WO2019091643A1 - Verfahren zum integrieren eines hochvoltspeichers in eine tragstruktur eines kraftfahrzeugs sowie kraftfahrzeug - Google Patents

Verfahren zum integrieren eines hochvoltspeichers in eine tragstruktur eines kraftfahrzeugs sowie kraftfahrzeug Download PDF

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WO2019091643A1
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WO
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housing
support structure
housing part
motor vehicle
storage
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PCT/EP2018/075267
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Andreas Burja
Richard Eiletz
Martin Eis
Thomas Herrmann
Herwig Kerstan
Robert Loch
Siegfried Massun
Marcus RÄPPLE
Christoph Warkotsch
Ramil BIKMUKHAMETOV
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Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft
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    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the invention relates to a method for integrating a high-voltage accumulator having at least one memory module in a supporting structure of a motor vehicle.
  • the invention also relates to a motor vehicle.
  • motor vehicles for example electric vehicles or hybrid vehicles.
  • These motor vehicles usually have an electric machine or an electric motor for driving the motor vehicle and a high-voltage accumulator or a traction battery for providing electrical energy for the electric machine in the drive train.
  • high-voltage memories typically include a plurality of interconnected memory modules, which are usually in a separate, closed
  • Storage housing are arranged. This storage enclosure is usually designed for tolerance reasons with a certain minimum distance, e.g. 10 mm, arranged to a body of the motor vehicle on the motor vehicle. The already negative effects of the high-voltage accumulator on a z-measure, so one in the motor vehicle for the
  • High-voltage storage space to be provided in the vehicle vertical direction are thus additionally reinforced by the storage housing.
  • DE 10 2015 205 413 A1 describes a load-bearing structure for a vehicle, in which a frame structure structure formed from supports accommodates well elements in which energy modules are arranged. The tub elements are covered by a cover element.
  • the storage housing formed from the tub elements and the cover element is integrated into the frame structure.
  • EP 2 704 915 B1 proposes to replace parts of a supporting structure of the motor vehicle with the storage housing.
  • this configuration of the high-voltage energy storage as a supporting structure with impact energy absorbing tasks requires a high
  • High-voltage storage particularly simple, weight-saving, space-saving and material-saving can be integrated into a supporting structure of a motor vehicle.
  • a housing part comprising a base plate and a frame-shaped edge surrounding the base plate.
  • the at least one memory module is arranged on the housing part and / or on the support structure and the edge of the housing part is arranged below and on a frame structure formed from carriers of the support structure.
  • the housing part is fastened to the support structure to form a storage housing for the at least one storage module, a housing interior of the storage housing being delimited by a bottom part of the support structure covering the frame structure in the direction of a passenger compartment of the motor vehicle, the housing part and the frame structure.
  • the support structure of the motor vehicle is designed in particular as a body substructure or body floor of a body of the motor vehicle.
  • the body of the motor vehicle is designed in particular as a self-supporting body.
  • the support structure comprises the supports forming the frame structure, which are designed to stabilize the body and / or to absorb collision forces during a collision of the motor vehicle.
  • the carriers forming the frame structure are, in particular, two longitudinal members extending in the vehicle longitudinal direction or
  • Sills extending in the vehicle transverse direction front cross member and in the vehicle transverse direction extending rear cross member.
  • the frame structure is from covered the bottom part or bottom plate.
  • the bottom part is thus arranged in the vehicle vertical direction over the frame structure.
  • the bottom part lies in particular on the
  • the bottom part in this case has an environmental region of the motor vehicle, in particular a roadway for the motor vehicle, facing
  • the high-voltage memory has at least one memory module or battery module,
  • a memory module has at least one memory cell or battery cell.
  • the at least one memory module is arranged in the memory housing, wherein the
  • Storage housing is formed by arranging the housing part on the support structure or arises. Before forming or during the formation of the storage housing, the at least one storage module can be attached to the support structure and / or to the storage structure
  • the housing part is mounted in particular from below on the support structure, for example by lifting the housing part in the vertical direction (in the vehicle vertical direction) to the support structure and fastening it there.
  • the housing part is thus arranged in particular hanging on the support structure.
  • the housing part may for example be formed as a flat plate, wherein the edge and the base plate are in a plane. It can also be provided that the edge is formed by a raised wall with respect to the base plate. This edge is arranged from below on the carrier, for example on facing in the direction of the roadway end sides of the carrier, and can completely cover the end faces.
  • the housing part can, for example, as a
  • Underbody paneling of the motor vehicle may be formed.
  • the bottom part is in particular formed adjacent to the frame structure, but not at the edge of the base plate.
  • the storage enclosure thus has the
  • the frame structure is a part or a component of the memory housing of the high-voltage memory.
  • Support structure thus advantageously replaces separate storage housing elements, such as a separate housing cover, and thus contributes to weight reduction in integrating the high-voltage accumulator in the motor vehicle. Since the carriers which are used as parts of the storage housing can serve both to stiffen the body and to absorb collision forces in the event of an accident of the motor vehicle, the storage housing is particularly stable and with a high
  • Memory housing can be omitted and thereby the weight of the vehicle can be additionally reduced.
  • the edge of the housing part is formed by a relative to the base plate increased wall, wherein a housing cover of the storage housing through the bottom part, a housing bottom of the storage housing through the base plate and a housing wall of the storage enclosure through the wall and in
  • the base plate has an underside facing the surrounding area of the motor vehicle and an upper side facing the supporting structure.
  • Base plate may for example be rectangular.
  • the wall which is raised relative to the upper side of the base plate has, in particular, a constant height and, in particular, completely revolves around the base plate.
  • the housing part is thus substantially trough-shaped and open on one side.
  • the housing part is preferably formed in one piece, wherein the wall, for example, as a
  • the housing part may for example be formed from sheet metal. Such a housing part can be manufactured and manufactured in a particularly simple and cost-effective manner in large numbers.
  • the housing wall is formed by the wall and the frame structure located in the vehicle vertical direction above it.
  • the vehicle longitudinal direction oriented regions of the wall are arranged on the longitudinal members of the support structure and arranged along the vehicle transverse direction oriented regions of the wall at the front and rear cross members of the support structure.
  • a length of the along the vehicle longitudinal direction oriented areas of the wall corresponds in particular to a length of the side members.
  • Vehicle transverse direction oriented areas of the wall corresponds in particular to a length of the respective cross member.
  • the housing wall thus has a layer stack which, in the vehicle vertical direction, comprises a first layer in the form of the wall and an overlying second layer in the form of the frame structure.
  • a height of the housing wall in the vehicle vertical direction is thus set from a height of the wall as well as from a height of the carriers together. Due to the multi-layer housing wall, a height of the storage housing can be increased and thus a height-optimized storage housing can be provided.
  • a flange-like collar adjoining the wall is formed and the collar is arranged adjacent to end faces of the supports of the frame structure.
  • the side of the wall projecting, flange-like collar runs around the wall in particular completely.
  • the collar can be formed for example by bending an outer region of the wall.
  • the flange, frame-shaped collar has a continuous, flat surface.
  • the collar has a substantially constant height profile.
  • the housing part facing or downwardly oriented end faces of the side members and the cross member are arranged substantially at the same height, so that the end faces also form a continuous and flat surface.
  • the frame structure formed by the carrier and the frame-shaped collar may be formed congruently, for example, to be assembled together, for example.
  • the collar can be arranged, for example, over its entire surface adjacent to the end faces of the carrier. Thereby, a continuous sealing plane between the frame structure and the collar can be formed. Due to the stepless seal level, the
  • Memory housing particularly reliable sealed against the surrounding area of the motor vehicle or completed.
  • Storage housing is disposed opposite to a surrounding area of the motor vehicle.
  • the sealing element can be arranged for example in the continuous sealing plane between the end faces of the carrier and the collar of the housing part.
  • the housing wall of the storage housing is thus formed in particular by the edge with the wall and the collar, by the sealing element and by the carrier.
  • the sealing member may be, for example, a sealing ring, a sealing foam, a sealing paste or the like.
  • Components within the storage enclosure such as the memory cells, controls, sensors for memory cell monitoring, etc., particularly reliable against environmental influences of the surrounding area, for example before
  • Moisture, to be protected is at a surrounding area of the
  • the base plate, the edge and the plug holder are integrally formed.
  • the at least one plug holder may be formed, for example, as a tab in the collar of the housing part, for example on a transverse side of the collar.
  • the tab and the collar are at a common height level, so that provided with the tab collar forms a flat, stepless surface.
  • a further tab corresponding to the tab of the collar is formed, so that the end faces of the carrier and the collar of the housing part are congruent, for example, and form the continuous seal plane in the connected state can.
  • the connector may be a standard connector, which serves for example for contacting the high-voltage accumulator with a cooling system and / or for signal transmission between components inside and outside of the storage enclosure.
  • the components in the housing interior of the storage housing are in particular before arranging the
  • a number of memory modules for the high-voltage accumulator and / or a height of the memory modules in dependence on a height profile of the bottom part through which the housing interior with a first height in a first region and with respect to the first height larger second height is formed in at least a second area, wherein in the first area a first number of memory modules is arranged one above the other and / or the memory modules are formed with a first height and in the at least one second area a larger compared to the first number second number is arranged on memory modules one above the other and / or the memory modules are formed with a larger compared to the first height second height.
  • the support structure may have a vehicle-specific shape.
  • the bottom part of the support structure may have structures by means of which the height profile of the base part, and thus a height of the housing interior of the storage housing, may vary spatially.
  • Structures of the bottom part can, for example, depressions in the region of
  • floor sub-areas are areas in the housing interior formed with different heights or z-dimensions.
  • the storage housing or the housing interior of the storage housing thus has a height dependent on the height profile of the bottom part.
  • the first area with the first height may, for example, be located below the driver and front passenger seats.
  • the at least one second area with the second height may be located below the tunnel in the passenger compartment, for example. It may be that in the first area the
  • Memory modules may only have the first height and / or in the vehicle vertical direction only a memory module or no memory module can be arranged. Thus, for example, only one or no memory module level can be equipped with memory modules. In the second area, the memory modules can have the second height and / or at least two memory modules can be arranged one above the other in the vehicle vertical direction. Thus, at least two memory module levels can be equipped with memory modules.
