WO2019016081A1 - Akkumulatoranordnung - Google Patents

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WO2019016081A1
WO2019016081A1 PCT/EP2018/069006 EP2018069006W WO2019016081A1 WO 2019016081 A1 WO2019016081 A1 WO 2019016081A1 EP 2018069006 W EP2018069006 W EP 2018069006W WO 2019016081 A1 WO2019016081 A1 WO 2019016081A1
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module carrier
module
accumulator
fixed
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Holger Schroth
Walter Wolf
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Mahle International Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to an accumulator arrangement for an electrically operated motor vehicle, a method for assembling the accumulator arrangement and a motor vehicle with the accumulator arrangement.
  • An electrically operated motor vehicle is operated with a rechargeable battery or with an accumulator arrangement which has, for example, a large number of individual Li-ion battery cells connected in parallel or in series.
  • the vehicle has at least one electric motor for driving the vehicle, which is supplied with electrical energy by the accumulator.
  • the accumulator can therefore also be referred to as a traction battery.
  • the accumulator is usually arranged in a two-part housing, which has a housing part and a lid. In the housing part, the individual battery cells of the accumulator are set and closed with the lid.
  • the housing protects the individual battery cells from mechanical damage and is fire-resistant designed to prevent an explosion of the battery in an accident.
  • a cooling is also arranged to prevent overheating of the accumulator.
  • the arranged in the housing accumulator has a high space requirement and a high weight and is usually placed under the motor vehicle.
  • the accumulator in the housing and then the housing are fixed with the lid on the body floor of the motor vehicle. Due to the high weight of the accumulator and the housing and the weight of the motor vehicle is increased, whereby the efficiency of the motor vehicle is reduced. The installation and maintenance of the battery and individual battery cells are also difficult.
  • the object of the invention is therefore to provide an accumulator arrangement, a method for assembling the accumulator arrangement as well as a motor vehicle with the accumulator arrangement, in which the mentioned disadvantages are overcome.
  • the present invention is based on the general idea to integrate an accumulator assembly in the underbody of an electrically powered motor vehicle and thereby reduce the additional weight of the motor vehicle operated by the accumulator assembly.
  • the accumulator arrangement has a housing with a housing part and with a cover fixed to the housing part, wherein at least one battery module is arranged in a receiving space between the housing part and the cover.
  • the housing part is a module carrier plate and the lid is a body region.
  • the body region is a surface area of a body floor of the motor vehicle, which is at least partially surrounded by vehicle carrier.
  • the housing of the accumulator arrangement is formed by the module carrier plate and the body region, so that the additional weight of the accumulator arrangement in the motor vehicle is limited by the module carrier plate and the at least one battery module.
  • additional weight and the space required for the accumulator assembly are significantly reduced. Consequently, the efficiency of the electric motor vehicle can be significantly increased by the accumulator arrangement according to the invention.
  • the accumulator assembly forms a unit with a floor assembly of the motor vehicle, so that the rigidity of the floor assembly is increased. As a result, the dead weight of the underbody can be reduced and the efficiency of the motor vehicle further increased.
  • the body region is formed according to the invention by the surface area of the body floor, which is framed at least partially by the vehicle carrier.
  • the module carrier plate is suitably fixed to the vehicle carrier, so that the receiving space in the vehicle Z direction is limited by the area of the body floor and the module carrier plate and in the vehicle X direction and in the vehicle Y direction by the vehicle carrier.
  • the module carrier plate can be made of a plastic or of a metal or of a metal alloy - for example, made of steel.
  • the respective battery module can be positively or non-positively releasably fixed both on the module carrier plate and on the body region in order to facilitate the installation and maintenance of the respective battery module.
  • the respective battery module comprises several individual battery cells, which are connected in parallel and / or in series. In the receiving space of the accumulator arrangement, several battery modules can be arranged according to the invention, which can supply the motor vehicle with a sufficient amount of energy.
  • the module carrier plate has a stiffening structure which is fixed or integrally formed on the module carrier plate.
  • the stiffening structure forms a top pull on the module carrier plate, which is aligned, for example, in the vehicle X direction and / or in the vehicle Y direction.
  • the stiffening structure is trussed. is designed like.
  • the module carrier plate can be designed to be self-supporting, so that during assembly or maintenance of the accumulator assembly, the module carrier plate with the respective battery module in a reduced wall manner and the respective battery module can be maintained. Due to the truss-like stiffening structure, the module carrier plate can be stiffened without an undesirable increase in its own weight.
  • the module carrier plate is releasably fixed to the body region with an edge region by a fixing device.
  • the edge region is appropriate to the vehicle carriers of the body region, so that the module carrier plate is fixed circumferentially on the body region.
  • the fixing device may comprise, for example, a plurality of screws or form-fitting elements, by means of which the module carrier plate is detachably fixed to the body region.
  • the module carrier plate may be fixed by a rivet, quick release, 90 degree twist lock, bayonet, or the like.
  • the respective battery module can be fixed to the module support plate self-supporting, for example by the stiffening structure, or to the surface area of the body floor.
  • the module carrier plate can not be made self-supporting and only assume a covering function.
  • the fixing device on the surface region of the body floor may have a plurality of receiving nuts, where the module support plate is releasably secured with screws.
  • the module carrier plate can be self-supporting in such an embodiment of the fixing device - for example, by the stiffening structure - or not self-supporting.
  • the respective battery module can thereby probably be fixed to the module carrier plate as well as to the surface area of the body floor.
  • the module carrier plate can be fixed to the body portion of the motor vehicle detachably and with reduced expenditure by the fixing device. Furthermore, the assembly and maintenance of the accumulator can be made reduced effort.
  • the accumulator arrangement in a further development of the accumulator arrangement according to the invention, provision is advantageously made for the accumulator arrangement to have a securing bracket fixed at least in places to the vehicle carrier, by means of which the module carrier plate is fastened non-positively to the vehicle carriers.
  • the non-positive fixing can be done for example by a guide in the Festlegkonsole in which the module carrier plate is clamped.
  • the guide can be lined with a damping material in the vehicle Z direction and form a vibration-damping bearing for the module carrier plate.
  • the module carrier plate and the at least one battery module on the module carrier plate is decoupled from the body region, whereby the vibration stress of the electrical and electronic components is reduced in the accumulator assembly.
  • tolerances between the body portion and the module carrier plate can be compensated advantageous.
  • the accumulator arrangement has an impact protection element which is fixed to the module carrier plate and outside the receiving space.
  • the impact protection element By the impact protection element, the battery module of the accumulator assembly can be protected in a rockfall or a bollard drive.
  • the impact protection element may for example consist of a composite material, whereby the dead weight of the accumulator assembly increases only slightly and yet adequate protection of mechanical damage is made possible.
  • the impact protection element can be releasably fixed by the fixing device on the module support plate, wherein at the same time the impact protection element is fixed to the module support plate during assembly of the module support plate on the body portion.
  • the impact protection element is designed plate-shaped and substantially corresponds to the contour of the module carrier plate.
  • the impact protection element can also be fixed independently of the module carrier plate and, for example, on the stiffening structure or directly on the vehicle structure.
  • the accumulator arrangement has a protective cover arranged in the receiving space and fixed to the module carrier plate, by means of which the at least one battery module is separated from the body region.
  • the protective cover may for example be a cover or a tear-resistant film, which protects the at least one battery module within the receiving space of dirt and prevents ingress of moisture.
  • the protective cover made of an electrically insulating material with a defined breakdown resistance - for example, a plastic - exist to allow sufficient protection against contact during assembly or maintenance of the respective battery module.
  • the protective cover can also increase the electromagnetic compatibility of the accumulator arrangement with respect to the environment by means of a suitable sandwich material.
  • the protective cover can be produced, for example, by deep-drawing and, for example, consist of compact or foamed monolayer or multilayer films, preferably of thermoplastics. In this way, an insulating effect against current, acoustics and tempera- temperature and the electromagnetic compatibility with the environment are increased.
  • the protective cover for example, in the edge region of the module carrier plate with a surface seal positively or positively releasably fixed. The protective cover allows both protection against contact and protection of mechanical damage and contamination during assembly, maintenance, transport and use of the accumulator assembly.
  • the accumulator assembly comprises a mounting bracket, which is detachably fixed to the module carrier plate outside of the receiving space and the body region facing away.
  • the mounting bracket is appropriately self-supporting, so that by the mounting bracket and the non-self-supporting module carrier plate with the respective fixed to the module carrier plate battery module can be transported reduced costs and mounted on the body area.
