EP3615365A1 - Akkumulatoranordnung - Google Patents

Akkumulatoranordnung

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EP3615365A1
EP3615365A1 EP18720543.0A EP18720543A EP3615365A1 EP 3615365 A1 EP3615365 A1 EP 3615365A1 EP 18720543 A EP18720543 A EP 18720543A EP 3615365 A1 EP3615365 A1 EP 3615365A1
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EP
European Patent Office
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supply device
accumulator
battery modules
motor vehicle
arrangement according
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP18720543.0A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Stefan Hirsch
Michael Moser
Heiko Neff
Mario Wallisch
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.)
Mahle International GmbH
Original Assignee
Mahle International GmbH
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Filing date
Publication date
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Publication of EP3615365A1 publication Critical patent/EP3615365A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Definitions

  • the present invention relates to an accumulator arrangement, in particular for a motor vehicle, with an at least two-part accumulator housing, which has a receiving space for receiving a plurality of battery modules and arranged with at least one in or on the receiving space
  • Supply device for supplying at least two such
  • Battery module is provided, according to the preamble of claim 1.
  • Traction batteries are often formed from a plurality of electrically interconnected battery modules, which are preferred in a designated
  • This accumulator used to protect the electronics from external influences and usually consist of a housing upper shell and a housing lower shell.
  • accumulator housings have a high requirement, in particular for tightness, due to the sometimes very high voltages of the individual
  • a device for connecting at least two arranged in at least one row battery modules in a battery box of a vehicle, which adjoin battery modules with the interposition of a connecting plate is well known.
  • the connecting plate has, on a module side, centering elements which protrude into corresponding centering openings of the two adjoining battery modules.
  • a functionally decoupled from the connecting plate connecting element is provided in particular on the opposite side of the module, which connects the two adjacent battery modules on the opposite side module with each other.
  • the battery box made up of one
  • a disadvantage of the current state of the art is that, for example, the known supply structures are often not modular custom-made, on the one hand require increased space requirements and on the other hand have the disadvantage that the fluidic and / or electrical connections between the supply structure as such and the individual battery modules individually by hand during installation plugged, screwed or otherwise consuming to be connected together.
  • the present invention therefore deals with the task for a
  • Accumulator arrangement of the aforementioned type to provide an improved or at least alternative embodiment, which in particular at least partially overcomes the disadvantages described above and also can be produced inexpensively by a simplified manufacturing.
  • the present invention is based on the general idea, in a Akkumulatoran Aunt, in particular for a motor vehicle, a
  • the accumulator arrangement has at least one two-part
  • Accumulator which has a receiving space for receiving a plurality of battery modules and at least one such in or on
  • Supply means arranged receiving space, which is intended to supply at least two such battery modules.
  • the supply device is arranged between two such battery modules and is in operative connection with each of these, and that the supply device has at least one such channel, which can be traversed by a coolant.
  • the supply device is elongate and extends parallel to the longitudinal axis of the motor vehicle.
  • the supply device preferably forms a compact channel which preferably runs parallel to the longitudinal axis of the motor vehicle, that is to say in the motor vehicle X direction.
  • cross member may be provided which divide the receiving space in at least two areas and the accumulator as such a certain
  • the cross members accordingly extend in motor vehicle Y-direction, which corresponds to a transverse axis of the motor vehicle.
  • the at least one cross member has in the region of
  • Supply device at least one breakthrough, which is provided for receiving just this one supply device.
  • the at least one breakthrough on the cross member weakens an important flexural rigidity of the
  • Supply device can be particularly reinforced in the area of the openings of the cross member.
  • the reinforcement of the supply device can be particularly reinforced in the area of the openings of the cross member.
  • the supply device extends over the entire length in the motor vehicle X direction of the individual battery modules and is designed to be modular at its respective longitudinal ends in the motor vehicle X direction.
  • the modular design is advantageous in that, in the case of several rows of battery modules interrupted by cross members, the supply devices can simply be set to one another modularly and thus the accumulator arrangement according to the invention can have different sizes.
  • Supply device can be mounted and dismounted by a movement in the motor vehicle Z direction. This saves valuable time, especially in repairs, service or maintenance of such traction batteries and thus represents an advantage from a cost point of view.
  • the supply device has at least one coolant inlet and at least one coolant outlet on a side facing a motor vehicle floor. This at least one coolant inlet and this at least one
  • Coolant outlet are preferably formed cylindrical and in the automotive X-direction on a straight line, that is not in the vehicle Y-direction preferably not or only slightly offset arranged.
  • Coolant inlet and the at least one coolant outlet preferably arranged in a motor vehicle Z-direction at a height, so that provided fluidic connections with the respective adjacent battery modules by a movement in the motor vehicle Z-direction simultaneously with a mounting of the battery modules made or upon disassembly of the Battery modules can be disconnected equally.
  • the supply structure has at least one flow channel and at least one return channel for the coolant.
  • the division of the channels in the interior of the supply device is basically freely selectable and preferably designed such that a homogeneous
  • Temperature control of the adjacent battery modules can be done as best as possible.
  • Supply device has electrical connection interfaces, which can be brought into contact with the respective adjacent battery modules.