  • the housing cover of the storage housing is formed by the bottom part, the vehicle-specific heights or z-dimensions can be fully utilized as areas of the housing interior and filled, for example, with the maximum number of memory modules. As a result, a range of the motor vehicle, which is dependent on the number of memory modules, can be increased.
  • the shape of the storage enclosure must either be customized with a high design effort individually to the different z-dimensions or it would not be used optimally available space. In the present case, however, it is advantageously not necessary to reshape the storage housing in order to adapt it to the respective motor vehicle. Rather, for example, the housing parts can be manufactured as standard components in large quantities, be equipped with a vehicle-specific number of memory modules and at the
  • the storage housing is thus a modular system, which can be provided with little effort for different types of vehicles.
  • the support structure and the housing part fastened to the support structure are coated with a corrosion protection.
  • the corrosion protection can be arranged for example by means of cathodic dip painting on the support structure.
  • the entire body can undergo the cathodic dip painting.
  • the storage enclosure must therefore advantageously not in a separate step with the
  • At least one strut in particular by means of a positive connection, fixed to the base plate of the housing part, the at least one memory module is arranged on the at least one strut, in particular fixed, and the edge of the at least one memory module supporting housing part is with Fasteners attached to the frame structure.
  • the at least one strut may, for example, as a cross member and / or a
  • Longitudinal strut be formed.
  • the at least one strut is fastened for example by welding on the base plate of the housing part.
  • Several, oriented in the vehicle transverse direction struts can be attached to the top of the base plate.
  • the memory modules of a first memory module level can, for example by means of screws, be attached to the respective struts.
  • holding elements can be attached to the struts and / or on the base plate, which memory modules can hold the located in the vehicle vertical direction on the first memory module level second memory module level.
  • the housing part can thus be preconfigured by the memory modules are mounted on the housing part and there, for example, interconnected accordingly.
  • the housing part, which carries the memory modules can then be arranged on the support structure.
  • the housing part is fastened to the frame structure in the region of the edge by means of the fastening elements.
  • the fastening elements can be designed as screws.
  • the high-voltage accumulator can thus be integrated into the supporting structure of the motor vehicle in a particularly simple manner in a few assembly steps.
  • the arranged on the end faces of the side members and front and rear cross member collar of the housing part at least partially, in particular completely circumferentially, are connected to the carriers. This is particularly advantageous as the
  • the memory housing thus formed thus has a high density.
  • the housing part can be fastened to the support structure by means of at least one further fastening element, in particular in the region of the base plate. For example, that can
  • Fastener be arranged in the region of a center or a center of gravity of the base plate and the housing part additionally with another
  • the at least one strut is arranged to form at least one intermediate wall in a housing interior of the storage housing below a cross member of the support structure and adjacent to the cross member.
  • This cross member is different in particular to the front and rear cross members and is used for example for further stabilization of the support structure.
  • the at least one memory module is fastened by means of screws to the at least one strut and in the cross member at least one receiving area for receiving
  • Screw heads of the screws formed when arranging the at least one strut on the at least one cross member When screwing the memory modules to the struts, the screw heads project beyond the struts in particular. These protruding screw heads can be arranged in the receiving areas of the cross member. As a result, the housing part can be arranged with the struts and the memory modules attached thereto particularly close to the cross members and thus the available space for the high-voltage storage are used in the best possible way.
  • Memory module arranged on at least one terminal strip and the at least one terminal strip is fastened by means of fastening elements on at least one cross member of the support structure.
  • the cross member is in turn one to the front and
  • Rear cross members of different cross members The terminal strips extend in particular in the vehicle transverse direction and / or vehicle longitudinal direction.
  • Terminal strips can in turn be arranged holding elements for holding memory modules of further memory module levels. From the connection of the memory modules with the support structure of the motor vehicle via the terminal strips, a particularly high stability and strength can be achieved because the memory modules are held by the already rigid and solid body.
  • the housing part is relieved in this case and can be made for example of a particularly lightweight material. It can be provided that the at least one terminal strip on a
  • Mounting device is arranged, which is arranged at least one connected to the at least one memory module terminal strip by means of the mounting device on the at least one cross member and secured by the fasteners, and the housing part is fixed after removal of the mounting device to the support structure.
  • the mounting device may for example be a mounting frame or a mounting plate on which the terminal strips, before or after connection to the memory modules, can be arranged.
  • the mounting device has
  • Aligned terminal strips and can be placed in defined positions to each other.
  • the mounting device can be raised, for example in the direction of the support structure, so that the terminal strips can be attached to the memory modules to the cross members.
  • the trained as screws For example, the bolts
  • Fasteners are screwed from below through the terminal strips in the cross member. After removal of the mounting device, the housing part can then be attached to the support structure for sealing the storage housing.
  • the housing part can be fastened to the frame structure by means of particularly fewer fastening elements.
  • the housing part in the vehicle longitudinal direction extending embossings and are screwed in the region of the stampings on the cross member. Due to the stampings can on the underside of the bottom plate a sinking for submerged placing the
  • Screw heads of the screws are formed. By sinking the screws, a substantially flat bottom of the housing part can be realized without protruding screw heads.
  • Terminal block preassembled on the housing part the at least one memory module is attached to the terminal block and the housing part is arranged on the support structure.
  • the fastening elements for fastening the at least one clamping strip on the at least one cross member and the housing part attached to the at least one cross member For pre-assembly, the terminal strips can be fixed to the housing part, for example, clamped. Then you can
  • Memory modules are attached to the terminal strips.
  • the housing part can be lifted to the support structure, so that the terminal strips to the corresponding
  • Cross beams are arranged.
  • the terminal strips with the Attached fasteners to the cross members of the support structure.
  • Fasteners may be for example fastening clips.
  • the fastening elements are screws, by which additionally the housing part can be connected to the at least one terminal strip and thus to the support structure.
  • the screws can be guided from the surrounding underside of the base plate through the terminal strips through to the cross member.
  • the screws thus fulfill several functions simultaneously, namely on the one hand to connect the memory modules with the support structure and on the other hand to connect the housing part with the support structure.
  • the high-voltage accumulator can in a few steps in the support structure of
  • An inventive motor vehicle has a support structure and a
  • High-voltage storage wherein the high-voltage storage is integrated by means of a method according to the invention or an embodiment thereof in the support structure.
  • the motor vehicle is designed in particular as an electrically drivable motor vehicle, for example as an electric vehicle or a hybrid vehicle.
  • the motor vehicle in particular has a self-supporting body, wherein the support structure is formed by a body substructure or body floor.
  • Fig. 1 is an exploded view of a support structure of a motor vehicle and a high-voltage storage; a perspective view of the support structure of FIG. 1;
  • Fig. 3 is a schematic representation of a housing part with struts for
  • FIG. 4 shows a schematic representation of a housing part with terminal strips for holding memory modules
  • Fig. 5 is a schematic representation of the housing part with the struts
  • FIG. 3 which is equipped with memory modules of a high-voltage memory
  • Fig. 6 is a schematic representation of the housing part with the terminal strips of Figure 4, which is equipped with memory modules of a high-voltage storage.
  • FIG. 7 shows an exploded view of the assembled housing part according to FIG. 5;
  • Fig. 8 is an exploded view of the assembled housing part of FIG. 6;
  • Fig. 1 1 is a cross-sectional view of the support structure and the assembled
  • Fig. 12 is a cross-sectional view of the support structure and the assembled
  • Fig. 1 shows an arrangement 1 for a not shown here, electrically driven
  • the arrangement 1 has a body 2 of the motor vehicle shown only partially here, which in FIG. 1 from a first perspective (view from above into the body 2) and in FIG. 2 from a second perspective (view from below of the body 2) is shown.
  • a high-voltage storage 3 which here comprises a plurality of interconnected memory modules 4.
  • the memory modules 4 are arranged here on a housing part 5.
  • the body 2 has a support structure 6 in the form of a body substructure or body floor with a frame structure 7 and with a bottom part 8.
  • the support structure 6 serves to stabilize the body 2 and to absorb collision forces in a collision of the motor vehicle.
  • a top 9 of the bottom part 8 in Fig. 2, a bottom 10 of the bottom part 8 is shown.
  • the upper side 9 is facing a passenger compartment for the motor vehicle
  • the underside 10 is facing a surrounding area of the motor vehicle, in particular a roadway for the motor vehicle.
  • the frame structure 7 of the support structure 6 is here by two extending in the vehicle longitudinal direction of the longitudinal member 1 1 or rocker and two in the vehicle transverse direction Q extending main cross member 12 in the form of a front cross member and a
  • the support structure 6 has further secondary cross members 13, which are designed to further stabilize the support structure 6.
  • Frame structure 7 is located in particular between a front axle and a rear axle of the motor vehicle.
  • the housing part 5 is connected to the support structure 6, so that between the support structure 6 and the housing part 5,
  • a housing interior is formed.
  • An underside 15 of the housing part 5 faces the surrounding area of the motor vehicle.
  • the housing part 5 may form, for example, an underbody paneling of the motor vehicle.
  • the memory modules 4 of the high-voltage memory 3 are arranged.
  • the support structure 6 and the housing part 5 thus form a storage housing 16 for the high-voltage accumulator 3.
  • the bottom part 8 forms a housing cover of the storage housing 16.
  • the high-voltage accumulator 3 is thus partially integrated into the body 2 of the motor vehicle.
  • a height of the housing interior of the storage housing 16 is dependent on a shape of the bottom part 8, which in turn is dependent on an embodiment of the passenger compartment.
  • the bottom part 8 has structures 17 through which a height of the bottom part 8 has a location-dependent course.
  • the structures 17 can For example, be a recess 18 in the driver's seat and the passenger seat or a tunnel 19 in the passenger compartment.
  • the height of the housing interior in the region of the recess 18 is so small that in a first
  • Memory module level 20 on the top 14 of the housing part 5 no memory modules 4 can be arranged.
  • the height of the housing interior below the tunnel 19, however, is large enough that the first memory module level 20 and located in the vehicle vertical direction H above second memory module level 21 with
  • Memory modules 4 can be fitted. Below the tunnel 19, a plurality of memory modules 4 can thus be arranged one above the other in the vehicle vertical direction H or stacked.
  • the housing part 5 is shown unloaded.
  • the housing part 5 is formed in one piece and can be made for example of sheet metal.
  • the housing part 5 has a base plate 22, which forms a housing bottom of the storage housing 16.