  • the mounting bracket is detachably fixed to the module carrier plate, so that, after installation, the mounting carrier can be detached from the module carrier plate with reduced expenditure.
  • the mounting bracket significantly simplifies the assembly and transport of the module carrier plate with the respective battery modules.
  • the mounting bracket can be configured like a truss.
  • the releasable fixing of the mounting bracket on the module support plate can be realized for example by a screw connection.
  • the accumulator assembly has at least one module partition, which is fixed to the module carrier plate or integrally formed and separated by the two adjacent battery modules in the receiving space.
  • the modular partition wall can comprise stiffening structure and the accumulator assembly thereby be designed to save space.
  • the module partition further electrical wiring for interconnection and the fluid lines for cooling or heating of the individual battery modules can be arranged.
  • the module partition wall is formed by the stiffening structure, so that the accumulator arrangement can be made more compact and material-saving.
  • the accumulator arrangement has a tempering device which is disposed at least partially in the receiving space on the at least one battery module and / or on the module carrier plate.
  • the tempering device can have, for example, fluid pipes or fluid plates which are arranged adjacent to the respective battery module or to the module carrier plate and allow cooling or heating of the respective battery module.
  • the tempering device can be pre-mounted on the module carrier plate and fluidly connected during assembly of the module carrier plate to the body region with an external coolant distributor. In such an embodiment of the tempering the assembly and maintenance of the accumulator can be simplified.
  • the accumulator arrangement has a contacting arrangement by which the respective battery module is electrically and / or fluidically and / or data-transmitting connected to at least one electrical and / or fluidic and / or data-transmitting component ,
  • the contact permits a fluidic interconnection of the tempering device with an external coolant distributor, an electrical interconnection of the respective battery modules with a drive high-voltage network, with monitoring sensors as well as with thermal and mechanical sensors as well as a data-transmitting interconnection with an external controller. Due to the contacting arrangement, the battery modules can be interconnected quickly and with reduced expenditure both with each other and with the external component, whereby the assembly and maintenance of the accumulator arrangement can be significantly simplified.
  • the additional weight operated by the accumulator arrangement according to the invention is significantly reduced and consequently the efficiency of the electric motor vehicle is increased. Furthermore, the rigidity of the floor assembly can be increased by the accumulator assembly and the weight of the floor assembly can be reduced. The installation and maintenance of the accumulator assembly are effort reduced and made feasible, so that the resulting additional costs are avoided.
  • the invention also relates to a method for assembling the accumulator arrangement described above.
  • the method according to the invention comprises arranging at least one battery module on a module carrier plate; a subsequent interconnection of the at least one battery module by means of a contacting arrangement and then fixing the module carrier plate to a body region.
  • the respective battery module can additionally be releasably fixed to the module carrier plate, for example by force or form-fit.
  • the releasable fixing of the battery modules to the module carrier plate considerably facilitates the assembly and the maintenance of the accumulator arrangement, since the module carrier plate from the body and the individual battery modules can be mounted and removed from the module carrier plate in a simple, safe and low-cost manner.
  • the respective battery module When interconnected, the respective battery module can be interconnected electrically and / or fluidically and / or data-transmitting with the further battery modules as well as with external electrical and / or fluidic and / or data-transmitting components by means of the contacting arrangement.
  • the module carrier plate with the interconnected battery modules is then fixed to the body portion by a fixing device, for example in an edge region and / or a receiving space formed by the body region and the module carrier plate penetrating releasably.
  • the body region is formed by a surface region of a body floor and the area surrounding the vehicle carrier, so that the edge region of the module carrier plate can be arranged adjacent to the vehicle carriers and fixed to this.
  • the module carrier plate before fixing the module carrier plate to the body region, the module carrier plate is releasably secured to a mounting bracket and that after fixing the module carrier plate to the body portion of the mounting bracket is released from the module carrier plate.
  • the mounting bracket can be set both before and after arranging the respective battery modules on the module carrier plate. After assembly, the mounting bracket can be released from the module carrier plate fixed to the body portion.
  • a tempering device at least partially on the body region or is fixed to the module carrier plate.
  • the Temper michsvoriques allows cooling or heating of the respective battery modules, wherein the mounting of the tempering device can be carried out both on the body portion and on the module carrier plate.
  • the temperature control device can be fixed at least partially outside a receiving space on the module carrier plate.
  • a protective cover on the module carrier plate can be set before fixing the module carrier plate to the body area.
  • the protective cover is fixed after arranging the battery modules on the module carrier plate and separates the battery modules from the body region.
  • the protective cover can for example consist of a sandwich material and advantageously improves the electromagnetic compatibility with the environment.
  • the protective cover can be made of an electrically insulating material with a defined resistance to breakdown - for example, made of a plastic - to allow protection against contact during assembly and maintenance of the accumulator assembly.
  • the protective cover can be detachably fixed, for example, in the edge region of the module carrier plate and removed during maintenance in a simple manner.
  • the protective cover can be produced, for example, by deep-drawing, for example, from compact or foamed monolayer or multilayer films, preferably from thermoplastics. In this way, an insulation effect against electricity, acoustics and temperature and the electromagnetic compatibility with the environment can be increased.
  • an impact protection element on the module carrier plate outside the receiving space is releasably fixed.
  • the impact protection element for example, when releasing the module support plate on the bodywork area together with the module support plate by means of the fixing device are releasably secured thereto.
  • the impact protection element before or after setting the module support plate can be fixed to this non-positively or positively.
  • the impact protection element can be made for example of a composite material and protect the module support plate and the respective battery modules in a rockfall and a Pollenauffahrt of mechanical damage.
  • the invention also relates to a motor vehicle which is electrically operated and has a body with a body floor and with at least one vehicle carrier fixed or integrally formed in the body floor.
  • the motor vehicle has an accumulator arrangement as described above.
  • the additional weight of the motor vehicle operated by the accumulator arrangement is reduced, and furthermore the rigidity of a floor group of the motor vehicle is increased by the accumulator arrangement. Consequently, the dead weight of the motor vehicle can be optimized and the efficiency of the motor vehicle can be increased.
  • Figure 1 is a view of a housing of an accumulator assembly according to the invention with a non-self-supporting module carrier plate.
  • FIG. 2 shows a view of a housing of an accumulator arrangement according to the invention with a module carrier plate which is self-supporting by means of a stiffening structure;
  • FIG. 3 shows a view of a housing of an accumulator arrangement according to the invention with a module carrier plate which is self-supporting by means of a stiffening structure and which is additionally fixed to a surface area;
  • FIG. 4 shows a view of an accumulator arrangement according to the invention with a module carrier plate self-supporting by means of a stiffening structure
  • 5 shows a view of an accumulator arrangement according to the invention with a module carrier plate, which is self-supporting by means of a stiffening structure, with a protective cover;
  • FIG. 6 shows a view of an accumulator arrangement according to the invention with a non-self-supporting module carrier plate
  • Fig. 1 1 and 12 individual steps of a method according to the invention in the
  • FIG. 1 is a schematic view of an accumulator assembly 1 of the invention - here for clarity without battery modules - shown.
  • a housing 2 has a module carrier plate 3 and a body portion 4.
  • the module carrier plate 3 may for example consist of a plastic or of a metal or of a metal alloy - for example of steel.
  • a receiving space 5 for battery modules - not shown - formed Between the module carrier plate 3 and the body portion 4 is a receiving space 5 for battery modules - not shown - formed.
  • the body region 4 is formed by a surface region 6 of a body floor 7 of the motor vehicle, which is framed by vehicle carrier 8.
  • the receiving space 5 is consequently limited in the vehicle Z direction by the surface area 6 of the body floor 7 and the module carrier plate 3 and in the vehicle X direction - not visible - as well as in the vehicle Y direction by the vehicle carrier 8.
  • a coordinate system shown with a broken line indicates that the battery assembly 1 may be configured in the vehicle X direction in the same manner as in the vehicle Y direction.
  • the module support plate 3 is circumferentially releasably fixed in an edge region 9 to the vehicle carriers 8 of the body region 4 by means of a fixing device 10, which is realized here by receiving nuts 1 1 a, screws 12a and fixing nuts 13a fixed in the vehicle carriers 8.
  • the module carrier plate 3 is not self-supporting and is additionally determined by means of the fixing device 10 the receiving space 5 penetrating to the surface portion 6 of the body floor 7.
  • the fixing device 10 further formed on the surface area 6 receiving nuts 1 1 b, which allow fixing of the module support plate 3 with additional screws 12b and locking nuts 13b.
  • the accumulator assembly 1 has an impact protection element 14.
  • the impact protection element 14 is fixed to the module support plate 3 by the fixing device 10.