  • further electronic components such as CSC parts, BMS parts, fuses or contactors, may be arranged directly on the supply device. This is advantageous since the electrical component can thus be cooled at least indirectly by the coolant flowing in the interior through the at least one channel.
  • the supply device is held by means of a holding device on the accumulator housing.
  • Holding device serves to protect against unwanted loosening or
  • the holding device is designed as a latching connection which fixes the supply device on the accumulator housing, in particular in the motor vehicle Z direction.
  • a latching connection which fixes the supply device on the accumulator housing, in particular in the motor vehicle Z direction.
  • a latching nose can be arranged on the supply device, a latching nose, which is supported on a support surface provided for this purpose on the accumulator housing and thus fixes the supply device firmly.
  • Positioning has.
  • the positioning devices can For example, be designed as guide grooves with insertion bevels.
  • the positionally accurate insertion of the battery modules makes it possible, for example, for fluidic connections and / or electrical connections and / or
  • the supply device is made of a plastic and is welded or glued at its module interfaces.
  • the preparation of the supply device made of plastic is particularly inexpensive to implement.
  • the supply structure is made of a metal, preferably of aluminum, and is at their
  • An inventive motor vehicle with such a previously described accumulator assembly comprises the accumulator housing, wherein a
  • Automotive underrun protection is formed in one piece or monolithic with at least a portion of the at least two-part accumulator housing.
  • the motor vehicle underrun protection at the same time the housing lower shell of the
  • Accumulator housing is so that can be completely dispensed with a usual additional separate protective cover.
  • Fig. 1 is an isometric view of an inventive
  • Fig. 2 is the isometric view of Fig. 1 in an exemplary
  • Fig. 3 is an isometric view of Fig. 1 in an exemplary
  • FIG. 4 is an isometric detailed representation of the supply device in FIG.
  • FIG. 5 shows the detailed isometric view from FIG. 4 in a mounting state with laterally arranged side paneling
  • FIG. 6 shows an isometric detailed representation of the supply device with a holding device arranged thereon and a positioning device arranged thereon,
  • Fig. 7 is a plan view of a motor vehicle underside on the
  • Fig. 8 is a plan view from above of the invention
  • Fig. 1 shows an isometric view of an inventive
  • the accumulator assembly 1 can be used in particular in a motor vehicle 2 not shown in detail otherwise.
  • the accumulator arrangement 1 according to the invention has at least one two-part accumulator housing 3, wherein the accumulator housing 3 can preferably be completely closed.
  • the accumulator housing 3 can be closed, for example, with a lower housing shell 27, not shown in the further figures.
  • the housing lower shell 27 can in this case be formed in one piece or monolithically with a motor vehicle underride guard 20.
  • the accumulator housing 3 essentially encloses the receiving space 4, which may be provided for receiving a plurality of such battery modules 5. In motor vehicle X direction, the receiving space 4 shown is arranged on both sides
  • the at least one supply device 6, which is provided for supplying at least two such battery modules 5, may be arranged.
  • the supply device 6 can be arranged between two Batte emodulen 5 and are each in operative connection with them.
  • Active connection can be understood, for example, an electrical connection, a fluidic connection or a mechanical connection.
  • Supply device 6 may be elongated and parallel to
  • the supply device 6 may have at least one channel 7 through which a coolant 8 can flow.
  • the illustrated accumulator arrangement 1 can only be understood as a part of an entire accumulator arrangement 1. That is, for example, in the motor vehicle X direction several "rows" on
  • Battery modules 5 may be provided. From this, the need for a presented in the context of this invention, modular expandable
  • the supply device 6 can have module interfaces 19 at its respective longitudinal ends in motor vehicle X-direction, so that the supply device 6 can be extended infinitely. It should also be noted that the accumulator assembly 1 also in
  • Motor vehicle Y-direction is extensible, so that several parallel in
  • Motor vehicle Y-direction spaced supply means 6 may be provided.
  • the supply device 6 may be made of a plastic, for example, the two-sided side panels 21 at the
  • Supply device 6 can be glued or welded.
  • the supply device 6 may also be made of a metal, preferably of aluminum, wherein the side panels 21 or a modular second supply device 6 may be soldered, welded or glued.
  • FIGS. 2 and 3 show the isometric view from FIG. 1 in an exemplary mounting state without battery modules 5 and with two
  • the supply device 6 can be mounted and dismounted in the vehicle Z direction in the receiving space 4.
  • FIG. 4 shows an isometric detailed representation of the supply device 6 in a mounting state with side cover 21 not arranged on one side for a better illustration of the fluidic connections of FIG
  • the supply device 6 may have at least one feed channel 12 and at least one return channel 13.
  • the exemplary supply device 6 has such a flow channel 12 and a first return channel 13 and a second return channel 14.
  • a cross-section of the flow channel 12 may taper from the coolant inlet 10 starting at.
  • the first return channel 13 can expand or enlarge in cross section parallel to the flow channel 12.
  • the second return channel 14 may preferably be formed with a constant cross section.
  • the flow channel 12 is separated from the first return channel 13 by a partition 22.
  • the partition 22 may be arranged offset in motor vehicle Y direction.
  • the cross-sectional altering measures can lead to a more uniform distribution of the coolant 8 flowing through the channels 12, 13, whereby a more homogeneous cooling of the individual
  • Battery modules 5 can be achieved. Homogeneous cooling can be achieved if an amount of coolant 8 that is distributed as uniformly as possible is delivered to branching temperature control units (not shown) of battery modules 5.
