-
Die Erfindung betrifft ein Sicherungselement für eine Abschlussplatte einer Batterieanordnung, insbesondere für ein Elektrofahrzeug. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Batterieanordnung für ein Elektrofahrzeug, mit mindestens einem solchen Sicherungselement.
-
Sicherungselemente für eine Abschlussplatte einer Batterieanordnung und korrespondierende Batterieanordnungen für Elektrofahrzeuge mit mindestens einem solchen Sicherungselement sind in zahlreichen Variationen bekannt.
-
Aus der
DE 20 2012 101 076 U1 ist eine Vorrichtung zum Kühlen von Batterien, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einer Kühlplatte zur positionierenden Aufnahme der Batterie und zur gleichmäßigen Wärmeaufnahme und Verteilung über die gesamte Fläche der Kühlplatte bekannt. Hierbei sind Wärmeübertragungsmittel einer Kühlvorrichtung unter mechanischer Spannung mit der Kühlplatte thermisch kontaktiert.
-
Aus der
DE 10 2013 002 877 A1 ist eine Batterie mit mindestens einem Zellstapel aus mehreren flächigen Zellen sowie mehreren flächigen Tragelementen bekannt. Die Zellen und Tragelemente sind in einer Stapelrichtung abwechselnd angeordnet, wobei jede Zelle mit dem benachbarten Tragelement oder den benachbarten Tragelementen verklebt ist.
-
Aus der
DE 10 2009 039 394 A1 ist ein Kühlblech für eine galvanische Zelle bekannt. Das Kühlblech umfasst einen Zellbereich, der ausgebildet ist, um mit der galvanischen Zelle gekoppelt zu werden, einen Verbindungsbereich, der ausgebildet ist, um mechanisch und thermisch mit einer Kühlplatte verbunden zu werden, und einen Falzbereich, der zwischen dem Zellbereich und dem Verbindungsbereich angeordnet ist und eine flexible Falzung des Kühlblechs aufweist.
-
Aus der
WO 2015/022279 A1 sind eine Halterung mindestens eines Batteriemoduls und eine Batterieanordnung mit mindestens einem Batteriemodul mit einer solchen Halterung bekannt. Die Halterung umfasst mindestens zwei Halterungselemente. Jedes Halterungselement umfasst mindestens ein Befestigungsmittel, wobei die mindestens zwei Halterungselemente mittels der Befestigungsmittel mechanisch lösbar verbunden sind. Hierbei weist ein Befestigungsmittel eines ersten Halterungselements eine Form auf, die einer invertierten Form eines Befestigungsmittels eines zweiten Halterungselements entspricht. Durch Variieren einer Größe der Form bzw. der invertierten Form wird die Haftreibung zwischen den Formen festgelegt, beispielsweise wird mit einem geringen Abstand zwischen den Formen eine besonders rüttelfeste Verbindung hergestellt. Die eine Form umfasst eine Führungsschiene und die invertierte Form eine Rille, eine Nut und/oder Kerbe. Die Befestigungsmittel umfassen eine Geometrieform, beispielsweise eine S-förmige Biegung, durch die eine zugfeste und/oder druckbelastbare und/oder rüttelfeste Verbindung entsteht. Die Verbindung zwischen den Halterungselementen und dem Batteriemodul ist formschlüssig, wodurch eine besonders gleichmäßige Wärmeabfuhr der Batteriemodule erfolgt.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Sicherungselement für eine Abschlussplatte einer Batterieanordnung und eine korrespondierende Batterieanordnung für ein Elektrofahrzeug mit mindestens einem solchen Sicherungselement bereitzustellen, welches Montage und Sicherung der Abschlussplatte vereinfacht.