  • the impact protection element 14 may for example consist of a composite material and increases the weight of the accumulator assembly 1 only slightly.
  • the impact protection element 14 is plate-shaped and substantially corresponds to the contour of the module support plate 3. Between the module support plate 3 and the impact protection element 14, a tempering device 15 is further arranged.
  • FIG. 2 shows a view of the accumulator arrangement 1 according to the invention with the module carrier plate 3 configured as an alternative - also shown without battery modules for the sake of clarity.
  • the module carrier plate 3 has an integrally formed stiffening structure 16, which forms a truss-like top pull on the module carrier plate 3.
  • the module carrier plate 3 is self-supporting by the stiffening structure 16 and is fixed to the body region 4 only in the edge region 9 of the module carrier plate 3. sets.
  • this can be dispensed with additional receiving nuts 1 1 b and screws 12b.
  • the module support plate 3 further module partition walls 17 which divide the receiving space 5 in a plurality of receiving areas 5a for each battery module - not shown here.
  • Fig. 3 shows a view of the accumulator assembly 1 according to the invention, in which the self-supporting module support plate 3 by additional receiving nuts 1 1 b and screws 12 b the receiving space 5 is determined by penetrating the surface portion 6 of the body floor 7.
  • battery modules of the accumulator arrangement 1 are likewise not shown here.
  • FIG. 4 shows a view of the accumulator arrangement 1 according to the invention, the accumulator arrangement having a plurality of battery modules 18.
  • the respective battery modules 18 are arranged in a respective receiving area 5a of the receiving space 5.
  • the electrical lines for interconnection and the fluid lines for cooling or heating of the individual battery modules 18 may be arranged and the individual battery modules 18 also individually interconnected and with an external fluidic and / or electrical and / or data-conducting component.
  • the individual battery modules 18 can be mounted and removed independently of each other, whereby the assembly and maintenance of the accumulator assembly 1 are simplified.
  • the module carrier plate 3 is self-supporting and is fixed to the body region 4 only in the edge region 9 of the module carrier plate 3.
  • the tempering device 15 for cooling or for heating the battery modules 18 is also arranged on both sides.
  • the accumulator assembly 1 which has a protective cover 19.
  • the protective cover 19 separates the Batte emodule 18 of the body portion 4 and is fixed in the edge region 9 of the module support plate 3 by the fixed arrangement 10.
  • the protective cover 19 may consist of an electrically insulating material with a defined breakdown resistance - for example, a plastic - to allow both protection of mechanical damage during transport and a contact protection during assembly and maintenance of the accumulator assembly 1.
  • Fig. 6 shows a view of the accumulator assembly 1 according to the invention, wherein the non-self-supporting module carrier plate 3 by the additional receiving nuts 1 1 b and the additional screws 12 b the receiving space 5 is determined by penetrating the surface portion 6 of the body floor 7.
  • the non-self-supporting module carrier plate 3 can thereby also be securely fixed to the body region 4.
  • the additional weight of the accumulator assembly 1 is largely limited by the module carrier plate 3 and the respective battery modules 18.
  • the space required for the accumulator assembly 1 and the additional weight are significantly reduced, and consequently can be significantly increased by the accumulator assembly 1 according to the invention, the efficiency of the electric motor vehicle.
  • the accumulator assembly 1 stiffened a floor assembly of the motor vehicle and the weight of the floor assembly can be reduced. The efficiency of the motor vehicle thus continues to increase.
  • FIGS. 7 to 10 show individual steps of a method according to the invention during the assembly of the accumulator arrangement 1 shown in FIG. 4.
  • the battery modules 18 can be fixed to the module carrier plate 3 non-positively or positively.
  • the battery modules 18 are interconnected with each other and with external electrical and / or fluidic and / or data-conducting components.
  • the individual battery modules 18 are arranged and interconnected individually in the receiving areas 5a, so that the battery modules 18 can also be mounted and dismounted individually. This simplifies the installation and maintenance of the accumulator assembly 1 considerably.
  • the module carrier plate 3 with the interconnected battery modules 18 is fixed to the body region 4 by the fixing device 10.
  • the stiffening structure 16 stiffens the module support plate 3 and the module support plate 3 is fixed only in the edge region 9 on the body portion 4 by the fixing device 10.
  • the tempering device 15 is fixed to the module carrier plate 3, as shown in Fig. 9.
  • the impact protection element 14 is detachably fixed to the module support plate 3 according to FIG. 10.
  • the impact protection element 14 can be made for example of a composite material and protect the module support plate 3 and the respective battery modules 18 in a rockfall and a bollard of mechanical damage.
  • FIGS. 1 and 12 show individual steps of the method according to the invention during the assembly of the accumulator arrangement 1 shown in FIG.
  • the module support plate 3 is not self-supporting in this embodiment and is releasably fixed according to FIG. 1 1 before fixing to the body portion 4 on a mounting bracket 20.
  • the battery modules 18 are arranged on the module carrier plate 3 with the tempering device 15 and interconnected.
  • the fixing device 10 the module support plate 3 is fixed to the Temper michsvoriques 15 and the battery modules 18 to the body portion 4.
  • the mounting bracket 20 is released from the module support plate 3 and the impact protection element 14 is fixed by means of the mounting bracket 20 on the module support plate 3, as shown in Fig. 12.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Akkumulatoranordnung (1) für ein zumindest teilweise elektrisch betriebenes Kraftfahrzeug. Die Akkumulatoranordnung (1) weist ein Gehäuse (2) mit einem Gehäuseteil und mit einem an dem Gehäuseteil festgelegten Deckel auf, wobei in einem Aufnahmeraum (5) zwischen dem Gehäuseteil und dem Deckel wenigstens ein Batteriemodul (18) angeordnet ist. Erfindungsgemäß ist das Gehäuseteil eine Modulträgerplatte (3) und der Deckel ist ein Karosseriebereich (4). Der Karosseriebereich (4) ist dabei ein Flächenbereich (6) eines Karosseriebodens (7) des Kraftfahrzeugs, der zumindest bereichsweise durch Fahrzeugträger (8) umrahmt ist. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Montage der Akkumulatoranordnung (1) an einem Kraftfahrzeug. Ferner betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit der Akkumulatoranordnung (1).

Description

Akkumulatoranordnung
Die Erfindung betrifft eine Akkumulatoranordnung für ein elektrisch betriebenes Kraftfahrzeug, ein Verfahren zur Montage der Akkumulatoranordnung und ein Kraftfahrzeug mit der Akkumulatoranordnung.
Ein elektrisch betriebenes Kraftfahrzeug wird mit einem Akkumulator bzw. mit einer Akkumulatorenanordnung betrieben, die beispielsweise eine Vielzahl einzelner parallel oder in der Reihe geschalteter Li-Ionen Batteriezellen aufweist. Das Fahrzeug weist wenigstens einen Elektromotor zum Antreiben des Fahrzeugs auf, der vom Akkumulator mit elektrischer Energie versorgt wird. Der Akkumulator kann daher auch als Traktionsbatterie bezeichnet werden. Der Akkumulator ist üblicherweise in einem zweiteiligen Gehäuse angeordnet, das ein Gehäuseteil und einen Deckel aufweist. In dem Gehäuseteil werden die einzelnen Batteriezellen des Akkumulators festgelegt und mit dem Deckel geschlossen. Das Gehäuse schützt die einzelnen Batteriezellen von mechanischen Schäden und ist brandfest ausgestaltet, um bei einem Unfall eine Explosion des Akkumulators zu verhindern. In dem Gehäuse wird ferner eine Kühlung angeordnet, um ein Überhitzen des Akkumulators zu vermeiden.
Der in dem Gehäuse angeordnete Akkumulator weist einen hohen Bauraumbedarf und ein hohes Eigengewicht auf und wird üblicherweise unter dem Kraftfahrzeug angeordnet. Dabei sind der Akkumulator in dem Gehäuse und anschließend das Gehäuse mit dem Deckel an dem Karosserieboden des Kraftfahrzeugs festgelegt. Durch das hohe Eigengewicht des Akkumulators und des Gehäuses wird auch das Gewicht des Kraftfahrzeugs erhöht, wodurch die Effizienz des Kraftfahrzeugs reduziert wird. Die Montage sowie die Wartung des Akkumulators sowie einzelnen Batteriezellen sind auch erschwert. Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Akkumulatoranordnung, ein Verfahren zur Montage der Akkumulatoranordnung sowie ein Kraftfahrzeug mit der Akkumulatoranordnung bereitzustellen, bei denen die genannten Nachteile überwunden werden.