  • FIG. 5 shows the detailed isometric view of FIG. 4 in one
  • Supply device 6 may additionally have electrical lines 28 which may be in electrical contact with electrical connection interfaces 15 and preferably extend over the entire length of the supply device 6 in motor vehicle X direction.
  • FIG. 6 shows an isometric detailed representation of the supply device 6 with a holding device 16 arranged thereon and one thereon
  • the supply device 6 may be held by means of the holding device 16 in the region of an opening 24 on such a battery housing 3 partially co-forming cross member 23.
  • the holding device 16 may be formed as a latching connection 17 with a latching nose 25 which is at least partially supported on the cross member 23.
  • the locking connection 17 between the supply device 6 and the cross member 23 and the accumulator housing 3 may be a fixation in
  • the positioning device 18 may be arranged on the side panels 21 of the supply device 6 provided on both sides. In the exemplary embodiment shown, the supply device 6 on both sides of its respective longitudinal sides
  • Fig. 7 shows a plan view from below of the invention
  • the supply device 6 shown are two
  • the arranged on both sides of the supply device 6 battery modules 5 can each about fluid-conducting connecting elements 30 with such a coolant inlet 10 and a coolant outlet 1 1 be fluidly connected, so that a coolant 8 in a possibly provideddeleit Modell in or on the respective battery modules 5 can flow in and out again.
  • FIG. 8 shows a top view of the invention
  • Supply device 6 with battery modules 5 arranged on one side. As can be seen from the illustration, the supply device 6 can have such electrical connection interfaces 15 facing the respective battery modules 5 on both sides.
  • the electrical connection interfaces 15 facing the respective battery modules 5 on both sides.
  • Connection interfaces 15 may be brought into contact with the adjacent battery modules 5.
  • the individual battery modules 5 of the accumulator arrangement 1 can be interconnected electrically. Due to the advantageous embodiment of the accumulator 1, the electrical
  • Connection interfaces 15 are brought into contact with the respective battery modules 5 by movement of the battery modules 5 in the motor vehicle Z direction. Thus, during assembly of the battery modules 5, the electrical connections between the individual battery modules 5 can be produced simultaneously without an additional assembly step.
  • the electrical connections between the individual battery modules 5 can be produced simultaneously without an additional assembly step.
  • electrical connection interfaces 15, further electronic components 29, such as CSC parts, BMS parts, fuses or contactors, may be arranged directly on the supply device 6.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Akkumulatoranordnung (1), insbesondere für ein Kraftfahrzeug (2), mit wenigstens einem zweiteiligen Akkumulatorgehäuse (3), das einen Aufnahmeraum (4) zur Aufnahme von mehreren Batteriemodulen (5)aufweist, und mit mindestens einer im oder am Aufnahmeraum (4) angeordneten Versorgungseinrichtung(6), die zur Versorgung von wenigstens zwei solcher Batteriemodule (5) vorgesehen ist. Hierbei erfindungswesentlich ist, dass die Versorgungseinrichtung (6) zwischen zwei solchen Batteriemodulen (5) angeordnet ist und mit diesen jeweils in einer Wirkverbindung steht, und dass die Versorgungseinrichtung (6) wenigstens einen Kanal (7) aufweist, der von einem Kühlmittel (8) durchströmbar ist.

Description

Akkumulatoranordnung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Akkumulatoranordnung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einem wenigstens zweiteiligen Akkumulatorgehäuse, das einen Aufnahmeraum zur Aufnahme von mehreren Batteriemodulen aufweist und mit mindestens einer in oder am Aufnahmeraum angeordneten
Versorgungseinrichtung, die zur Versorgung von wenigstens zwei solcher
Batteriemodule vorgesehen ist, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 .
Bei heutigen elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugen kommen zur Speicherung von elektrischer Energie sogenannte Traktionsbatterien zum Einsatz. Die
Traktionsbatterien sind oftmals aus mehreren miteinander elektrisch verschalteten Batteriemodulen gebildet, die in einem dafür vorgesehenen bevorzugt
abgedichteten Akkumulatorgehäuse angeordnet sind. Diese Akkumulatorgehäuse dienen zum Schutz der Elektronik vor äußeren Einflüssen und bestehen in der Regel aus einer Gehäuseoberschale und einer Gehäuseunterschale. Allgemein besitzen derartige Akkumulatorgehäuse eine hohe Anforderung insbesondere an Dichtigkeit, aufgrund der zum Teil sehr hohen Spannungen der einzelnen
Batteriemodule. Ein Austausch solcher Batteriemodule stellt derweil einen hohen Montageaufwand dar, da in aller Regel die Batteriemodule an sich zusammen mit dem Akkumulatorgehäuse ausgebaut werden müssen, um besagtes
Akkumulatorgehäuse überhaupt öffnen zu können.
