WO2020030651A1 - Batteriegehäuse, batteriesystem und montageverfahren für ein batteriesystem - Google Patents

Batteriegehäuse, batteriesystem und montageverfahren für ein batteriesystem Download PDF

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Jochen Haussmann
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    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a battery housing for constructing a battery system for an electric vehicle.
  • the battery housing serves to accommodate a large number of battery cells, which can be accommodated in battery modules, for example.
  • the present invention further relates to a battery system for an electric vehicle with such a battery housing and an assembly method for a battery system.
  • an electric vehicle is understood to mean an electrically driven vehicle, in particular a purely electrically driven vehicle or a hybrid vehicle.
  • Such vehicles are equipped with an electrical energy store in the form of a battery, for example a traction battery or drive battery, which stores and makes available the electrical energy required for the ferry operation.
  • the batteries are also known as accumulators. As a rule, these are electrochemical batteries, in particular lithium-ion batteries.
  • Such batteries are usually not constructed as a monoblock but modularly from a large number of battery cells which are electrically connected to one another. For building one
  • a battery cell is understood to be an electrochemical storage cell, preferably a secondary cell.
  • the term "cell” can be understood as the smallest contactable unit.
  • a battery module is understood to mean a structural unit which has a Variety of battery cells summarized.
  • a battery or battery system is accordingly understood to be a structural unit which is constructed from one or more interconnected battery modules. The battery or the battery system are preferably intended for use in an electric vehicle, but can also be used in other vehicles or in others
  • Such battery systems also include a battery housing, which is used for the proper reception, mounting and connection of the battery cells or the battery modules.
  • a battery housing which is used for the proper reception, mounting and connection of the battery cells or the battery modules.
  • Battery housing has high tightness requirements. In this case, the battery housings must ensure that their interior housing the battery cells is sealed even under high pressure.
  • Battery housings are known in which a plurality of battery modules are arranged next to one another and / or one above the other on several levels, so-called floors, in spatially separate receiving spaces or compartments.
  • connecting elements are usually provided on an outside of the battery housing, which reach into the different receiving spaces via bushings in the outer wall of the battery housing.
  • the necessary bushings in the outer wall of the battery housing must be sealed separately in order to meet the tightness requirements for the battery housing.
  • the provision of additional seals has an impact on the manufacturing and, in particular, assembly costs. This can also affect the operational safety of the
  • Battery housing in which battery cells are to be arranged and interconnected in a limited space in separate receiving spaces or are to be dismantled accordingly. Accordingly, there is a need to provide a battery case in a compact design, which at the same time can contribute to simpler and safer assembly and disassembly procedures for an installer.
  • Battery system can be specified. The object is achieved by a battery housing with the features of claim 1, by a battery system with the features of claim 14 and by an assembly method for a battery system with the features of claim 15. Advantageous further developments result from the subclaims.
  • the battery housing comprises two receiving spaces, which are delimited from one another by means of a dividing wall, for receiving battery cells and a line rail passing through the dividing wall, in which an electrical connecting element for the electrically conductive connection of the battery cells to be arranged in different of the two receiving spaces can be received.
  • Battery case can be reduced, the risk of cables coming loose can be reduced and the battery can be made more compact. In particular, this can prevent electrical connections arranged on the outside of the battery housing from being exposed and being easily accessible to people. Accordingly, the proposed battery housing offers better protection against misuse or vandalism, environmental influences and those occurring during operation
  • the proposed solution can also reduce manufacturing and, in particular, assembly costs.
  • the conductor rail can serve as a guide element for the connecting element to be interconnected between the different battery cells.
  • the line rail can define a line channel in which the
  • Connecting element can be inserted at least from one side and, in an inserted state, can be displaced in the direction of a receiving position, in particular guided in a guided manner. In this way, the proposed battery housing can be assembled
  • the cable rail also has a protective function for what can be accommodated therein
  • the line rail can be provided such that in a state in which the connecting element is received, the line rail surrounds it at least in sections. Especially when using the battery case in one
  • Electric vehicle can thus the conductor rail even in a strongly deformed state
  • Battery housing as can occur after an accident of the electric vehicle, for example, to expose the connecting element and thus to prevent undesired electrical contacting of the same with other components in a battery system.
  • the proposed battery housing contributes to increased operational reliability of a battery system having the battery housing.