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, eine Akkumulatoranordnung in die Bodengruppe eines elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugs zu integrieren und dadurch das durch die Akkumulatoranordnung bediente Zusatzgewicht des Kraftfahrzeugs zu reduzieren. Dazu weist die Akkumulatoranordnung ein Gehäuse mit einem Gehäuseteil und mit einem an dem Gehäuseteil festgelegten Deckel auf, wobei in einem Aufnahmeraum zwischen dem Gehäuseteil und dem Deckel wenigstens ein Batteriemodul angeordnet ist. Erfindungsgemäß ist das Gehäuseteil eine Modulträgerplatte und der Deckel ein Karosseriebereich. Dabei ist der Karosseriebereich ein Flächenbereich eines Karosseriebodens des Kraftfahrzeugs, der zumindest bereichsweise durch Fahrzeugträger umrahmt ist.
Erfindungsgemäß ist das Gehäuse der Akkumulatoranordnung durch die Modulträgerplatte und den Karosseriebereich gebildet, so dass das Zusatzgewicht der Akkumulatoranordnung in dem Kraftfahrzeug durch die Modulträgerplatte und das wenigstens eine Batteriemodul begrenzt ist. Im Vergleich zu einer herkömmlichen Akkumulatoranordnung werden dadurch das durch die Akkumulatoranordnung bedingte Zusatzgewicht und der Platzbedarf für die Akkumulatoranordnung deutlich reduziert. Durch die erfindungsgemäße Akkumulatoranordnung kann folglich die Effizienz des elektrischen Kraftfahrzeugs deutlich erhöht werden. Zu- sätzlich bildet die Akkumulatoranordnung eine Einheit mit einer Bodengruppe des Kraftfahrzeugs, so dass auch die Steifigkeit der Bodengruppe erhöht wird. Als Folge kann das Eigengewicht der Bodengruppe reduziert werden und die Effizienz des Kraftfahrzeugs weiter erhöht werden.
Der Karosseriebereich ist erfindungsgemäß durch den Flächenbereich des Karosseriebodens gebildet, der zumindest bereichsweise durch die Fahrzeugträger umrahmt ist. Die Modulträgerplatte wird zweckgemäß an den Fahrzeugträger festgelegt, so dass der Aufnahmeraum in Fahrzeug-Z-Richtung durch den Flächenbereich des Karosseriebodens und die Modulträgerplatte und in Fahrzeug-X- Richtung und in Fahrzeug-Y-Richtung durch die Fahrzeugträger begrenzt ist. Die Modulträgerplatte kann dabei aus einem Kunststoff oder aus einem Metall oder aus einer Metalllegierung - beispielsweise aus Stahl - bestehen. Das jeweilige Batteriemodul kann sowohl an der Modulträgerplatte als auch an dem Karosseriebereich form- oder kraftschlüssig lösbar festgelegt sein, um die Montage und die Wartung des jeweiligen Batteriemoduls zu erleichtern. Das jeweilige Batteriemodul umfasst dabei mehrere einzelne Batteriezellen, die parallel und/oder in der Reihe geschaltet sind. In dem Aufnahmeraum der Akkumulatoranordnung können erfindungsgemäß mehrere Batteriemodule angeordnet sein, die das Kraftfahrzeug mit einer ausreichenden Energiemenge beliefern können.
Bei einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Akkumulatoranordnung ist vorgesehen, dass die Modulträgerplatte eine an der Modulträgerplatte festgelegte oder integral ausgebildete Versteifungsstruktur aufweist. Zusätzlich ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass die Versteifungsstruktur einen Oberzug auf der Modulträgerplatte bildet, der beispielsweise in Fahrzeug-X- Richtung und/oder in Fahrzeug-Y-Richtung ausgerichtet ist. Um das Eigengewicht der Versteifungsstruktur und folglich der Modulträgerplatte weiter zu reduzieren, ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass die Versteifungsstruktur fachwerk- artig ausgestaltet ist. Durch die Versteifungsstruktur kann die Modulträgerplatte selbstragend ausgestaltet sein, so dass bei der Montage oder bei der Wartung der Akkumulatoranordnung die Modulträgerplatte mit dem jeweiligen Batteriemodul auf aufwandreduzierte Weise abmontiert und das jeweilige Batteriemodul gewartet werden kann. Durch die fachwerkartige Versteifungsstruktur kann die Modulträgerplatte auch ohne ein unerwünschtes Erhöhen des Eigengewichts versteift werden.
Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass die Modulträgerplatte an dem Karosseriebereich mit einem Randbereich durch eine Festlegvorrichtung lösbar festgelegt ist. Der Randbereich liegt zweckgemäß an den Fahrzeugträgern des Karosseriebereichs an, so dass die Modulträgerplatte umlaufend an dem Karosseriebereich festgelegt ist. Die Festlegvorrichtung kann dabei beispielsweise mehrere Schrauben oder Formschlusselemente umfassen, durch die die Modulträgerplatte lösbar an dem Karosseriebereich festgelegt wird. Alternativ kann die Modulträgerplatte durch eine Nieten-, Schnellverschluss-, 90-Grad-Drehverschluss-, Bajonettverbindung oder ähnlich lösbar festgelegt sein. Dabei kann das jeweilige Batteriemodul an der beispielsweise durch die Versteifungsstruktur selbstragenden Modulträgerplatte oder an dem Flächenbereich des Karosseriebodens festgelegt sein. Ist das jeweilige Batteriemodul an dem Flächenbereich des Karosseriebodens festgelegt, so kann die Modulträgerplatte nicht selbsttragend ausgestaltet sein und nur eine Deckfunktion übernehmen. Alternativ oder zusätzlich kann die Modulträgerplatte an dem Karosseriebereich durch die Festlegvorrichtung den Aufnahmeraum durchdringend lösbar festgelegt sein. Dazu kann die Festlegvorrichtung an dem Flächenbereich des Karosseriebodens mehrere Aufnahmemuttern aufweisen, an denen die Modulträgerplatte mit Schrauben lösbar festgelegt ist. Die Modulträgerplatte kann bei einer derartigen Ausführung der Festlegvorrichtung sowohl selbsttragend - beispielsweise durch die Versteifungsstruktur - oder auch nicht selbsttragend sein. Das jeweilige Batteriemodul kann dabei so- wohl an der Modulträgerplatte als auch an dem Flächenbereich des Karosseriebodens festgelegt sein. Insgesamt kann durch die Festlegvorrichtung die Modulträgerplatte sicher und aufwandreduziert an dem Karosseriebereich des Kraftfahrzeugs lösbar festgelegt sein. Ferner können auch die Montage und die Wartung der Akkumulatoranordnung aufwandreduziert vorgenommen werden.
Bei einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Akkumulatoranordnung ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass die Akkumulatoranordnung eine zumindest bereichsweise an den Fahrzeugträger festgelegte Festlegkonsole aufweist, durch die die Modulträgerplatte an den Fahrzeugträgern kraftschlüssig festgelegt ist. Das kraftschlüssige Festlegen kann beispielsweise durch eine Führung in der Festlegkonsole erfolgen, in der die Modulträgerplatte eingeklemmt ist. Die Führung kann in Fahrzeug-Z-Richtung mit einem dämpfenden Material ausgekleidet sein und ein schwingungsdämpfendes Lager für die Modulträgerplatte bilden. Dadurch ist die Modulträgerplatte und das wenigstens eine Batteriemodul auf der Modulträgerplatte von dem Karosseriebereich entkoppelt, wodurch die Schwingungsbeanspruchung der elektrischen und elektronischen Bauteile in der Akkumulatoranordnung reduziert wird. Zudem können dadurch Toleranzen zwischen dem Karosseriebereich und der Modulträgerplatte vorteilhaft ausgeglichen werden.