Aus der DE 10 2012 012 891 A1 ist eine Vorrichtung zur Verbindung von zumindest zwei in zumindest einer Reihe angeordneten Batteriemodulen in einem Batteriekasten eines Fahrzeugs, welche Batteriemodule unter Zwischenlage einer Verbindungsplatte aneinandergrenzen, allgemein bekannt. Die Verbindungsplatte weist hierzu an einer Modulseite Zentrierelemente auf, die in korrespondierenden Zentrieröffnungen der beiden aneinandergrenzenden Batteriemodule einragen. Ferner ist insbesondere an der gegenüberliegenden Modulseite ein funktionell von der Verbindungsplatte entkoppeltes Verbindungselement vorgesehen, das die beiden aneinandergrenzenden Batteriemodule an der gegenüberliegenden Modulseite miteinander verbindet. Der Batteriekasten, gebildet aus einer
Oberschale und einer Unterschale, taucht dabei in einen Mitteltunnel eines Fahrzeugkarosseriebodens ein.
Nachteilig am derzeitigen Stand der Technik ist es, dass beispielsweise die bekannten Versorgungsstrukturen oftmals nicht modulare Sonderanfertigungen sind, die einerseits einen erhöhten Bauraumbedarf benötigen und andererseits zum Nachteil haben, dass die fluidischen und/oder die elektrischen Verbindungen zwischen der Versorgungsstruktur als solches und den einzelnen Batteriemodulen einzeln von Hand bei der Montage gesteckt, geschraubt oder anderweitig aufwendig miteinander verbunden werden müssen.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich daher mit der Aufgabe, für eine
Akkumulatoranordnung der eingangs genannten Art eine verbesserte oder zumindest alternative Ausführungsform anzugeben, die insbesondere die vorstehend beschriebenen Nachteile zumindest teilweise überwindet und zudem durch eine vereinfachte Fertigung kostengünstig herstellbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, bei einer Akkumulatoranordnung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, eine
Versorgungseinrichtung zwischen zwei Batteriemodulen anzuordnen und derart auszugestalten, dass diese mit den angrenzenden Batteriemodulen in einer Wirkverbindung steht und einen von einem Kühlmittel durchströmbaren Kanal aufweist, um die anliegenden Battenemodule zu temperieren. Hierzu weist die erfindungsgemäße Akkumulatoranordnung wenigstens ein zweiteiliges
Akkumulatorgehäuse auf, das einen Aufnahmeraum zur Aufnahme von mehreren Batteriemodulen aufweist und mindestens eine derartige im oder am
Aufnahmeraum angeordnete Versorgungseinrichtung, die zur Versorgung von wenigstens zwei solcher Batteriemodule vorgesehen ist. Erfindungswesentlich ist hierbei, dass die Versorgungseinrichtung zwischen zwei solchen Batteriemodulen angeordnet ist und mit diesen jeweils in einer Wirkverbindung steht, und dass die Versorgungseinrichtung wenigstens einen derartigen Kanal aufweist, der von einem Kühlmittel durchströmbar ist.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Versorgungseinrichtung länglich ausgebildet und verläuft parallel zur Längsachse des Kraftfahrzeuges. Die
Versorgungseinrichtung bildet hierbei bevorzugt einen kompakten Kanal aus, der vorzugsweise parallel zur Längsachse des Kraftfahrzeuges, also in Kraftfahrzeug- X-Richtung verläuft. Im Aufnahmeraum des Akkumulatorgehäuses können Querträger vorgesehen sein, die den Aufnahmeraum in zumindest zwei Bereiche unterteilen und die dem Akkumulatorgehäuse als solches eine gewisse
Struktursteifigkeit verleihen. Die Querträger erstrecken sich dementsprechend in Kraftfahrzeug-Y-Richtung, welche einer Querachse des Kraftfahrzeuges entspricht. Der wenigstens eine Querträger weist im Bereich der
Versorgungseinrichtung mindestens einen Durchbruch auf, der zur Aufnahme eben dieser einen Versorgungseinrichtung vorgesehen ist. Der wenigstens eine Durchbruch am Querträger schwächt eine wichtige Biegesteifigkeit des
Querträgers lediglich in geringem Maße. Es sei gesagt, dass die
Versorgungseinrichtung im Bereich der Durchbrüche der Querträger besonders verstärkt sein kann. Die Verstärkung der Versorgungseinrichtung kann
beispielsweise durch umspritzte Metalleinlegeteile erreicht werden oder beispielsweise durch eine konstruktionsbedingte stabilisierende Formgebung im vakanten Bereich. In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform erstreckt sich die Versorgungseinrichtung über die gesamte Länge in Kraftfahrzeug-X-Richtung der einzelnen Batteriemodule und ist an ihren jeweiligen Längsenden in Kraftfahrzeug- X-Richtung modular ausgestaltet. Die modulare Ausgestaltung ist dahingehend von Vorteil, dass bei mehreren durch Querträger unterbrochene Reihen von Batteriemodulen die Versorgungseinrichtungen einfach modular aneinander gesetzt werden können und somit die erfindungsgemäße Akkumulatoranordnung unterschiedliche Größen aufweisen kann.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass die
Versorgungseinrichtung durch eine Bewegung in Kraftfahrzeug-Z-Richtung montierbar und demontierbar ist. Dies spart insbesondere bei Reparaturen, Service oder Wartungen von derartigen Traktionsbatterien wertvolle Zeit und stellt somit auch aus kostentechnischer Sicht einen Vorteil dar.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Idee weist die Versorgungseinrichtung an einer einem Kraftfahrzeugboden zugewandten Seite zumindest einen Kühlmitteleinlass und zumindest einen Kühlmittelauslass auf. Dieser zumindest eine Kühlmitteleinlass und dieser zumindest eine
Kühlmittelauslass sind vorzugsweise zylindrisch ausgeformt und in Kraftfahrzeug- X-Richtung auf einer Geraden, das heißt in Kraftfahrzeug-Y-Richtung bevorzugt nicht oder nur leicht versetzt, angeordnet. Zudem sind der zumindest eine
Kühlmitteleinlass und der zumindest eine Kühlmittelauslass vorzugsweise in Kraftfahrzeug-Z-Richtung auf einer Höhe angeordnet, so dass vorgesehene fluidische Verbindungen mit den jeweils angrenzenden Batteriemodulen durch eine Bewegung in Kraftfahrzeug-Z-Richtung gleichzeitig mit einer Montage der Batteriemodule hergestellt bzw. bei einer Demontage der Batteriemodule gleichermaßen getrennt werden kann. In einer vorteilhaften Ausführungsform weist die Versorgungsstruktur zumindest einen Vorlaufkanal und zumindest einen Rücklaufkanal für das Kühlmittel auf. Die Aufteilung der Kanäle im Inneren der Versorgungseinrichtung ist grundsätzlich frei wählbar und vorzugsweise derart ausgestaltet, dass eine homogene
Temperierung der angrenzenden Batteriemodule bestmöglich erfolgen kann.
