DE102022204040A1 - Elektrofahrzeug-batterieeinheit und batterieeinheitsinstallationsverfahren - Google Patents

Elektrofahrzeug-batterieeinheit und batterieeinheitsinstallationsverfahren Download PDF

Info

Publication number
DE102022204040A1
DE102022204040A1 DE102022204040.6A DE102022204040A DE102022204040A1 DE 102022204040 A1 DE102022204040 A1 DE 102022204040A1 DE 102022204040 A DE102022204040 A DE 102022204040A DE 102022204040 A1 DE102022204040 A1 DE 102022204040A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
batteries
battery pack
modular
battery
vehicle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102022204040.6A
Other languages
English (en)
Inventor
Martin Houle
Tyler STIENE
Joel ROELEVELD
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dana Heavy Vehicle Systems Group LLC
Original Assignee
Dana Heavy Vehicle Systems Group LLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dana Heavy Vehicle Systems Group LLC filed Critical Dana Heavy Vehicle Systems Group LLC
Publication of DE102022204040A1 publication Critical patent/DE102022204040A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L1/00Supplying electric power to auxiliary equipment of vehicles
    • B60L1/003Supplying electric power to auxiliary equipment of vehicles to auxiliary motors, e.g. for pumps, compressors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/244Secondary casings; Racks; Suspension devices; Carrying devices; Holders characterised by their mounting method
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60KARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K1/00Arrangement or mounting of electrical propulsion units
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60KARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K1/00Arrangement or mounting of electrical propulsion units
    • B60K1/04Arrangement or mounting of electrical propulsion units of the electric storage means for propulsion
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60KARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K11/00Arrangement in connection with cooling of propulsion units
    • B60K11/06Arrangement in connection with cooling of propulsion units with air cooling
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60KARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K15/00Arrangement in connection with fuel supply of combustion engines or other fuel consuming energy converters, e.g. fuel cells; Mounting or construction of fuel tanks
    • B60K15/03Fuel tanks
    • B60K15/063Arrangement of tanks
    • B60K15/067Mounting of tanks
    • B60K15/07Mounting of tanks of gas tanks
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L15/00Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles
    • B60L15/20Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles for control of the vehicle or its driving motor to achieve a desired performance, e.g. speed, torque, programmed variation of speed
    • B60L15/2063Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles for control of the vehicle or its driving motor to achieve a desired performance, e.g. speed, torque, programmed variation of speed for creeping
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B60L50/75Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using propulsion power supplied by both fuel cells and batteries
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/20Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by converters located in the vehicle
    • B60L53/22Constructional details or arrangements of charging converters specially adapted for charging electric vehicles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/18Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries of two or more battery modules
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/24Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries for controlling the temperature of batteries
    • B60L58/26Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries for controlling the temperature of batteries by cooling
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/30Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling fuel cells
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/30Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling fuel cells
    • B60L58/32Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling fuel cells for controlling the temperature of fuel cells, e.g. by controlling the electric load
    • B60L58/33Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling fuel cells for controlling the temperature of fuel cells, e.g. by controlling the electric load by cooling
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/40Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for controlling a combination of batteries and fuel cells
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60RVEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R16/00Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for
    • B60R16/02Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements
    • B60R16/023Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements for transmission of signals between vehicle parts or subsystems
    • B60R16/0238Electrical distribution centers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61Types of temperature control
    • H01M10/613Cooling or keeping cold
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/62Heating or cooling; Temperature control specially adapted for specific applications
    • H01M10/625Vehicles
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M16/00Structural combinations of different types of electrochemical generators
    • H01M16/003Structural combinations of different types of electrochemical generators of fuel cells with other electrochemical devices, e.g. capacitors, electrolysers
    • H01M16/006Structural combinations of different types of electrochemical generators of fuel cells with other electrochemical devices, e.g. capacitors, electrolysers of fuel cells with rechargeable batteries
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/249Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders specially adapted for aircraft or vehicles, e.g. cars or trains
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04007Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/043Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems applied during specific periods
    • H01M8/04302Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems applied during specific periods applied during start-up
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/043Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems applied during specific periods
    • H01M8/04303Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems applied during specific periods applied during shut-down
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/0432Temperature; Ambient temperature
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/04537Electric variables
    • H01M8/04604Power, energy, capacity or load
    • H01M8/04626Power, energy, capacity or load of auxiliary devices, e.g. batteries, capacitors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04694Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
    • H01M8/04955Shut-off or shut-down of fuel cells
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60KARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K11/00Arrangement in connection with cooling of propulsion units
    • B60K11/02Arrangement in connection with cooling of propulsion units with liquid cooling
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60KARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K1/00Arrangement or mounting of electrical propulsion units
    • B60K2001/003Arrangement or mounting of electrical propulsion units with means for cooling the electrical propulsion units
    • B60K2001/005Arrangement or mounting of electrical propulsion units with means for cooling the electrical propulsion units the electric storage means
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60KARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K1/00Arrangement or mounting of electrical propulsion units
    • B60K1/04Arrangement or mounting of electrical propulsion units of the electric storage means for propulsion
    • B60K2001/0405Arrangement or mounting of electrical propulsion units of the electric storage means for propulsion characterised by their position
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60KARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K1/00Arrangement or mounting of electrical propulsion units
    • B60K1/04Arrangement or mounting of electrical propulsion units of the electric storage means for propulsion
    • B60K2001/0405Arrangement or mounting of electrical propulsion units of the electric storage means for propulsion characterised by their position
    • B60K2001/0438Arrangement under the floor
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60KARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K1/00Arrangement or mounting of electrical propulsion units
    • B60K1/04Arrangement or mounting of electrical propulsion units of the electric storage means for propulsion
    • B60K2001/0455Removal or replacement of the energy storages
    • B60K2001/0494Removal or replacement of the energy storages with arrangements for sliding
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2210/00Converter types
    • B60L2210/10DC to DC converters
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/10Vehicle control parameters
    • B60L2240/12Speed
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/10Vehicle control parameters
    • B60L2240/36Temperature of vehicle components or parts
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40Drive Train control parameters
    • B60L2240/54Drive Train control parameters related to batteries
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60YINDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2200/00Type of vehicle
    • B60Y2200/10Road Vehicles
    • B60Y2200/14Trucks; Load vehicles, Busses
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60YINDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2200/00Type of vehicle
    • B60Y2200/10Road Vehicles
    • B60Y2200/14Trucks; Load vehicles, Busses
    • B60Y2200/145Haulage vehicles, trailing trucks
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60YINDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2400/00Special features of vehicle units
    • B60Y2400/20Energy converters
    • B60Y2400/202Fuel cells
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00Batteries for particular applications
    • H01M2220/20Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2250/00Fuel cells for particular applications; Specific features of fuel cell system
    • H01M2250/20Fuel cells in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/40Application of hydrogen technology to transportation, e.g. using fuel cells

Abstract

Hierin werden eine Elektrofahrzeug(EV)-Batterie und ein Installationsverfahren angegeben. Die EV-Batterieeinheit schließt ein modulares Gehäuse ein mit einem zentralen Abschnitt, in dem Batterien positioniert sind, und einem ersten lateralen Abschnitt mit einer Batteriekühlung, die eingerichtet ist, eine Temperatur der Batterien zu senken, und einem Wechselrichter, der darin positioniert ist und elektrisch mit den Batterien gekoppelt ist. Das modulare Gehäuse weist ferner auf: eine erste Rahmenbefestigungsschnittstelle, die so profiliert ist, dass sie an einer ersten longitudinalen Rahmenschiene in einem EV zu befestigen ist, und eine zweite Rahmenbefestigungsschnittstelle, die so profiliert ist, dass sie an einer zweiten longitudinalen Rahmenschiene in dem EV zu befestigen ist.