-
Diese Aufgabe wird durch ein Sicherungselement für eine Abschlussplatte einer Batterieanordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch eine Batterieanordnung für ein Elektrofahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 3 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
-
Um ein Sicherungselement für eine Abschlussplatte einer Batterieanordnung bereitzustellen, welche Montage und Sicherung der Abschlussplatte vereinfacht, umfasst das Sicherungselement für eine Abschlussplatte einer Batterieanordnung einen streifenförmigen Grundkörper, welcher an mindestens einer von zwei gegenüberliegenden Seiten mindestens ein erstes Interaktionselement aufweist, welches ausgeführt ist, mit einem dazu korrespondierenden zweiten Interaktionselement eine mechanische Kopplung einzugehen. Das mindestens eine erste Interaktionselement des streifenartigen Grundkörpers ist als Hakenstruktur ausgeführt und weist mindestens einen vom Grundkörper abstehenden Widerhaken auf. Dies ermöglicht ein einfaches Verhaken mit der korrespondierenden Gegenstruktur der Abschlussplatte. Hierbei kann der mindestens eine Widerhaken von an gegenüberliegenden Seiten des Grundkörpers angeordneten Hakenstrukturen in entgegengesetzte Richtungen oder in die gleiche Richtung vom Grundkörper abstehen. Zudem kann das als Hakenstruktur ausgeführte mindestens eine erste Interaktionselement des streifenartigen Grundkörpers spiegelsymmetrisch mit zwei Widerhaken ausgeführt sein, welche in entgegengesetzte Richtungen vom Grundkörper abstehen.
-
Des Weiteren wird eine Batterieanordnung für ein Elektrofahrzeug, mit einer ersten Abschlussplatte und einer zweiten Abschlussplatte vorgeschlagen, zwischen welchen ein Stapel mit einer Mehrzahl von quaderähnlichen Batteriemodulen angeordnet ist. Hierbei sind die erste Abschlussplatte und/oder die zweite Abschlussplatte durch mindestens ein solches Sicherungselement zumindest in einer Richtung kraftschlüssig mit dem Stapel verbunden.
-
Das mindestens eine erste Interaktionselements und das korrespondierende mindestens eine zweite Interaktionselement sind so geformt, dass zur Ausbildung der mechanische Kopplung eine korrespondierende Abschlussplatte einfach aufgesteckt werden kann. Ein Verhaken des mindestens einen ersten Interaktionselements des Sicherungselement mit dem korrespondierenden zweiten Interaktionselement der Abschlussplatte kann ein Ablösen der Abschlussplatte in vorteilhafter Weise verhindern. Das mindestens eine Sicherungselement kann vor oder nach dem Auflegen der Abschlussplatte montiert werden.
-
Der streifenförmige Grundkörper mit dem mindestens einen ersten Interaktionselement des Sicherungselements kann beispielswiese zumindest überwiegend aus einem Verbundwerkstoff und/oder Metall und/oder einer Metalllegierung und/oder einem Kunststoff gefertigt sein.
-
In vorteilhafter Ausgestaltung der Batterieanordnung kann der streifenförmige Grundkörper des mindestens einen Sicherungselements in einem Spalt zwischen zwei Batteriemodulen angeordnet sein. Hierbei kann das mindestens eine Sicherungselement mit seinem mindestens einen ersten Interaktionselement durch eine mechanische Kopplung mit mindestens einem zweiten Interaktionselement der ersten Abschlussplatte und/oder der zweiten Abschlussplatte verbunden sein. Weist der streifenförmige Grundkörpers des Sicherungselement bei einer möglichen Ausführungsform nur an einer der beiden gegenüberliegenden Seiten mindestens ein erstes Interaktionselement auf, welches mit dem mindestens einen zweiten Interaktionselement der ersten Abschlussplatte oder der zweiten Abschlussplatte zusammenwirkt, dann wird das Sicherungselement aufgrund von zwischen den benachbarten Batteriemodulen und dem Sicherungselement wirkenden Reibkräften im Spalt gehalten, so dass ein Herausziehen des Sicherungselements verhindert werden kann. Weist der streifenförmige Grundkörper des Sicherungselements bei einer möglichen alternativen Ausführungsform an beiden gegenüberliegenden Seiten jeweils mindestens ein erstes Interaktionselement auf, welche mit dem mindestens einen zweiten Interaktionselement der ersten Abschlussplatte bzw. mit dem mindestens einen zweiten Interaktionselement der zweiten Abschlussplatte zusammenwirken, dann kann das Herausziehen des Sicherungselements durch die einander gegenüberliegenden mechanischen Kopplungen verhindert werden.