  • the proposed battery housing can be intended for use in an electric vehicle, but is not limited to this application. Rather, the battery housing can be used in any suitable application for receiving, holding and / or connecting battery cells.
  • the battery housing comprises two separate receiving spaces for receiving battery cells.
  • the receiving spaces can in particular form receiving compartments for the battery cells.
  • delimited reception spaces are understood to mean, in particular, spatially and / or structurally delimited reception spaces.
  • the two receiving spaces can be spatially and / or structurally separated from one another by the partition.
  • the partition wall can delimit, in particular spatially and / or structurally, both a first receiving space of the two receiving spaces and a second receiving space of the two receiving spaces.
  • the two receiving spaces can each be delimited by an outer wall of the battery housing, the partition wall being able to be arranged inside the battery housing.
  • the battery housing can have more than two, in particular a multiplicity, of receiving spaces arranged next to one another.
  • the receiving spaces can be provided to accommodate a plurality of battery cells.
  • it in a state of the battery housing accommodated in the battery cells, it can / can in the first accommodating space and / or in the second
  • a plurality of battery cells can be arranged in the receiving space.
  • the battery cells can be combined in units and interconnected therein.
  • the battery cells in such units can be connected in parallel or in series, the units having two poles in order to interconnect them with other units and thus to form a battery.
  • the battery cells can become so-called
  • Battery cell packages can be summarized, comprising a plurality of battery cells.
  • the battery cells can become so-called battery modules
  • the receiving spaces can each be set up to receive one or more such units, comprising a plurality of battery cells.
  • the receiving spaces can correspondingly have a shape adapted to the battery cells to be accommodated therein.
  • the receiving spaces can also have a shape adapted to the battery cell packs or battery modules to be accommodated therein.
  • the receiving spaces can each form an essentially cuboid space.
  • the receiving spaces can be essentially of the same size.
  • the battery housing can be designed such that the receiving spaces can be arranged next to one another and in particular parallel to one another. For example, that
  • Battery housings have a stacked design, in which the receiving spaces are arranged one above the other, in particular stacked. More precisely in one in the
  • the receiving spaces in the battery housing can form floors or compartments for the battery cells.
  • the receiving spaces in the assembled state of the battery housing, can be arranged next to one another in at least one direction transverse to the height direction.
  • the conductor rail can form an insulation component for the connecting element and thus fulfill a permanent insulation function within the battery housing.
  • the electrically insulating material can, for example, be a flexible material, in particular a rubber-like material that is relatively easily deformable under normal conditions.
  • the electrically insulating material can be a substantially rigid material, for example a
  • the connecting element to be accommodated therein can be provided in the form of an exposed conductor, that is to say in the form of a conductor having no insulation material.
  • the connecting element can also be provided in the form of a conductor encased in insulation.
  • the conductor rail can be produced from a non-electrically insulating material, for example from a metallic material, and can be designed to receive a conductor sheathed with insulation as a connecting element therein.
  • the insulation function is fulfilled by the conductor sheathing itself.
  • the line rail can protrude into at least one of the two receiving spaces and thus be arranged therein. More precisely, the line rail can have a first section projecting into the first receiving space and / or a second section projecting into the second receiving space. The first and the second section of the line rail can be one
  • first and the second section of the line rail can be one along an extension direction of the line rail
  • the second section projecting into the second receiving space can be longer than the first section of the conductor rail projecting into the first receiving space, or vice versa.
  • the line rail can have a height or a length along its direction of extension, in particular an overall height or length, which is greater than a height of the first or second receiving space extending along the direction of extension of the line rail.
  • the line rail can have a height or a length along its direction of extension which is in each case greater than the height of the first and second receiving spaces extending along the direction of extension.
  • the line rail can be provided in such a way that in one
  • Line rail along its extension direction has a height or a length that is greater than a height extending along the extension direction of the battery cells accommodated in the first and / or second receiving space. Furthermore, the line rail can have a height or a length along its extension direction that is greater than a height extending along the extension direction of the at least one battery module and / or battery cell package accommodated in the first and / or second accommodation space.
  • the line rail can be provided such that in a state of the battery housing in which battery cells are accommodated in each of the two receiving spaces, a first end of the line rail, in particular the first section of the line rail, along the direction of extension essentially at the level of a pole a battery cell arranged in the first receiving space or a battery module arranged in the first receiving space is arranged.