Description

  • VERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG
  • Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der am 28. April 2021 eingereichten vorläufigen US-Anmeldung Nr. 63/181,090 mit dem Titel „ELECTRIC POWERTRAIN AND METHOD FOR OPERATION OF SAID POWERTRAIN“. Der gesamte Inhalt der oben genannten Anmeldung wird hiermit durch Bezugnahme für alle Zwecke einbezogen.
  • GEBIET
  • Die vorliegende Beschreibung betrifft allgemein Fahrzeugsysteme mit einer Batterieeinheit und ein Verfahren zum Installieren der Batterieeinheit.
  • STAND DER TECHNIK UND ABRISS
  • Elektrische Antriebsstränge verwenden bisher entweder eine Batterietechnologie oder Brennstoffzellen, um elektrische Energie für einen Traktionsmotor bereitzustellen. Beide Elektrofahrzeugtechnologien erzeugen keine Kohlenwasserstoffemissionen während eines Fahrzeugbetriebs, was eine attraktive Alternative zu Fahrzeugen mit Verbrennungskraftmaschinen bereitstellen kann, wenn während der Konstruktion eines Fahrzeugs Umweltfaktoren berücksichtigt werden.
  • US 2021/0155224 A1 , McKibben et al., offenbart ein schweres Nutzfahrzeug mit einem Leistungsverteilungssystem, das sowohl eine Traktionsbatterie als auch ein Brennstoffzellensystem zum Speichern zusätzlicher Energie einschließen kann. Die Traktionsbatterien sind vor den Brennstoffzellen und einem zugehörigen Kühlsystem seitlich an dem Fahrzeug positioniert. Ferner ist in dem Fahrzeug gemäß McKibben die Leistungsverteilungseinheit von den Batterien beabstandet und benachbart zu den Wasserstoffgaszylindern positioniert.
  • Jedoch haben wir Erfinder mehrere Nachteile mit dem schweren Nutzfahrzeug gemäß McKibben, ebenso wie mit anderen Elektrofahrzeugen, identifiziert. Die Batterien in dem Fahrzeug gemäß McKibben können einer Schädigung aufgrund von externen Faktoren wie etwa Trümmern auf der Straße unterliegen. Ferner erlegt die Positionierung der Batterien vor der Wasserstoffbrennstoffzelle und unterhalb des Führerhauses den Batterien eine Reihe von räumlichen Beschränkungen auf, was die Größe und die Energiespeicherkapazität der Batteriebank letztendlich beschränken kann. Darüber hinaus erhöht die Positionierung der Batteriebank entfernt von der Leistungsverteilungseinheit die Komplexität der Fahrzeugherstellung und verringert ihre Modularität.
  • Wir Erfinder haben die oben genannten Probleme erkannt und ein Elektrofahrzeug(EV)-System entwickelt, mit dem die Probleme zumindest zum Teil überwunden werden können. Die EV-Batterieeinheit schließt ein modulares Gehäuse mit einem zentralen Abschnitt und einem ersten lateralen Abschnitt ein. Der zentrale Abschnitt schließt mehrere Batterien ein, die darin positioniert sind, und der erste laterale Abschnitt schließt eine Batteriekühlung ein, die eingerichtet ist, die Temperatur der Batterien zu senken. Der erste laterale Abschnitt schließt ferner einen Wechselrichter ein, der darin positioniert ist und der elektrisch mit den Batterien gekoppelt ist. Das modulare Gehäuse schließt ein: eine erste Rahmenbefestigungsschnittstelle, die so profiliert ist, dass sie an einer ersten longitudinalen Rahmenschiene in einem EV-Fahrgestell anzubringen ist, und eine zweite Rahmenbefestigungsschnittstelle, die so profiliert ist, dass sie an einer zweiten longitudinalen Rahmenschiene in dem EV anzubringen ist. In der EV-Batterieeinheit sind die Batterien lateral zwischen der ersten und der zweiten Rahmenbefestigungsschnittstelle positioniert. Auf diese Weise eine modulare Batterieplattform, die auf effiziente Weise mechanisch an dem EV-Fahrgestell anzubringen ist. Infolgedessen sind die Adaptierbarkeit sowie die Effizienz der Herstellung des EV erhöht.
  • Zum Beispiel können die Batterien zwischen den longitudinalen Rahmenschienen positioniert sein, wenn die EV-Batterieeinheit in dem EV eingebaut ist. Infolgedessen ist die Gefahr einer Batterieschädigung durch die Außenumgebung, wie etwa Trümmer auf der Fahrbahn, verringert.
  • In einem weiteren Beispiel kann das modulare Gehäuse ferner einen zweiten lateralen Abschnitt mit einem oder mehreren elektrisch mit den Batterien gekoppelten Verteilerkästen einschließen. In einem solchen Beispiel ist der eine oder sind die mehreren Verteilerkästen eingerichtet, elektrisch mit einer Wasserstoffbrennstoffzellen-Baugruppe gekoppelt zu werden. Auf diese Weise kann die EV-Batterieeinheit durch Positionieren der Verteilerkästen und der Kühlung auf einander entgegengesetzten Seiten des Gehäuses eine gleichmäßigere Masseverteilung erreichen. Infolgedessen können Verschlechterungen des Fahrverhaltens des Fahrzeugs vermieden werden. Ferner werden dadurch, dass die Batterieeinheit so eingerichtet ist, dass sie die oben genannte Brennstoffzellen-Verbindungsfunktionalität aufweist, die Installationseffizienz der Batterieeinheit sowie die Adaptierbarkeit der Einheit erhöht.
  • Es versteht sich, dass der obige Abriss bereitgestellt wird, um in vereinfachter Form eine Auswahl an Konzepten vorzustellen, die in der ausführlichen Beschreibung weiter erläutert werden. Er soll nicht dazu dienen, wichtige oder essentielle Merkmale des beanspruchten Gegenstands zu kennzeichnen, dessen Schutzumfang durch die der ausführlichen Beschreibung folgenden Ansprüche eindeutig definiert wird. Darüber hinaus ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf Implementierungen beschränkt, die irgendwelche vorstehend oder in irgendeinem Teil dieser Offenbarung erwähnte Nachteile beheben.
  • Figurenliste
    • 1 zeigt eine Darstellung eines Elektrofahrzeugs (EV) mit Komponenten eines modularen elektrischen Antriebssystems, die schematisch abgebildet sind.
    • 2 zeigt eine Darstellung des in 1 abgebildeten EV mit detaillierten Darstellungen von Beispielen für die Komponenten des elektrischen Antriebssystems.
    • 3 zeigt eine Unteransicht des in 2 abgebildeten EV.
    • 4 zeigt ein Diagramm einer elektrischen Schaltung in einem EV-System.
    • 5-6 zeigen ein EV, in dem eine modulare EV-Batterieeinheit abnehmbar mit einem Fahrzeugfahrgestell gekoppelt ist.
    • 7 zeigt eine detaillierte Ansicht der modularen EV-Batterieeinheit und einer in 5-6 gezeigten Traktionsmotor-Baugruppe, die von dem Fahrzeugfahrgestell entkoppelt ist.
    • 8-9 zeigen eine Seitenansicht bzw. eine Draufsicht auf die modulare EV-Batterieeinheit und eine Traktionsmotor-Baugruppe die in 5-6 abgebildet sind.
    • 10 zeigt eine Rückansicht der in 5-6 abgebildeten EV-Batterieeinheit.
    • 11 zeigt eine perspektivische Ansicht eines modularen Gehäuses, das in der modularen EV-Batterieeinheit eingeschlossen ist, die in 5-6 abgebildet ist.
    • 12-13 zeigen unterschiedliche perspektivische Ansichten eines anderen Beispiels für eine modulare EV-Batterieeinheit.
    • 14 zeigt eine Explosionsansicht der in 12-13 abgebildeten EV-Batterieeinheit.
    • 15 zeigt eine partielle Explosionsansicht der in 12-13 abgebildeten EV-Batterieeinheit.
    • 16 zeigt eine andere partielle Explosionsansicht der in 12-13 abgebildeten EV-Batterieeinheit, wobei ein Teil der Rahmenbefestigungsschnittstellen von dem Gehäuse der Einheit entkoppelt sind.
    • 17 zeigt eine andere partielle Explosionsansicht der in 12-13 abgebildeten EV-Batterieeinheit.
    • 18 zeigt ein Verfahren zum Herstellen einer EV-Batterieeinheit.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
  • Hierin wird ein modulares Elektrofahrzeug(EV)-Batteriesystem beschrieben, das im Vergleich mit früheren EV-Systemen einen höheren Grad an Adaptierbarkeit und Installationseffizienz in Bezug auf eine Montage innerhalb des Fahrzeugs erreicht. Um einen höheren Grad an Installationseffizienz gegenüber früheren Batterie-Baugruppen mit Komponenten, die voneinander beabstandet sind, zu erreichen, schließt die Batterieeinheit eine zusammenhängende Gehäusestruktur ein, welche die Batterien in einem zentralen Abschnitt beherbergt, sowie eine Kühlung, einen Wechselrichter und/oder Verteilerkästen, die auf einander entgegengesetzten lateralen Seiten des Gehäuses positioniert sind. Die Gehäusestruktur schließt Rahmenbefestigungsschnittstellen auf, die sich einer vertikalen Richtung erstrecken und mechanisch an longitudinalen Rahmenschienen angebracht werden, wenn die Batterieeinheit in dem EV eingebaut wird. Eine Positionierung dieser Komponenten auf einander entgegengesetzten Seiten des Gehäuses ermöglicht der Einheit, eine ausgeglichenere Gewichtsverteilung zu erreichen, was im Vergleich zu Batterie-Baugruppen mit einer größeren Unausgewogenheit der Masseverteilung eine nennenswerte Verschlechterung des Fahrverhaltens des Fahrzeugs vermeidet.
  • 1 zeigt ein Beispiel für ein Fahrzeug, das mit modularen Elektroantriebs-Baugruppen eingerichtet ist. 2 zeigt eine detaillierte Ansicht des Fahrzeugs und der Elektroantriebs-Baugruppen, die in 1 abgebildet sind. 3 zeigt eine Unteransicht der Traktionsbatterie-Baugruppe und eines anderen zugehörigen Systems, die in dem in 2 abgebildeten Fahrzeug eingeschlossen sind. 4 zeigt die elektronische Architektur für Elektroantriebs-Baugruppen, die dem System ermöglicht, einen hohen Grad an Adaptierbarkeit zu erreichen. 5-11 zeigen unterschiedliche Ansichten eines ersten Beispiels für ein modulares EV-System, das eine schnelle und effiziente Installation von Batterien und entsprechenden Elektroverteilungskomponenten in einem EV möglich macht. 12-17 zeigen verschiedene Ansichten eines zweiten Beispiels für eine modulare EV-Batterieeinheit, die dem EV ermöglicht, im Vergleich mit früheren Fahrzeugplattformen einen höheren Grad an Adaptierbarkeit zu erreichen. 18 zeigt ein Verfahren zum Installieren einer EV-Batterieeinheit in einem Fahrzeugfahrgestell.
  • 1 stellt ein EV 100 mit einer modularen Architektur dar. Genauer kann das Fahrzeug ein rein elektrisches Fahrzeug sein, das keine Verbrennungskraftmaschine einschließt. Das EV 100 ist in 1 als schweres Nutzfahrzeug (z.B. als Sattelzug) dargestellt. Als schweres Nutzfahrzeug kann als jedes Fahrzeug klassifiziert werden, das eine zulässige Gesamtmasse (zGM) von 14.969 Kilogramm (kg) oder darüber aufweist. Jedoch kann das Fahrzeug in anderen Beispielen eine Reihe unterschiedlicher Formen annehmen, wie etwa als leichtes oder mittelschweres Nutzfahrzeug, als Straßen- oder Geländefahrzeug und dergleichen. Somit kann das Fahrzeug mehrere Achsen einschließen, von denen eine eine Vorderachse 102 ist, die lenkbar sein kann. In 1 ist ferner eine hintere Tandemachse 104 abgebildet. Zum Beispiel kann mindestens eine von den Hinterachsen eine Antriebsachse sein. Jedoch kommen in anderen Beispielen zahlreiche Achsanordnungen in dem Fahrzeug in Betracht. Zum Beispiel kann das Fahrzeug eine andere Zahl von Achsen und/oder Achstypen einschließen.
  • Das EV 100 kann unterschiedliche Elektroantriebs-Baugruppen einschließen, die eine modulare Konstruktion aufweisen. Eine oder mehrere von diesen Baugruppen kann bzw. können in einem EV-System 106 eingeschlossen sein. Diese modulare Konstruktion ermöglicht eine effiziente Änderung der Konfiguration der Antriebseinheit in einem späteren Stadium der Herstellung als frühere Elektrofahrzeugkonstruktionen, deren Konstruktion weniger flexibel ist und die daher weniger gut adaptierbar sind. Infolgedessen können die Antriebssysteme des Fahrzeugs in einem späteren Stadium der Herstellung effizient verändert werden, so dass sie den Ansprüchen bestimmter Endverbraucher effizienter genügen. Somit kann die Konfiguration des elektrischen Antriebssystems effizient so angepasst werden, dass eine größere Vielfalt von an Endanwendungen orientierten Konstruktionszielen erreicht wird, wodurch die Attraktivität für die Kunden steigt.