Eine weitere vorteilhaften Ausführungsform sieht vor, dass die
Versorgungseinrichtung elektrische Verbindungsschnittstellen aufweist, die mit den jeweils anliegenden Batteriemodulen in Kontakt bringbar sind. Zusätzlich zu den elektrischen Verbindungsschnittstellen können weitere elektronische Bauteile, wie beispielsweise CSC-Teile, BMS-Teile, Sicherungen oder Schütze, unmittelbar an der Versorgungseinrichtung angeordnet sein. Dies ist von Vorteil, da somit durch das im Inneren, durch den mindestens einen Kanal, strömende Kühlmittel die elektrischen Bauteil zumindest mittelbar gekühlt werden können.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Versorgungseinrichtung mittels einer Haltevorrichtung am Akkumulatorgehäuse gehalten. Die
Haltevorrichtung dient zum Schutz vor einem ungewollten Lösen oder
Herausfallen der Versorgungseinrichtung aus dem Akkumulatorgehäuse.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Haltevorrichtung als eine Rastverbindung ausgebildet, die insbesondere in Kraftfahrzeug-Z-Richtung die Versorgungseinrichtung am Akkumulatorgehäuse fixiert. Beispielsweise kann an der Versorgungeinrichtung eine Rastnase angeordnet sein, die sich an einer dafür vorgesehenen Abstützfläche am Akkumulatorgehäuse abstützt und somit die Versorgungseinrichtung fest fixiert.
Eine vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, dass die Versorgungseinrichtung wenigstens jeweils beidseitig den Batteriemodulen zugehörige
Positioniereinrichtungen aufweist. Die Positioniereinrichtungen können beispielsweise als Führungsrillen mit Einführschrägen ausgebildet sein. Das positionsgenaue Einführen der Batteriemodule ermöglicht es, dass beispielsweise fluidische Verbindungen und/oder elektrische Verbindungen und/oder
mechanische Verbindungen zwischen der Versorgungeinrichtung und den
Batteriemodulen ohne weiteres Schrauben, Stecken oder sonstige
Montageschritte ermöglicht werden können. Die exakte Positionierung zwischen der Versorgungseinrichtung und den Batteriemodulen zueinander ermöglicht somit eine optimierte Möglichkeit zur Erstellung der Wirkverbindungen zueinander.
In einer vorteilhaften Ausführungsvariante ist die Versorgungseinrichtung aus einem Kunststoff hergestellt und ist an ihren Modulschnittstellen geschweißt oder geklebt. Die Herstellung der Versorgungseinrichtung aus Kunststoff ist besonders kostengünstig zu realisieren.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante ist die Versorgungsstruktur aus einem Metall, bevorzugt aus Aluminium, hergestellt und ist an ihren
Modulschnittstellen gelötet, geschweißt oder geklebt.
Ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug mit einer derartigen zuvor beschriebenen Akkumulatoranordnung weist das Akkumulatorgehäuse auf, wobei ein
Kraftfahrzeugunterfahrschutz einteilig bzw. monolithisch mit zumindest einem Teil des mindestens zweiteiligen Akkumulatorgehäuses ausgebildet ist. Somit stellt der Kraftfahrzeugunterfahrschutz gleichzeitig die Gehäuseunterschale des
Akkumulatorgehäuses dar, so dass gänzlich auf eine sonst übliche zusätzliche separate Schutzabdeckung verzichtet werden kann.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen
Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen. Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.
