Ausgleichsraum definiert bewegen, ohne in einen Kontakt mit anderen Batterien zu gelangen. Die Batterien können dadurch wirkungsvoll vor einer Beschädigung geschützt werden. Der Ausgleichsraum kann vorzugsweise ein (mit Luft oder einem anderen Gas gefüllter oder ein ungefüllter) Freiraum sein. Der Ausgleichsraum kann aber auch vorteilhaft mit einem Festkörper, beispielsweise einem energieabsorbierenden Schaum gefüllt sein, wodurch die Schutzwirkung für die Batterien weiter erhöht sein kann.According to a preferred embodiment of a motor vehicle according to the invention, it can be provided that the batteries of the battery stack are arranged in a row extending in the longitudinal direction of the motor vehicle. The at least one structural element, which according to the invention is part of the battery stack, can thereby advantageously be used to support loads that act in the transverse direction of the motor vehicle. It can also be provided that a plurality of battery stacks according to combinations according to the invention are arranged next to one another in the transverse direction of the motor vehicle, in which case there is then preferably a compensation space between the batteries of the adjacent battery stacks and / or the structural elements of the adjacent battery stacks directly or indirectly, then for example via a Spacer element, which can preferably be designed to be electrically non-conductive, are supported on one another. As a result, a load that acts on the plurality of battery stacks in the transverse direction of the motor vehicle, for example in the event of an accident, can advantageously be supported via the structural elements of the battery stack and the at least one spacer element. The individual batteries, on the other hand, can move in a defined manner due to the compensation space without coming into contact with other batteries. The batteries can thus be effectively protected from damage. The compensation space can preferably be a free space (filled with air or another gas or an unfilled space). However, the compensation space can also advantageously be filled with a solid, for example an energy-absorbing foam, which can further increase the protective effect for the batteries.

Die Batterien des Batteriestacks können alternativ auch in einer sich in Querrichtung des Kraftfahrzeugs erstreckenden Reihe angeordnet sein. Das mindestens eine Strukturelement, das erfindungsgemäß Teil des Batteriestacks ist, kann dann zur Abstützung von Belastungen, die in Längsrichtung des Kraftfahrzeugs wirken, genutzt werden.The batteries of the battery stack can alternatively also be arranged in a row extending in the transverse direction of the motor vehicle. The at least one structural element, which according to the invention is part of the battery stack, can then be used to support loads that act in the longitudinal direction of the motor vehicle.

Der mindestens eine Batteriestack eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug kann vorzugsweise in einer Bodengruppe einer Karosserie des Kraftfahrzeugs, insbesondere innerhalb einer von der Karosserie beziehungsweise der Bodengruppe ausgebildeten Batterieumhausung angeordnet sein. Insbesondere dann kann das mindestens eine Strukturelement des mindestens einen Batteriestacks Teil eines sich zwischen Schwellern der Karosserie erstreckenden Lastpfads sein, um Belastungen, die in Querrichtung des Kraftfahrzeugs auf die Karosserie wirken, vorteilhaft zum Schutz der Batterien des mindestens einen Batteriestacks abzustützen.The at least one battery stack of a motor vehicle according to the invention can preferably be in a floor assembly of a body of the motor vehicle, in particular within one of the body or the floor assembly trained battery housing. In particular, the at least one structural element of the at least one battery stack can be part of a load path extending between sills of the body in order to advantageously support loads that act on the body in the transverse direction of the motor vehicle in order to protect the batteries of the at least one battery stack.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausgestaltungsbeispiels näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt, jeweils in vereinfachter Darstellung:

  • 1: ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug in einer Seitenansicht und
  • 2: eine Aufsicht auf einen Abschnitt des Kraftfahrzeugs.
The invention is explained in more detail below using an exemplary embodiment shown in the drawings. The drawings show, each in a simplified representation:
  • 1 : a motor vehicle according to the invention in a side view and
  • 2 : a supervision of a section of the motor vehicle.

Die 1 und 2 zeigen ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug, bei dem es sich um ein sogenanntes batterieelektrisches Kraftfahrzeug (BEV) handeln kann.The 1 and 2 show a motor vehicle according to the invention, which can be a so-called battery-electric motor vehicle (BEV).