-
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Batterieanordnung kann eines der Interaktionselemente der mechanischen Kopplung als Hakenstruktur und das andere der Interaktionselemente kann als dazu korrespondierende Gegenstruktur ausgeführt sein. So kann beispielsweise das eine Interaktionselement als Hakenstruktur mit mindestens einem Widerhaken ausgeführt sein. Hierbei kann die Gegenstruktur des anderen Interaktionselements mindestens eine mit dem mindestens einen Widerhaken der Hakenstruktur korrespondierende Schlitzstruktur aufweisen. Vorzugsweise können das mindestens eine erste Interaktionselement des Sicherungselements als Hakenstruktur mit mindestens einem Widerhaken und das mindestens eine zweite Interaktionselement der mindestens einen Abschlussplatte als mit dem mindestens einen Widerhaken der Hakenstruktur korrespondierende Schlitzstruktur ausgeführt sein.
-
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Batterieanordnung kann mindestens eine der Abschlussplatten als Temperierplatte ausgeführt sein. Die Temperierplatte kann in vorteilhafter Weise zum Kühlen oder zum Erwärmen der Batteriemodule der Batterieanordnung verwendet werden.
-
Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind somit auch Ausführungen als von der Erfindung umfasst und offenbart anzusehen, die in den Figuren nicht explizit gezeigt oder erläutert sind, jedoch durch separierte Merkmalskombinationen aus den erläuterten Ausführungen hervorgehen und erzeugbar sind.
-
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. In den Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen Komponenten bzw. Elemente, die gleiche bzw. analoge Funktionen ausführen. Hierbei zeigt/zeigen:
- 1 eine schematische und perspektivische Darstellung eines Ausschnitts eines Batteriemodulstapels mit einem Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Sicherungselements für eine Abschlussplatte einer Batterieanordnung; und
- 2 eine schematische ausschnittsweise Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Batterieanordnung für ein Elektrofahrzeug mit dem erfindungsgemäßen Sicherungselement für eine Abschlussplatte aus 1.
-
Wie aus 1 und 2 ersichtlich ist, umfasst das dargestellte Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Batterieanordnung 1 für ein Elektrofahrzeug eine erste Abschlussplatte 7 und eine zweite Abschlussplatte 9, zwischen welchen ein Stapel 3 mit einer Mehrzahl von quaderähnlichen Batteriemodulen 3A angeordnet ist. Hierbei sind die erste Abschlussplatte 7 und/oder die zweite Abschlussplatte 9 durch mindestens ein erfindungsgemäßes Sicherungselement 10 zumindest in einer Richtung kraftschlüssig mit dem Stapel 3 verbunden.
-
Wie aus 1 und 2 weiter ersichtlich ist, umfasst das dargestellte Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Sicherungselements 10 für eine Abschlussplatte 7, 9 einer Batterieanordnung 1 einen streifenförmigen Grundkörper 12, welcher an mindestens einer von zwei gegenüberliegenden Seiten 12A, 12B mindestens ein erstes Interaktionselement 14 aufweist. Das mindestens eine erste Interaktionselement ist ausgeführt, mit einem dazu korrespondierenden zweiten Interaktionselement 16 eine mechanische Kopplung 18 einzugehen.
-
Wie aus 1 und 2 weiter ersichtlich ist, sind im dargestellten Ausführungsbeispiel beide Abschlussplatten 7, 9 als Temperierplatten 7A, 9A ausgeführt. Hierbei bildet die erste Abschlussplatte 7 einen oben angeordneten Deckel und die zweite Abschlussplatte 9 einen unten angeordneten Boden der Batterieanordnung 1 aus. Bei einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel sind die beiden Abschlussplatten 7, 9 seitlich von den Batteriemodulen 3A angeordnet. Hierbei kann zwischen den beiden Abschlussplatten 7, 9 und den Batteriemodulen 3A des Stapels ein thermisch gut leitendes Medium, ein sogenannter „Gapfiller“ eingebracht sein.
-
Wie aus 1 und 2 weiter ersichtlich ist, ist der streifenförmige Grundkörper 12 des mindestens einen Sicherungselements 10 in einem Spalt 5 zwischen zwei Batteriemodulen 3A angeordnet. Hierbei kann in den Spalten 5 zwischen zwei benachbarten Batteriemodulen 3A ein elektrisch isolierendes Medium eingebracht sein.