Es zeigen, jeweils schematisch,
Fig. 1 eine isometrische Darstellung einer erfindungsgemäßen
Akkumulatoranordnung mit einer in einem Aufnahmeraum
angeordneten Versorgungseinrichtung sowie einem daran anliegenden Batteriemodul,
Fig. 2 die isometrische Darstellung aus Fig. 1 in einem beispielhaften
Montagezustand ohne Batteriemodule,
Fig. 3 die isometrische Darstellung aus Fig. 1 in einem beispielhaften
Montagzustand mit zwei Batteriemodulen, die jeweils seitlich an der Versorgungseinrichtung angeordnet sind,
Fig. 4 eine isometrische Detaildarstellung der Versorgungseinrichtung in
einem Montagezustand mit einseitig nicht angeordneter
Seitenverkleidung,
Fig. 5 die isometrische Detaildarstellung aus Fig. 4 in einem Montagzustand mit seitlich angeordneter Seitenverkleidung, Fig. 6 eine isometrische Detaildarstellung der Versorgungseinrichtung mit einer daran angeordneten Haltevorrichtung sowie einer daran angeordneten Positioniereinrichtung,
Fig. 7 eine Draufsicht von einer Kraftfahrzeugunterseite auf die
erfindungsgemäße Versorgungseinrichtung mit anliegenden Batteriemodulen,
Fig. 8 eine Draufsicht von oben auf die erfindungsgemäße
Versorgungseinrichtung mit einseitig angeordneten Batteriemodulen.
Die Fig. 1 zeigt eine isometrische Darstellung einer erfindungsgemäßen
Akkumulatoranordnung 1 mit einer in einem Aufnahmeraum 4 angeordneten Versorgungseinrichtung 6 sowie einem daran anliegenden Batteriemodul 5. Die Akkumulatoranordnung 1 kann insbesondere in einem im Übrigen nicht näher gezeigten Kraftfahrzeug 2 zur Anwendung kommen. Die erfindungsgemäße Akkumulatoranordnung 1 weist wenigstens ein zweiteiliges Akkumulatorgehäuse 3 auf, wobei das Akkumulatorgehäuse 3 bevorzugt vollständig geschlossen sein kann. Das Akkumulatorgehäuse 3 kann beispielsweise mit einer auch in den weiteren Figuren nicht gezeigten Gehäuseunterschale 27 verschlossen werden. Die Gehäuseunterschale 27 kann hierbei einteilig bzw. monolithisch mit einem Kraftfahrzeugunterfahrschutz 20 ausgebildet sein. Das Akkumulatorgehäuse 3 umschließt im Wesentlichen den Aufnahmeraum 4, der zur Aufnahme von mehreren derartigen Batteriemodulen 5 vorgesehen sein kann. In Kraftfahrzeug-X- Richtung ist der gezeigte Aufnahmeraum 4 durch beidseitig angeordnete
Querträger 23 begrenzt. Ebenfalls im oder am Aufnahmeraum 4 kann die mindestens eine Versorgungseinrichtung 6, die zur Versorgung von mindestens zwei solcher Batteriemodule 5 vorgesehen ist, angeordnet sein. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist zur besseren Sicht auf die Versorgungseinrichtung 6 einseitig auf ein Battehemodul 5 verzichtet worden. Erfindungsgemäß kann die Versorgungseinrichtung 6 zwischen zwei Batte emodulen 5 angeordnet sein und jeweils mit diesen in einer Wirkverbindung stehen. Unter dem Begriff der
Wirkverbindung kann beispielsweise eine elektrische Verbindung, eine fluidische Verbindung oder eine mechanische Verbindung verstanden werden. Die
Versorgungseinrichtung 6 kann länglich ausgebildet sein und parallel zur
Längsachse des Kraftfahrzeuges 2, also in Kraftfahrzeug-X-Richtung, verlaufen. Die Versorgungseinrichtung 6 kann wenigstens einen Kanal 7 aufweisen, der von einem Kühlmittel 8 durchströmbar ist.
Es sei gesagt, dass die dargestellte Akkumulatoranordnung 1 lediglich als ein Teil einer gesamten Akkumulatoranordnung 1 verstanden werden kann. Das heißt, dass beispielsweise in Kraftfahrzeug-X-Richtung mehrere "Reihen" an
Batteriemodulen 5 vorgesehen sein können. Hieraus lässt sich der Bedarf nach einer im Rahmen dieser Erfindung vorgestellten, modular erweiterbaren
Versorgungseinrichtung 6 ableiten. Die Versorgungseinrichtung 6 kann dabei an dessen jeweiligen Längsenden in Kraftfahrzeug-X-Richtung Modulschnittstellen 19 aufweisen, so dass die Versorgungseinrichtung 6 unendlich erweiterbar ist. Ferner sei darauf hingewiesen, dass die Akkumulatoranordnung 1 ebenfalls in
Kraftfahrzeug-Y-Richtung erweiterbar ist, so dass mehrere parallel in
Kraftfahrzeug-Y-Richtung beabstandete Versorgungseinrichtungen 6 vorgesehen sein können.
Die Versorgungseinrichtung 6 kann aus einem Kunststoff hergestellt sein, wobei beispielsweise die beidseitigen Seitenverkleidungen 21 an der
Versorgungseinrichtung 6 angeklebt oder angeschweißt werden können. Alternativ kann die Versorgungseinrichtung 6 auch aus einem Metall, vorzugsweise aus Aluminium gefertigt sein, wobei die Seitenverkleidungen 21 oder eine modular angesetzte zweite Versorgungseinrichtung 6 angelötet, angeschweißt oder angeklebt sein kann. Die Fig. 2 und Fig. 3 zeigen die isometrische Darstellung aus Fig. 1 in einem beispielhaften Montagezustand ohne Batteriemodule 5 sowie mit zwei
Batteriemodulen 5, die jeweils seitlich an der Versorgungseinrichtung 6
angeordnet sind. Die Versorgungseinrichtung 6 kann in Kraftfahrzeug-Z-Richtung in den Aufnahmeraum 4 montiert und demontiert werden.