  • a second end of the conductor rail, in particular the second section of the conductor rail, opposite the first end can be arranged along the direction of extension essentially at the level of a further pole of a battery cell arranged in the second receiving space or of a battery module arranged in the second receiving space.
  • the conductor rail can form edge protection for at least one end section of the connecting element accommodated therein. In this way, it can be prevented that the end section of the connecting element is exposed and thus undesirably comes into contact with another component of the battery system, in particular the battery housing, in particular in electrically conductive contact.
  • the line rail can be designed such that, when the line rail is in the state of the connection element, at least one end of the line rail projects beyond the connection element along its direction of extension and / or along at least one direction transverse to the direction of extension. In this way, the conductor rail can at least partially enclose an end section of the connecting element, the end section of the connecting element being accessible or making electrical contact via a recess formed at the end of the conductor rail.
  • the battery housing can also have at least one further one penetrating the partition
  • line rail in which a further electrical connecting element for electrically conductive connection of the battery cells to be arranged in the different receiving spaces can be received.
  • the line rail and the at least one further line rail can be set up to form a circuit which passes through the two receiving spaces. More precisely, the line rail and the at least one further line rail can each form a line section of the circuit. For example, the
  • the line rail and the at least one further line rail can be set up to interconnect, in particular to connect in series or in parallel, the battery cells to be arranged in the first accommodation space and the battery cells to be arranged in the second accommodation space.
  • the battery housing can include the connecting element.
  • the connecting element can be accommodated in the line rail, in particular in the accommodating position.
  • the connecting element in particular fulfills the function of a conductor for the conductive connection of the battery cells to be arranged in the different receiving spaces.
  • the connecting element can form a high-voltage conductor section or a low-voltage conductor section of a battery connection.
  • the connecting element can be arranged completely or in sections in the line rail in the receiving position. More precisely, a first section of the connecting element can be enclosed in the line rail in the receiving position. In addition, a second section of the connecting element can protrude from the conduit. The second section can be exposed, that is to say it does not have any insulating material, or it can comprise an insulating jacket.
  • the first section and the second section of the connecting element can be bent to one another by an angle of substantially greater than 0 ° to 180 °. For example, the first section and the second section of the connecting element can be arranged at an angle of essentially 45 ° or 90 ° or 135 ° relative to one another.
  • the first and / or the second section of the connecting element can be arranged in the region of a connecting rail arranged in the battery housing.
  • the connecting rail can be connected in an electrically conductive manner to a plurality of battery cells within a receiving space.
  • the first and / or the second section of the connecting element can be arranged in the region of a connecting rail arranged in the battery housing.
  • the connecting rail can be connected in an electrically conductive manner to a plurality of battery cells within a receiving space.
  • Connecting element are in direct contact with the connecting rail.
  • the battery housing can be constructed from at least two mutually complementary and interlocking assemblies.
  • an assembly can comprise at least one of the receiving spaces. More specifically, an interior of the respective assembly can form the receiving space at least in sections, a floor of a further assembly engaging in the assembly delimiting the receiving space from at least one side and in particular forming a partition.
  • a receiving space can be formed between two interlocking assemblies.
  • the line rail can be fastened to a first of the two assemblies or firmly connected.
  • a second of the two assemblies can comprise the partition wall, which is provided with a feed-through that is complementary to the line rail, so that in an interlocking state of the first and the second assembly, the line rail is inserted through the feed-through into the receiving space enclosed by the second assembly ,
  • the line rail can serve as a plug and the complementary bushing can serve as a socket, which must be brought into engagement during assembly.
  • the first and / or the second assembly can each comprise a partition provided with a bushing and a line rail.
  • a closure flap can be provided which is attached to a
  • End portion of the line rail is releasably attachable.
  • the end section can in particular be arranged opposite to an end section of the line rail fastened to the assembly.
  • the closure flap can in particular serve to cover the connecting element which is exposed at the end section. In this way, the closure flap acts as insulation, which in particular increases the safety for a fitter when assembling a battery system comprising the battery housing.
  • the closure flap can have a shape that tapers in the direction of one end. So the flap can continue to function as a centering or
  • the at least two assemblies can be stacked on top of one another.
  • the battery housing can comprise a first assembly on which a second assembly can be arranged, so that the two assemblies are arranged in a stack.