Das Kraftfahrzeug umfasst eine Karosserie 1, die in selbsttragender Bauweise ausgeführt sein kann. Die Karosserie 1 kann demnach in bekannter Weise eine sogenannte Bodengruppe aufweisen, die Befestigungspunkte für Komponenten eines Fahrwerks und eines Antriebsstrangs des Kraftfahrzeugs bereitstellt und dabei Längs- und Querträger sowie Bodenflächen und Radkästen umfassen kann, die zumindest teilweise aus Metallblechen gefertigt sein können. In dem Abschnitt zwischen den beiden Achsen 2 des Kraftfahrzeugs befindet sich ein Zwischenboden 3 der Karosserie 1. Dieser bildet im Wesentlichen über seine gesamten Horizontalerstreckung (Erstreckung entlang einer Längsachse 4 und einer Querachse 5 des Kraftfahrzeugs) eine Batterieumhausung aus, innerhalb der eine Traktionsbatterie 6 des Kraftfahrzeugs angeordnet ist. In Querrichtung des Kraftfahrzeugs ist die Batterieumhausung dabei von zwei als Schweller 7 bezeichneten Längsträgern der Karosserie 1 begrenzt.The motor vehicle includes a body 1, which can be designed to be self-supporting. The body 1 can therefore have a so-called floor assembly in a known manner, which provides attachment points for components of a chassis and a drive train of the motor vehicle and can include longitudinal and cross members as well as floor surfaces and wheel arches, which can be at least partially made of metal sheets. In the section between the two axles 2 of the motor vehicle there is an intermediate floor 3 of the body 1. This essentially forms a battery housing over its entire horizontal extent (extension along a longitudinal axis 4 and a transverse axis 5 of the motor vehicle), within which a traction battery 6 of the Motor vehicle is arranged. In the transverse direction of the motor vehicle, the battery housing is delimited by two longitudinal members of the body 1, referred to as sills 7.

Die Traktionsbatterie 6 kann bedarfsweise einen Traktionsmotor (nicht dargestellt) des Kraftfahrzeugs mit elektrischer Energie für einen Antrieb des Kraftfahrzeugs versorgen.If necessary, the traction battery 6 can supply a traction motor (not shown) of the motor vehicle with electrical energy to drive the motor vehicle.

Durch die Anordnung der Traktionsbatterie 6 in der von dem Zwischenboden 3 ausgebildeten Batterieumhausung schränkt diese den Nutzraum des Kraftfahrzeugs, der insbesondere durch einen Fahrgastraum und einen Gepäckraum gebildet ist, möglichst wenig ein. Zudem ist die Traktionsbatterie 6 durch die Positionierung in der Batterieumhausung des Zwischenbodens 3 im Falle eines Unfalls des Kraftfahrzeugs relativ gut geschützt. Außerdem kann die niedrig gelegene Einbaulage der relativ schweren Traktionsbatterie 6 in dem Zwischenboden 3 das Fahrverhalten des Kraftfahrzeugs positiv beeinflussen.By arranging the traction battery 6 in the battery housing formed by the intermediate floor 3, this limits as little as possible the usable space of the motor vehicle, which is formed in particular by a passenger compartment and a luggage compartment. In addition, the traction battery 6 is relatively well protected by being positioned in the battery housing of the intermediate floor 3 in the event of an accident with the motor vehicle. In addition, the low installation position of the relatively heavy traction battery 6 in the intermediate floor 3 can have a positive influence on the driving behavior of the motor vehicle.

Die Gefahr einer Beschädigung der Traktionsbatterie 6 besteht bei der Anordnung in dem Zwischenboden 3 insbesondere noch bei einem sogenannten Seitenaufprall, bei dem ein Objekt 8 im Rahmen einer Relativbewegung, die eine in Querrichtung des Kraftfahrzeugs gerichtete Richtungskomponente aufweist, auf einen der Schweller 7 auftrifft, wie dies in der 2 dargestellt ist. In diesem Fall kann dieser Schweller 7 mit sehr hohen Kräften belastet und dadurch in erheblichem Maße deformiert werden. Da die Traktionsbatterie 6 den Bauraum innerhalb der Batterieumhausung, die seitlich von den Schwellern 7 begrenzt ist, üblicherweise im Wesentlichen weitgehend ausfüllt, kann eine solche Deformation eines Schwellers 7 zu einer Beschädigung bzw. Deformation zumindest einzelner Batterien 9 der Traktionsbatterie 6 führen. The risk of damage to the traction battery 6 exists when it is arranged in the intermediate floor 3, in particular in the event of a so-called side impact, in which an object 8 hits one of the sills 7 as part of a relative movement that has a directional component directed in the transverse direction of the motor vehicle, such as this in the 2 is shown. In this case, this sill 7 can be loaded with very high forces and thereby be deformed to a considerable extent. Since the traction battery 6 usually essentially largely fills the installation space within the battery housing, which is laterally delimited by the sills 7, such a deformation of a sill 7 can lead to damage or deformation of at least individual batteries 9 of the traction battery 6.