Die Fig. 4 zeigt eine isometrische Detaildarstellung der Versorgungseinrichtung 6 in einem Montagezustand mit einseitig nicht angeordneter Seitenverkleidung 21 zur besseren Veranschaulichung der fluidischen Verbindungen der
Kühlmitteleinlässe 10 und der Kühlmittelauslässe 1 1 . Die Versorgungseinrichtung 6 kann zumindest einen Vorlaufkanal 12 und zumindest einen Rücklaufkanal 13 aufweisen. Die beispielhaft dargestellte Versorgungseinrichtung 6 weist einen derartigen Vorlaufkanal 12 und einen ersten Rücklaufkanal 13 und einen zweiten Rücklaufkanal 14 auf. Ein Querschnitt des Vorlaufkanals 12 kann sich beginnend vom Kühlmitteleinlass 10 an verjüngen. Gleichermaßen kann sich der erste Rücklaufkanal 13 im Querschnitt parallel zum Vorlaufkanal 12 erweitern bzw. vergrößern. Der zweite Rücklaufkanal 14 kann bevorzugt mit einem konstanten Querschnitt ausgebildet sein. Der Vorlaufkanal 12 ist vom ersten Rücklaufkanal 13 durch eine Trennwand 22 getrennt. Zur Erreichung der zuvor beschriebenen Querschnittsverjüngung des Vorlaufkanals 12 und der Querschnittserweiterung des ersten Rücklaufkanals 13 kann die Trennwand 22 in Kraftfahrzeug-Y-Richtung versetzt angeordnet sein. Die querschnittsverändernden Maßnahmen können zu einer gleichmäßigeren Verteilung des durch die Kanäle 12, 13 strömenden Kühlmittels 8 führen, wodurch eine homogenere Kühlung der einzelnen
Batteriemodule 5 erreicht werden kann. Die homogene Kühlung kann dann erreicht werden, wenn eine möglichst gleichverteilte Menge an Kühlmittel 8 an nicht gezeigte abzweigende Temperiereinheiten der Batteriemodule 5 abgegeben wird. Die Fig. 5 zeigt die isometrische Detaildarstellung aus Fig. 4 in einem
Montagzustand mit seitlich angeordneter Seitenverkleidung 21 . Die
Versorgungseinrichtung 6 kann zusätzlich elektrische Leitungen 28 aufweisen, die mit elektrischen Verbindungsschnittstellen 15 in elektrischen Kontakt stehen können und sich in Kraftfahrzeug-X-Richtung vorzugsweise über die gesamte Länge der Versorgungseinrichtung 6 erstrecken.
Die Fig. 6 zeigt eine isometrische Detaildarstellung der Versorgungseinrichtung 6 mit einer daran angeordneten Haltevorrichtung 16 sowie einer daran
angeordneten Positioniereinrichtung 18. Die Versorgungseinrichtung 6 kann mittels der Haltevorrichtung 16 im Bereich eines Durchbruches 24 an einem derartigen das Akkumulatorgehäuse 3 teilweise mitbildenden Querträger 23 gehalten sein. Die Haltevorrichtung 16 kann als eine Rastverbindung 17 mit einer Rastnase 25, die sich am Querträger 23 zumindest teilweise abstützt, ausgebildet sein. Die Rastverbindung 17 zwischen der Versorgungseinrichtung 6 und dem Querträger 23 bzw. dem Akkumulatorgehäuse 3 kann eine Fixierung in
Kraftfahrzeug-Z-Richtung ermöglichen. Die Positioniereinrichtung 18 kann an den beidseitig vorgesehenen Seitenverkleidungen 21 der Versorgungseinrichtung 6 angeordnet sein. In der gezeigten beispielhaften Ausführungsform weist die Versorgungseinrichtung 6 an dessen jeweiligen Längsseiten beidseitig
Führungsrillen 26 mit Einführschrägen auf, die ein nachgelagertes
positionsgenaues Einführen der in dieser Darstellung nicht gezeigten
Batteriemodule 5 ermöglichen.
Die Fig. 7 zeigt eine Draufsicht von unten auf die erfindungsgemäße
Versorgungseinrichtung 6 mit anliegenden Batteriemodulen 5. In der beispielhaft gezeigten Ausführungsform der Versorgungseinrichtung 6 sind zwei
Kühlmitteleinlässe 10 und zwei Kühlmittelauslässe 1 1 an einer dem
Kraftfahrzeugboden 9 zugwandten Seite angeordnet. Die beidseitig an der Versorgungseinrichtung 6 angeordneten Batteriemodule 5 können jeweils über fluidleitende Verbindungselemente 30 mit einem derartigen Kühlmitteleinlass 10 und einem Kühlmittelauslass 1 1 fluidisch verbunden sein, so dass ein Kühlmittel 8 in eine möglicherweise vorgesehene Kühlleitstruktur in oder an den jeweiligen Batteriemodulen 5 einströmen und wieder ausströmen kann.