  • the housing part 5 has a base plate 22 encircling edge
  • the edge 23 is here by a relative to the base plate 22 increased wall
  • the collar 25 has a flat, stepless surface, by which a sealing surface for sealing the storage housing 16 is formed.
  • the regions of the collar 25 extending in the vehicle longitudinal direction L can be arranged on end faces 37 (see FIGS. 9 and 10) of the longitudinal members 11 of the frame structure 7 and the regions of the collar 25 extending in the vehicle transverse direction Q can be provided on end faces 37 of the main cross members 12 the frame structure 7 are arranged.
  • the end faces 37 of the carrier 1 1, 12 also form a sealing surface, so that a connection region between the collar 25 and the end faces 37 of the carrier 1 1, 12 forms a sealing plane.
  • a sealing element Between the collar 25 and the end faces 37 may also be a sealing element, not shown here, for example, a sealing ring may be arranged.
  • a plug holder 26 for holding connectors 35 (see Fig. 5 to Fig. 8) of the high-voltage accumulator 3, which are formed here as tabs in the collar 25.
  • the collar 25 and the tab-shaped plug holder 26 also form a continuous, flat surface. The plug holders 26 are thus arranged in the region of the sealing plane.
  • a plurality of struts 27 oriented here in the transverse direction Q are arranged on the base plate 22, to which the memory modules 4 can be attached.
  • the struts 27 are materially connected to the base plate 22 here.
  • the struts 27 are welded to the base plate 22. Besides, they are here holding elements 28 attached to the struts 27, for example screwed. The holding elements 28 serve to hold memory modules 4 in the further memory module level 21.
  • the memory modules 4 can be attached to the struts 27 by means of fixing strips 29, which are shown here placed on the struts 27. In Fig. 5, the memory modules 4 are shown fixed to the struts 27 of FIG. 3.
  • FIG. 7 Exploded view of the arrangement of FIG. 5 is shown in Fig. 7.
  • Fixierungsangn 29 and thus the memory modules 4 can be fastened for example by means of screws 30 to the corresponding struts 27.
  • a plurality of here in the transverse direction Q oriented terminal strips 31 is arranged on the base plate 22.
  • the memory modules 4 are at the terminal strips
  • FIG. 8 An exploded view of the arrangement according to FIG. 6 is shown in FIG. 8.
  • the terminal strips 31 are here merely placed on the housing part 5 or clamped to the housing part 5.
  • bushings 36 can be arranged in the housing part 5, for example.
  • Retaining elements 28 for the further memory module level 21 are arranged here on the base plate 22.
  • High-voltage memory 3 for example, the memory modules 4, controls 33 for driving the memory modules 4, elements 34 for cell monitoring, etc., via lines
  • the leads 32 are already interconnected.
  • the leads 32 may be routed to the connectors 35, which may be held by the plug holder 26.
  • the plug holder 26 and thus the connector 35 are after arranging the housing part 5 on the support structure 6 and thus after arranging the memory modules 4 in the
  • Fig. 9 is an exploded view of a first embodiment of the arrangement 1 with the body 2 and with the housing part 5 comprising the struts 27 shown in FIG. 3, Fig. 5 and Fig. 7.
  • Fig. 10 is an exploded view of a second
  • Embodiment of the arrangement 1 with the body 2 and the housing part 5 comprising the clamping bars 31 shown in FIG. 4, Fig. 6 and Fig. 8.
  • the edge 23 of the housing bottom 5 at the end faces 37 of the carrier 1 1, 12 is arranged.
  • the cross member 12 have here with the tab-shaped connector holders 26 corresponding tabs 38, so that the frame structure 7 and the frame-shaped collar 25 with the connector holder 26 are substantially congruent.
  • the collar 25 with the plug holder 26 can thus accurately on the end faces 37 of the carrier 1 1, 12 are arranged.
  • the housing part 5 carrying the memory modules 4 is fastened to the frame structure 7 at the edge 23, here in the longitudinal direction L extending areas of the collar 25 with fastening elements 39, for example screws.
  • fastening elements 39 for example screws.
  • the storage housing 16 may be arranged outside of a further fastener 39 in a center of gravity of the base plate 22 and fixedly connected to a sub-cross member 13 of the support structure 6 au.
  • the not visible here, located on the top 14 of the housing part 5 struts 27 are formed to form partitions in the
  • the sub-beams 13 may have receiving areas 40, in which
  • Screw heads 41 (see Fig. 1 1) of the screws 30 for securing the
  • Memory modules 4 can be arranged on the struts 27.
  • Screw heads 41 are arranged in the receiving areas 40, is shown in Fig. 1 1.
  • the clamping strips 31, not visible here, are fastened to the support structure 6, for example to the secondary cross members 13, so that the storage modules 4 are held by the support structure 6.
  • the terminal strips 31 can, for example by means of
  • Fastening elements 42 are firmly connected to the sub-beams 13. For this purpose, the fastening elements 42, as shown in Fig. 10, starting from the
  • Subcarrier 13 are screwed.
  • the fastening elements 42 which are designed in particular as screws, thus also fasten the housing part 5 to the support structure 6, wherein the housing part 5 here fulfills, for example, no supporting function.
  • Fig. 12 is a cross section of a part of the assembled
  • Screw heads 44 of the fastening elements 42 designed as screws are arranged here on the underside 15 of the housing part 5.
  • recesses 43 may be formed in the housing part 5.
  • embossings may be provided in the underside 15 of the base plate 22 of the housing part 5, in which the screw heads 44 are arranged.
  • the terminal strips 31 are attached to the memory modules 4 in a first assembly step on the cross members 13.
  • the terminal strips 31 can be arranged with the memory modules 4 on a mounting device, which is removed by connecting the terminal strips 31 with the cross members 13 again.
  • the housing part 5 can then be fastened to the support structure 6 with a few fastening elements.
  • the arrangement 1 can be coated with a corrosion protection, for example by means of cathodic dip painting.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Integrieren eines Hochvoltspeichers (2) aufweisend zumindest ein Speichermodul (4) in eine Tragstruktur (6) eines Kraftfahrzeugs, wobei die folgenden Schritte durchgeführt werden: - Bereitstellen eines Gehäuseteils (5) aufweisend eine Grundplatte (22) und einen die Grundplatte (22) umgebenden rahmenförmigen Rand (23); - Anordnen des zumindest einen Speichermoduls (4) an dem Gehäuseteil (5) und/oder an der Tragstruktur (6); - Anordnen des Rands (23) des Gehäuseteils (6) unterhalb und an einer aus Trägern (11, 12) der Tragstruktur (6) gebildeten Rahmenstruktur (7); und - Befestigen des Gehäuseteils (5) an der Tragstruktur (6) unter Ausbildung eines Speichergehäuses (16) für das zumindest eine Speichermodul (4), wobei ein Gehäuseinnenraum des Speichergehäuses (16) durch ein die Rahmenstruktur (7) in Richtung einer Fahrgastzelle des Kraftfahrzeug abdeckendes Bodenteil (8) der Tragstruktur (6), das Gehäuseteil (5) und die Rahmenstruktur (7) begrenzt wird. Die Erfindung betrifft außerdem ein Kraftfahrzeug.

Description

Verfahren zum Integrieren eines Hochvoltspeichers in eine Tragstruktur eines
Kraftfahrzeugs sowie Kraftfahrzeug
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Integrieren eines Hochvoltspeichers aufweisend zumindest ein Speichermodul in eine Tragstruktur eines Kraftfahrzeugs. Die Erfindung betrifft au ßerdem ein Kraftfahrzeug.
Vorliegend richtet sich das Interesse auf elektrisch antreibbare Kraftfahrzeuge, beispielsweise Elektrofahrzeuge oder Hybridfahrzeuge. Diese Kraftfahrzeuge weisen im Antriebsstrang üblicherweise eine elektrische Maschine bzw. einen Elektromotor zum Antreiben des Kraftfahrzeugs sowie einen Hochvoltspeicher bzw. eine Traktionsbatterie zum Bereitstellen von elektrischer Energie für die elektrische Maschine auf. Solche Hochvoltspeicher umfassen in der Regel eine Vielzahl von zusammengeschalteten Speichermodulen, welche üblicherweise in einem separaten, geschlossenen
Speichergehäuse angeordnet sind. Dieses Speichergehäuse wird in der Regel aus Toleranzgründen mit einem bestimmten Mindestabstand, z.B. 10 mm, zu einer Karosserie des Kraftfahrzeugs am Kraftfahrzeug angeordnet. Die ohnehin negativen Auswirkungen des Hochvoltspeichers auf ein z-Maß, also auf einen im Kraftfahrzeug für den
Hochvoltspeicher bereitzustellenden Bauraum in Fahrzeughochrichtung, werden durch das Speichergehäuse somit zusätzlich verstärkt. In der DE 10 2015 205 413 A1 ist eine tragende Struktur für ein Fahrzeug beschrieben, bei welcher eine aus Trägern gebildete Rahmenstrukturstruktur Wannenelemente aufnimmt, in welchen Energiemodule angeordnet sind. Die Wannenelemente werden dabei durch ein Deckelelement abgedeckt. Hier wird das aus den Wannenelementen und dem Deckelelement gebildete Speichergehäuse in die Rahmenstruktur integriert.
Außerdem führen das Speichergehäuse sowie eine Abstützung des Speichergehäuses an der Karosserie zu einer Gewichtssteigerung des Kraftfahrzeugs. Das Gewicht wird zusätzlich erhöht, wenn das Speichergehäuse, wie in der DE 10 2009 040 598 A2 beschrieben, Aufprallenergie absorbierende Elemente aufweist, welche bei einem Unfall des Kraftfahrzeugs deformiert werden und somit eine Beschädigung des Energiespeichers zumindest reduzieren. Dazu schlägt die EP 2 704 915 B1 vor, Teile einer Tragstruktur des Kraftfahrzeugs durch das Speichergehäuse zu ersetzen. Diese Ausgestaltung des Hochvoltenergiespeichers als tragende Struktur mit Aufprallenergie absorbierenden Aufgaben („Crash-Aufgaben") erfordert jedoch einen hohen
Konstruktionsaufwand sowohl für den Hochvoltenergiespeicher als auch für die
Tragstruktur.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lösung bereitzustellen, wie ein
Hochvoltspeicher besonders einfach, gewichtssparend, platzsparend und materialsparend in eine Tragstruktur eines Kraftfahrzeugs integriert werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren sowie ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen gemäß den jeweiligen unabhängigen Patentansprüchen gelöst.
Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen
Patentansprüche, der Beschreibung sowie der Figuren.
Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Integrieren eines Hochvoltspeichers aufweisend zumindest ein Speichermodul in eine Tragstruktur eines Kraftfahrzeugs wird ein Gehäuseteil aufweisend eine Grundplatte und einen die Grundplatte umgebenden rahmenförmigen Rand bereitgestellt. Das zumindest einen Speichermodul wird an dem Gehäuseteil und/oder an der Tragstruktur angeordnet und der Rand des Gehäuseteils wird unterhalb und an einer aus Trägern der Tragstruktur gebildeten Rahmenstruktur angeordnet. Darüber hinaus wird das Gehäuseteil an der Tragstruktur unter Ausbildung eines Speichergehäuses für das zumindest eine Speichermodul befestigt, wobei ein Gehäuseinnenraum des Speichergehäuses durch ein die Rahmenstruktur in Richtung einer Fahrgastzelle des Kraftfahrzeug abdeckendes Bodenteil der Tragstruktur, das Gehäuseteil und die Rahmenstruktur begrenzt wird.
Die Tragstruktur des Kraftfahrzeugs ist insbesondere als ein Karosserieunterbau bzw. Karosserieboden einer Karosserie des Kraftfahrzeugs ausgebildet. Die Karosserie des Kraftfahrzeugs ist insbesondere als eine selbsttragende Karosserie ausgebildet. Die Tragstruktur umfasst die die Rahmenstruktur bildenden Träger, welche zum Stabilisieren der Karosserie und/oder zum Aufnehmen von Kollisionskräften bei einer Kollision des Kraftfahrzeugs ausgebildet sind. Die die Rahmenstruktur bildenden Träger sind insbesondere zwei sich in Fahrzeuglängsrichtung erstreckende Längsträger bzw.
Schweller, ein sich in Fahrzeugquerrichtung erstreckender Frontquerträger und ein sich in Fahrzeugquerrichtung erstreckender Heckquerträger. Die Rahmenstruktur ist dabei von dem Bodenteil bzw. Bodenblech bedeckt. Das Bodenteil ist also in Fahrzeughochrichtung über der Rahmenstruktur angeordnet. Das Bodenteil liegt insbesondere auf der
Rahmenstruktur auf. Das Bodenteil weist dabei eine einem Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs, insbesondere einer Fahrbahn für das Kraftfahrzeug, zugewandte
Unterseite sowie eine der Unterseite in Fahrzeughochrichtung gegenüberliegende und der Fahrgastzelle des Kraftfahrzeugs zugewandte Oberseite auf.
Der Hochvoltspeicher weist zumindest ein Speichermodul bzw. Batteriemodul,
insbesondere eine Vielzahl von zusammengeschalteten Speichermodulen, auf. Ein Speichermodul weist zumindest eine Speicherzelle bzw. Batteriezelle auf. Das zumindest eine Speichermodul wird in dem Speichergehäuse angeordnet, wobei das
Speichergehäuse durch Anordnen des Gehäuseteils an der Tragstruktur gebildet wird bzw. entsteht. Vor dem Ausbilden oder während des Ausbildens des Speichergehäuses kann das zumindest eine Speichermodul an der Tragstruktur und/oder an dem
Gehäuseteil befestigt werden. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass das
Speichermodul durch Einklemmen zwischen der Tragstruktur und dem Gehäuseteil in dem Gehäuseinnenraum gehalten wird. Zum Ausbilden des Speichergehäuses wird das Gehäuseteil insbesondere von unten an der Tragstruktur montiert, beispielsweise indem das Gehäuseteil in vertikaler Richtung (in Fahrzeughochrichtung) an die Tragstruktur gehoben und dort befestigt wird. Das Gehäuseteil wird also insbesondere hängend an der Tragstruktur angeordnet. Das Gehäuseteil kann beispielsweise als eine flache Platte ausgebildet sein, wobei sich der Rand und die Grundplatte in einer Ebene befinden. Auch kann vorgesehen sein, dass der Rand durch eine gegenüber der Grundplatte erhabene Wandung gebildet wird. Dieser Rand wird von unten an die Träger, beispielsweise an in Richtung der Fahrbahn blickenden Stirnseiten der Träger, angeordnet und kann die Stirnseiten vollständig überdecken. Das Gehäuseteil kann beispielsweise als eine
Unterbodenverkleidung des Kraftfahrzeugs ausgebildet sein.
Das Bodenteil ist insbesondere angrenzend an die Rahmenstruktur, nicht aber an den Rand der Grundplatte ausgebildet. Das Speichergehäuse weist also den
Gehäuseinnenraum auf, welcher durch die Unterseite des Bodenteils, die Rahmenstruktur und das Gehäuseteil begrenzt bzw. umschlossen ist. Dadurch, dass das Gehäuseteil von unten an der Tragstruktur angeordnet ist, kann das Speichergehäuse durch Abnehmen des Gehäuseteils auf einfache Weise wieder geöffnet werden. Die Rahmenstruktur ist ein Teil bzw. eine Komponente des Speichergehäuses des Hochvoltspeichers. Die
Tragstruktur ersetzt also in vorteilhafter Weise separate Speichergehäuseelemente, wie beispielsweise einen separaten Gehäusedeckel, und trägt somit zur Gewichtsreduktion beim Integrieren des Hochvoltspeichers in das Kraftfahrzeug bei. Da die Träger, welche als Teile des Speichergehäuses genutzt werden, sowohl zur Versteifung der Karosserie als auch zum Aufnehmen von Kollisionskräften im Falle eines Unfalls des Kraftfahrzeugs dienen können, ist das Speichergehäuse besonders stabil und mit einer hohen
Betriebsfestigkeit ausgebildet. Somit kann in vorteilhafter Weise auf zusätzliche und gewichtssteigernde Elemente zum Absorbieren von Kollisionskräften am
Speichergehäuse verzichtet werden und dadurch das Gewicht des Kraftfahrzeugs zusätzlich reduziert werden.
Vorzugsweise wird der Rand des Gehäuseteils durch eine gegenüber der Grundplatte erhöhte Wandung ausgebildet, wobei ein Gehäusedeckel des Speichergehäuses durch das Bodenteil, ein Gehäuseboden des Speichergehäuses durch die Grundplatte und eine Gehäusewand des Speichergehäuses durch die Wandung und die sich in
Fahrzeughochrichtung über der Wandung befindliche Rahmenstruktur ausgebildet werden. Die Grundplatte weist eine dem Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs zugewandte Unterseite und eine der Tragstruktur zugewandte Oberseite auf. Die
Grundplatte kann beispielsweise rechteckförmig ausgebildet sein. Die gegenüber der Oberseite der Grundplatte erhöhte Wandung weist insbesondere eine konstante Höhe auf und umläuft die Grundplatte insbesondere vollständig. Das Gehäuseteil ist somit im Wesentlichen wannenförmig und einseitig offen ausgebildet. Das Gehäuseteil ist vorzugsweise einteilig ausgebildet, wobei die Wandung beispielsweise als ein
aufgebogener Außenbereich der Grundplatte ausgebildet sein kann. Das Gehäuseteil kann beispielsweise aus Blech gebildet sein. Ein solches Gehäuseteil kann besonders einfach und kostengünstig in hoher Stückzahl gefertigt bzw. hergestellt werden.
Die Gehäusewand wird dabei durch die Wandung und die sich in Fahrzeughochrichtung darüber befindliche Rahmenstruktur gebildet. Dazu werden insbesondere entlang der Fahrzeuglängsrichtung orientierte Bereiche der Wandung an den Längsträgern der Tragstruktur angeordnet und entlang der Fahrzeugquerrichtung orientierte Bereiche der Wandung an den Front- und Heckquerträgern der Tragstruktur angeordnet. Eine Länge der entlang der Fahrzeuglängsrichtung orientierten Bereiche der Wandung entspricht insbesondere einer Länge der Längsträger. Eine Länge der entlang der
Fahrzeugquerrichtung orientierten Bereiche der Wandung entspricht insbesondere einer Länge des jeweiligen Querträgers. Die Gehäusewand weist also einen Schichtstapel auf, welcher in Fahrzeughochrichtung eine erste Schicht in Form von der Wandung und eine darüber liegende zweite Schicht in Form von der Rahmenstruktur umfasst. Eine Höhe der Gehäusewand in Fahrzeughochrichtung setzt sich also aus einer Höhe der Wandung sowie aus einer Höhe der Träger zusammen. Durch die mehrschichtige Gehäusewand kann eine Höhe des Speichergehäuses vergrößert und somit ein höhenoptimiertes Speichergehäuse bereitgestellt werden.
Insbesondere wird ein an die Wandung angrenzender flanschartiger Kragen ausgebildet und der Kragen wird anliegend an Stirnseiten der Träger der Rahmenstruktur angeordnet. Der von der Wandung seitlich abstehende, flanschartige Kragen umläuft die Wandung insbesondere vollständig. Das Kragen kann beispielsweise durch Umbiegen eines Außenbereiches der Wandung gebildet sein. Der flanschartige, rahmenförmige Kragen weist dabei eine stufenlose, ebene Fläche auf. Anders ausgedrückt weist der Kragen ein im Wesentlichen konstantes Höhenprofil auf. Auch die dem Gehäuseteil zugewandten bzw. nach unten orientierten Stirnseiten der Längsträger und der Querträger sind im Wesentlichen auf gleicher Höhe angeordnet, sodass die Stirnseiten ebenfalls eine stufenlose und ebene Fläche ausbilden. Die durch die Träger gebildete Rahmenstruktur sowie der rahmenförmige Kragen können beispielsweise deckungsgleich ausgebildet sein, um beispielsweise passgenau zusammengefügt zu werden. Der Kragen kann beispielsweise vollflächig anliegend an den Stirnseiten der Träger angeordnet werden. Dadurch kann eine stufenlose Dichtungsebene zwischen der Rahmenstruktur und dem Kragen gebildet werden. Durch die stufenlose Dichtungsebene kann das
Speichergehäuse besonders zuverlässig gegenüber dem Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs abgedichtet bzw. abgeschlossen werden.