  • Die Elektroantriebs-Baugruppen in dem EV 100 können eine Wasserstoffbrennstoffzellen-Baugruppe 108, eine Traktionsbatterie-Baugruppe 110, eine Elektroverteiler-Baugruppe 112, einen Traktionsmotor 114 (z.B. einen Motor-Generator) und/oder eine Elektrozubehör-Baugruppe 116 einschlie-ßen. Elektrische Energie kann auf Basis von Fahrzeugbetriebsbedingungen zwischen der Wasserstoffbrennstoffzellen-Baugruppe, der Traktionsbatterie-Baugruppe, der Elektroverteiler-Baugruppe, dem Traktionsmotor und/oder der Elektrozubehör-Baugruppe übertragen werden. Zum Beispiel kann, wenn die Traktionsbatterien unter einem Ladungszustands-Schwellenwert liegen, während bestimmter Bedingungen die Wasserstoffbrennstoffzellen-Baugruppe verwendet werden, um die Traktionsbatterien aufzuladen, wodurch die Reichweite des Fahrzeugs vergrößert wird.
  • Die Wasserstoffbrennstoffzellen-Baugruppe 108 und die Traktionsbatterie-Baugruppe 110 sind elektrisch mit der Elektroverteiler-Baugruppe 112 gekoppelt, wie durch Pfeile 118 bzw. 120 gekennzeichnet. Somit kann Energie elektrisch zwischen diesen Baugruppen übertragen werden. Genauer gesagt sind die Wasserstoffbrennstoffzellen-Baugruppe 108 und die Traktionsbatterie-Baugruppe 110 parallel mit der Elektroverteiler-Baugruppe 112 gekoppelt.
  • Eine parallele Verbindung der Wasserstoffbrennstoffzellen-Baugruppe und der Traktionsbatterie-Baugruppe mit der Elektroverteiler-Baugruppe ermöglicht eine Adaptierung des Fahrzeugs zur Verwendung als Wasserstoffbrennstoffzellen-Elektrofahrzeug (FCEV), als batterieelektrisches Fahrzeug (BEV) oder als Fahrzeug, das sowohl ein Brennstoffzellen- als auch ein Batteriesystem im Tandem verwendet. Auf diese Weise kann die Fahrzeugplattform, falls gewünscht, in einem späteren Stadium des Herstellungsprozesses effizient an Konstruktionsziele angepasst werden. Im Falle eines Fahrzeugs, das sowohl Brennstoffzellen- als auch Batterie-Baugruppen verwendet, können Eigenschaften von sowohl Brennstoffzellen- als auch batterieelektrischen Fahrzeugen vermischt werden, um zum Beispiel unerwünschte Kompromisse zwischen Auftank-/Aufladeeigenschaften und Elektroantriebsleistung zu mildern. Wenn das Fahrzeug sowohl das Brennstoffzellen- als auch das Batteriesystem einschließt, kann das Fahrzeug zum Beispiel ein ausgedehnteres Infrastrukturnetz zum Aufladen oder Auftanken nutzen. Infolgedessen können die Anwendbarkeit, die Reichweite und/oder die Effizienz des Fahrzeugs erhöht werden, wenn sowohl ein Batterie- als auch ein Brennstoffzellensystem in das Fahrzeug eingebaut sind.
  • Die Elektroverteiler-Baugruppe 112 ist ferner elektrisch mit dem Traktionsmotor 114 gekoppelt, wie von Pfeilen 115 gekennzeichnet. Es kann ein geeigneter Traktionsmotor verwendet werden, etwa ein Wechselstrom(AC)-Motor, der Leistung von einem Wechselrichter empfängt. Man beachte, dass der Traktionsmotor 114 eingerichtet ist, mechanische Leistung zu Antriebsrädern (z.B. Antriebsrädern in der hinteren Antriebsachsen-Baugruppe) zu liefern. Eine Kraftübersetzungseinrichtung, ein Zahngetriebe und/oder andere geeignete Antriebsstrangkomponenten können verwendet werden, um diese Leistungsübertragungsfunktion zu erfüllen.
  • Die Traktionsbatterie-Baugruppe 110 kann eine oder mehrere Batterien und/oder andere geeignete Energiespeichervorrichtungen, wie Kondensatoren, einschließen. Die Batterie-Baugruppe 110 kann ferner eine Heizung und Schütze einschließen, die eine Erwärmung und selektive Abschaltung der einzelnen Batteriepacks ermöglichen. Die Batterien in der Traktionsbatterie-Baugruppe 110 sowie die anderen hierin beschriebenen Batterien können mit einer Reihe geeigneter Chemismen konstruiert sein. Zum Beispiel können die Batterien Lithiumionenbatterien, Lithiumionen-Polymer-Batterien, Nickel-Metallhydrid-Batterien, Lithium-Luft-Batterien, Kombinationen davon und dergleichen einschließen.
  • Das EV-System 106 kann ferner elektrisches Zubehör 122 einschlie-ßen, das in einem Gerüst 124 des Fahrzeugs vor dem Führerhaus 126 positioniert sein kann und das elektrisch mit der Elektroverteiler-Baugruppe 112 gekoppelt ist, wie von Pfeilen 128 gekennzeichnet. Dieses elektrische Zubehör 122 kann einen Servolenkungs-Wechselrichter, einen Luftbremsenkompressor, eine Kabinenheizung, eine Kabinenkühlung, eine Servolenkungspumpe, eine Bord-Ladeeinrichtung, Kombinationen davon und dergleichen einschließen.
  • Das Fahrzeug kann ein Steuersystem 150 mit einer Steuereinrichtung 152 einschließen. Die Steuereinrichtung 152 kann Signale von Sensoren 154 empfangen, die mit verschiedenen Regionen des EV 100 gekoppelt sind. Zum Beispiel können die Sensoren 154 Raddrehzahlsensoren, Batterietemperatursensoren, einen Batterieladungszustands(SOC)-Sensor, einen Gaspedalsensor, einen Bremspedalsensor, Brennstoffzellen-Spannungssensoren und dergleichen einschließen. Bei Empfang der Signale von den verschiedenen Sensoren verarbeitet die Steuereinrichtung die empfangenen Signale und bedient sich verschiedener Stellantriebe 156 von Fahrzeugkomponenten, um die Komponenten auf Basis der empfangenen Signale und von Befehlen, die in dem Hauptspeicher der Steuereinrichtung gespeichert sind, einzustellen. Die Steuereinrichtung kann einen Prozessor 158 und einen Hauptspeicher 160 einschließen, der verschiedene Schaltkreise, wie etwa Mikroprozessoren, Hauptspeichereinheiten, Datenbusse, Eingabe/Ausgabe-Ports und dergleichen, einschließt. So können in dem Speicher der Steuereinrichtung Befehle gespeichert sein, die bei ihrer Ausführung durch den Prozessor die Steuereinrichtung veranlassen, die verschiedenen hierin beschriebenen Verfahren und Steuertechniken durchzuführen. Der Hauptspeicher kann bekannte Datenspeichermedien, wie etwa einen Speicher mit wahlfreiem Zugriff, einen Nur-Lese-Speicher, einen Keep-Alive-Memory, Kombinationen davon usw., einschließen. Eine Eingabevorrichtung 162 (z.B. (mindestens) ein Steuerpedal, wie Brems- und/oder Gaspedale, ein Gangwähler, ein Zündschlüssel, Kombinationen davon und dergleichen) kann ferner mit der Steuereinrichtung 152 in elektronischer Kommunikation stehen. Die Steuereinrichtung 152 und das zugehörige Steuersystem können verwendet werden, um jedes der hierin unter Bezugnahme auf 2-17 beschriebenen Fahrzeugsysteme zu steuern.
  • Die Wasserstoffbrennstoffzellen-Baugruppe 108 kann mehrere Wasserstoffspeichertanks 140 und Brennstoffzellen 142 einschließen. Die Brennstoffzellen können oberhalb der Speichertanks positioniert sein, um eine effiziente Lenkung des Wasserstoffs zu den Brennstoffzellen ebenso wie eine Brennstoffzellenkühlung zu ermöglichen. Ferner kann die Wasserstoffbrennstoffzellen-Baugruppe 108 vertikal oberhalb der Traktionsbatterie-Baugruppe positioniert sein, um eine effiziente Installation und Abnahme der einzelnen Baugruppen zu erleichtern, wodurch eine Modularität des Fahrzeugs erhöht wird.
  • Ein Achssystem 190 ist in 1 ebenso wie in 2-3 und 5-17 zur Bezugnahme bereitgestellt. Zum Beispiel kann die z-Achse eine vertikale Achse (z.B. parallel zu einer Schwerkraftachse) sein, kann die x-Achse eine laterale Achse (z.B. eine horizontale Achse) sein und/oder kann die y-Achse eine longitudinale bzw. Längsachse sein. Jedoch können die Achsen in anderen Beispielen andere Ausrichtungen haben. Die Terme davor und dahinter kennzeichnen die relative Position einer Komponente entlang der Längsachse oder einer Achse, die parallel ist zu der y-Achse. Was dies betrifft, so sind eine Vorderseite 130 und eine Rückseite 132 des Fahrzeugs in 1 und 2 gekennzeichnet.
  • 2 zeigt eine detaillierte Ansicht des EV 100 mit Darstellungen von Beispielen für die Fahrzeugsystemkomponenten, wie etwa das elektrische Zubehör 122, die Elektrozubehör-Baugruppe 116, die Wasserstoffbrennstoffzellen-Baugruppe 108, die Elektroverteiler-Baugruppe 112, den Traktionsmotor 114 und die Traktionsbatterie-Baugruppe 110. Wie gezeigt ist das elektrische Zubehör 122 in dem Gerüst 124 vor dem Führerhaus 126 positioniert. Auf diese Weise kann das Zubehör an einer Stelle, die weniger räumliche Beschränkungen für andere Fahrzeugsysteme bedeutet, effizient in das Fahrzeug eingebaut werden. Man beachte, dass das Gerüst 124 oberhalb der Vorderachse 102 positioniert sein kann.
  • Die Wasserstoffbrennstoffzellen-Baugruppe 108 ist hinter dem Führerhaus 126 und vor der Tandemachse 104 positioniert. Auf diese Weise kann die Brennstoffzellen-Baugruppe geschützt werden und ist an einer Stelle positioniert, die in geringerem Maße die Anbringung und/oder die Größe eines Anhängers beeinträchtigt, der während eines Frachttransports mit dem Fahrzeug gekoppelt werden kann.
  • Die Traktionsbatterie-Baugruppe 110 ist vertikal unterhalb der Wasserstoffbrennstoffzellen-Baugruppe 108 (z.B. direkt unterhalb der Wasserstoffbrennstoffzellen-Baugruppe und hinter dem Führerhaus) positioniert. Ferner kann die Traktionsbatterie-Baugruppe 110 hinter Seitenholmen 200 positioniert sein, wodurch es dem Fahrzeugführer im Vergleich zu Elektrofahrzeugen, bei denen Batteriepacks direkt unterhalb des Führerhauses positioniert sind, leichter gemacht wird, in das Führerhaus zu gelangen. Darüber hinaus kann die Traktionsbatterie-Baugruppe 110 in einen Abschnitt 202 des Fahrgestells 204 eingebaut sein. Eine Positionierung der Traktionsbatterie-Baugruppe 110 in das Fahrgestell kann einen erhöhten Schutz der Batterien vor umweltbedingter Schädigung, beispielsweise einer Schädigung durch Trümmer auf der Straße, ermöglichen.
  • 3 zeigt eine Unteransicht des EV 100. Wiederum ist das Fahrgestell 204 des Fahrzeugs abgebildet, das Rahmenschienen 300 (z.B. longitudinale Schienen) einschließt, zwischen denen Batteriepacks 302 in der Traktionsbatterie-Baugruppe 110 positioniert sind. Der Traktionsmotor 114 kann ferner hinter den Batteriepacks 302 und zwischen den Rahmenschienen 300 positioniert sein. Ein Motor-Wechselrichter 304 und der Klemmenkasten 306 können auf einander entgegengesetzten lateralen Seiten 308, 310 des Fahrgestells 204 positioniert sein. Ein Klemmenkasten 312 in der Elektroverteiler-Baugruppe 112 und/oder ein Luftkompressor 314 kann/können ebenfalls auf einer lateralen Seite des Fahrgestells positioniert sein. Auf diese Weise kann das EV-System 106 eine im Vergleich zu Fahrzeugen mit anderen Batteriepackanordnungen ausgeglichenere Gewichtsverteilung erreichen. Infolgedessen kann das Fahrverhalten des Fahrzeugs verbessert sein. 3 zeigt ferner das elektrische Zubehör 122 in dem Gerüst 124.
  • Die Batteriepacks 302 und der Klemmenkasten 312 können in einer EV-Batterieeinheit 350 eingeschlossen sein. Die Batterieeinheit 350 ist für eine effiziente Installation und Abnahme, insbesondere im Hinblick auf die elektrische Verbindung der Batterien und der zugehörigen elektronischen Komponenten mit dem Wasserstoffbrennstoffzellensystem und dem Zubehör in der vorderen Gerüst, eingerichtet. Beispiele für die Batterieeinheit werden hierin näher erläutert.
  • Das in 1-3 gezeigte EV-System 106 ist in hohem Maße adaptierbar und lässt nach Wunsch ein rasches Einbauen und Abnehmen der Wasserstoffbrennstoffzellen-Baugruppe in das bzw. aus dem Fahrzeug zu. Auf diese Weise kann das Fahrzeug in einem späteren Stadium der Herstellung effizient abgeändert werden, um den Konstruktionszielen des Kunden in Bezug auf den Verwendungszweck gerecht zu werden. Zum Beispiel kann das Fahrzeug effizient für eine Verwendung als BEV und/oder FCEV adaptiert werden.
  • 4 zeigt einen Schaltplan eines Fahrzeugsystems 400. Man beachte, dass der Schaltplan als Beispiel für die Schaltungsanordnung in dem in 1 und 2 abgebildeten EV-System 106 dient. Das in 1 gezeigte EV-System 106 und das in 4 gezeigte Fahrzeugsystem 400 können daher zumindest einige sich überschneidende Komponenten aufweisen, die eine ähnliche Funktion und/oder Struktur aufweisen. Um der Klarheit willen wird eine redundante Beschreibung dieser Komponenten weggelassen.