  • the first assembly has a first floor, which together with side walls of the first assembly delimits a first receiving space included in the assembly.
  • the first receiving space is further delimited by a second floor of the second assembly arranged on the first assembly.
  • the second floor of the second assembly together with side walls of the second assembly, in turn delimits a second receiving space comprised in the second assembly.
  • the second floor of the second assembly forms a partition wall that separates the first and the second receiving space from each other.
  • a further assembly or a cover complementary to the second assembly can in turn be arranged on the second assembly, as a result of which the second receiving space can be delimited from above.
  • the battery housing can have a modular structure. In other words, the battery housing can thus provide a cost-efficient structure with high configurability.
  • Electric vehicle which comprises a battery housing with the features mentioned above, in which a plurality of battery cells are accommodated.
  • an assembly method for a battery system in particular for an electric vehicle, is proposed to achieve the object described above.
  • the battery system can in particular have the features of the battery system described above.
  • the features described above in connection with the battery housing and the battery system therefore also apply accordingly to the assembly method.
  • the assembly process includes the following steps:
  • receiving space for receiving at least one battery cell
  • a closure cap being releasably attached to an end section of the conductor rail, on which a first end of the connecting element is exposed, which in particular the exposed end of the connector covered; Securing a second end of the connecting element opposite the first end to a pole of the battery cell arranged in the first receiving space;
  • receiving space for receiving at least one further battery cell and has a partition delimiting the second receiving space, which is provided with a bushing complementary to the lead rail;
  • FIG. 1 shows a perspective view of an interior of a battery system with a
  • Figure 2 is a longitudinal sectional view of the battery system shown in Figure 1;
  • FIG. 3 is a perspective view of an interior of a battery case of a second embodiment in a first state; and FIG. 4 shows the battery housing shown in FIG. 3 in a second state.
  • FIG. 1 and 2 schematically show a battery system 10 with a battery housing 12 of a first embodiment.
  • the battery system 10 is for use in one
  • Electric vehicle provided.
  • the battery housing 12 comprises a first receiving space 14 and a second receiving space 16, which are set up for receiving a plurality of battery modules 18, 20, each comprising a plurality of battery cells 22.
  • Receiving space 14, 16 are delimited from one another by means of a partition wall 24. 1 and 2, the partition wall 24 is shown in a transparent manner and comprises a plurality of cooling channels through which a coolant for cooling the battery system can flow.
  • FIG. 1 and 2 illustrate a first battery module 18 arranged in the first receiving space 14 and a second battery module 20 arranged in the second receiving space 16. More than just one battery module 16, 18 can also be arranged in each of the first and second receiving spaces 14, 16 ,
  • the battery housing 12 further comprises a line rail 26 passing through the partition 24, in which an electrical connection element 28 for receiving the electrically conductive connection of the battery modules 18, 20 arranged in different of the two receiving spaces 14, 16 is received.
  • the first and the second receiving space 14, 16 each form receiving compartments for the
  • the partition 24 is arranged inside the battery housing 12.
  • Receiving spaces 14, 16 have a shape that is complementary to the battery modules 18, 20 accommodated therein.
  • the battery housing 12 is provided in a stacked construction, in which the receiving spaces 14, 16 are arranged one above the other, that is to say stacked. More precisely, when the battery housing 12 is mounted in the electric vehicle, the two receiving spaces 14, 16 are arranged one above the other in a height direction Z of the electric vehicle.
  • the conductor rail 26 is designed as an insulation component.
  • the conductor rail 26 is made of an electrically insulating material. In the embodiment shown here protrudes the conductor rail 26 in the first and the second receiving space 14, 16. More specifically, the conductor rail 26 comprises a first section 32 projecting into the first receiving chamber 14 and a second section 34 projecting into the second receiving chamber 16.
  • the conductor rail 26 is in the form of an elongated, tubular Component executed that a conduit for
  • the line rail 26 has an extension direction which coincides with a longitudinal direction of the line channel defined therein and is parallel to the height direction Z of the electric vehicle.
  • the first section 32 of the line rail 26 has a height along the direction Z of extension that is less than a height of the second section 34 of the line rail 26 along the direction Z of extension.
  • the conductor rail 26 has an overall height along the direction of extension Z, which is in each case greater than a height of the first and second receiving spaces 14, 16 along the direction of extension Z.