Eine solche Beschädigung ist möglichst zu vermeiden, weil dies mit einer nicht unerheblichen Brandgefahr einhergeht.Such damage should be avoided if possible because it poses a significant risk of fire.

Gemäß der 2 umfasst die Traktionsbatterie 6 mehrere in Querrichtung nebeneinander angeordnet Batteriestacks 10, die wiederum aus einer Mehrzahl der einzelnen Batterien 9 bestehen, die miteinander verschaltet sind. Dabei sind die Batterien 9 der einzelnen Batteriestacks 10 in einer sich in Längsrichtung des Kraftfahrzeugs erstreckenden Reihe angeordnet.According to the 2 The traction battery 6 comprises several battery stacks 10 arranged next to one another in the transverse direction, which in turn consist of a plurality of individual batteries 9 which are interconnected. The batteries 9 of the individual battery stacks 10 are arranged in a row extending in the longitudinal direction of the motor vehicle.

In jedem der Batteriestacks 10 sind einzelne Batterien 9 durch Strukturelemente 11 ersetzt beziehungsweise in Aufnahmen der Batteriestacks 10, die (auch) für die Aufnahme beziehungsweise Integration einer Batterie 9 ausgelegt sind, sind die Strukturelemente 11 angeordnet. Die Strukturelemente 11 weisen dazu die gleiche Form wie die Batterien 9 auf und können dadurch auf einfache Weise anstelle der Batterien 9 in die Aufnahmen der Batteriestacks 10 eingesetzt und darin mechanisch fixiert werden. Dabei sind die Strukturelemente 11 der einzelnen Batteriestacks 10 an gleichen Stellen innerhalb des jeweiligen Batteriestacks 11 angeordnet, so dass die Strukturelemente 11 der Batteriestacks 10 mehrere sich in Querrichtung des Kraftfahrzeugs erstreckenden Reihenanordnungen ausbilden.In each of the battery stacks 10, individual batteries 9 are replaced by structural elements 11 or the structural elements 11 are arranged in receptacles of the battery stacks 10, which are (also) designed to accommodate or integrate a battery 9. The structural elements 11 have the same shape as the batteries 9 and can therefore be easily inserted into the receptacles of the battery stacks 10 instead of the batteries 9 and mechanically fixed therein. The structural elements 11 of the individual battery stacks 10 are arranged at the same locations within the respective battery stack 11, so that the structural elements 11 of the battery stacks 10 form a plurality of row arrangements extending in the transverse direction of the motor vehicle.

Zwischen benachbarten der Batteriestacks 10 ist ein Ausgleichsraum (Freiraum) 12 ausgebildet. In den Bereichen der Reihenanordnungen der Strukturelemente 11 ist in diesen Ausgleichsräumen 12 jeweils ein Distanzelement 13 angeordnet, wobei diese Distanzelemente 13 die angrenzenden Strukturelemente 11 direkt kontaktieren. Dadurch bildet jeweils eine Reihenanordnung der Strukturelemente 11 der verschiedenen Batteriestacks 10 in Verbindung mit den dazugehörigen Distanzelementen 13 einen sich zwischen den Schwellern 7 der Karosserie 1 in Querrichtung des Kraftfahrzeugs geschlossen erstreckenden Lastpfad aus, über den Belastungen, die auf einen der Schweller 7 wirken, auch auf den anderen Schweller 7 übertragen und somit zur Erzielung einer möglichst hohen mechanischen Stabilität des Zwischenbodens 3 des Kraftfahrzeugs auf die beiden Schweller 7 verteilt werden. Die Strukturelemente 11 und damit die Traktionsbatterie 6, die diese Strukturelemente 11 umfasst, tragen beziehungsweise trägt somit in einem relevanten Maße zur Ausbildung eines ausreichend belastbaren Zwischenbodens 3 bei, wodurch sich ein guter Schutz der einzelnen Batterien 9 der Traktionsbatterie 6 ergibt.A compensation space (free space) 12 is formed between adjacent battery stacks 10. In the areas of the row arrangements of the structural elements 11, a spacer element 13 is arranged in these compensation spaces 12, these spacer elements 13 directly contacting the adjacent structural elements 11. This creates a row arrangement of the structural elements 11 of the various battery stacks 10 in conjunction with the associated spacer elements 13 form a load path that extends closed between the sills 7 of the body 1 in the transverse direction of the motor vehicle, via which loads that act on one of the sills 7 are also transmitted to the other sill 7 and thus be distributed over the two sills 7 to achieve the highest possible mechanical stability of the intermediate floor 3 of the motor vehicle. The structural elements 11 and thus the traction battery 6, which comprises these structural elements 11, contribute to the formation of a sufficiently resilient intermediate floor 3 to a relevant extent, which results in good protection of the individual batteries 9 of the traction battery 6.