Die Fig. 8 zeigt eine Draufsicht von oben auf die erfindungsgemäße
Versorgungseinrichtung 6 mit einseitig angeordneten Batteriemodulen 5. Die Versorgungseinrichtung 6 kann, wie der Abbildung zu entnehmen, jeweils beidseitig den jeweiligen Batteriemodulen 5 zugewandt derartige elektrische Verbindungsschnittstellen 15 aufweisen. Die elektrischen
Verbindungsschnittstellen 15 können mit den angrenzenden Batteriemodulen 5 in Kontakt gebracht werden. Dadurch lassen sich die einzelnen Batteriemodule 5 der Akkumulatoranordnung 1 miteinander elektrisch verschalten. Durch die vorteilhafte Ausgestaltung der Akkumulatoranordnung 1 können die elektrischen
Verbindungsschnittstellen 15 durch eine Bewegung der Batteriemodule 5 in Kraftfahrzeug-Z-Richtung mit den jeweiligen Batteriemodulen 5 in Kontakt gebracht werden. Somit können bei der Montage der Batteriemodule 5 gleichzeitig ohne einen zusätzlichen Montageschritt die elektrischen Verbindungen zwischen den einzelnen Batteriemodulen 5 hergestellt werden. Zusätzlich zu den
elektrischen Verbindungsschnittstellen 15 können weitere elektronische Bauteile 29, wie beispielsweise CSC-Teile, BMS-Teile, Sicherungen oder Schütze, unmittelbar an der Versorgungseinrichtung 6 angeordnet sein.
*****

Claims

Ansprüche
1 . Akkumulatoranordnung (1 ), insbesondere für ein Kraftfahrzeug (2),
umfassend;
- ein wenigstens zweiteiliges Akkumulatorgehäuse (3), das einen
Aufnahmeraum (4) zur Aufnahme von mehreren Batteriemodulen (5) aufweist,
- mindestens eine im oder am Aufnahmeraum (4) angeordnete
Versorgungseinrichtung (6), die zur Versorgung von wenigstens zwei solcher Batteriemodule (5) vorgesehen ist,
dadurch gekennzeichnet,
- dass die Versorgungseinrichtung (6) zwischen zwei solchen
Batteriemodulen (5) angeordnet ist und mit diesen jeweils in einer
Wirkverbindung steht, und
- dass die Versorgungseinrichtung (6) wenigstens einen Kanal (7) aufweist, der von einem Kühlmittel (8) durchströmbar ist.
2. Akkumulatoranordnung nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Versorgungseinrichtung (6) parallel zu einer Längsachse des Kraftfahrzeuges (2) verläuft.
3. Akkumulatoranordnung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass sich die Versorgungseinrichtung (6) über die gesamte Länge in
Kraftfahrzeug-X-Richtung der einzelnen Batteriemodule (5) erstreckt und an ihren jeweiligen Längsenden in Kraftfahrzeug-X-Richtung modular
ausgestaltet ist.
4. Akkumulatoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Versorgungseinrichtung (6) durch eine Bewegung in Kraftfahrzeug- Z-Richtung montierbar und demontierbar ist.
5. Akkumulatoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Versorgungseinrichtung (6) an einer einem Kraftfahrzeugboden (9) zugewandten Seite zumindest einen Kühlmitteleinlass (10) und zumindest einen Kühlmittelauslass (1 1 ) aufweist.
6. Akkumulatoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Versorgungsstruktur (6) zumindest einen Vorlaufkanal (12) und zumindest einen Rücklaufkanal (13) für das Kühlmittel (8) aufweist.
7. Akkumulatoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Versorgungseinrichtung (6) elektrische Verbindungsschnittstellen (15) aufweist, die mit den jeweils anliegenden Batteriemodulen (5) in Kontakt bringbar sind.
8. Akkumulatoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Versorgungseinrichtung (6) mittels einer Haltevorrichtung (16) am Akkumulatorgehäuse (3) gehalten ist.
9. Akkumulatoranordnung nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Haltevorrichtung (16) als eine Rastverbindung (17) ausgebildet ist, die insbesondere in Kraftfahrzeug-Z-Richtung die Versorgungseinrichtung (6) am Akkumulatorgehäuse (3) fixiert.
10. Akkumulatoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Versorgungseinrichtung (6) wenigstens jeweils beidseitig den Batteriemodulen (5) zugehörige Positioniereinrichtungen (18) aufweist.
1 1 . Akkumulatoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Versorgungseinrichtung (6) aus einem Kunststoff hergestellt ist und an ihren Modulschnittstellen (19) geschweißt oder geklebt ist.
12. Akkumulatoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Versorgungsstruktur (6) aus einem Metall, bevorzugt aus
Aluminium, hergestellt ist und an ihren Modulschnittstellen (19) gelötet, geschweißt oder geklebt ist.
13. Kraftfahrzeug (2) mit einer Akkumulatoranordnung (1 ) nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest ein Teil des
Akkumulatorgehäuses (3) mit einem Kraftfahrzeugunterfahrschutz (20) einteilig bzw. monolithisch ausgebildet ist.
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