  • the conductor rail 26 has an overall height along the direction of extension Z, which is respectively greater is as a height of the first and second battery modules 18, 22 along the
  • the line rail 26 is positioned in the battery housing 12 such that a first end of the line rail 26, in particular the first section 32, is arranged along the direction of extension Z substantially at the level of one pole of the first battery module 18. Furthermore, a second end of the line rail 26, in particular the second section 34, opposite the first end, is arranged along the direction of extension Z substantially at the level of a further pole of the second battery module 20 and in the region of a connecting rail 36.
  • the connecting rail 36 is arranged within the second receiving space 16 and connects the connecting element 28 to a pole of the second battery module 20.
  • a corresponding connecting rail can also be arranged in the first receiving space 14.
  • the line rail 26 forms an edge protection for the one accommodated therein at the end of the second section 34
  • the line rail 26 is designed such that the
  • Line rail 26 protrudes beyond the connecting element 28 along its direction of extension, that is to say the height direction Z, in the direction of the end of the second section 34. At the same end, the conductor rail 28 also extends transversely to the first direction
  • Extension direction Z in particular a longitudinal direction X of the electric vehicle, and along a second direction transverse to the extension direction Z and across the first direction, in particular a width direction Y, beyond the connecting element 28.
  • the conductor rail 26 partially encloses an end section of the connecting element 28, wherein the end section of the connecting element 28 is exposed via a recess 38 formed at the end of the conductor rail 26 for electrical contacting.
  • the battery housing 12 further comprises at least one further line rail passing through the partition wall 24, which is designed in accordance with the line rail 26 described above. In this way, a circuit passing through the two receiving spaces 14, 16 can be formed.
  • the connecting element 28 comprises a first section 40 enclosed in the line rail 26 and a second section 42 protruding from the line rail 26, which are bent by essentially 90 ° relative to one another.
  • the first section 40 of the connecting element 28 is in direct contact with the connecting rail 26, the second section 42 being in direct contact with the pole of the first battery module 18.
  • the battery housing 12 is made up of a first and a complementary and interlocking second assembly.
  • the assembly comprises a bottom in the form of the partition 24 with adjoining side walls.
  • the assemblies each comprise a receiving space 14, 16, which in this state is open at the top.
  • the first assembly comprises the first receiving space 14 which, in the assembled state of the battery housing 12 shown, is delimited from the bottom, that is to say the partition 24, of the second assembly stacked thereon.
  • the second assembly has the second receiving space 16, on which further assemblies can be stacked.
  • the line rail 26 is connected to the first assembly via the connecting element 28 and the first battery module 18.
  • the partition wall 24 formed by the second assembly comprises a feedthrough that is complementary to the feeder rail 26, so that in the illustrated interlocking state of the first and the second assembly, the feeder rail 26 passes through the feedthrough through the second assembly
  • FIGS. 3 and 4 show a further embodiment of the battery housing 12.
  • the second embodiment differs in the structure of the conductor rail 26 and the connecting element 28 accommodated therein.
  • the connecting element 28 projects over the conductor rail along the direction of extension 26 out.
  • the battery housing 12 comprises a closure flap 44 which is detachably fastened to an end section of the line rail 26. More precisely, the
  • the closure flap 44 has a shape that tapers in the direction of its end. In the state shown in FIG. 3, the closure flap 24 is detached from the line rail 26. As far as applicable, all individual features that are shown in the exemplary embodiments can be combined and / or exchanged with one another without leaving the scope of the invention.

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Batteriegehäuse (12) für ein Elektrofahrzeug, umfassend: zwei mittels einer Trennwand (24) voneinander abgegrenzte Aufnahmeräume (14, 16) zur Aufnahme von Batteriezellen (22), und eine die Trennwand (24) durchsetzende Leitungsschiene (26), in der ein elektrisches Verbindungselement (28) zum elektrisch leitenden Verbinden der in unterschiedlichen der zwei Aufnahmeräumen (14, 16) anzuordnenden Batteriezellen (22) aufnehmbar ist.

Description

Batteriegehäuse, Batteriesystem und Montageverfahren für ein Batteriesystem
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Batteriegehäuse zum Aufbau eines Batteriesystems für ein Elektrofahrzeug. Das Batteriegehäuse dient dabei zur Aufnahme einer Vielzahl von Batteriezellen, die beispielsweise in Batteriemodulen aufgenommen sein können. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Batteriesystem für ein Elektrofahrzeug mit einem derartigen Batteriegehäuse und ein Montageverfahren für ein Batteriesystem.