-
Wie aus 1 und 2 weiter ersichtlich ist, weist der streifenförmige Grundkörper 12 des dargestellten Sicherungselements 10 an beiden gegenüberliegenden Seiten 12A, 12B jeweils ein erstes Interaktionselement 14 auf. Die beiden ersten Interaktionselemente 14 des streifenartigen Grundkörpers 12 sind jeweils als Hakenstruktur 14A ausgeführt und weisen jeweils einen vom Grundkörper 12 abstehenden Widerhaken 14.1 auf. Im dargestellten Ausführungsbeispiel stehen die Widerhaken 14.1 der an den gegenüberliegenden Seiten 12A, 12B des Grundkörpers 12 angeordneten Hakenstrukturen 14A in die gleiche Richtung vom Grundkörper 12, hier nach rechts ab.
-
Bei einem alternativen nicht dargestellten Ausführungsbeispiel des Sicherungselements 10 stehen die Widerhaken 14.1 der an den gegenüberliegenden Seiten 12A, 12B des Grundkörpers 12 angeordneten Hakenstrukturen 14A in entgegengesetzte Richtungen vom Grundkörper 12 ab. So kann beispielsweise der Widerhaken 14.1 der an der ersten, hier oberen Seite 12A des Grundkörpers 12 angeordneten Hakenstruktur 14A wie in der Darstellung nach rechts abstehen, während der Widerhaken 14.1 der an der zweiten, hier unteren Seite 12B des Grundkörpers 12 angeordneten Hakenstruktur 14A nach links abstehen kann.
-
Bei einem weiteren nicht dargestellten Ausführungsbeispiel des Sicherungselement ist das als Hakenstruktur 14A ausgeführte mindestens eine erste Interaktionselement 14 des streifenartigen Grundkörpers 12 spiegelsymmetrisch mit zwei Widerhaken 14.1 ausgeführt, welche in entgegengesetzte Richtungen vom Grundkörper 12 abstehen.
-
Im dargestellten Ausführungsbeispiel des Sicherungselements 10 ist der streifenförmige Grundkörper 12 mit den beiden ersten Interaktionselementen 14 als Stanzbiegeteil aus einem Metallblech hergestellt. Alternativ kann der streifenförmige Grundkörper 12 mit dem mindestens einen ersten Interaktionselementen 14 auch aus einem anderen geeigneten Material, wie beispielsweise aus einem Verbundwerkstoff und/oder einer Metalllegierung und/oder einem Kunststoff gefertigt sein.
-
Wie aus 2 weiter ersichtlich ist, ist das dargestellte Sicherungselement 10 mit seinem an der ersten Seite 12A angeordneten ersten Interaktionselement 14 durch eine mechanische Kopplung 18 mit dem zweiten Interaktionselement 16 der ersten Abschlussplatte 7 verbunden. Mit seinem an der zweiten Seite 12A angeordneten ersten Interaktionselement 14 ist das Sicherungselement 10 durch eine weitere mechanische Kopplung 18 mit dem zweiten Interaktionselement 16 der zweiten Abschlussplatte 9 verbunden. Wie oben bereits ausgeführt wurde, sind die ersten Interaktionselemente 14 der mechanischen Kopplung 18 bzw. des Sicherungselements 10 jeweils als Hakenstruktur 14A ausgeführt. Die zweiten Interaktionselemente 16 der mechanischen Kopplung 18 bzw. der beiden Abschlussplatten 7, 9 sind jeweils als dazu korrespondierende Gegenstruktur 16A ausgeführt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel weisen die Gegenstrukturen 16A jeweils eine mit den Widerhaken 14.1 der Hakenstrukturen 14A korrespondierende Schlitzstrukturen 16.1 auf. Wie aus 2 weiter ersichtlich ist, durchgreift der Widerhaken 14.1 der an der ersten Seite 12A des Sicherungselements 14 angeordneten Hakenstruktur 14A die korrespondierende Schlitzstruktur 16.1 der ersten Abschlussplatte 7 und liegt an einem ersten, in der Darstellung rechten Rand der Schlitzstruktur 16.1 an. Der Widerhaken 14.1 der an der zweiten Seite 12B des Sicherungselements 14 angeordneten Hakenstruktur 14A durchgreift die korrespondierende Schlitzstruktur 16.1 der zweiten Abschlussplatte 9 und liegt ebenfalls am in der Darstellung rechten Rand der Schlitzstruktur 16.1 an.