  • Das Fahrzeugsystem 400 kann wiederum elektrisches Zubehör 402 in einer Zubehör-Baugruppe 404, eine Elektroverteiler-Baugruppe 406, eine Traktionsbatterie-Baugruppe 408 und eine Wasserstoffbrennstoffzellen-Baugruppe 410 einschließen. Das elektrische Zubehör 402 kann einen Servolenkungs-Wechselrichter 412, der mit einer Servolenkungspumpe 414 gekoppelt ist, einen Luftbremsenkompressor 416, eine Kabinenheizung 418, eine Kabinenklimatisierungs(AC)-Einheit 420, eine Bord-Ladeeinrichtung 422, ein Hilfsleistungsmodul 424 und/oder dergleichen einschließen. Das Zubehör kann jeweils elektrische Anschlüsse 426 einschließen, die eine Verbindung zwischen dem Zubehör und einem in der Elektroverteiler-Baugruppe 406 eingeschlossenen vorderen Klemmenkasten 428 (z.B. einem vorderen Verteilerkasten für hohe Spannungen) ermöglichen. Die Elektroverteiler-Baugruppe 406 kann ferner einen hinteren Klemmenkasten 430 (z.B. einen hinteren Verteilerkasten für hohe Spannungen) einschließen. In manchen Beispielen können die Verteilerkästen für hohe Spannungen ungefähr 24 Volt an die Komponenten verteilen, die elektrisch mit ihnen gekoppelt sind. Jedoch kommen auch andere Betriebsspannungen in Betracht.
  • Der vordere Klemmenkasten 428 ist über eine Sammelschiene 436 (z.B. eine Fahrzeug-Sammelschiene) elektrisch mit der Traktionsbatterie-Baugruppe 408 und dem Motor 432 und dem Wechselrichter 434 gekoppelt. Eine andere Sammelschiene 438 (z.B. eine Brennstoffzellen-Sammelschiene) kann verwendet werden, um den hinteren Klemmenkasten 430 elektrisch mit der Wasserstoffbrennstoffzellen-Baugruppe 410 zu koppeln. Jede von diesen Verbindungen kann über Anschlüsse 440 in dem Klemmenkasten eingerichtet werden.
  • Ein Brennstoffzellen-Baugruppenschütz 442 kann zwischen der Sammelschiene 436 und der Sammelschiene 438 positioniert sein, um eine selektive elektrische Isolierung der Traktionsbatterie-Baugruppe 408 und des Motors 432 von der Brennstoffzellen-Baugruppe 410 zu ermöglichen.
  • Die Wasserstoffbrennstoffzellen-Baugruppe 410 kann mehrere Brennstoffzellen 444 einschließen, die über Schütze 448 mit Gleichspannungswandlern 446 verbunden sein können. Genauer gesagt kann ein Schütz zwischen jeder Brennstoffzelle und einer Gleichspannungs-Sammelschiene positioniert sein. Die Gleichspannungswandler 446 weisen jeweils Verbinder 450 auf, die mit Anschlüssen 452 der Wasserstoffbrennstoffzellen-Baugruppe 410 verbunden sind. Die Verwendung der Gleichspannungswandler ermöglicht die Verwendung einer kleineren Verkabelung im gesamten Fahrzeugsystem im Gegensatz zu einer stärker zentralisierten Lösung. Die Anschlüsse 452 sind mit den Anschlüssen 440 in dem Klemmenkasten verbunden, der zu der Brennstoffzellen-Sammelschiene 438 gehört.
  • Die Traktionsbatterie-Baugruppe 408 kann mehrere Akkus 454 einschließen. Die Akkus können parallel und/oder in Reihe gekoppelt sein. Ferner kann ein Verteilerkasten 456 oder eine andere geeignete elektrische Anordnung als elektrische Schnittstelle zwischen Anschlüssen 458 der Traktionsbatterie-Baugruppe 408 und den Akkus 454 dienen.
  • Ein Batteriekühler 460 kann ferner in der Traktionsbatterie-Baugruppe 408 oder allgemeiner in dem Fahrzeugsystem 400 eingeschlossen sein. Der Batteriekühler 460 kann elektrisch mit der Fahrzeug-Sammelschiene 436 gekoppelt sein. Der Batteriekühler 460 ist eingerichtet, die Temperatur der Batteriepacks zu senken.
  • 5 zeigt eine Unteransicht einer EV-Batterieeinheit 500 in einem EV 502. Die EV-Batterieeinheit 500 schließt ein modulares Gehäuse 504 ein, das abnehmbar mit einem Fahrzeugfahrgestell 506 gekoppelt ist.
  • Das modulare Gehäuse 504 schließt einen zentralen Abschnitt 508 ein, der ein Gerüst für mehrere Batterien bilden kann, die hierin ausführlicher beschrieben werden. Das modulare Gehäuse 504 kann ferner einen lateralen Abschnitt 510 einschließen, auf dem eine Batteriekühlung 512 und/oder ein Wechselrichter 514 positioniert ist/sind. Die Batteriekühlung 512 und der Wechselrichter 514 sind elektrisch mit den Batterien gekoppelt, um eine Vorabverkabelung des Systems zu ermöglichen, um eine effiziente Installation und Abnahme des modularen EV-Systems zu erleichtern. Der Wechselrichter 514 kann ferner elektrisch mit einem Traktionsmotor 515 gekoppelt sein, wie von Pfeilen 517 gekennzeichnet.
  • Das modulare Gehäuse 504 schließt Rahmenbefestigungsschnittstellen 516 ein, die abnehmbar mit longitudinalen Rahmenschienen 518 in dem Fahrzeugfahrgestell 506 gekoppelt sind. Auf diese Weise kann das EV-System so eingerichtet sein, dass es rasch an den Rahmenschienen zu befestigen ist. Die Rahmenbefestigungsschnittstellen erstrecken sich vertikal in Bezug auf die z-Achse, um eine vereinfachte Befestigung des Batterieeinheitsgehäuses an dem Fahrzeugfahrgestell zu ermöglichen. Die Rahmenbefestigungsschnittstellen 516 werden hierin näher erläutert.
  • 6 zeigt eine perspektivische Ansicht des EV 502 mit der EV-Batterieeinheit 500, die an dem Fahrzeugfahrgestell 506 befestigt ist. Genauer gesagt sind longitudinale Rahmenschienen 518 in dem Fahrzeugfahrgestell 506 abgebildet. Zumindest ein Teil der Batterien 600 in der EV-Batterieeinheit 500 ist lateral zwischen den longitudinalen Rahmenschienen 518 positioniert gezeigt. Auf diese Weise können die Batterien vor äußeren Einwirkungen geschützt werden, wodurch die Wahrscheinlichkeit für eine Schädigung der Batterien verringert werden kann. Ferner ist in 6 der Traktionsmotor 515 gezeigt.
  • Ferner sind in 6 eine Vorderachse 602 und eine Hinterachsen-Baugruppe 604 gezeigt. Es ist gezeigt, dass die EV-Batterieeinheit 500 und der Traktionsmotor 515 zwischen der Vorderachse 602 und der Hinterachsen-Baugruppe 604 (die als Tandemachse dargestellt ist) positioniert sind. Die Hinterachse kann eine Antriebsachse sein und der Traktionsmotor 515 kann daher eine Antriebsleistung an einer oder mehreren von den Achsen in der Tandemachse bereitstellen. Die EV-Batterieeinheit 500 kann in Bezug auf die z-Achse unterhalb einer Wasserstoffbrennstoffzellen-Baugruppe (z.B. der in 1-2 gezeigten Wasserstoffbrennstoffzellen-Baugruppe 108) positioniert sein. Auf diese Weise können die Kompaktheit und die Packungseffizienz erhöht werden. Die EV-Batterieeinheit 500 kann ferner hinter einem Fahrzeugführerhaus 606 positioniert werden, um eine weniger umständliche Installation der Batterieeinheit zu ermöglichen.
  • 7 zeigt eine detaillierte perspektivische Ansicht der EV-Batterieeinheit 500 und des Traktionsmotors 515. Die Traktionsbatterie-Baugruppe schließt ein modulares Gehäuse 504 mit separaten Abschnitten ein. Genauer gesagt schließt das modulare Gehäuse 504 einen zentralen Abschnitt 700 ein, der von Wänden 702 gebildet werden kann, die als Gerüst für die Batterien 600 fungieren. Die Batterien 600 können in Stapeln 704 ausgebildet sein, in denen mehrere Batterien übereinander angeordnet sind. Eine Lücke 706 kann zwischen den Batteriestapeln ausgebildet sein, in der eine Verkabelung positioniert werden kann, welche die Batterien verbindet. Die Verkabelung, welche die Batterien 600 elektrisch koppelt, wird durch Pfeile 750 gekennzeichnet.
  • Der Traktionsmotor 515 kann in einem Gerüst 707 positioniert sein, das so profiliert ist, dass es an dem Fahrzeugfahrgestell 506 zu befestigen ist, wie in 6 gezeigt. Auf diese Weise kann der Motor in dem EV gelagert und rasch installiert werden. Zum Beispiel kann der Motor zwischen den longitudinalen Rahmenschienen platziert und abnehmbar mit diesen gekoppelt werden.
  • Ein lateraler Abschnitt 708 kann ebenfalls in dem modularen Gehäuse 504 eingeschlossen sein. Die Batteriekühlung 512 kann zusammen mit dem Wechselrichter 514 an dem lateralen Abschnitt 708 positioniert sein. Ferner sind in 7 die Rahmenbefestigungsschnittstellen 516 in dem modularen Gehäuse 504 gezeigt. Die Rahmenbefestigungsschnittstellen 516 können Öffnungen einschließen, die so bemessen sind, dass sie Bolzen aufnehmen können, die eine mechanische Befestigung der Batterieeinheit 500 an dem Fahrzeugfahrgestell 506 ermöglichen, wie in 6 gezeigt. Die Rahmenbefestigungsschnittstellen 516 können ferner abnehmbar an dem zentralen Abschnitt 700 des modularen Gehäuses 504 befestigt sein.
  • Lücken 710 können zwischen den Rahmenbefestigungsschnittstellen 516 und den Seiten 712 der Batterien 600 ausgebildet sein. Die Lücken 710 können so bemessen sein, dass sie die longitudinalen Rahmenschiene des Fahrzeugs (z.B. die in 6 gezeigten Rahmenschienen 518) aufnehmen können. Somit können sich die longitudinalen Rahmenschienen durch die Lücken erstrecken, um eine Positionierung der oberen Batterien in dem Batteriestapel zwischen den Rahmenschienen zu ermöglichen, wodurch die Packungseffizienz des Systems erhöht wird.
  • Die elektrischen Verbindungen zwischen den Batterien 600, der Kühlung 512 und dem Wechselrichter 514 sind durch Pfeile 751 gekennzeichnet. Die elektrischen Verbindungen zwischen dem Wechselrichter 514 und dem Traktionsmotor 515 sind durch Pfeile 752 gekennzeichnet. Diese Verbindungen können durch Kabel, eine elektrische Schnittstelle und dergleichen eingerichtet werden. Eine Verkabelung der Batterien mit dem Wechselrichter und der Kühlung innerhalb der Batterieeinheit ermöglichen eine rasche Installation und elektrische Verbindung der Einheit mit den entsprechenden Komponenten.
  • 8 zeigt eine Seitenansicht der EV-Batterieeinheit 500 und des Traktionsmotors 515. Ferner sind in 8 die Batterien 600, das Gehäuse 504 mit den Befestigungsschnittstellen 516, die Kühlung 512 und der Wechselrichter 514 gezeigt. Die Oberseiten 800 der Befestigungsschnittstellen 516 können im Vergleich zu Oberseiten 802 der oberen Batterien 804 in den Batteriestapeln eine höhere vertikale Position entlang der z-Achse aufweisen.
  • 9 zeigt eine Ansicht von oben auf die EV-Batterieeinheit 500 und den Traktionsmotor 515. In 9 sind ferner die Batterien 600 gezeigt, die sich in dem zentralen Abschnitt 700 des Gehäuses 504 befinden. In 9 sind ferner die Kühlung 512 und der Wechselrichter 514 gezeigt, die sich in dem lateralen Abschnitt 708 des Gehäuses 504 befinden. In 9 sind ferner die Befestigungsschnittstellen 516 zusammen mit den Lücken 710 dargestellt. Die Befestigungsschnittstellen 516 können U-Profilabschnitte 900 einschließen, durch welche die Schnittstellen ein gewünschtes Verhältnis von Festigkeit und Gewicht erreichen können, wobei sie auch eine weniger umständliche Befestigung an den Schienen in dem Fahrzeugfahrgestell zuzulassen.
  • 10 zeigt eine Rückansicht der EV-Batterieeinheit 500. Wiederum sind in 10 die Batterien 600 abgebildet. Die Batterien 600 können lateral zwischen den Befestigungsschnittstellen 516 in dem Gehäuse 504 angeordnet sein. Wiederum ist die Lücke 710 zwischen den Befestigungsschnittstellen 516 und den Batterien 600 dargestellt. Wie bereits erörtert wurde, können die longitudinalen Schienen in dem Fahrzeugfahrgestell in die Lücke eingepasst werden, wodurch es möglich wird, dass das Fahrzeugsystem eine größere Kompaktheit erreicht.
  • 11 zeigt eine detaillierte Ansicht des modularen Gehäuses 504, von dem die Batterien, die Kühlung und der Wechselrichter abgenommen wurden, um die Geometrie des Gehäuses offenzulegen. Der zentrale Abschnitt 700 und der laterale Abschnitt 708 des Gehäuses 504 sind in 11 dargestellt. Seitenwände 1100, eine vordere Wand 1102 und eine untere Wand 1104 des zentralen Abschnitts 700 bilden ein Gerüst 1106 für die Batterien, in das diese einzupassen sind. Auf diese Weise können die Batterien in dem Gehäuse gesichert werden, was die Wahrscheinlichkeit für eine unerwünschte Schädigung der Batterien durch Umweltfaktoren, wie beispielsweise durch Aufschläge von Trümmern auf der Straße, senkt.