Stand der Technik
Unter einem Elektrofahrzeug wird vorliegend ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug, insbesondere ein rein elektrisch angetriebenes Fahrzeug oder ein Hybridfahrzeug, verstanden. Derartige Fahrzeuge sind mit einem elektrischen Energiespeicher in Form einer Batterie, beispielsweise einer Traktionsbatterie oder Antriebsbatterie, ausgestattet, die für den Fährbetrieb notwendige elektrische Energie speichert und zur Verfügung stellt. Die Batterien werden auch als Akkumulatoren bezeichnet. Dabei handelt es sich in der Regel um elektrochemische Akkumulatoren, insbesondere um Lithium-Ionen-Akkumulatoren.
Derartige Batterien sind üblicherweise nicht als Monoblock sondern modular aus einer Vielzahl von Batteriezellen aufgebaut, die miteinander elektrisch verbunden sind. Für den Aufbau eines
Batteriesystems in einem Elektrofahrzeug ist es entsprechend bekannt, Batteriezellen in
Batteriemodulen anzuordnen und dann mehrere Batteriemodule zu einer Batterie
zusammenzubauen. Dies erhöht die Konfigurierbarkeit von Batteriesystemen und ermöglicht die Verwendung vergleichsweise kostengünstiger Standardbatteriezellen. Als Batteriezelle wird im Sinne der vorliegenden Offenbarung eine elektrochemische Speicherzelle, vorzugsweise eine Sekundärzelle, verstanden. Der Begriff„Zelle“ kann im Hinblick auf das physikalische Erscheinungsbild der Komponente als kleinste kontaktierbare Baueinheit verstanden werden. Demgegenüber wird unter einem Batteriemodul eine Baueinheit verstanden, welche eine Vielzahl von Batteriezellen zusammenfasst. Als Batterie oder Batteriesystem wird entsprechend eine Baueinheit verstanden, die aus einem oder mehreren zusammengeschalteten Batteriemodulen aufgebaut ist. Die Batterie oder das Batteriesystem sind vorzugsweise für den Einsatz in einem Elektrofahrzeug vorgesehen, können aber auch in anderen Fahrzeugen oder in anderen
Anwendungsbereichen eingesetzt werden.
Derartige Batteriesysteme umfassen ferner ein Batteriegehäuse, das zur ordnungsgemäßen Aufnahme, Halterung und Verschaltung der Batteriezellen oder der Batteriemodule dient. Für die Anwendung im Bereich von Elektrofahrzeugen sind an die zum Einsatz kommenden
Batteriegehäuse hohe Dichtigkeitsanforderungen gestellt. Hierbei müssen die Batteriegehäuse auch unter hohem Druck eine Abdichtung ihres die Batteriezellen aufnehmenden Innenraums gewährleisten.
Es sind Batteriegehäuse bekannt, in denen mehrere Batteriemodule in voneinander räumlich getrennten Aufnahmeräumen oder -fächern nebeneinander und/oder übereinander auf mehreren Ebenen, sogenannten Stockwerken, verteilt angeordnet sind. Zur elektrischen Verbindung der in den unterschiedlichen Aufnahmeräumen angeordneten Batteriezellen sind an einer Außenseite des Batteriegehäuses üblicherweise Verbindungselemente vorgesehen, die über Durchführungen in der Außenwand des Batteriegehäuses in die unterschiedlichen Aufnahmeräume greifen. Die hierfür notwendigen Durchführungen in der Außenwand des Batteriegehäuses sind separat abzudichten, um den Dichtigkeitsanforderungen an das Batteriegehäuse gerecht zu werden. Das Vorsehen zusätzlicher Abdichtungen hat jedoch Auswirkungen auf die Herstellungs- und insbesondere Montagekosten. Auch können sich dadurch Auswirkungen auf die Betriebssicherheit des
Batteriesystems ergeben, da einhergehend mit der Erhöhung der Anzahl von Abdichtungen auch ein Undichtigkeitsrisiko für das Batteriesystem zunimmt.