-
Bei einem alternativen nicht dargestellten Ausführungsbeispiel der Batterieanordnung 1 stehen die Widerhaken 14.1 der an den gegenüberliegenden Seiten 12A, 12B des Grundkörpers 12 angeordneten Hakenstrukturen 14A in entgegengesetzte Richtungen vom Grundkörper 12 ab, so dass der Widerhaken 14.1 der an der ersten Seite 12A des Sicherungselements 14 angeordneten Hakenstruktur 14A die korrespondierende Schlitzstruktur 16.1 der ersten Abschlussplatte 7 durchgreift und an einem ersten Rand der Schlitzstruktur 16.1 anliegt, während der Widerhaken 14.1 der an der zweiten Seite 12B des Sicherungselements 14 angeordneten Hakenstruktur 14A die korrespondierende Schlitzstruktur 16.1 der zweiten Abschlussplatte 9 durchgreift und am gegenüberliegenden zweiten Rand der Schlitzstruktur 16.1 anliegt.
-
Bei einer nicht dargestellten spiegelsymmetrischen Ausführung der an den gegenüberliegenden Seiten 12A, 12B des Grundkörpers 12 angeordneten als Hakenstrukturen 14A ausgeführten ersten Interaktionselemente 14 mit zwei Widerhaken 14.1 durchgreifen die beiden Widerhaken 14.1 der Hakenstrukturen 14A jeweils die korrespondierenden Schlitzstrukturen 16.1 der beiden Abschlussplatten 7, 9 und liegen an gegenüberliegenden Rändern der Schlitzstrukturen 16.1 an. Zudem ist es möglich, unterschiedliche Hakenstrukturen 14A an den beiden gegenüberliegenden Seiten 12A, 12B des Grundkörpers 12 zu verwenden.
-
Bei einem weiteren alternativen nicht dargestellten Ausführungsbeispiel der Batterieanordnung 1 kann die erste Abschlussplatte 7 mit mindestens einem ersten Sicherungselement 10, welches nur an seiner ersten Seite 12A mindestens ein erstes Interaktionselement 14 aufweist, mit dem Stapel 3 verbunden werden. Hierbei durchgreift der mindestens eine Widerhaken 14.1 des als Hakenstruktur 14A ausgeführten ersten Interaktionselements 14 die korrespondierende Schlitzstruktur 16.1 des als korrespondierende Gegenstruktur 16A ausgeführten zweiten Interaktionselements 16 der ersten Abschlussplatte 7 und liegt an einem ersten Rand der Schlitzstruktur 16.1 an. Die zweite Seite 12B des Sicherungselements 14 weist kein erstes Interaktionselement 14 auf und wird durch Reibungskräfte im Spalt 5 zwischen zwei benachbarten Batteriemodulen 3A gehalten. Analog kann die zweite Abschlussplatte 9 mit mindestens einem zweiten Sicherungselement 10, welches nur an seiner zweiten Seite 12B mindestens ein erstes Interaktionselement 14 aufweist mit dem Stapel 3 verbunden werden. Hierbei durchgreift der mindestens eine Widerhaken 14.1 des als Hakenstruktur 14A ausgeführten ersten Interaktionselements 14 die korrespondierende Schlitzstruktur 16.1 des als korrespondierende Gegenstruktur 16A ausgeführten zweiten Interaktionselements 16 der zweiten Abschlussplatte 9 und liegt an einem ersten Rand der Schlitzstruktur 16.1 an. Die erste Seite 12A des Sicherungselements 14 weist kein erstes Interaktionselement 14 auf und wird durch Reibungskräfte im Spalt 5 zwischen zwei benachbarten Batteriemodulen 3A gehalten.
-
BEZUGSZEICHENLISTE
-
- 1
- Batterieanordnung
- 3
- Stapel
- 3A
- Batteriemodul
- 5
- Spalt
- 7
- erste Abschlussplatte
- 7A
- Temperierplatte
- 9
- zweite Abschlussplatte
- 9A
- Temperierplatte
- 10
- Sicherungselement
- 12
- Grundkörper
- 12A, 12B
- Seite
- 14
- erstes Interaktionselement
- 14A
- Hakenstruktur
- 14.1
- Widerhaken
- 16
- zweites Interaktionselement
- 16A
- Gegenstruktur
- 16.1
- Schlitzstruktur
- 18
- mechanische Kopplung