  • Die Rahmenbefestigungsschnittstellen 516 können über Bolzen 1108 und/oder andere geeignete Befestigungsvorrichtungen abnehmbar an den Seitenwänden 1100 befestigt sein. Einander lateral entgegengesetzte Rahmenbefestigungsschnittstellen können für eine noch gleichmäßigere Lastverteilung ähnliche longitudinale Positionen aufweisen, wenn sie an dem Fahrzeugfahrgestell befestigt sind.
  • Der laterale Abschnitt 708 kann eine Bodenwand 1110 einschließen, auf welche die Kühlung und der Wechselrichter gelegt werden können. Ferner können sich Träger 1112 zwischen dem zentralen Abschnitt 700 und dem lateralen Abschnitt erstrecken, um die Kühlung und den Wechselrichter zu tragen.
  • Der zentrale Abschnitt 700 kann an einem hinteren Ende 1120 offen sein, um eine effiziente Batterieinstallation zu erleichtern. Jedoch können in anderen Beispielen andere Profile des zentralen Gehäuseabschnitts verwendet werden.
  • 12 und 13 zeigen ein anderes Beispiel einer EV-Batterieeinheit 1200. Die in 12 abgebildete EV-Batterieeinheit 1200 kann in jedem von den hierin beschriebenen Fahrzeugsystemen eingeschlossen sein. Ferner können die in 5-11 gezeigte EV-Batterieeinheit 500 und die EV-Batterieeinheit 1200 manche Komponenten mit ähnlicher Struktur und/oder Funktion einschließen. Zum Beispiel schließt die EV-Batterieeinheit 1200 wiederum Batterien 1202, eine Kühlung 1204 und einen Wechselrichter 1206 mit einem modularen Gehäuse 1208, das einen zentralen Abschnitt 1210, einen ersten lateralen Abschnitt 1212 und Befestigungsschnittstellen 1213 aufweist, ein. Wiederholte Beschreibungen dieser sich überschneidenden EV-Batterieeinheitskomponenten werden der Kürze halber weggelassen.
  • Das modulare Gehäuse 1208 schließt ferner einen zweiten lateralen Abschnitt 1214 ein, auf dem ein erster Verteilerkasten 1216 und ein zweiter Verteilerkasten 1218 positioniert sind. Der erste Verteilerkasten 1216 (z.B. der in 4 gezeigte Verteilerkasten 456) kann elektrisch mit den Batterien 1202 verbunden sein, wobei diese Verbindungen durch Pfeile 1220 gekennzeichnet sind. Der zweite Verteilerkasten 1218 (z.B. der in 4 gezeigte Verteilerkasten 430) kann elektrisch mit dem ersten Verteilerkasten 1216 gekoppelt sein, wie durch Pfeile 1222 gekennzeichnet, und kann für eine elektrische Koppelung mit der Wasserstoffbrennstoffzellen-Baugruppe (z.B. der in 4 gezeigten Wasserstoffbrennstoffzellen-Baugruppe 410) eingerichtet sein. Der zweite Verteilerkasten 1218 kann ferner elektrisch mit dem Wechselrichter 1206 gekoppelt sein, wie von Pfeilen 1224 gekennzeichnet. Der Wechselrichter 1206 kann wiederum für eine elektrische Koppelung mit einem Traktionsmotor eingerichtet sein. Um diese elektrische Verbindung sowie die anderen hierin beschriebenen elektrischen Verbindungen zu erreichen, eine oder mehrere elektrische Schnittstellen mit Komponenten wie Ausgängen, Steckern, Kabeln, Kabelbäumen, Sammelschienen, Kombinationen davon und dergleichen.
  • 13 zeigt ferner ein Teil Befestigungsschnittstellen 1213, die lateral zwischen den Batterien 1202 und der Kühlung 1204 und dem Wechselrichter 1206 positioniert sind. Ebenso sind ein anderer Teil der Befestigungsschnittstellen 1213 lateral zwischen den Batterien 1202 und den Verteilerkästen 1216 und 1218 positioniert. Auf diese Weise kann die Kompaktheit der Einheit erhöht werden und die Kühlung, der Wechselrichter und die Verteilerkästen können, falls gewünscht, eine höhere vertikale Position in dem Fahrzeug erreichen, um die Wahrscheinlichkeit für eine Beschädigung von Komponenten aufgrund von Trümmern auf der Fahrbahn zu verringern. Jedoch kommen auch andere Positionen der Befestigungsschnittstellen in Betracht.
  • 14 zeigt eine partielle Explosionsansicht der EV-Batterieeinheit 1200. Der erste und der zweite Verteilerkasten 1216 und 1218 sind oberhalb des zweiten lateralen Abschnitts 1214 des Gehäuses 1208 positioniert. Die Kühlung 1204 und der Wechselrichter 1206 sind oberhalb des ersten lateralen Abschnitts 1212 des Gehäuses 1208 positioniert. Ein Trägerrahmen 1226 mit lateralen Trägern 1228 und longitudinalen Trägern 1230 sind unter der unteren Wand 1400 des zweiten lateralen Abschnitts 1214 und einer unteren Wand 1402 des ersten lateralen Abschnitts 1212 positioniert. Die Batterien 1202 sind wiederum in einem Gerüst des zentralen Abschnitts 1210 positioniert gezeigt. Eine Positionierung der Batterien in dem zentralen Gehäuse und des Wechselrichters und der Kühlung auf einer lateralen Seite des Gehäuses, während die Verteilerkästen 1216 und 1218 auf der entgegengesetzten Seite des Gehäuses positioniert sind, ermöglicht eine noch gleichmäßigere Masseverteilung der Batterieeinheit. Infolgedessen muss das Fahrverhalten des Fahrzeugs durch die Hinzufügung der Batterieeinheit zu dem Fahrzeugfahrgestell nicht erheblich beeinträchtigt werden. Die Wände 1400 und 1402 können eine im Wesentlichen flache obere Oberfläche einschließen, um eine einfache Positionierung der Komponenten der Batterieeinheit zu ermöglichen.
  • Eine Abdeckung 1404 kann bereitgestellt sein, um den Verteilerkasten 1216 zu schützen. Auf diese Weise kann der Kasten noch besser vor Umweltbedingungen geschützt werden. Jedoch kann die Abdeckung 1404 in anderen Beispielen von der Batterieeinheit weggelassen werden.
  • 15 zeigt eine partielle Explosionsansicht der EV-Batterieeinheit 1200, wobei die Kühlung, die Verteilerkästen und der Wechselrichter weggelassen wurden, um die darunterliegende Gehäusestruktur sichtbar zu machen. Wiederum ist der zentrale Abschnitt 1210 des Gehäuses 1208 gezeigt, der die Batterien 1202 enthält. Der zentrale Abschnitt 1210 ist oberhalb des Trägerrahmens 1226 positioniert und so eingerichtet, dass er beim Zusammenbau mit diesem zu koppeln ist. Genauer gesagt können untere Abschnitte 1500 der Befestigungsschnittstellen 1213 profiliert sein, um sie an dem Trägerrahmen 1226 zu befestigen. Genauer können Erweiterungen 1502 der Befestigungsschnittstellen 1213 so bemessen sein, dass sie mit Aussparungen 1504 in dem Trägerrahmen 1226 zusammenpassen. Bolzen 1506 und/oder andere geeignete Befestigungsschnittstellen können verwendet werden, um die Befestigungsschnittstellen an dem Trägerrahmen zu befestigen.
  • 16 zeigt eine andere partielle Explosionsansicht der EV-Batterieeinheit 1200, wobei die Befestigungsschnittstellen 1213 von lateralen Wänden 1600 des zentralen Abschnitts 1210 des Gehäuses 1208 entkoppelt sind. Die lateralen Wände 1600 können genauer gesagt laterale Halterungen 1602 einschließen, an denen eine Befestigung der Befestigungsschnittstellen möglich ist. Die lateralen Halterungen 1602 können die Form eines rechteckigen Rohrs haben, aber es kommen auch andere geeignete Konstruktionen in Betracht. Bolzen 1604 oder andere geeignete Befestigungstechniken können verwendet werden, um die Befestigungsschnittstellen 1213 mechanisch mit den lateralen Halterungen 1602 zu koppeln.
  • 17 zeigt eine noch andere Explosionsansicht der EV-Batterieeinheit 1200. Zur Erläuterung: die Batterien 1202 sind in 17 von dem zentralen Abschnitt 1210 des Gehäuses 1208 entkoppelt, um das Profil dieser Komponenten sichtbar zu machen. Ferner sind die lateralen Wände 1600 von der unteren Wand 1700 und den Stapeln der Batterien 1202 entkoppelt. Die Batterien 1202 können zum Beispiel eine im Wesentlichen ähnliche Struktur einschließen, um die Herstellung und Installation zu vereinfachen. Jedoch kann in anderen Beispielen zumindest ein Teil der Batterien andere Profile einschlie-ßen. Wie dargestellt, können die lateralen Wände 1600 abnehmbar an der unteren Wand 1700 befestigt sein. Jedoch können die lateralen Wände und die unteren Wände in anderen Ausführungsformen eine monolithische Struktur bilden.
  • 18 zeigt ein Verfahren 1800 zum Installieren einer Traktionsbatterie- und Motorbaugruppe. Das Verfahren 1800 kann verwendet werden, um jede der oben unter Bezugnahme auf 1-3 und 5-17 beschriebenen Baugruppen aus Traktionsbatterie und Motor zu installieren. Jedoch kann das Verfahren in anderen Beispielen andere geeignete Baugruppen aus Traktionsbatterie und Motor installieren. Das Verfahren kann durch Maschinen, Installationspersonal, Kombinationen davon und dergleichen implementiert werden. So kann zum Beispiel zumindest ein Teil der Schritte automatisiert sein. Zusätzlich oder alternativ dazu kann zumindest ein Teil Schritte von Fabrikpersonal manuell ausgeführt werden.
  • Bei 1801 schließt das Verfahren ein Zusammenbauen der EV-Batterieeinheit auf einem Werktisch an einem Ort ein, der von dem Fahrzeug beabstandet ist. Auf diese Weise können die Teilsysteme, die zu den Batterien gehören, für eine effiziente Fahrzeuginstallation als einzelne Einheit konstruiert werden. Das Zusammenbauen der EV-Batterieeinheit kann ein Befestigen der Batterien an einer Gerüst in einem zentralen Abschnitt des Gehäuses, ein Befestigen der Verteilerkästen an einem ersten lateralen Gehäuseabschnitt und/oder ein Befestigen der Kühlung und des Wechselrichters an einem zweiten lateralen Gehäuseabschnitt einschließen. Das Zusammenbauen der EV-Batterieeinheit kann ferner ein Verkabeln der Batterien mit den Verteilerkästen, der Kühlung und dem Wechselrichter einschließen.
  • Bei 1802 schließt das Verfahren ein Platzieren der EV-Batterieeinheit unter einem Fahrzeugfahrgestell ein. Zum Beispiel kann die Batterieeinheit mittels Rädern, Schlitten oder auf andere Weise unter dem Fahrzeugfahrgestell positioniert werden. In einem Beispiel für einen Anwendungsfall kann ein Gabelstapler verwendet werden, um die Batterieeinheit unter dem Fahrzeugfahrgestell zu platzieren. Die strukturelle Kontinuität der Batterieeinheit ermöglicht eine effiziente Bewegung der Einheit unter das Fahrzeug. Die Effizienz der Fahrzeugherstellung ist infolgedessen erhöht.
  • Bei 1804 schließt das Verfahren ein mechanisches Befestigen der EV-Batterieeinheit an dem Fahrzeugfahrgestell ein. Ein mechanisches Befestigen der EV-Batterieeinheit an dem Rahmen kann bei 1806 ein Verbolzen der Befestigungsschnittstellen in dem modularen Gehäuse an den Rahmenlängsschienen einschließen. Zum Beispiel können in den Befestigungsschnittstellen U-Profilstrukturen mit Öffnungen darin mit longitudinalen Rahmenschienen in dem Fahrzeugfahrgestell verbolzt werden.
  • Dann schließt das Verfahren bei 1808 ein elektrisches Koppeln des Wechselrichters in der EV-Batterieeinheit mit dem Traktionsmotor ein. Zum Beispiel kann eine Verkabelung sowohl mi dem Wechselrichter als auch der EV-Batterie gekoppelt werden. Auf diese Weise kann die EV-Batterieeinheit schnell und effizient an dem Traktionsmotor befestigt werden.
  • Dann schließt das Verfahren bei 1810 ein elektrisches Koppeln eines Verteilerkastens in der EV-Batterieeinheit mit dem Wasserstoffbrennstoffzellensystem ein. Wiederum können eine Verkabelung, elektrische Schnittstellen und dergleichen verwendet werden, um den Verteilerkasten elektrisch mit den Brennstoffzellen zu koppeln. Auf diese Weise kann die EV-Batterieeinheit schnell an dem Wasserstoff-Range-Extender befestigt werden. Das Verfahren 1800 erlaubt es, die Batterieeinheit, falls gewünscht, auf effiziente Weise an dem Fahrzeugfahrgestell zu befestigen und elektrisch mit dem Wasserstoffbrennstoffzellensystem zu verbinden, ohne dass es notwendig ist, die Verkabelung mit zuvor verkabelten internen Komponenten in der Batterieeinheit zu verkabeln.