Er erweist sich als vorteilhaft, wenn zwischen dem Rand des Gehäuseteils und der Rahmenstruktur der Tragstruktur ein Dichtungselement zum Abdichten des
Speichergehäuses gegenüber einem Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs angeordnet wird. Das Dichtungselement kann beispielsweise in der stufenlosen Dichtungsebene zwischen den Stirnseiten der Träger und dem Kragen des Gehäuseteils angeordnet werden. Die Gehäusewand des Speichergehäuses wird also insbesondere durch den Rand mit der Wandung und dem Kragen, durch das Dichtungselement und durch die Träger gebildet. Das Dichtungselement kann beispielsweise ein Dichtungsring, ein Dichtungsschaum, eine Dichtungspaste oder dergleichen sein. Somit können die
Komponenten innerhalb des Speichergehäuses, beispielsweise die Speicherzellen, Steuerelemente, eine Sensorik zur Speicherzellenüberwachung etc., besonders zuverlässig vor Umwelteinflüssen des Umgebungsbereiches, beispielsweise vor
Feuchtigkeit, geschützt werden. In einer Weiterbildung der Erfindung wird an einer einem Umgebungsbereich des
Kraftfahrzeugs zugewandten Außenseite des Rands zumindest ein Steckerhalter zum Halten zumindest eines Steckverbinders für den Hochvoltspeicher ausgebildet.
Insbesondere sind die Grundplatte, der Rand und der Steckerhalter einteilig ausgebildet. Der zumindest eine Steckerhalter kann beispielsweise als eine Lasche in dem Kragen des Gehäuseteils, beispielsweise an einer Querseite des Kragens, ausgebildet sein. Dabei befinden sich die Lasche und der Kragen auf einem gemeinsamen Höhenniveau, sodass der mit der Lasche versehene Kragen eine ebene, stufenlose Fläche ausbildet. Um das Speichergehäuse zuverlässig abzudichten, kann es vorgesehen sein, dass in der Rahmenstruktur der Tragstruktur eine mit der Lasche des Kragens korrespondierende weitere Lasche ausgebildet ist, sodass die Stirnseiten der Träger und der Kragen des Gehäuseteils beispielsweise deckungsgleich sind und im verbundenen Zustand die stufenlose Dichtungsebene ausbilden können.
Der Steckverbinder kann ein Normstecker sein, welcher beispielsweise zum Kontaktieren des Hochvoltspeichers mit einem Kühlsystem und/oder zur Signalübertragung zwischen Komponenten innerhalb und außerhalb des Speichergehäuses dient. Dadurch, dass sich der Steckerhalter an der Au ßenseite des Gehäuseteils befindet, ist der durch den
Steckerhalter gehaltene Steckverbinder von au ßen zugänglich. Die Komponenten im Gehäuseinnenraum des Speichergehäuses sind insbesondere vor Anordnen des
Gehäuseteils an der Tragstruktur -und damit vor Abschließen des Gehäuseinnenraums- vorverschaltet. Diese Komponenten können nach Anordnen des Gehäuseteils an der Tragstruktur -und damit nach Abschließen des Gehäuseinnenraums- über den von außen zugänglichen Steckverbinder mit Komponenten au ßerhalb des Gehäuseinnenraums kontaktiert werden, ohne dass das Speichergehäuse geöffnet werden muss.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird eine Anzahl an Speichermodulen für den Hochvoltspeicher und/oder eine Höhe der Speichermodule in Abhängigkeit von einem Höhenprofil des Bodenteils bereitgestellt, durch welches der Gehäuseinnenraum mit einer ersten Höhe in einem ersten Bereich und mit einer gegenüber der ersten Höhe größeren zweiten Höhe in zumindest einem zweiten Bereich ausgebildet wird, wobei in dem ersten Bereich eine erste Anzahl von Speichermodulen übereinander angeordnet wird und/oder die Speichermodule mit einer ersten Höhe ausgebildet werden und in dem zumindest einen zweiten Bereich eine im Vergleich zur ersten Anzahl größere zweite Anzahl an Speichermodulen übereinander angeordnet wird und/oder die Speichermodule mit einer im Vergleich zur ersten Höhe größeren zweiten Höhe ausgebildet werden. Die Tragstruktur kann eine fahrzeugindividuelle Form aufweisen. Beispielsweise kann das Bodenteil der Tragstruktur aufgrund der Ausgestaltung der Fahrgastzelle Strukturen aufweisen, durch welche das Höhenprofil des Bodenteils, und damit eine Höhe des Gehäuseinnenraums des Speichergehäuses, räumlich variieren können. Solche
Strukturen des Bodenteils können beispielsweise Vertiefungen im Bereich eines
Fahrersitzes und Beifahrersitzes und/oder ein sich entlang der Fahrzeuglängsrichtung erstreckender Tunnel sein. Durch diese unterschiedlichen, strukturlosen und
strukturbehafteten, Bodenteilbereiche werden Bereiche in dem Gehäuseinnenraum mit unterschiedlichen Höhen bzw. z-Maßen gebildet. Das Speichergehäuse bzw. der Gehäuseinnenraum des Speichergehäuses weist also eine von dem Höhenprofil des Bodenteils abhängige Höhe auf. Der erste Bereich mit der ersten Höhe kann sich beispielsweise unterhalb des Fahrer- und Beifahrersitzes befinden. Der zumindest eine zweite Bereich mit der zweiten Höhe kann sich beispielsweise unterhalb des Tunnels in der Fahrgastzelle befinden. Dabei kann es sein, dass in dem ersten Bereich die
Speichermodule nur die erste Höhe aufweisen dürfen und/oder in Fahrzeughochrichtung nur ein Speichermodul oder kein Speichermodul angeordnet werden kann. Es kann also beispielsweise nur eine oder keine Speichermodulebene mit Speichermodulen bestückt werden. In dem zweiten Bereich können die Speichermodule die zweite Höhe aufweisen und/oder es können in Fahrzeughochrichtung zumindest zwei Speichermodule übereinander angeordnet werden. Es können also zumindest zwei Speichermodulebenen mit Speichermodulen bestückt werden.
Dadurch, dass der Gehäusedeckel des Speichergehäuses durch das Bodenteil ausgebildet wird, können die fahrzeugindividuellen Höhen bzw. z-Maße vollständig als Bereiche des Gehäuseinnenraums ausgenutzt werden und beispielsweise mit der maximalen Anzahl an Speichermodulen befüllt werden. Dadurch kann eine Reichweite des Kraftfahrzeugs, welche abhängig ist von der Anzahl an Speichermodulen, erhöht werden. Gemäß dem Stand der Technik, welcher Speichergehäuse mit separaten Gehäusedeckeln nutzt, muss die Form des Speichergehäuses entweder mit einem hohen Konstruktionsaufwand individuell an die unterschiedlichen z-Maße angepasst werden oder es würde zur Verfügung stehender Bauraum nicht optimal genutzt. Vorliegend ist es jedoch in vorteilhafter Weise nicht notwendig, das Speichergehäuse umzugestalten, um es an das jeweilige Kraftfahrzeug anzupassen. Vielmehr können beispielsweise die Gehäuseteile als Standardkomponenten in hoher Stückzahl gefertigt werden, mit einer fahrzeugindividuellen Anzahl an Speichermodulen bestückt werden und an der
Tragstruktur angeordnet werden. Das Speichergehäuse ist somit ein Baukastensystem, welches mit geringem Aufwand für verschiedene Kraftfahrzeugtypen bereitgestellt werden kann.
In einer Weiterbildung der Erfindung werden die Tragstruktur und das an der Tragstruktur befestigte Gehäuseteil mit einem Korrosionsschutz beschichtet. Der Korrosionsschutz kann beispielsweise mittels kathodischer Tauchlackierung auf der Tragstruktur angeordnet werden. Dabei kann nach Anordnen des Gehäuseteils an der Tragstruktur die gesamte Karosserie die kathodische Tauchlackierung durchlaufen. Das Speichergehäuse muss also in vorteilhafter Weise nicht in einem separaten Schritt mit dem
Korrosionsschutz beschichtet werden.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird zumindest eine Strebe, insbesondere mittels einer formschlüssigen Verbindung, auf der Grundplatte des Gehäuseteils befestigt, das zumindest eine Speichermodul wird an der zumindest einen Strebe angeordnet, insbesondere befestigt, und der Rand des das zumindest eine Speichermodul tragenden Gehäuseteils wird mit Befestigungselementen an der Rahmenstruktur befestigt. Die zumindest eine Strebe kann beispielsweise als eine Querstrebe und/oder eine
Längsstrebe ausgebildet sein. Die zumindest eine Strebe wird beispielsweise durch Schweißen auf der Grundplatte des Gehäuseteils befestigt. Dabei können mehrere, in Fahrzeugquerrichtung orientierte Streben an der Oberseite der Grundplatte befestigt werden. Die Speichermodule einer ersten Speichermodulebene können, beispielsweise mittels Schrauben, an den jeweiligen Streben befestigt werden. Außerdem können Halteelemente an den Streben und/oder an der Grundplatte befestigt werden, welche Speichermodule der sich in Fahrzeughochrichtung über der ersten Speichermodulebene befindlichen zweiten Speichermodulebene halten können. Das Gehäuseteil kann somit vorkonfiguriert werden, indem die Speichermodule auf dem Gehäuseteil befestigt werden und dort beispielsweise entsprechend verschaltet werden. Das Gehäuseteil, welches die Speichermodule trägt, kann dann an der Tragestruktur angeordnet werden.
Das Gehäuseteil wird im Bereich des Rands mittels der Befestigungselemente an der Rahmenstruktur befestigt. Die Befestigungselemente können als Schrauben ausgebildet sein. Der Hochvoltspeicher kann somit besonders einfach in wenigen Montageschritten in die Tragstruktur des Kraftfahrzeugs integriert werden. Beispielsweise kann der an den Stirnseiten der Längsträger und Front- und Heckquerträger angeordnete Kragen des Gehäuseteils zumindest bereichsweise, insbesondere vollständig umlaufend, mit den Trägern verbunden werden. Dies ist besonders vorteilhaft, da sich die
Befestigungselemente lediglich am Kragen, an welchem vorzugsweise das Dichtungselement angeordnet ist, befinden. Das so gebildete Speichergehäuse weist also eine hohe Dichtigkeit auf. Zum Stabilisieren des Speichergehäuses kann das Gehäuseteil mittels zumindest eines weiteren Befestigungselementes, insbesondere im Bereich der Grundplatte, an der Tragstruktur befestigt werden. Beispielsweise kann das
Befestigungselement im Bereich eines Mittelpunktes oder eines Schwerpunktes der Grundplatte angeordnet sein und das Gehäuseteil zusätzlich mit einem weiteren
Querträger der Tragstruktur verbinden.