Durch die flexible Austauschbarkeit einzelner Batterien 9 der Batteriestacks 10 durch jeweils ein Strukturelement 11 ist es auf einfache Weise möglich, die Traktionsbatterie 6 so auszulegen, dass diese vorteilhaft zu der Stabilität der Karosserie 1 insgesamt beiträgt. Dabei ist es auch möglich, die Positionen der Strukturelemente 11 bei geänderten Belastungsanforderungen beziehungsweise dann, wenn im Rahmen der Auslegung des Kraftfahrzeugs festgestellt wird, dass zusätzlich Querlastpfade erforderlich sind, um definierte Belastungsanforderungen zu erfüllen, einfach anzupassen. Derartige Belastungsanforderungen können dabei nicht nur aus Gründen der Unfallsicherheit bestehen sondern beispielsweise auch aus einem geänderten strukturellen Aufbau des Kraftfahrzeugs resultieren. Die Strukturelemente 11 als tragende Bauteile können nämlich vorteilhaft auch zur Befestigung von externen, d.h. nicht zu der Traktionsbatterie 6 gehörigen Elementen, wie beispielsweise von Fahrgastsitzen (nicht gargestellt) des Kraftfahrzeugs beziehungsweise den dazugehörigen Sitzgestellen, dienen. Hierzu können die Sitzgestelle beispielsweise vorteilhaft mit den Strukturelementen 11 verschraubt sein, wozu diese entsprechende Gewinde- oder Durchgangsöffnungen (nicht dargestellt) aufweisen können. Durch die flexible Positionierbarkeit der Strukturelemente 11 ist es dabei möglich, grundsätzlich gleiche Fahrzeuge mit beispielsweise unterschiedlichen Fahrgastsitzen, die sich auch hinsichtlich der Positionierungen der Verbindungsstellen der Sitzgestelle unterscheiden, auszustatten, ohne aufwändige strukturelle Änderungen an den Karosserien 1 der Kraftfahrzeuge vornehmen zu müssen.Due to the flexible interchangeability of individual batteries 9 of the battery stacks 10 by a respective structural element 11, it is easily possible to design the traction battery 6 in such a way that it advantageously contributes to the stability of the body 1 as a whole. It is also possible to easily adapt the positions of the structural elements 11 when the load requirements change or when it is determined during the design of the motor vehicle that additional transverse load paths are required in order to meet defined load requirements. Such load requirements can not only exist for reasons of accident safety but can also result, for example, from a changed structural design of the motor vehicle. The structural elements 11 as load-bearing components can advantageously also be used to fasten external elements, i.e. elements that do not belong to the traction battery 6, such as passenger seats (not installed) of the motor vehicle or the associated seat frames. For this purpose, the seat frames can, for example, advantageously be screwed to the structural elements 11, for which purpose these can have corresponding threaded or through openings (not shown). Due to the flexible positioning of the structural elements 11, it is possible to equip basically the same vehicles with, for example, different passenger seats, which also differ in terms of the positioning of the connection points of the seat frames, without having to make complex structural changes to the bodies 1 of the motor vehicles.

BEZUGSZEICHENLISTEREFERENCE SYMBOL LIST

11
Karosseriebody
22
Achseaxis
33
Zwischenbodenintermediate floor
44
LängsachseLongitudinal axis
55
QuerachseTransverse axis
66
TraktionsbatterieTraction battery
77
Schwellersill
88th
Objektobject
99
Batteriebattery
1010
BatteriestackBattery stack
1111
StrukturelementStructural element
1212
AusgleichsraumCompensation room
1313
DistanzelementSpacer element

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 1023009035492 A1 [0010]DE 1023009035492 A1 [0010]
  • EP 2562843 A1 [0011]EP 2562843 A1 [0011]
  • DE 102016008170 A1 [0012]DE 102016008170 A1 [0012]

Claims (15)