  • Die technische Wirkung des hierin beschriebenen Installationsverfahrens für die EV-Batterieeinheit besteht darin, dass eine effizientere Herstellung der EV-Plattform ermöglicht wird als bei früheren Fahrzeugen, bei denen die Batterien und zugehörige Komponenten nicht in ein und derselben Einheit ausgebildet werden. Eine andere technische Wirkung der Installation der EV-Batterieeinheit besteht darin, dass die Modularität und die Adaptierbarkeit der Fahrzeugplattform erhöht werden.
  • 1-3 und 5-17 zeigen beispielhafte Konfigurationen mit Positionierung der verschiedenen Komponenten in Bezug aufeinander. Wenn diese Elemente in mindestens einem Beispiel in direktem Kontakt miteinander stehen oder direkt gekoppelt sind, können sie als in direktem Kontakt bzw. direkt gekoppelt bezeichnet werden. Ebenso können in mindestens einem Beispiel Elemente, die aneinander angrenzend oder einander benachbart gezeigt sind, aneinander angrenzen bzw. einander benachbart sein. Beispielsweise können Komponenten, die in einem Flächenkontakt miteinander stehen, als in Flächenkontakt stehend bezeichnet werden. Als ein anderes Beispiel können Elemente, die nur über einen Zwischenraum voneinander getrennt und ohne andere Komponenten dazwischen positioniert sind, in mindestens einem Beispiel als solche bezeichnet werden. Als noch ein weiteres Beispiel können Elemente, die über- bzw. untereinander, auf einander gegenüberliegenden bzw. entgegengesetzten Seiten oder links bzw. rechts voneinander gezeigt sind, in Bezug aufeinander als solche bezeichnet werden. Ferner kann, wie in den Figuren gezeigt, in mindestens einem Beispiel ein oberstes Element oder ein oberster Punkt eines Elements als „an der Oberseite“ der Komponente liegend bezeichnet werden und ein unterstes Element oder ein unterster Punkt des Elements kann als „an der Unterseite“ der Komponente liegend bezeichnet werden. Wie hierin verwendet, können an der Oberseite/Unterseite liegend, obere/untere, oberhalb/unterhalb relativ zu einer vertikalen Achse der Figuren gemeint sein und zur Beschreibung des Positionierens von Elementen der Figuren relativ zueinander verwendet werden. Daher sind zum Beispiel Elemente, die oberhalb von anderen Elementen gezeigt sind, vertikal über den anderen Elementen positioniert. Als noch ein weiteres Beispiel können Formen der Elemente, die innerhalb der Figuren abgebildet sind, als diese Formen aufweisend bezeichnet werden (beispielsweise als rund, gerade, eben, gewölbt, abgerundet, gefast, abgewinkelt oder dergleichen). Außerdem können zum Beispiel Elemente, die koaxial zueinander sind, dementsprechend bezeichnet werden. Ferner können in mindestens einem Beispiel Elemente, die einander schneiden, als schneidende Elemente oder als einander schneidend bezeichnet werden. Ferner kann zum Beispiel ein Element, das innerhalb eines anderen Elements oder außerhalb eines anderen Elements gezeigt ist, als solches bezeichnet werden. In anderen Beispielen können auch zueinander versetzte Elemente als solche bezeichnet werden. Zum Beispiel können Elemente, die direkt oder fest mit anderen Elementen gekoppelt sind, als solche bezeichnet werden.
  • Die Erfindung wird in den folgenden Absätzen näher beschrieben. In einem Aspekt wird eine Elektrofahrzeug(EV)-Batterieeinheit angegeben, die ein modulares Gehäuse umfasst, das einschließt: einen zentralen Abschnitt mit einer Mehrzahl von darin positionierten Batterien; einen ersten lateralen Abschnitt mit einer Batteriekühlung, die eingerichtet ist, eine Temperatur der Mehrzahl von Batterien zu senken, und einem Wechselrichter, der darin positioniert ist und elektrisch mit der Mehrzahl von Batterien gekoppelt ist; eine erste Rahmenbefestigungsschnittstelle, die so profiliert ist, dass sie an einer ersten Rahmenlängsschiene in einem EV zu befestigen ist; und eine zweite Rahmenbefestigungsschnittstelle, die so profiliert ist, dass sie an einer zweiten Rahmenlängsschiene des EV zu befestigen ist; wobei die Mehrzahl von Batterien lateral zwischen der ersten und der zweiten Rahmenbefestigungsschnittstelle positioniert sind.
  • In einem anderen Aspekt wird ein Verfahren zum Installieren einer modularen Elektrofahrzeug(EV)-Batterieeinheit angegeben, das umfasst: Platzieren der modularen EV-Batterieeinheit unter einem Fahrzeugfahrgestell; und mechanisches Befestigen der modularen EV-Batterieeinheit an dem Fahrzeugfahrgestell; wobei das mechanische Befestigen der modularen EV-Batterieeinheit an dem Fahrzeugfahrgestell ein Befestigen einer ersten Rahmenbefestigungsschnittstelle an einer ersten Rahmenlängsschiene und ein Befestigen einer zweiten Rahmenbefestigungsschnittstelle an einer zweiten Rahmenlängsschiene einschließt; wobei die modulare EV-Batterieeinheit ein modulares Gehäuse umfasst, das einschließt: einen zentralen Abschnitt mit einer Mehrzahl von Batterien, die darin positioniert sind; einen lateralen Abschnitt mit einer Batteriekühlung, die eingerichtet ist, eine Temperatur der Mehrzahl von Batterien zu senken, und einen Wechselrichter, der darin positioniert ist und der elektrisch mit der Mehrzahl von Batterien gekoppelt ist. Zum Beispiel kann das Verfahren ferner eine elektrische Koppelung des Wechselrichters mit einem Traktionsmotor, der hinter der modularen EV-Batterieeinheit positioniert ist, umfassen. In einem noch anderen Beispiel kann das Verfahren ferner eine elektrische Koppelung eines Verteilerkastens mit einem Wasserstoffbrennstoffzellensystem umfassen, wobei der Verteilerkasten an einem zweiten lateralen Abschnitt des modularen Gehäuses positioniert ist.
  • In einem noch anderen Aspekt wird ein Elektrofahrzeug(EV)-System angegeben, das eine EV-Batterieeinheit umfasst, die umfasst: ein modulares Gehäuse, das einschließt: einen zentralen Abschnitt, der ein Gerüst für eine Mehrzahl von darin positionierten Batterien bildet; einen ersten lateralen Abschnitt mit einer Batteriekühlung, die eingerichtet ist, eine Temperatur der Mehrzahl von Batterien zu senken, und einem Wechselrichter, der darin positioniert ist und elektrisch mit der Mehrzahl von Batterien gekoppelt ist; und einen zweiten lateralen Abschnitt, auf dem ein oder mehrere Verteilerkästen positioniert und elektrisch mit der Mehrzahl von Batterien und einem Traktionsmotor gekoppelt sind; eine erste Rahmenbefestigungsschnittstelle, die mechanisch und abnehmbar mit einer ersten Rahmenlängsschiene in einem EV befestigt ist; und eine zweite Rahmenbefestigungsschnittstelle, die mechanisch und abnehmbar an einer zweiten Rahmenlängsschiene des EV befestigt ist; und wobei zumindest ein Teil von der Mehrzahl von Batterien lateral zwischen der ersten und dem zweiten Rahmenlängsschiene positioniert sind.
  • In jedem der Aspekte oder jeder Kombination der Aspekte schließt das Wasserstoffbrennstoffzellensystem eine Mehrzahl von Wasserstoffspeichertanks und Brennstoffzellen ein, die hinter einem Fahrzeugführerhaus und oberhalb der ersten und der zweiten Rahmenlängsschiene positioniert sind.
  • In jedem der Aspekte oder jeder Kombination der Aspekte kann das mechanische Befestigen der modularen EV-Batterieeinheit an dem Fahrzeugfahrgestell ein Verbolzen der ersten und der zweiten Rahmenbefestigungsschnittstelle an der ersten bzw. der zweiten Rahmenlängsschiene einschließen.
  • In jedem der Aspekte oder Kombinationen der Aspekte kann zumindest ein Teil von der Mehrzahl von Batterien lateral zwischen der ersten und der zweiten Rahmenlängsschiene positioniert sein.
  • In jedem der Aspekte oder Kombinationen der Aspekte kann das modulare Gehäuse ferner einen zweiten lateralen Abschnitt mit einem oder mehreren Verteilerkästen, die elektrisch mit der Mehrzahl von Batterien gekoppelt sind, einschließen.
  • In jedem der Aspekte oder Kombinationen der Aspekte kann der eine oder können die mehreren Verteilerkästen für eine elektrische Koppelung mit einer Wasserstoffbrennstoffzellen-Baugruppe eingerichtet sein.
  • In jedem von den Aspekten oder in jeder Kombination der Aspekte kann der Wechselrichter für eine elektrische Koppelung mit einem Traktionsmotor eingerichtet sein.
  • In jedem der Aspekte oder Kombinationen der Aspekte kann der eine oder können die mehreren Verteilerkästen eingerichtet sein, ungefähr 24 Volt an die Mehrzahl von Batterien, die Wasserstoffbrennstoffzellen-Baugruppe und den Traktionsmotor zu verteilen.
  • In jedem der Aspekte oder Kombinationen der Aspekte kann der Traktionsmotor lateral zwischen der ersten und der zweiten Rahmenlängsschienen positioniert sein.
  • In jedem der Aspekte oder Kombinationen der Aspekte kann in der EV-Batterieeinheit eine erste Lücke zwischen der ersten Rahmenbefestigungsschnittstelle und der Mehrzahl von Batterien ausgebildet sein, die so bemessen ist, dass sie die erste Rahmenlängsschiene aufnehmen kann; und eine zweite Lücke kann zwischen der zweiten Rahmenbefestigungsschnittstelle und der Mehrzahl von Batterien ausgebildet sein, die so bemessen ist, dass sie die zweite Rahmenlängsschiene aufnehmen kann.
  • In jedem der Aspekte oder Kombinationen der Aspekte kann zumindest eine von der Mehrzahl von Batterien lateral zwischen der ersten Rahmenlängsschiene und der zweiten Rahmenlängsschiene positioniert sein.
  • In jedem der Aspekte oder Kombinationen der Aspekte kann der zentrale Abschnitt des modularen Gehäuses eine Mehrzahl von Wänden einschließen, die ein Gerüst für die Mehrzahl von Batterien bilden.
  • In einer anderen Darstellung wird eine Energiespeicherstruktur angegeben, die eine Mehrzahl von Batteriestapeln, die in einem zentralen Gerüst positioniert sind, und eine Mehrzahl von Elektroverteilungskomponenten, die lateral außerhalb des Gerüstes positioniert sind, umfasst, wobei die Elektroverteilungskomponenten einen Verteilerkasten und einen Wechselrichter einschließen, die für eine elektrische Koppelung mit einem Traktionsmotor eingerichtet sind.
  • Man beachte, dass die hierin beschriebenen Installationsverfahren mit verschiedenen Fahrzeugsystemkonfigurationen verwendet werden können. Zumindest ein Teil der hierin offenbarten Installationsverfahrensschritte kann als ausführbare Befehle in einem nicht-flüchtigen Speicher gespeichert werden und kann durch Maschinen ausgeführt werden, die Steuereinrichtungen ebenso wie Verarbeitungseinheiten und dergleichen einschließen. Ebenso ist die Reihenfolge der Installationsschritte nicht unbedingt erforderlich, um die Merkmale und Vorteile der hier beschriebenen Ausführungsbeispiele zu erreichen, sondern dient der Vereinfachung der Veranschaulichung und Beschreibung. Eine oder mehrere der dargestellten Aktionen, Operationen und/oder Funktionen kann/können je nach der konkreten verwendeten Strategie wiederholt ausgeführt werden.
  • Die folgenden Ansprüche stellen bestimmte Kombinationen und Unterkombinationen, die als neuartig und nicht naheliegend erachtet werden, besonders heraus. Diese Ansprüche können sich auf „ein“ Element oder „ein erstes“ Element oder das Äquivalent davon beziehen. Solche Ansprüche sind so zu verstehen, dass sie eine Einbeziehung eines oder mehrerer solcher Elemente einschließen und zwei oder mehr solcher Elemente weder erfordern noch ausschließen. Weitere Kombinationen und Teilkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften können durch eine Änderung der vorliegenden Ansprüche oder durch Vorlage neuer Ansprüche in dieser oder einer verwandten Anmeldung beansprucht werden. Solche Ansprüche, sei ihr Umfang nun breiter, enger, gleich oder anders als derjenige der ursprünglichen Ansprüche, werden ebenfalls als innerhalb des Gegenstands der vorliegenden Offenbarung eingeschlossen betrachtet.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 63/181090 [0001]
    • US 2021/0155224 A1 [0004]