Um das jeweilige Batteriemodul in dem Aufnahmeraum von mechanischen Schäden besser zu schützen, ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass die Akkumulatoranordnung ein Schlagschutzelement aufweist, das der Modulträgerplatte folgend und außerhalb des Aufnahmeraumes festgelegt ist. Durch das Schlagschutzelement kann bei einem Steinschlag oder bei einer Pollerauffahrt das Batteriemodul der Akkumulatoranordnung geschützt werden. Das Schlagschutzelement kann beispielsweise aus einem Kompositwerkstoff bestehen, wodurch das Eigengewicht der Akkumulatoranordnung nur unwesentlich erhöht und dennoch ein ausreichender Schutz von mechanischen Schäden ermöglicht wird. Das Schlagschutzelement kann dabei durch die Festlegvorrichtung an der Modulträgerplatte lösbar festgelegt sein, wobei bei der Montage der Modulträgerplatte an dem Karosseriebereich gleichzeitig auch das Schlagschutzelement an der Modulträgerplatte festgelegt wird. Auf diese Weise kann die Anzahl der Einzelteile in der Akkumulatoranordnung vorteilhafterweise reduziert werden und die Montage sowie die Wartung der Akkumulatoranordnung vereinfacht werden. Zweckgemäß wird das Schlagschutzelement plattenförmig ausgestaltet und entspricht im Wesentlichen der Kontur der Modulträgerplatte. Alternativ kann das Schlagschutzelement auch unabhängig von der Modulträgerplatte und beispielsweise an der Versteifungsstruktur oder direkt an der Fahrzeugstruktur festgelegt sein.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Akkumulatoranordnung ist vorgesehen, dass die Akkumulatoranordnung eine in dem Aufnahmeraum angeordnete und an der Modulträgerplatte festgelegte Schutzabdeckung aufweist, durch die das wenigstens eine Batteriemodul von dem Karosseriebereich getrennt ist. Die Schutzabdeckung kann beispielsweise ein Deckel oder eine reisfeste Folie sein, die das wenigstens eine Batteriemodul innerhalb des Aufnahmeraumes von Verschmutzungen schützt und ein Eindringen der Feuchtigkeit verhindert. Ferner kann die Schutzabdeckung aus einem elektrisch isolierenden Material mit einem definierten Durchschlagwiderstand - beispielsweise aus einem Kunststoff - bestehen, um einen ausreichenden Berührungsschutz bei der Montage oder bei der Wartung des jeweiligen Batteriemoduls zu ermöglichen. Ferner kann die Schutzabdeckung durch ein geeignetes Sandwichmaterial auch die elektromagnetische Verträglichkeit der Akkumulatoranordnung gegenüber der Umgebung erhöhen. Die Schutzabdeckung kann beispielsweise durch ein Tiefziehen hergestellt sein und beispielsweise aus kompakten oder geschäumten Ein- oder Mehrschichtfolien, vorzugsweise aus Thermoplasten, bestehen. Auf diese Weise kann auch eine Isolationswirkung gegen Strom, Akustik und Tempe- ratur sowie die elektromagnetische Verträglichkeit gegenüber der Umgebung erhöht werden. Die Schutzabdeckung kann beispielsweise in dem Randbereich der Modulträgerplatte mit einer Flächendichtung kraft- oder formschlüssig lösbar festgelegt sein. Die Schutzabdeckung ermöglicht sowohl einen Berührungsschutz als auch einen Schutz von mechanischen Schäden und Verschmutzungen bei der Montage, bei der Wartung, bei dem Transport und bei der Nutzung der Akkumulatoranordnung.
Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass die Akkumulatoranordnung einen Montageträger aufweist, der an der Modulträgerplatte außerhalb des Aufnahmeraumes und dem Karosseriebereich abgewandt lösbar festlegbar ist. Der Montageträger ist zweckgemäß selbsttragend, so dass durch den Montageträger auch die nicht selbsttragende Modulträgerplatte mit dem jeweiligen an der Modulträgerplatte festgelegten Batteriemodul aufwandreduziert transportiert und an dem Karosseriebereich montiert werden kann. Der Montageträger ist an der Modulträgerplatte lösbar festgelegt, so dass nach der Montage der Montageträger aufwandreduziert von der Modulträgerplatte lösbar ist. Durch den Montageträger werden die Montage und der Transport der Modulträgerplatte mit den jeweiligen Batteriemodulen deutlich vereinfacht. Um das Eigengewicht des Montageträgers zu reduzieren, kann der Montageträger fachwerkartig ausgestaltet sein. Das lösbare Festlegen des Montageträgers an der Modulträgerplatte kann beispielsweise durch eine Schraubenverbindung realisiert sein.
Vorteilhafterweise ist ferner vorgesehen, dass die Akkumulatoranordnung wenigstens eine Modultrennwand aufweist, die an der Modulträgerplatte festgelegt oder integral ausgebildet ist und durch die zwei benachbarte Batteriemodule in dem Aufnahmeraum voneinander getrennt sind. Durch die Modultrennwand können die einzelnen Batteriemodule in der Akkumulatoranordnung aufwandreduziert montiert oder abmontiert werden. Die Modultrennwand kann dabei die Ver- steifungsstruktur umfassen und die Akkumulatoranordnung dadurch platzsparend ausgestaltet sein. In der Modultrennwand können ferner die elektrischen Leitungen zum Verschalten sowie die Fluidleitungen zum Kühlen oder zum Heizen der einzelnen Batteriemodule angeordnet sein. Auf diese Weise können die einzelnen Batteriemodule unabhängig voneinander montiert und abmontiert werden, wodurch die Montage und die Wartung der Akkumulatoranordnung insgesamt vereinfacht werden. Vorzugsweise ist die Modultrennwand durch die Versteifungsstruktur gebildet, so dass die Akkumulatoranordnung kompakter und materialsparend ausgestaltet werden kann.
Um das jeweilige Batteriemodul zu kühlen oder zu heizen, ist bei einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung vorgesehen, dass die Akkumulatoranordnung eine Temperierungsvorrichtung aufweist, die zumindest bereichsweise in dem Aufnahmeraum an dem wenigstens einen Batteriemodul und/oder an der Modulträgerplatte anliegend angeordnet ist. Die Temperierungsvorrichtung kann dabei beispielsweise Fluidrohre oder Fluidplatten aufweisen, die an dem jeweiligen Batteriemodul oder an der Modulträgerplatte anliegend angeordnet sind und ein Kühlen oder ein Heizen des jeweiligen Batteriemoduls ermöglichen. Die Temperierungsvorrichtung kann dabei an der Modulträgerplatte vormontiert sein und bei der Montage der Modulträgerplatte an dem Karosseriebereich mit einem externen Kühlmittelverteiler fluidisch verbunden werden. Bei einer derartigen Ausgestaltung der Temperierungsvorrichtung kann die Montage sowie die Wartung der Akkumulatoranordnung vereinfacht werden.
Um die Akkumulatoranordnung extern verschalten zu können, ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass die Akkumulatoranordnung eine Kontaktierungsanord- nung aufweist, durch die das jeweilige Batteriemodul elektrisch und/oder fluidisch und/oder datenübertragend mit wenigstens einer elektrischen und/oder fluidischen und/oder datenübertragenden Komponente verbunden ist. Die Kontaktie- rungsanordnung ermöglicht beispielsweise ein fluidisches Verschalten der Temperierungsvorrichtung mit einem externen Kühlmittelverteiler, ein elektrisches Verschalten der jeweiligen Batteriemodule mit einem Antriebshochvoltnetz, mit Überwachungssensoren sowie mit thermischen und mechanischen Sensoren sowie ein datenübertragendes Verschalten mit einer externen Steuerung. Durch die Kontaktierungsanordnung können die Batteriemodule sowohl untereinander als auch mit der externen Komponente schnell und aufwandreduziert verschaltet werden, wodurch die Montage und die Wartung der Akkumulatoranordnung deutlich vereinfacht werden.
Insgesamt wird in dem elektrisch betriebenen Kraftfahrzeug das durch die erfindungsgemäße Akkumulatoranordnung bediente Zusatzgewicht deutlich reduziert und folglich die Effizienz des elektrischen Kraftfahrzeugs erhöht. Ferner kann durch die Akkumulatoranordnung auch die Steifigkeit der Bodengruppe erhöht und das Eigengewicht der Bodengruppe reduziert werden. Die Montage und die Wartung der Akkumulatoranordnung sind aufwandreduziert und vereinfacht durchführbar, so dass die dadurch entstehenden Zusatzkosten vermieden werden.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Montage der oben beschriebenen Akkumulatoranordnung. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst dabei ein Anordnen wenigstens eines Batteriemoduls an einer Modulträgerplatte; ein nachfolgendes Verschalten des wenigstens einen Batteriemoduls mittels einer Kontaktierungsanordnung und ein anschließendes Festlegen der Modulträgerplatte an einem Karosseriebereich. Das jeweilige Batteriemodul kann beim Anordnen an der Modulträgerplatte zusätzlich lösbar - beispielsweise kraft- oder formschlüssig - an der Modulträgerplatte festgelegt werden. Das lösbare Festlegen der Batteriemodule an der Modulträgerplatte erleichtert erheblich die Montage und die Wartung der Akkumulatoranordnung, da die Modulträgerplatte von dem Karosse- riebereich sowie die einzelnen Batteriemodule von der Modulträgerplatte auf einfache, sichere und aufwandreduzierte Weise montiert und abmontiert werden können. Beim Verschalten kann das jeweilige Batteriemodul elektrisch und/oder fluidisch und/oder datenübertragend mit den weiteren Batteriemodulen sowie mit externen elektrischen und/oder fluidischen und/oder datenübertragenden Komponenten mittels der Kontaktierungsanordnung verschaltet werden. Die Modultragerplatte mit den verschalteten Batteriemodulen wird anschließend an dem Karosseriebereich durch eine Festlegvorrichtung beispielsweise in einem Randbereich und/oder einen durch den Karosseriebereich und die Modulträgerplatte gebildeten Aufnahmeraum durchdringend lösbar festgelegt. Der Karosseriebereich wird dabei durch einen Flächenbereich eines Karosseriebodens und den Flächenbereich umrahmende Fahrzeugträger gebildet, so dass der Randbereich der Modulträgerplatte an den Fahrzeugträgern anliegend angeordnet und an diesen festgelegt werden kann.
Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass vor dem Festlegen der Modulträgerplatte an dem Karosseriebereich die Modulträgerplatte an einem Montageträger lösbar festgelegt wird und dass nach dem Festlegen der Modulträgerplatte an dem Karosseriebereich der Montageträger von der Modulträgerplatte gelöst wird. Auf diese Weise kann auch eine nicht selbsttragende Modulträgerplatte einfach und aufwandreduziert an dem Karosseriebereich festgelegt werden. Der Montageträger kann dabei sowohl vor als auch nach dem Anordnen der jeweiligen Batteriemodule an der Modulträgerplatte festgelegt werden. Nach der Montage kann der Montageträger von der an dem Karosseriebereich festgelegten Modulträgerplatte gelöst werden.
Ferner ist zum Kühlen oder zum Heizen der jeweiligen Batteriemodule vorgesehen, dass vor dem Festlegen der Modulträgerplatte an dem Karosseriebereich eine Temperierungsvorrichtung zumindest teilweise an dem Karosseriebereich oder an der Modulträgerplatte festgelegt wird. Die Temperierungsvorrichtung ermöglicht ein Kühlen oder ein Heizen der jeweiligen Batteriemodule, wobei die Montage der Temperierungsvorrichtung sowohl an dem Karosseriebereich als auch an der Modulträgerplatte erfolgen kann. Alternativ oder zusätzlich kann die Temperierungsvorrichtung nach dem Festlegen der Modulträgerplatte an dem Karosseriebereich zumindest teilweise außerhalb eines Aufnahmeraumes an der Modulträgerplatte anliegend festgelegt werden.
Um die jeweiligen Batteriemodule bei der Nutzung und bei dem Transport von mechanischen Schäden und vom Eindringen der Feuchtigkeit in die Batteriemodule zu schützen, kann vor dem Festlegen der Modulträgerplatte an dem Karosseriebereich eine Schutzabdeckung an der Modulträgerplatte festgelegt werden. Zweckgemäß wird die Schutzabdeckung nach dem Anordnen der Batteriemodule an der Modulträgerplatte festgelegt und trennt die Batteriemodule von dem Karosseriebereich. Die Schutzabdeckung kann beispielsweise aus einem Sandwichmaterial bestehen und die elektromagnetische Verträglichkeit gegenüber der Umgebung vorteilhaft verbessert. Die Schutzabdeckung kann aus einem elektrisch isolierenden Material mit einem definierten Durchschlagwiderstand - beispielsweise aus einem Kunststoff - hergestellt werden, um auch einen Berührungsschutz bei der Montage und bei der Wartung der Akkumulatoranordnung zu ermöglichen. Die Schutzabdeckung kann beispielsweise in dem Randbereich der Modulträgerplatte lösbar festgelegt werden und bei der Wartung auf einfache Weise abmontiert werden. Die Schutzabdeckung kann beispielsweise durch ein Tiefziehen beispielsweise aus kompakten oder geschäumten Ein- oder Mehrschichtfolien, vorzugsweise aus Thermoplasten, hergestellt werden. Auf diese Weise kann auch eine Isolationswirkung gegen Strom, Akustik und Temperatur sowie die elektromagnetische Verträglichkeit gegenüber der Umgebung erhöht werden. Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass vor, nach oder gleichzeitig mit dem Festlegen der Modulträgerplatte an dem Karosseriebereich ein Schlagschutzelement an der Modulträgerplatte außerhalb des Aufnahmeraumes lösbar festgelegt wird. Das Schlagschutzelement kann beispielsweise bei dem Festlegen der Modulträgerplatte an dem Karosseriebereich zusammen mit der Modulträgerplatte mittels der Festlegvorrichtung an dieser lösbar festgelegt werden. Alternativ kann das Schlagschutzelement vor oder nach dem Festlegen der Modulträgerplatte an dieser kraft- oder formschlüssig festgelegt werden. Das Schlagschutzelement kann dabei beispielsweise aus einem Kompositwerkstoff hergestellt werden und die Modulträgerplatte sowie die jeweiligen Batteriemodule bei einem Steinschlag sowie bei einer Pollenauffahrt von mechanischen Schäden schützen.
Insgesamt kann durch das erfindungsgemäße Verfahren die Montage und die Wartung der Akkumulatoranordnung in dem elektrisch betriebenen Kraftfahrzeug vereinfacht und aufwandreduziert vorgenommen werden.
Die Erfindung betrifft auch ein Kraftfahrzeug, das elektrisch betrieben ist und eine Karosserie mit einem Karosserieboden und mit wenigstens einem in dem Karosserieboden festgelegten oder integral ausgebildeten Fahrzeugträger aufweist. Erfindungsgemäß weist das Kraftfahrzeug eine oben beschriebene Akkumulatoranordnung auf. Vorteilhaft wird das durch die Akkumulatoranordnung bediente Zusatzgewicht des Kraftfahrzeugs reduziert und ferner die Steifigkeit einer Bodengruppe des Kraftfahrzeugs durch die Akkumulatoranordnung erhöht. Folglich kann das Eigengewicht des Kraftfahrzeugs optimiert und die Effizienz des Kraftfahrzeugs erhöht werden.
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 Ansicht eines Gehäuses einer erfindungsgemäßen Akkumulatoranordnung mit einer nicht selbsttragenden Modulträgerplatte;
Fig. 2 eine Ansicht eines Gehäuses einer erfindungsgemäßen Akkumulatoranordnung mit einer durch eine Versteifungsstruktur selbsttragenden Modulträgerplatte;
Fig. 3 eine Ansicht eines Gehäuses einer erfindungsgemäßen Akkumulatoranordnung mit einer durch eine Versteifungsstruktur selbsttragenden Modulträgerplatte, die zusätzlich an einem Flächenbereich festgelegt ist;
Fig. 4 eine Ansicht einer erfindungsgemäßen Akkumulatoranordnung mit einer durch eine Versteifungsstruktur selbsttragenden Modulträgerplatte; Fig. 5 eine Ansicht einer erfindungsgemäßen Akkumulatoranordnung mit einer durch eine Versteifungsstruktur selbsttragenden Modulträgerplatte mit einer Schutzabdeckung;
Fig. 6 eine Ansicht einer erfindungsgemäßen Akkumulatoranordnung mit einer nicht selbsttragenden Modulträgerplatte;
Fig. 7 bis 10 einzelne Schritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens bei der
Montage der in Fig. 4 gezeigten Akkumulatoranordnung;
Fig. 1 1 und 12 einzelne Schritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens bei der
Montage der in Fig. 6 gezeigten Akkumulatoranordnung.