Aufgrund der in einem derartigen Batteriesystem vorherrschenden hohen Spannungen kann ein Monteur beim Zusammen- oder Auseinanderbauen derartiger Batteriesysteme einem
Sicherheitsrisiko ausgesetzt sein. Dies trifft insbesondere auf Batteriesysteme mit einem
Batteriegehäuse zu, in dem auf begrenztem Raum Batteriezellen in voneinander abgetrennten Aufnahmeräumen anzuordnen und zusammenzuschalten oder entsprechend auseinanderzubauen sind. Entsprechend besteht Bedarf, ein Batteriegehäuse in kompakter Bauweise bereitzustellen, das gleichzeitig zu einfacheren und sichereren Montage- und Demontageverfahren für einen Monteur beitragen kann.
Darstellung der Erfindung Ausgehend von dem bekannten Stand der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Batteriegehäuse und ein verbessertes Batteriesystem mit einem derartigen Batteriegehäuse bereitzustellen. Ferner soll ein verbessertes Montageverfahren für ein
Batteriesystem angegeben werden. Die Aufgabe wird durch ein Batteriegehäuse mit den Merkmalen des Anspruchs 1 , durch ein Batteriesystem mit den Merkmalen des Anspruchs 14 und durch ein Montageverfahren für ein Batteriesystem mit den Merkmalen des Anspruchs 15 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Entsprechend wird ein Batteriegehäuse für ein Elektrofahrzeug vorgeschlagen. Das
Batteriegehäuse umfasst zwei mittels einer Trennwand voneinander abgegrenzte Aufnahmeräume zur Aufnahme von Batteriezellen und eine die Trennwand durchsetzende Leitungsschiene, in der ein elektrisches Verbindungselement zum elektrisch leitenden Verbinden der in unterschiedlichen der zwei Aufnahmeräumen anzuordnenden Batteriezellen aufnehmbar ist.
Indem das Batteriegehäuse die Leitungsschiene aufweist, ermöglicht die hier vorgeschlagene Lösung, dass Verbindungselemente zum elektrischen Verbinden und somit zum
Zusammenschalten von in unterschiedlichen Aufnahmeräumen anzuordnenden Batteriezellen innerhalb des Batteriegehäuses vorgesehen sind. Im Vergleich zu aus dem Stand der Technik bekannten Batteriegehäusen, bei denen Verbindungselemente außen an dem Batteriegehäuse angeordnet sind oder durch separate, außen geführte Kabel ausgebildet werden, kann so eine kompakte Bauweise eines Batteriesystems sichergestellt werden. Entsprechend kann die vorgeschlagene strukturelle Ausgestaltung des Batteriegehäuses das Vorsehen von außen liegenden elektrischen Verbindungen zwischen Aufnahmeräumen reduzieren oder vermeiden. Indem bei dem vorgeschlagenen Batteriegehäuse derartige außen liegende elektrische
Verbindungen entfallen können, kann das Risiko von Undichtigkeiten im Betrieb des
Batteriegehäuses verringert werden, das Risiko von sich lösenden Kabeln reduziert werden und die Batterie kompakter ausgebildet werden. Insbesondere kann so verhindert werden, dass außen am Batteriegehäuse angeordnete elektrische Verbindungen freiliegen und für Personen leicht zugänglich sind. Entsprechend bietet das vorgeschlagene Batteriegehäuse besseren Schutz gegenüber Missbrauch oder Vandalismus, Umwelteinflüssen und im Betrieb auftretenden
Schwingungen. Zusätzliche Komponenten zur Absicherung der außen liegenden elektrischen Verbindungen können weiterhin entfallen. Auch können durch die vorgeschlagene Lösung die Herstellungs- und insbesondere Montagekosten gesenkt werden. In der vorgeschlagenen Lösung kann die Leitungsschiene als Führungselement für das die unterschiedlichen Batteriezellen zusammenzuschaltende Verbindungselement dienen.
Entsprechend kann die Leitungsschiene einen Leitungskanal definieren, in den das
Verbindungselement zumindest von einer Seite her einführbar und in einem darin eingeführten Zustand in Richtung einer Aufnahmeposition verschiebbar, insbesondere geführt verschiebbar ist. Auf diese Weise kann das vorgeschlagene Batteriegehäuse einen Zusammenbau eines
Batteriesystems mit einer Vielzahl von zusammengeschalteten Batteriezellen vereinfachen.