Claims (15)

  1. Elektrofahrzeug(EV)-Batterieeinheit, umfassend: ein modulares Gehäuse, das einschließt: einen zentralen Abschnitt, in dem eine Mehrzahl von Batterien positioniert sind; einen ersten lateralen Abschnitt mit einer Batteriekühlung, die eingerichtet ist, eine Temperatur der Mehrzahl von Batterien zu senken, und mit einem Wechselrichter, der darin positioniert ist und elektrisch mit der Mehrzahl von Batterien gekoppelt ist; eine erste Rahmenbefestigungsgrenzfläche, die so profiliert ist, dass sie an einer ersten longitudinalen Rahmenschiene in einem EV-Fahrgestell zu befestigen ist; und eine zweite Rahmenbefestigungsgrenzfläche, die so profiliert ist, dass sie an einer zweiten longitudinalen Rahmenschiene in dem EV zu befestigen ist; wobei die Mehrzahl von Batterien lateral zwischen der ersten und der zweiten Rahmenbefestigungsgrenzfläche positioniert sind und die erste und die zweite Rahmenbefestigungsgrenzfläche sich in einer vertikalen Richtung erstrecken.
  2. EV-Batterieeinheit nach Anspruch 1, wobei das modulare Gehäuse ferner einen zweiten lateralen Abschnitt mit einem oder mehreren, elektrisch mit der Mehrzahl von Batterien gekoppelten Verteilerkästen einschließt.
  3. EV-Batterieeinheit nach Anspruch 2, wobei der eine oder die mehreren Verteilerkästen eingerichtet sind, elektrisch mit einer Wasserstoffbrennstoffzellen-Baugruppe gekoppelt zu werden.
  4. EV-Batterieeinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Wechselrichter eingerichtet ist, elektrisch mit einem Traktionsmotor gekoppelt zu werden.
  5. EV-Batterieeinheit nach Anspruch 4, wobei der eine oder die mehreren Verteilerkästen eingerichtet sind, ungefähr 24 Volt an die Mehrzahl von Batterien, die Wasserstoffbrennstoffzellen-Baugruppe und den Traktionsmotor zu verteilen.
  6. EV-Batterieeinheit nach Anspruch 4 oder 5, wobei der Traktionsmotor lateral zwischen der ersten und der zweiten longitudinalen Rahmenschiene positioniert ist.
  7. EV-Batterieeinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei: eine erste Lücke zwischen der ersten Rahmenbefestigungsgrenzfläche und der Mehrzahl von Batterien ausgebildet ist und so bemessen ist, dass sie die erste longitudinale Rahmenschiene aufnehmen kann; und eine zweite Lücke zwischen der zweiten Rahmenbefestigungsgrenzfläche und der Mehrzahl von Batterien ausgebildet ist und so bemessen ist, dass sie die zweite longitudinale Rahmenschiene aufnehmen kann.
  8. EV-Batterieeinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei mindestens eine von der Mehrzahl von Batterien lateral zwischen der ersten longitudinalen Rahmenschiene und der zweiten longitudinalen Rahmenschiene positioniert ist.
  9. EV-Batterieeinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der zentrale Abschnitt des modularen Gehäuses eine Mehrzahl von Wänden einschließt, die ein Gerüst für die Mehrzahl von Batterien bilden.
  10. Verfahren zum Installieren einer modularen Elektrofahrzeug(EV)-Batterieeinheit, umfassend: Platzieren der modularen EV-Batterieeinheit unter einem Fahrzeugfahrgestell; und mechanisches Befestigen der modularen EV-Batterieeinheit an dem Fahrzeugfahrgestell; wobei das mechanische Befestigen der modularen EV-Batterieeinheit an dem Fahrzeugfahrgestell ein Befestigen einer ersten Rahmenbefestigungsgrenzfläche an einer ersten longitudinalen Rahmenschiene und ein Befestigen einer zweiten Rahmenbefestigungsgrenzfläche an einer zweiten longitudinalen Rahmenschiene einschließt; wobei die modulare EV-Batterieeinheit ein modulares Gehäuse umfasst, das einschließt: einen zentralen Abschnitt, in dem eine Mehrzahl von Batterien positioniert sind; einen ersten lateralen Abschnitt mit einer Batteriekühlung, die eingerichtet ist, eine Temperatur der Mehrzahl von Batterien zu senken, und mit einem Wechselrichter, der darin positioniert ist und elektrisch mit der Mehrzahl von Batterien gekoppelt ist.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, ferner eine elektrische Koppelung des Wechselrichters mit einem Traktionsmotor, der hinter der modularen EV-Batterieeinheit positioniert ist, umfassend.
  12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, ferner eine elektrische Koppelung eines Verteilerkastens mit einem Wasserstoff-Brennstoffzellensystem umfassend, wobei der Verteilerkasten an einem zweiten lateralen Abschnitt des modularen Gehäuses positioniert ist.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei das Wasserstoff-Brennstoffzellensystem eine Mehrzahl von Wasserstoffspeichertanks und Brennstoffzellen einschließt, die hinter einem Fahrzeugführerhaus und oberhalb der ersten und der zweiten longitudinalen Rahmenschiene positioniert sind.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei das mechanische Befestigen der modularen EV-Batterieeinheit an dem Fahrzeugfahrgestell ein Verbolzen der ersten und der zweiten Rahmenbefestigungsgrenzfläche an der ersten bzw. der zweiten longitudinalen Rahmenschiene einschließt.
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14, wobei zumindest ein Teil von der Mehrzahl von Batterien lateral zwischen der ersten und der zweiten longitudinalen Rahmenschiene positioniert ist.
DE102022204040.6A 2021-04-28 2022-04-26 Elektrofahrzeug-batterieeinheit und batterieeinheitsinstallationsverfahren Pending DE102022204040A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US202163181090P 2021-04-28 2021-04-28
US63/181,090 2021-04-28