In Fig. 1 ist eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Akkumulatoranordnung 1 - hier zur Übersichtlichkeit ohne Batteriemodule - gezeigt. Ein Gehäuse 2 weist eine Modulträgerplatte 3 und einen Karosseriebereich 4 auf. Die Modulträgerplatte 3 kann beispielsweise aus einem Kunststoff oder aus einem Metall oder aus einer Metalllegierung - beispielsweise aus Stahl - bestehen. Zwischen der Modulträgerplatte 3 und dem Karosseriebereich 4 ist ein Aufnahmeraum 5 für Batteriemodule - hier nicht gezeigt - gebildet. Dabei ist der Karosseriebereich 4 durch ein Flächenbereich 6 eines Karosseriebodens 7 des Kraftfahrzeugs gebildet, der durch Fahrzeugträger 8 umrahmt ist. Der Aufnahmeraum 5 ist folglich in Fahrzeug-Z-Richtung durch den Flächenbereich 6 des Karosseriebodens 7 und die Modulträgerplatte 3 und in Fahrzeug-X-Richtung - nicht sichtbar - sowie in Fahrzeug-Y-Richtung durch die Fahrzeugträger 8 begrenzt. Ein mit einer unterbrochenen Linie dargestelltes Koordinatensystem deutet darauf hin, dass die Akkumulatoranordnung 1 in Fahrzeug-X-Richtung auf gleiche Weise wie in Fahrzeug-Y-Richtung ausgestaltet sein kann. Die Modulträgerplatte 3 ist umlaufend in einem Randbereich 9 an den Fahrzeugträgern 8 des Karosseriebereichs 4 mittels einer Festlegvorrichtung 10 lösbar festlegt, die hier durch in den Fahrzeugträgern 8 festgelegten Aufnahmemuttern 1 1 a, Schrauben 12a und Festlegmuttern 13a realisiert ist. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Modulträgerplatte 3 nicht selbsttragend und ist zusätzlich mittels der Festlegvorrichtung 10 den Aufnahmeraum 5 durchdringend an dem Flächenbereich 6 des Karosseriebodens 7 festgelegt. Dazu weist die Festlegvorrichtung 10 weitere an dem Flächenbereich 6 ausgebildete Aufnahmemuttern 1 1 b auf, die ein Festlegen der Modulträgerplatte 3 mit zusätzlichen Schrauben 12b und Festlegmuttern 13b ermöglichen.
Um die Modulträgerplatte 3 von mechanischen Schäden zu schützen, weist die Akkumulatoranordnung 1 ein Schlagschutzelement 14 auf. Das Schlagschutzelement 14 ist an der Modulträgerplatte 3 durch die Festlegvorrichtung 10 festgelegt. Vorteilhafterweise ist dadurch die Anzahl der Einzelteile in der Akkumulatoranordnung 1 reduziert. Das Schlagschutzelement 14 kann beispielsweise aus einem Kompositwerkstoff bestehen und erhöht das Eigengewicht der Akkumulatoranordnung 1 nur unwesentlich. Zweckgemäß ist das Schlagschutzelement 14 plattenformig und entspricht im Wesentlichen der Kontur der Modulträgerplatte 3. Zwischen der Modulträgerplatte 3 und dem Schlagschutzelement 14 ist ferner eine Temperierungsvorrichtung 15 angeordnet.
Fig. 2 zeigt eine Ansicht der erfindungsgemäßen Akkumulatoranordnung 1 mit der alternativ ausgestalteten Modulträgerplatte 3 - hier zur Übersichtlichkeit ebenfalls ohne Batteriemodule dargestellt. Die Modulträgerplatte 3 weist in diesem Ausführungsbeispiel eine integral ausgebildete Versteifungsstruktur 16 auf, die einen fachwerkartigen Oberzug auf der Modulträgerplatte 3 bildet. Die Modulträgerplatte 3 ist durch die Versteifungsstruktur 16 selbsttragend und ist nur in dem Randbereich 9 der Modulträgerplatte 3 an dem Karosseriebereich 4 festge- legt. Vorteilhafterweise kann dadurch auf zusätzliche Aufnahmemuttern 1 1 b und Schrauben 12b verzichtet werden. In diesem Ausführungsbeispiel weist die Modulträgerplatte 3 ferner Modultrennwände 17 auf, die den Aufnahmeraum 5 in mehrere Aufnahmebereiche 5a für jeweils ein Batteriemodul - hier nicht gezeigt - aufteilen.
Fig. 3 zeigt eine Ansicht der erfindungsgemäßen Akkumulatoranordnung 1 , bei der die selbstragende Modulträgerplatte 3 durch zusätzliche Aufnahmemuttern 1 1 b und Schrauben 12b den Aufnahmeraum 5 durchdringend an dem Flächenbereich 6 des Karosseriebodens 7 festgelegt ist. Hier sind zur Übersichtlichkeit Batteriemodule der Akkumulatoranordnung 1 ebenfalls nicht gezeigt.
In Fig. 4 ist eine Ansicht der erfindungsgemäßen Akkumulatoranordnung 1 gezeigt, wobei die Akkumulatoranordnung mehrere Batteriemodule 18 aufweist. Die jeweiligen Batteriemodule 18 sind in jeweils einem Aufnahmebereich 5a des Aufnahmeraumes 5 angeordnet. In den jeweiligen Modultrennwänden 17 können die elektrischen Leitungen zum Verschalten sowie die Fluidleitungen zum Kühlen oder zum Heizen der einzelnen Batteriemodule 18 angeordnet sein und die einzelnen Batteriemodule 18 auch einzeln miteinander und mit einer externen fluidischen und/oder elektrischen und/oder datenleitender Komponente verschaltet sein. Auf diese Weise können die einzelnen Batteriemodule 18 unabhängig voneinander montiert und abmontiert werden, wodurch die Montage und die Wartung der Akkumulatoranordnung 1 vereinfacht sind. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Modulträgerplatte 3 selbsttragend und ist nur in dem Randbereich 9 der Modulträgerplatte 3 an dem Karosseriebereich 4 festgelegt. Auf der Modulträgerplatte 3 ist ferner beidseitig die Temperierungsvorrichtung 15 zum Kühlen oder zum Heizen der Batteriemodule 18 angeordnet. In Fig. 5 ist die Akkumulatoranordnung 1 gezeigt, die eine Schutzabdeckung 19 aufweist. Die Schutzabdeckung 19 trennt die Batte emodule 18 von dem Karosseriebereich 4 und ist in dem Randbereich 9 der Modulträgerplatte 3 durch die Festleganordnung 10 festgelegt. Die Schutzabdeckung 19 kann aus einem elektrisch isolierenden Material mit einem definierten Durchschlagwiderstand - beispielsweise aus einem Kunststoff - bestehen, um sowohl einen Schutz von mechanischen Schäden bei dem Transport als auch einen Berührungsschutz bei der Montage und bei der Wartung der Akkumulatoranordnung 1 zu ermöglichen.
Fig. 6 zeigt eine Ansicht der erfindungsgemäßen Akkumulatoranordnung 1 , wobei die nicht selbstragende Modulträgerplatte 3 durch die zusätzlichen Aufnahmemuttern 1 1 b und die zusätzlichen Schrauben 12b den Aufnahmeraum 5 durchdringend an dem Flächenbereich 6 des Karosseriebodens 7 festgelegt ist. Insbesondere bei schweren Batteriemodulen 18 kann dadurch auch die nicht selbsttragende Modulträgerplatte 3 sicher an dem Karosseriebereich 4 festgelegt werden.
Vorteilhafterweise ist das Zusatzgewicht der Akkumulatoranordnung 1 größtenteils durch die Modulträgerplatte 3 und die jeweiligen Batteriemodule 18 begrenzt. Im Vergleich zu einer herkömmlichen Akkumulatoranordnung sind der Platzbedarf für die Akkumulatoranordnung 1 sowie das Zusatzgewicht deutlich reduziert und folglich kann durch die erfindungsgemäße Akkumulatoranordnung 1 die Effizienz des elektrischen Kraftfahrzeugs deutlich erhöht werden. Zusätzlich versteift die Akkumulatoranordnung 1 eine Bodengruppe des Kraftfahrzeugs und das Eigengewicht der Bodengruppe kann reduziert werden. Die Effizienz des Kraftfahrzeugs steigt dadurch weiter.
In Fig. 7 bis Fig. 10 sind einzelne Schritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens bei der Montage der in Fig. 4 gezeigten Akkumulatoranordnung 1 gezeigt. Zuerst werden gemäß Fig. 7 die einzelnen Batteriemodule 18 mit der Temperierungsvor- richtung 15 auf der Modulträgerplatte 3 angeordnet, wobei die einzelnen Batte- riemodule 18 in jeweils einem Aufnahmebereich 5a des Aufnahmeraumes 5 angeordnet werden. Zusätzlich können die Batteriemodule 18 an der Modulträgerplatte 3 kraft- oder formschlüssig festgelegt werden. Anschließend werden die Batteriemodule 18 miteinander und mit externen elektrischen und/oder fluidischen und/oder datenleitenden Komponenten verschaltet. Die einzelnen Batteriemodule 18 sind einzeln in den Aufnahmebereichen 5a angeordnet und verschaltet, so dass die Batteriemodule 18 auch einzeln montiert und abmontiert werden können. Dies vereinfacht die Montage und die Wartung der Akkumulatoranordnung 1 erheblich.