Es kann vorgesehen sein, dass die zumindest eine Strebe unter Ausbildung zumindest einer Zwischenwand in einem Gehäuseinnenraum des Speichergehäuses unterhalb eines Querträgers der Tragstruktur und anliegend an den Querträger angeordnet wird. Dieser Querträger ist insbesondere zu den Front- und Heckquerträgern unterschiedlich und dient beispielsweise zur weiteren Stabilisierung der Tragstruktur. Insbesondere wird das zumindest eine Speichermodul mittels Schrauben an der zumindest einen Strebe befestigt und in dem Querträger wird zumindest ein Aufnahmebereich zum Aufnehmen von
Schraubenköpfen der Schrauben beim Anordnen der zumindest einen Strebe an dem zumindest einen Querträger ausgebildet. Beim Anschrauben der Speichermodule an den Streben ragen die Schraubenköpfe insbesondere über die Streben hinaus. Diese überstehenden Schraubenköpfe können in den Aufnahmebereichen der Querträger angeordnet werden. Dadurch kann das Gehäuseteil mit den Streben und den daran befestigten Speichermodulen besonders nah an den Querträgern angeordnet werden und somit der zur Verfügung stehende Bauraum für den Hochvoltspeicher bestmöglich ausgenutzt werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird das zumindest eine
Speichermodul an zumindest einer Klemmleiste angeordnet und die zumindest eine Klemmleiste wird mittels Befestigungselementen an zumindest einem Querträger der Tragstruktur befestigt. Der Querträger ist wiederum ein zu den Front- und
Heckquerträgern unterschiedlicher Querträger. Die Klemmleisten erstrecken sich insbesondere in Fahrzeugquerrichtung und/oder Fahrzeuglängsrichtung. An den
Klemmleisten können wiederum Halteelemente zum Halten von Speichermodulen weiterer Speichermodulebenen angeordnet sein. Aus dem Verbinden der Speichermodule mit der Tragstruktur des Kraftfahrzeugs über die Klemmleisten kann eine besonders hohe Stabilität und Festigkeit erreicht werden, da die Speichermodule durch die ohnehin steife und feste Karosserie gehalten werden. Das Gehäuseteil wird in diesem Fall entlastet und kann beispielsweise aus einem besonders leichten Material hergestellt sein. Dabei kann vorgesehen sein, dass die zumindest eine Klemmleiste auf einer
Montagevorrichtung angeordnet wird, die zumindest eine mit dem zumindest einen Speichermodul verbundene Klemmleiste mittels der Montagevorrichtung an dem zumindest einen Querträger angeordnet und mittels der Befestigungselemente befestigt wird, und das Gehäuseteil nach Entfernen der Montagevorrichtung an der Tragstruktur befestigt wird. Die Montagevorrichtung kann beispielsweise ein Montagerahmen oder eine Montageplatte sein, auf welcher die Klemmleisten, vor oder nach dem Verbinden mit den Speichermodulen, angeordnet werden können. Die Montagevorrichtung weist
insbesondere Justierelemente, beispielsweise Stifte, auf, mittels welchen die
Klemmleisten ausgerichtet und in definierten Lagen zueinander platziert werden können. Die Montagevorrichtung kann beispielsweise in Richtung der Tragstruktur angehoben werden, sodass die Klemmleisten mit den Speichermodulen an den Querträgern befestigt werden können. Beispielsweise können die als Schrauben ausgebildeten
Befestigungselemente von unten durch die Klemmleisten hindurch in die Querträger geschraubt werden. Nach Entfernen der Montagevorrichtung kann dann das Gehäuseteil zum Abdichten des Speichergehäuses an der Tragstruktur befestigt werden.
Da die Klemmleisten bereits mittels der Montageplatte an dem Karosserieunterbau befestigt wurden, kann das Gehäuseteil mittels besonders weniger Befestigungselemente an der Rahmenstruktur befestigt werden. Beispielsweise kann das Gehäuseteil in Fahrzeuglängsrichtung verlaufende Verprägungen aufweisen und im Bereich der Verprägungen an die Querträger geschraubt werden. Durch die Verprägungen kann an der Unterseite der Bodenplatte eine Versenkung zum versenkten Anordnen der
Schraubenköpfe der Schrauben gebildet werden. Durch das Versenken der Schrauben kann eine im Wesentlichen ebene Unterseite des Gehäuseteils ohne überstehende Schraubenköpfe realisiert werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird die zumindest eine
Klemmleiste auf dem Gehäuseteil vormontiert, das zumindest eine Speichermodul wird an der Klemmleiste befestigt und das Gehäuseteil wird an der Tragstruktur angeordnet. Insbesondere wird mit den Befestigungselementen zum Befestigen der zumindest einen Klemmleiste an dem zumindest einen Querträger auch das Gehäuseteil an dem zumindest einen Querträger befestigt. Zum Vormontieren können die Klemmleisten an dem Gehäuseteil fixiert, beispielsweise festgeklemmt, werden. Dann können die
Speichermodule an den Klemmleisten befestigt werden. Das Gehäuseteil kann an die Tragstruktur gehoben werden, sodass die Klemmleisten an den entsprechenden
Querträgern angeordnet werden. Dabei werden die Klemmleisten mit den Befestigungselementen an den Querträgern der Tragstruktur befestigt. Die
Befestigungselemente können beispielsweise Befestigungsclips sein. Insbesondere sind die Befestigungselemente Schrauben, durch welche zusätzlich das Gehäuseteil mit der zumindest einen Klemmleiste und damit mit der Tragstruktur verbunden werden kann. Beispielsweise können die Schrauben ausgehend von der dem Umgebungsbereich zugewandten Unterseite der Grundplatte durch die Klemmleisten hindurch zu dem Querträger geführt werden. Die Schrauben erfüllen also gleichzeitig mehrere Funktionen, nämlich einerseits die Speichermodule mit der Tragstruktur zu verbinden und andererseits das Gehäuseteil mit der Tragstruktur zu verbinden. Gemäß dieser Herstellungsvariante kann der Hochvoltspeicher in wenigen Montageschritten in die Tragstruktur des
Kraftfahrzeugs integriert werden.
Ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug weist eine Tragstruktur sowie einen
Hochvoltspeicher auf, wobei der Hochvoltspeicher mittels eines erfindungsgemäßen Verfahrens oder einer Ausführungsform davon in die Tragstruktur integriert ist. Das Kraftfahrzeug ist insbesondere als ein elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug ausgebildet, beispielsweise als ein Elektrofahrzeug oder ein Hybridfahrzeug. Das Kraftfahrzeug weist insbesondere eine selbsttragende Karosserie auf, wobei die Tragstruktur durch einen Karosserieunterbau bzw. Karosserieboden gebildet ist.
Die mit Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren vorgestellten Ausführungsformen und deren Vorteile gelten entsprechend für das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen
Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar.
Die Erfindung wird nun anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Explosionsdarstellung einer Tragstruktur eines Kraftfahrzeugs und eines Hochvoltspeichers; eine perspektivische Darstellung der Tragstruktur gemäß Fig. 1 ;
Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Gehäuseteils mit Streben zum
Halten von Speichermodulen;
Fig. 4 eine schematische Darstellung eines Gehäuseteils mit Klemmleisten zum Halten von Speichermodulen;
Fig. 5 eine schematische Darstellung des Gehäuseteils mit den Streben
gemäß Fig. 3, welches mit Speichermodulen eines Hochvoltspeichers bestückt ist;
Fig. 6 eine schematische Darstellung des Gehäuseteils mit den Klemmleisten gemäß Fig. 4, welches mit Speichermodulen eines Hochvoltspeichers bestückt ist;
Fig. 7 eine Explosionsdarstellung des bestückten Gehäuseteils gemäß Fig. 5;
Fig. 8 eine Explosionsdarstellung des bestückten Gehäuseteils gemäß Fig. 6;
Fig. 9 eine Explosionsdarstellung aus Tragstruktur und dem bestückten
Gehäuseteil gemäß Fig. 5;
Fig. 10 eine Explosionsdarstellung aus Tragstruktur und dem bestückten
Gehäuseteil gemäß Fig. 6,
Fig. 1 1 eine Querschnittdarstellung der Tragstruktur und des bestückten
Gehäuseteils gemäß Fig. 9; und
Fig. 12 eine Querschnittdarstellung der Tragstruktur und des bestückten
Gehäuseteils gemäß Fig. 10.
In den Figuren sind gleiche sowie funktionsgleiche Elemente mit den gleichen
Bezugszeichen versehen. Fig. 1 zeigt eine Anordnung 1 für ein hier nicht gezeigtes, elektrisch antreibbares
Kraftfahrzeug. Die Anordnung 1 weist eine hier nur teilweise dargestellte Karosserie 2 des Kraftfahrzeugs auf, welche in Fig. 1 aus einer ersten Perspektive (Blick von oben in die Karosserie 2 hinein) und in Fig. 2 aus einer zweiten Perspektive (Blick von unten auf die Karosserie 2) dargestellt ist. Au ßerdem weist die Anordnung 1 einen Hochvoltspeicher 3 auf, welcher hier eine Vielzahl von zusammengeschalteten Speichermodulen 4 umfasst. Die Speichermodule 4 sind hier auf einem Gehäuseteil 5 angeordnet. Die Karosserie 2 weist eine Tragstruktur 6 in Form von einem Karosserieunterbau bzw. Karosserieboden mit einer Rahmenstruktur 7 sowie mit einem Bodenteil 8 auf. Die Tragstruktur 6 dient zum Stabilisieren der Karosserie 2 sowie zum Aufnehmen von Kollisionskräften bei einer Kollision des Kraftfahrzeugs. In Fig. 1 ist eine Oberseite 9 des Bodenteils 8, in Fig. 2 eine Unterseite 10 des Bodenteils 8 dargestellt. Die Oberseite 9 ist dabei einer Fahrgastzelle für das Kraftfahrzeug zugewandt, die Unterseite 10 ist einem Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs, insbesondere einer Fahrbahn für das Kraftfahrzeug, zugewandt.