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102022204040A1 true DE102022204040A1 (de) 2022-11-03

Family

ID=83600787

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102022204040.6A Pending DE102022204040A1 (de) 2021-04-28 2022-04-26 Elektrofahrzeug-batterieeinheit und batterieeinheitsinstallationsverfahren

Country Status (3)

Country Link
US (4) US20220348112A1 (de)
CN (1) CN115249850A (de)
DE (1) DE102022204040A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023247313A3 (fr) * 2022-06-20 2024-02-15 Arm Engineering Systeme universel de pile a combustible

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11505084B2 (en) * 2019-05-03 2022-11-22 Oshkosh Corporation Battery placement for electric refuse vehicle
US20200346556A1 (en) 2019-05-03 2020-11-05 Oshkosh Corporation Battery storage system for electric refuse vehicle

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20210155224A1 (en) 2019-11-26 2021-05-27 Hexagon Purus North America Holdings Inc. Electric vehicle power distribution and drive control modules

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20210155224A1 (en) 2019-11-26 2021-05-27 Hexagon Purus North America Holdings Inc. Electric vehicle power distribution and drive control modules

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023247313A3 (fr) * 2022-06-20 2024-02-15 Arm Engineering Systeme universel de pile a combustible

Also Published As

Publication number Publication date
US20220348066A1 (en) 2022-11-03
CN115249850A (zh) 2022-10-28
US20220348113A1 (en) 2022-11-03
US20220348111A1 (en) 2022-11-03
US20220348112A1 (en) 2022-11-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102022204040A1 (de) Elektrofahrzeug-batterieeinheit und batterieeinheitsinstallationsverfahren
DE102012223548B4 (de) Montagestruktur für eine Batterie und einen Kraftstofftank eines Benzin-Elektro-Hyybridfahrzeugs
DE102010007414B4 (de) Einbaumodul für ein Hybridfahrzeug
DE112011101856B4 (de) Fahrzeugladegerät-Montagestruktur
EP2470390B1 (de) Kraftfahrzeug
DE102011012496B4 (de) Fahrzeug
DE102012224041B4 (de) Modular erweiterbare Baugruppe für einen modularen Kraftfahrzeug-Batteriepack sowie solch ein Batteriepack
DE102016215655A1 (de) Strukturell integrierte antriebsbatterie
DE19926607C2 (de) Modular aufgebautes Fahrzeug
DE112013005203T5 (de) Elektrisches Fahrzeug
DE112016005882T5 (de) Montagestruktur für Hochspannungssteuereinrichtungseinheit
DE112007001145T5 (de) Speichervorrichtung
DE102015121520A1 (de) Rekonfigurierbare Komponenten für ein Fahrzeugbatteriegehäuse
DE102018205962A1 (de) Traktionsbatterie für ein elektrisch oder teilelektrisch antreibbares Fahrzeug
DE102018212900A1 (de) Anhängerfahrzeug
EP3862205B1 (de) Batterieelektrisch betriebenes sattelkraftfahrzeug
EP3427986A1 (de) Kraftfahrzeug mit wenigstens einem elektroantrieb, insbesondere elektrobus
DE102011113799A1 (de) Batteriekasten, Elektro- oder Hybridfahrzeug und Verfahren zur Montage eines Batteriekastens
DE202021101116U1 (de) Fahrzeugchassis-Plattform
DE102019107059A1 (de) Mit sekundären batteriepacks ausgestattete elektrifizierte fahrzeuge
DE102019105581A1 (de) Schutzkäfigbaugruppen für elektrifizierte fahrzeugbatteriepacks
DE102019106887A1 (de) Mit reichweitenerweiternden sekundären Energiepacks ausgerüstete elektrifizierte Fahrzeuge
DE102023123505A1 (de) Traktionsbatteriepack-stützsystem und verfahren eines sicherns eines batteriepacks an einem elektrifizierten fahrzeug
DE102023121979A1 (de) Traktionsbatteriepacksammelschienen-stützbaugruppe und -stützverfahren
DE102020121046A1 (de) Batterieanschlussabdeckungsbaugruppe und anschlussabdeckungsverfahren