Gemäß Fig. 8 wird die Modulträgerplatte 3 mit den verschalteten Batteriemodulen 18 an dem Karosseriebereich 4 durch die Festlegvorrichtung 10 festgelegt. In diesem Ausführungsbeispiel versteift die Versteifungsstruktur 16 die Modulträgerplatte 3 und die Modulträgerplatte 3 wird nur in dem Randbereich 9 an dem Karosseriebereich 4 durch die Festlegvorrichtung 10 festgelegt. Nach dem Festlegen der Modulträgerplatte 3 an dem Karosseriebereich 4 wird die Temperierungsvorrichtung 15 an der Modulträgerplatte 3 festgelegt, wie in Fig. 9 gezeigt ist. Anschließend wird an der Modulträgerplatte 3 gemäß Fig. 10 das Schlagschutzelement 14 lösbar festgelegt. Das Schlagschutzelement 14 kann dabei beispielsweise aus einem Kompositwerkstoff hergestellt werden und die Modulträgerplatte 3 sowie die jeweiligen Batteriemodule 18 bei einem Steinschlag sowie bei einer Pollerauffahrt von mechanischen Schäden schützen.
Fig. 1 1 und 12 zeigen einzelne Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens bei der Montage der in Fig. 6 gezeigten Akkumulatoranordnung 1 . Die Modulträgerplatte 3 ist in diesem Ausführungsbeispiel nicht selbsttragend und wird gemäß Fig. 1 1 vor dem Festlegen an dem Karosseriebereich 4 auf einem Montageträger 20 lösbar festgelegt. Bereits vor dem Festlegen der Modulträgerplatte 3 an dem Karosseriebereich 4 werden an der Modulträgerplatte 3 die Batteriemodule 18 mit der Temperierungsvorrichtung 15 angeordnet und verschaltet. Durch die Festlegvorrichtung 10 wird die Modulträgerplatte 3 mit der Temperierungsvorrichtung 15 und mit den Batteriemodulen 18 an dem Karosseriebereich 4 festgelegt. Anschließend wird der Montageträger 20 von der Modulträgerplatte 3 gelöst und das Schlagschutzelement 14 mittels des Montageträgers 20 an der Modulträgerplatte 3 festgelegt, wie in Fig. 12 gezeigt.
Insgesamt kann durch das erfindungsgemäße Verfahren die Montage und die Wartung der Akkumulatoranordnung 1 in dem elektrisch betriebenen Kraftfahrzeug vereinfacht und aufwandreduziert vorgenommen werden.

Claims

Ansprüche
1 . Akkumulatoranordnung (1 ) für ein elektrisch betriebenes Kraftfahrzeug,
- wobei die Akkumulatoranordnung (1 ) ein Gehäuse (2) mit einem Gehäuseteil und mit einem an dem Gehäuseteil festgelegten Deckel aufweist, und
- wobei in einem Aufnahmeraum (5) zwischen dem Gehäuseteil und dem Deckel wenigstens ein Batteriemodul (18) angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Gehäuseteil eine Modulträgerplatte (3) und der Deckel ein Karosseriebereich (4) ist, wobei der Karosseriebereich (4) ein Flächenbereich (6) eines Karosseriebodens (7) des Kraftfahrzeugs ist, der zumindest bereichsweise durch Fahrzeugträger (8) umrahmt ist.
2. Akkumulatoranordnung nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Modulträgerplatte (3) eine an der Modulträgerplatte (3) festgelegte oder integral ausgebildete Versteifungsstruktur (16) aufweist.
3. Akkumulatoranordnung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Versteifungsstruktur (16) einen Oberzug auf der Modulträgerplatte (3) bildet.
4. Akkumulatoranordnung nach Anspruch 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, dass die Versteifungsstruktur (16) fachwerkartig ausgebildet ist.
5. Akkumulatoranordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass die Modulträgerplatte (3) an dem Karosseriebereich (4) den Aufnahmeraum (5) durchdringend und/oder an dem Karosseriebereich (4) mit einem Randbereich (9) durch eine Festlegvorrichtung (10) lösbar festgelegt ist.
6. Akkumulatoranordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass die Akkumulatoranordnung (1 ) eine zumindest bereichsweise an den Fahrzeugträger (8) festgelegte Festlegkonsole aufweist, durch die die Modulträgerplatte (3) an den Fahrzeugträgern (8) kraftschlüssig festgelegt ist.
7. Akkumulatoranordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass die Akkumulatoranordnung (1 ) ein Schlagschutzelement (14) aufweist, das der Modulträgerplatte (3) folgend und außerhalb des Aufnahmeraumes (5) festgelegt ist.
8. Akkumulatoranordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass die Akkumulatoranordnung (1 ) eine in dem Aufnahmeraum (5) angeordnete und an der Modulträgerplatte (3) festgelegte Schutzabdeckung (19) aufweist, durch die das wenigstens eine Batteriemodul (18) von dem Karosseriebereich (4) getrennt ist.
9. Akkumulatoranordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Akkumulatoranordnung (1 ) einen Montageträger (20) aufweist, der an der Modulträgerplatte (3) außerhalb des Aufnahmeraunnes (5) und dem Karosseriebereich (4) abgewandt lösbar festlegbar ist.
10. Akkumulatoranordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass die Akkumulatoranordnung (1 ) wenigstens eine Modultrennwand (17) aufweist, die an der Modulträgerplatte (3) festgelegt oder integral ausgebildet ist und durch die zwei benachbarte Batteriemodule (18) in dem Aufnahmeraum (5) voneinander getrennt sind.
1 1 . Akkumulatoranordnung nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Modultrennwand (17) durch die Versteifungsstruktur (16) gebildet ist.
12. Akkumulatoranordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass die Akkumulatoranordnung (1 ) eine Temperierungsvorrichtung (15) aufweist, die zumindest bereichsweise in dem Aufnahmeraum (5) an dem wenigstens einen Batteriemodul (18) und/oder zumindest bereichsweise an der Modulträgerplatte (3) anliegend angeordnet ist.
13. Akkumulatoranordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass die Akkumulatoranordnung (1 ) eine Kontaktierungsanordnung aufweist, durch die das jeweilige Batteriemodul (18) elektrisch und/oder fluidisch und/oder datenübertragend mit wenigstens einer elektrischen und/oder fluidischen und/oder datenübertragenden Komponente verbunden ist.
14. Verfahren zur Montage der Akkumulatoranordnung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, umfassend:
- ein Anordnen wenigstens eines Batteriemoduls (18) an einer Modulträgerplatte
(3) ;
- ein nachfolgendes Verschalten des wenigstens einen Batteriemoduls (18) mittels einer Kontaktierungsanordnung;
- ein anschließendes Festlegen der Modulträgerplatte (3) an einem Karosseriebereich (4).
15. Verfahren nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet,
dass vor dem Festlegen der Modulträgerplatte (3) an dem Karosseriebereich (4) die Modulträgerplatte (3) an einem Montageträger (20) lösbar festgelegt wird und dass nach dem Festlegen der Modulträgerplatte (3) an dem Karosseriebereich (4) der Montageträger (20) von der Modulträgerplatte (3) gelöst wird.
16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15,
dadurch gekennzeichnet,
- dass vor dem Festlegen der Modulträgerplatte (3) an dem Karosseriebereich
(4) eine Temperierungsvorrichtung (15) zumindest bereichsweise an dem wenigstens einen Batteriemodul (18) oder an der Modulträgerplatte (3) festgelegt wird und/oder
- dass nach dem Festlegen der Modulträgerplatte (3) an dem Karosseriebereich (4) die Temperierungsvorrichtung (15) zumindest teilweise an der Modulträgerplatte (3) außerhalb eines Aufnahmeraumes (5) festgelegt wird.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16,
dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Festlegen der Modulträgerplatte (3) an dem Karosseriebereich (4) eine Schutzabdeckung (19) an der Modulträgerplatte (3) das wenigstens eine Batteriemodul (18) abdeckend festgelegt wird.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 17,
dadurch gekennzeichnet,
dass vor, nach oder gleichzeitig mit dem Festlegen der Modulträgerplatte (3) an dem Karosseriebereich (4) ein Schlagschutzelement (14) an der Modulträgerplatte (3) außerhalb des Aufnahmeraumes (5) festgelegt wird.
19. Kraftfahrzeug,
- wobei das Kraftfahrzeug zumindest teilweise elektrisch betreibbar ist und
- wobei das Kraftfahrzeug eine Karosserie mit einem Karosserieboden (7) und mit wenigstens einem in dem Karosserieboden (7) festgelegten oder integral ausgebildeten Fahrzeugträger (8) aufweist,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Kraftfahrzeug eine Akkumulatoranordnung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 13 aufweist.
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