Die Rahmenstruktur 7 der Tragstruktur 6 ist hier durch zwei in Fahrzeuglängsrichtung L verlaufende Längsträger 1 1 bzw. Schweller sowie zwei sich in Fahrzeugquerrichtung Q erstreckende Hauptquerträger 12 in Form von einem Frontquerträger und einem
Heckquerträger gebildet. Außerdem weist die Tragstruktur 6 weitere Nebenquerträger 13 auf, welche zum weiteren Stabilisieren der Tragstruktur 6 ausgebildet sind. Die
Rahmenstruktur 7 befindet sich dabei insbesondere zwischen einer Vorderachse und einer Hinterachse des Kraftfahrzeugs. Das Gehäuseteil 5 wird mit der Tragstruktur 6 verbunden, sodass sich zwischen der Tragstruktur 6 und dem Gehäuseteil 5,
insbesondere zwischen der Unterseite 10 des Bodenteils 8 und einer Oberseite 14 des Gehäuseteils 5, ein Gehäuseinnenraum ausbildet. Eine Unterseite 15 des Gehäuseteils 5 ist dem Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs zugewandt. Das Gehäuseteil 5 kann beispielsweise eine Unterbodenverkleidung des Kraftfahrzeugs ausbilden. In diesem gegenüber dem Umgebungsbereich abgeschlossenen Gehäuseinnenraum sind die Speichermodule 4 des Hochvoltspeichers 3 angeordnet. Die Tragstruktur 6 und das Gehäuseteil 5 bilden somit ein Speichergehäuse 16 für den Hochvoltspeicher 3 aus. Dabei bildet das Bodenteil 8 einen Gehäusedeckel des Speichergehäuses 16 aus. Der Hochvoltspeicher 3 wird somit teilweise in die Karosserie 2 des Kraftfahrzeugs integriert.
Eine Höhe des Gehäuseinnenraumes des Speichergehäuses 16 ist dabei abhängig von einer Form des Bodenteils 8, welche wiederum abhängig ist von einer Ausgestaltung der Fahrgastzelle. Das Bodenteil 8 weist hier Strukturen 17 auf, durch welche eine Höhe des Bodenteils 8 einen ortsabhängigen Verlauf aufweist. Die Strukturen 17 können beispielsweise eine Vertiefung 18 im Bereich des Fahrersitzes und des Beifahrersitzes oder ein Tunnel 19 in der Fahrgastzelle sein. Die Höhe des Gehäuseinnenraums im Bereich der Vertiefung 18 ist dabei derart gering, dass in einer ersten
Speichermodulebene 20 auf der Oberseite 14 des Gehäuseteils 5 keine Speichermodule 4 angeordnet werden können. Die Höhe des Gehäuseinnenraums unterhalb des Tunnels 19 ist hingegen groß genug, dass die erste Speichermodulebene 20 und eine sich in Fahrzeughochrichtung H darüber befindliche zweite Speichermodulebene 21 mit
Speichermodulen 4 bestückt werden können. Unterhalb des Tunnels 19 können also mehrere Speichermodule 4 in Fahrzeughochrichtung H übereinander angeordnet bzw. gestapelt werden.
In Fig. 3 und Fig. 4 ist das Gehäuseteil 5 unbestückt gezeigt. Das Gehäuseteil 5 ist einteilig ausgebildet und kann beispielsweise aus Blech gefertigt sein. Das Gehäuseteil 5 weist eine Grundplatte 22 auf, welche einen Gehäuseboden des Speichergehäuses 16 ausbildet. Au ßerdem weist das Gehäuseteil 5 einen die Grundplatte 22 umlaufende Rand
23 auf. Der Rand 23 ist hier durch eine gegenüber der Grundplatte 22 erhöhte Wandung
24 sowie einen seitlich von der Wandung 24 abstehenden flanschartigen Kragen 25 ausgebildet. Der Kragen 25 weist eine ebene, stufenlose Fläche auf, durch welche eine Dichtungsfläche zum Abdichten des Speichergehäuses 16 ausgebildet wird. Die in Fahrzeuglängsrichtung L verlaufenden Bereiche des Kragens 25 können an Stirnseiten 37 (siehe Fig. 9. und Fig. 10) der Längsträger 1 1 der Rahmenstruktur 7 angeordnet werden und die in Fahrzeugquerrichtung Q verlaufenden Bereiche des Kragens 25 können an Stirnseiten 37 der Hauptquerträger 12 des Rahmenstruktur 7 angeordnet werden. Die Stirnseiten 37 der Träger 1 1 , 12 bilden ebenfalls eine Dichtungsfläche aus, sodass ein Verbindungsbereich zwischen dem Kragen 25 und den Stirnseiten 37 der Träger 1 1 , 12 eine Dichtungsebene ausbildet. Zwischen dem Kragen 25 und den Stirnseiten 37 kann außerdem ein hier nicht gezeigtes Dichtungselement, beispielsweise ein Dichtungsring, angeordnet sein. Au ßerdem weist das Gehäuseteil 5 einen Steckerhalter 26 zum Halten von Steckverbindern 35 (siehe Fig. 5 bis Fig. 8) des Hochvoltspeichers 3 auf, welche hier als Laschen im Kragen 25 ausgebildet sind. Der Kragen 25 und die laschenförmigen Steckerhalter 26 bilden ebenfalls eine stufenlose, ebene Fläche aus. Die Steckerhalter 26 sind also im Bereich der Dichtungsebene angeordnet.
Gemäß Fig. 3 ist auf der Grundplatte 22 eine Vielzahl von hier in Querrichtung Q orientierten Streben 27 angeordnet, an welchen die Speichermodule 4 befestigt werden können. Die Streben 27 sind hier stoffschlüssig mit der Grundplatte 22 verbunden.
Beispielsweise sind die Streben 27 auf die Grundplatte 22 geschweißt. Außerdem sind hier Halteelemente 28 an den Streben 27 befestigt, beispielsweise angeschraubt. Die Halteelemente 28 dienen dazu, Speichermodule 4 in der weiteren Speichermodulebene 21 zu halten. Die Speichermodule 4 können mittels Fixierungsleisten 29, welche hier auf die Streben 27 aufgesetzt gezeigt sind, an den Streben 27 befestigt werden. In Fig. 5 sind die Speichermodule 4 an den Streben 27 gemäß Fig. 3 fixiert gezeigt. Eine
Explosionsdarstellung der Anordnung gemäß Fig. 5 ist in Fig. 7 gezeigt. Die
Fixierungsleisten 29 und damit die Speichermodule 4 können beispielsweise mittels Schrauben 30 an den entsprechenden Streben 27 befestigt werden.
In Fig. 4 ist auf der Grundplatte 22 eine Vielzahl von hier in Querrichtung Q orientierten Klemmleisten 31 angeordnet. In Fig. 6 sind die Speichermodule 4 an den Klemmleisten
31 befestigt gezeigt. Eine Explosionsdarstellung der Anordnung gemäß Fig. 6 ist in Fig. 8 gezeigt. Die Klemmleisten 31 sind hier lediglich auf das Gehäuseteil 5 aufgesetzt oder an dem Gehäuseteil 5 festgeklemmt. Zum Fixieren der Klemmleisten 31 können in dem Gehäuseteil 5 beispielsweise Buchsen 36 (siehe Fig. 6) angeordnet sein. Die
Halteelemente 28 für die weitere Speichermodulebene 21 sind hier auf der Grundplatte 22 angeordnet.
In Fig. 5 bis Fig. 8 ist außerdem gezeigt, dass sämtliche Komponenten des
Hochvoltspeichers 3, beispielsweise die Speichermodule 4, Steuerelemente 33 zum Ansteuern der Speichermodule 4, Elemente 34 zur Zellüberwachung, etc., über Leitungen
32 bereits zusammengeschaltet sind. Die Leitungen 32 können zu den Steckverbindern 35 geführt werden, welche von dem Steckerhalter 26 gehalten werden können. Die Steckerhalter 26 und damit die Steckverbinder 35 sind nach Anordnen des Gehäuseteils 5 an der Tragstruktur 6 und damit nach Anordnen der Speichermodule 4 in dem
Gehäuseinnenraum von außen zugänglich.
In Fig. 9 ist eine Explosionsdarstellung einer ersten Ausführungsform der Anordnung 1 mit der Karosserie 2 sowie mit dem Gehäuseteil 5 aufweisend die Streben 27 gemäß Fig. 3, Fig. 5 und Fig. 7 gezeigt. In Fig. 10 ist eine Explosionsdarstellung einer zweiten
Ausführungsform der Anordnung 1 mit der Karosserie 2 sowie dem Gehäuseteil 5 aufweisend die Klemmleisten 31 gemäß Fig. 4, Fig. 6 und Fig. 8 gezeigt. Zum Herstellen der Anordnung 1 wird der Rand 23 des Gehäusebodens 5 an den Stirnseiten 37 der Träger 1 1 , 12 angeordnet. Die Querträger 12 weisen hier mit den laschenförmigen Steckerhaltern 26 korrespondierende Laschen 38 auf, sodass die Rahmenstruktur 7 und der rahmenförmige Kragen 25 mit dem Steckerhalter 26 im Wesentlichen deckungsgleich sind. Der Kragen 25 mit dem Steckerhalter 26 kann somit passgenau an den Stirnseiten 37 der Träger 1 1 , 12 angeordnet werden. Nach Anordnen des Gehäuseteils 5 an der Tragstruktur 6 wird durch die Wandung 24 des Gehäuseteils 5 sowie durch die Träger 1 1 , 12 eine den Gehäuseinnenraum umgebende Seitenwand des Speichergehäuses 16 gebildet.
Zum Herstellen der ersten Ausführungsform der Anordnung 1 gemäß Fig. 9 wird das die Speichermodule 4 tragende Gehäuseteil 5 am Rand 23, hier an sich in Längsrichtung L erstreckenden Bereichen des Kragens 25, mit Befestigungselementen 39, beispielsweise Schrauben, an der Rahmenstruktur 7 befestigt. Zum Stabilisieren des Speichergehäuses 16 kann au ßerdem ein weiteres Befestigungselement 39 in einem Schwerpunkt der Grundplatte 22 angeordnet und mit einem Nebenquerträger 13 der Tragstruktur 6 fest verbunden werden. Die hier nicht sichtbaren, sich auf der Oberseite 14 des Gehäuseteils 5 befindlichen Streben 27 werden unter Ausbildung von Zwischenwänden in dem
Gehäuseinnenraum des Speichergehäuses 16 an den Nebenquerträgern 13 angeordnet. Die Nebenquerträger 13 können Aufnahmebereiche 40 aufweisen, in welchen
Schraubenköpfe 41 (siehe Fig. 1 1 ) der Schrauben 30 zum Befestigen der
Speichermodule 4 an den Streben 27 angeordnet werden können. Ein Querschnitt eines Teils der zusammengefügten Anordnung 1 gemäß Fig. 9, bei welchem die
Schraubenköpfe 41 in den Aufnahmebereichen 40 angeordnet sind, ist in Fig. 1 1 gezeigt.