Kombination eines Batteriestacks (10) mit einer Mehrzahl von miteinander elektrisch verschalteten Batterien (9) und mindestens einem Strukturelement (11) ohne Batteriefunktionalität, das anstelle einer der Batterien (9) in den Batteriestack (10) integrierbar oder integriert ist.Combination of a battery stack (10) with a plurality of batteries (9) electrically connected to one another and at least one structural element (11) without battery functionality, which can be integrated or is integrated into the battery stack (10) instead of one of the batteries (9). Kombination gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterien (9) zumindest teilweise gleiche Abmessungen wie das Strukturelement (11) aufweisen.combination according to Claim 1 , characterized in that the batteries (9) have at least partially the same dimensions as the structural element (11). Kombination gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Strukturelement (11) eine elektrische Verbindung zwischen den angrenzenden Batterien (9) ausbildet.Combination according to one of the preceding claims, characterized in that the structural element (11) forms an electrical connection between the adjacent batteries (9). Kombination gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Strukturelement (11) die angrenzenden Batterien (9) elektrisch voneinander isoliert.Combination according to one of the preceding claims, characterized in that the structural element (11) electrically isolates the adjacent batteries (9) from one another. Kombination gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Umhüllungen der Batterien (9) als Gehäuse und/oder quaderförmig ausgestaltet sind.Combination according to one of the preceding claims, characterized in that casings of the batteries (9) are designed as housings and/or cuboids. Kombination gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Strukturelement (11) bezüglich mindestens einer Belastungsrichtung eine größere mechanische Belastbarkeit im Vergleich zu den Batterien (9) aufweist.Combination according to one of the preceding claims, characterized in that the structural element (11) has a greater mechanical load capacity compared to the batteries (9) with respect to at least one loading direction. Kombination gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Strukturelement (11) ein Gehäuse aufweist, das ein Innenvolumen begrenzt.Combination according to one of the preceding claims, characterized in that the structural element (11) has a housing which delimits an internal volume. Kombination gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Strukturelement (11) mindestens ein Verbindungselement umfasst, das zur Verbindung mit einem externen Element eingerichtet ist.Combination according to one of the preceding claims, characterized in that the structural element (11) comprises at least one connecting element which is designed to be connected to an external element. Kombination gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Strukturelement (11) aus einem nicht-brennbaren und/oder intumeszenten Material und/oder energieabsorbierend ausgestaltet ist.Combination according to one of the preceding claims, characterized in that the structural element (11) is made of a non-combustible and/or intumescent material and/or is designed to absorb energy. Kraftfahrzeug mit mindestens einer Kombination gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9.Motor vehicle with at least one combination according to one of Claims 1 until 9 . Kraftfahrzeug gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterien (9) des Batteriestacks (10) in einer sich in Längsrichtung des Kraftfahrzeugs erstreckenden Reihe angeordnet sind.Motor vehicle in accordance with Claim 10 , characterized in that the batteries (9) of the battery stack (10) are arranged in a row extending in the longitudinal direction of the motor vehicle. Kraftfahrzeug gemäß Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von Batteriestacks (10) von Kombinationen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 in Querrichtung des Kraftfahrzeugs nebeneinander angeordnet sind.Motor vehicle in accordance with Claim 10 or 11 , characterized in that a plurality of battery stacks (10) of combinations according to one of Claims 1 until 10 are arranged next to each other in the transverse direction of the motor vehicle. Kraftfahrzeug gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Batterien (9) der benachbarten Batteriestacks (10) ein Ausgleichsraum (12) vorliegt und/oder die Strukturelemente (11) der benachbarten Batteriestacks (10) direkt oder indirekt aneinander abgestützt sind.Motor vehicle in accordance with Claim 12 , characterized in that there is a compensation space (12) between the batteries (9) of the adjacent battery stacks (10) and / or the structural elements (11) of the adjacent battery stacks (10) are supported directly or indirectly on one another. Kraftfahrzeug gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass zwei benachbarte der Strukturelemente (11) der Batteriestacks (10) über mindestens ein Distanzelement (13), das elektrisch isolierend ausgestaltet ist, aneinander abgestützt sind.Motor vehicle in accordance with Claim 13 , characterized in that two adjacent structural elements (11) of the battery stacks (10) are supported on one another via at least one spacer element (13), which is designed to be electrically insulating. Kraftfahrzeug gemäß einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Strukturelement (11) oder die Strukturelemente (11) der benachbarten Batteriestacks (10) jeweils Teil eines sich zwischen Schwellern (7) einer Karosserie (1) des Kraftfahrzeugs erstreckenden Lastpfads sind.Motor vehicle according to one of the Claims 12 until 14 , characterized in that the structural element (11) or the structural elements (11) of the adjacent battery stacks (10) are each part of a load path extending between sills (7) of a body (1) of the motor vehicle.
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