Zum Herstellen der zweiten Ausführungsform der Anordnung 1 gemäß Fig. 10 werden die hier nicht sichtbaren Klemmleisten 31 an der Tragstruktur 6, beispielsweise an den Nebenquerträgern 13, befestigt, sodass die Speichermodule 4 von der Tragstruktur 6 gehalten werden. Die Klemmleisten 31 können beispielsweise mittels
Befestigungselementen 42 mit den Nebenquerträgern 13 fest verbunden werden. Dazu können die Befestigungselemente 42, wie in Fig. 10 gezeigt, ausgehend von der
Unterseite 15 der Grundplatte 22 durch die Klemmleisten 31 hindurch an die
Nebenquerträger 13 geschraubt werden. Die Befestigungselemente 42, welche insbesondere als Schrauben ausgebildet sind, befestigen somit auch das Gehäuseteil 5 an der Tragstruktur 6, wobei das Gehäuseteil 5 hier beispielsweise keine tragende Funktion erfüllt. In Fig. 12 ist ein Querschnitt eines Teils der zusammengefügten
Anordnung 1 gemäß Fig. 10 dargestellt. Schraubenköpfe 44 der als Schrauben ausgebildeten Befestigungselemente 42 sind hier an der Unterseite 15 des Gehäuseteils 5 angeordnet. Zum versenkten Anordnen der Schrauben können Versenkungen 43 in dem Gehäuseteil 5 ausgebildet sein. Zum Ausbilden der Versenkungen 43 können in der Unterseite 15 der Grundplatte 22 des Gehäuseteils 5 Verprägungen vorgesehen sein, in welchen die Schraubenköpfe 44 angeordnet werden. Auch kann vorgesehen sein, dass die Klemmleisten 31 mit den Speichermodulen 4 in einem ersten Montageschritt an den Querträgern 13 befestigt werden. Dazu können die Klemmleisten 31 mit den Speichermodulen 4 auf einer Montagevorrichtung angeordnet werden, welche nach Verbinden der Klemmleisten 31 mit den Querträgern 13 wieder entfernt wird. In einem zweiten Montageschritt kann dann das Gehäuseteil 5 mit einigen wenigen Befestigungselementen an der Tragstruktur 6 befestigt werden. Sobald das Gehäuseteil 5 an der Tragstruktur 6 befestigt ist und dadurch der Hochvoltspeicher 3 in die Tragstruktur 6 integriert wurde, kann die Anordnung 1 mit einem Korrosionsschutz, beispielsweise mittels kathodischer Tauchlackierung, beschichtet werden.
Bezugszeichenliste
1 Anordnung
2 Karosserie
3 Hochvoltspeicher
4 Speichermodule
5 Gehäuseteil
6 Tragstruktur
7 Rahmenstruktur
8 Bodenteil
9 Oberseite des Bodenteils
10 Unterseite des Bodenteils
1 1 Längsträger
12 Querträger
13 Querträger
14 Oberseite des Gehäuseteils
15 Unterseite des Gehäuseteils
16 Speichergehäuse
17 Struktur
18 Vertiefung
19 Tunnel
20 erste Speichermodulebene
21 zweite Speichermodulebene
22 Grundplatte
23 Rand
24 Wandung
25 Kragen
26 Steckerhalter
27 Strebe
28 Halteelement
29 Fixierungsleiste
30 Schrauben
31 Klemmleiste
32 Leitung
33 Steuerelement 34 Elemente zur Zellüberwachung
35 Steckverbinder
36 Buchse
37 Stirnseiten
38 Lasche
39 Befestigungselemente
40 Aufnahmebereich
41 Schraubenköpfe
42 Befestigungselemente
43 Versenkung
44 Schraubenköpfe
L Fahrzeuglängsrichtung
Q Fahrzeugquerrichtung
H Fahrzeughochrichtung

Claims

Patentansprüche
1 . Verfahren zum Integrieren eines Hochvoltspeichers (2) aufweisend zumindest ein Speichermodul (4) in eine Tragstruktur (6) eines Kraftfahrzeugs, wobei die folgenden Schritte durchgeführt werden:
- Bereitstellen eines Gehäuseteils (5) aufweisend eine Grundplatte (22) und einen die Grundplatte (22) umgebenden rahmenförmigen Rand (23);
- Anordnen des zumindest einen Speichermoduls (4) an dem Gehäuseteil (5) und/oder an der Tragstruktur (6);
- Anordnen des Rands (23) des Gehäuseteils (6) unterhalb und an einer aus Trägern (1 1 , 12) der Tragstruktur (6) gebildeten Rahmenstruktur (7); und
- Befestigen des Gehäuseteils (5) an der Tragstruktur (6) unter Ausbildung eines Speichergehäuses (16) für das zumindest eine Speichermodul (4), wobei ein Gehäuseinnenraum des Speichergehäuses (16) durch ein die Rahmenstruktur (7) in Richtung einer Fahrgastzelle des Kraftfahrzeug abdeckendes Bodenteil (8) der Tragstruktur (6), das Gehäuseteil (5) und die Rahmenstruktur (7) begrenzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Rand (23) des Gehäuseteils (5) durch eine gegenüber der Grundplatte (22) erhöhte Wandung (24) ausgebildet wird, wobei ein Gehäusedeckel des
Speichergehäuses (16) durch das Bodenteil (8), ein Gehäuseboden des
Speichergehäuses (16) durch die Grundplatte (22) und eine Gehäusewand des Speichergehäuses (16) durch die Wandung (24) und die sich in
Fahrzeughochrichtung (H) über den Wandung (24) befindliche Rahmenstruktur (7) ausgebildet werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
ein an die Wandung (24) angrenzender flanschartiger Kragen (25) ausgebildet wird und der Kragen (25) anliegend an Stirnseiten (37) der Träger (1 1 , 12) der Rahmenstruktur (7) angeordnet wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
zwischen dem Rand (23) des Gehäuseteils (5) und der Rahmenstruktur (7) der Tragstruktur (6) ein Dichtungselement zum Abdichten des Gehäuseinnenraumes des Speichergehäuses (16) gegenüber einem Umgebungsbereich des
Kraftfahrzeugs angeordnet wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
an einer einem Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs zugewandten Au ßenseite des Rands (23) zumindest ein Steckerhalter (26) zum Halten zumindest eines Steckverbinders (35) für den Hochvoltspeicher (3) ausgebildet wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
eine Anzahl an Speichermodulen (4) für den Hochvoltspeicher (3) und/oder eine Höhe der Speichermodule (4) in Abhängigkeit von einem Höhenprofil des Bodenteils (8) bereitgestellt wird, durch welches der Gehäuseinnenraum mit einer ersten Höhe in einem ersten Bereich und mit einer gegenüber der ersten Höhe größeren zweiten Höhe in zumindest einem zweiten Bereich ausgebildet wird, wobei in dem ersten Bereich eine erste Anzahl von Speichermodulen (4) übereinander angeordnet wird und/oder die Speichermodule (4) mit einer ersten Höhe ausgebildet werden, und wobei in dem zumindest einen zweiten Bereich eine im Vergleich zur ersten Anzahl größere zweite Anzahl an Speichermodulen (4) übereinander angeordnet wird und/oder die Speichermodule (4) mit einer im Vergleich zur ersten Höhe größeren zweiten Höhe ausgebildet werden.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche
dadurch gekennzeichnet, dass
die Tragstruktur (6) und das an der Tragstruktur (6) befestigte Gehäuseteil (5) mit einem Korrosionsschutz beschichtet werden.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
zumindest eine Strebe (27), insbesondere mittels einer formschlüssigen
Verbindung, auf der Grundplatte (22) des Gehäuseteils (5) befestigt wird, das zumindest eine Speichermodul (4) an der zumindest einen Strebe (27) angeordnet wird und der Rand (23) des das zumindest eine Speichermodul (4) tragenden Gehäuseteils (5) mit Befestigungselementen an der Rahmenstruktur (7) befestigt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, dass
die zumindest eine Strebe (27) unter Ausbildung zumindest einer Zwischenwand in dem Gehäuseinnenraum des Speichergehäuses (16) unterhalb eines Querträgers (13) der Tragstruktur (6) und anliegend an den Querträger (13) angeordnet wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis7,
dadurch gekennzeichnet, dass
das zumindest eine Speichermodul (4) an zumindest einer Klemmleiste (31 ) angeordnet wird und die zumindest eine Klemmleiste (31 ) mit
Befestigungselementen (42) an zumindest einem Querträger (13) der Tragstruktur (6) befestigt wird.
1 1 . Verfahren nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, dass
die zumindest eine Klemmleiste (31 ) auf einer Montagevorrichtung angeordnet wird, die zumindest eine mit dem zumindest einen Speichermodul (4) verbundene Klemmleiste (31 ) mittels der Montagevorrichtung an dem zumindest einen
Querträger (13) angeordnet wird und mit den Befestigungselemente befestigt wird, und das Gehäuseteil (5) nach Entfernen der Montagevorrichtung an der Tragstruktur (6) befestigt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, dass
die zumindest eine Klemmleiste (31 ) auf dem Gehäuseteil (5) vormontiert wird, das zumindest eine Speichermodul (5) an der Klemmleiste (31 ) befestigt wird und das Gehäuseteil (5) an der Tragstruktur (6) angeordnet wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet, dass
mit den Befestigungselementen zum Befestigen der zumindest einen Klemmleiste (31 ) an dem zumindest einen Querträger (13) auch das Gehäuseteil (5) an dem zumindest einen Querträger (13) befestigt wird.
14. Kraftfahrzeug mit einer Tragstruktur (6) sowie einem Hochvoltspeicher (3), wobei der Hochvoltspeicher (3) mittels eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche in die Tragstruktur (6) integriert ist.
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