Weiterhin kommt der Leitungsschiene eine Schutzfunktion für das darin aufnehmbare
Verbindungselement zu. Insbesondere kann die Leitungsschiene derart bereitgestellt sein, dass in einem das Verbindungselement aufgenommenen Zustand die Leitungsschiene dieses zumindest abschnittsweise umschließt. Insbesondere beim Einsatz des Batteriegehäuses in einem
Elektrofahrzeug kann die Leitungsschiene so auch in einem stark verformten Zustand des
Batteriegehäuses, wie dies beispielsweise nach einem Unfall des Elektrofahrzeugs auftreten kann, ein Freilegen des Verbindungselements und so eine ungewollte elektrische Kontaktierung desselben mit anderen Bauteilen in einem Batteriesystem verhindern. Mit anderen Worten trägt das vorgeschlagene Batteriegehäuse zu einer erhöhten Betriebssicherheit eines das Batteriegehäuse aufweisenden Batteriesystems bei.
Das vorgeschlagene Batteriegehäuse kann für einen Einsatz in einem Elektrofahrzeug vorgesehen sein, ist jedoch nicht auf diese Anwendung beschränkt. Vielmehr kann das Batteriegehäuse in jeder beliebig geeigneten Anwendung zur Aufnahme, Halterung und/oder Verschaltung von Batteriezellen eingesetzt werden.
Wie vorangehend beschrieben, umfasst das Batteriegehäuse zwei voneinander abgegrenzte Aufnahmeräume zur Aufnahme von Batteriezellen. Die Aufnahmeräume können insbesondere Aufnahmefächer für die Batteriezellen bilden. Vorliegend werden unter abgegrenzten Aufnahmeräumen insbesondere räumlich und/oder strukturell abgegrenzte Aufnahmeräume verstanden. In der vorgeschlagenen Ausgestaltung können die zwei Aufnahmeräume durch die Trennwand räumlich und/oder strukturell voneinander abgegrenzt sein. Entsprechend kann die Trennwand sowohl einen ersten Aufnahmeraum der zwei Aufnahmeräume und einen zweiten Aufnahmeraum der zwei Aufnahmeräume begrenzen, insbesondere räumlich und/oder strukturell begrenzen. Weiterhin können die zwei Aufnahmeräume jeweils durch eine Außenwand des Batteriegehäuses begrenzt sein, wobei die Trennwand innerhalb des Batteriegehäuses angeordnet sein kann. In einer Weiterentwicklung kann das Batteriegehäuse mehr als zwei, insbesondere eine Vielzahl von nebeneinander angeordneten Aufnahmeräumen aufweisen.
Die Aufnahmeräume können dafür vorgesehen sein, jeweils eine Vielzahl von Batteriezellen aufzunehmen. Mit anderen Worten, in einem die Batteriezellen aufgenommenen Zustand des Batteriegehäuses können/kann in dem ersten Aufnahmeraum und/oder in dem zweiten
Aufnahmeraum eine Vielzahl von Batteriezellen angeordnet sein.
Die Batteriezellen können in Einheiten zusammengefasst und darin verschaltet sein. Beispielsweise können die Batteriezellen in derartigen Einheiten parallel oder seriell zusammengeschaltet sein, wobei die Einheiten zwei Pole aufweisen, um diese selbst mit anderen Einheiten zu verschalten und so eine Batterie zu bilden. Beispielsweise können die Batteriezellen zu sogenannten
Batteriezellenpaketen zusammengefasst sein, umfassend eine Vielzahl von Batteriezellen.
Alternativ oder zusätzlich können die Batteriezellen zu sogenannten Batteriemodulen
zusammengefasst sein, umfassend eine Vielzahl von Batteriezellen oder eine Vielzahl von Batteriezellenpaketen. Die Aufnahmeräume können dabei jeweils dazu eingerichtet sein, eine oder mehrere derartiger Einheiten aufzunehmen, umfassend eine Vielzahl von Batteriezellen.
Die Aufnahmeräume können entsprechend eine an die darin aufzunehmenden Batteriezellen angepasste Form aufweisen. Auch können die Aufnahmeräume eine an die darin aufzunehmenden Batteriezellenpakete oder Batteriemodule angepasste Form aufweisen. Beispielsweise können die Aufnahmeräume jeweils einen im Wesentlichen quaderförmigen Raum bilden. Die Aufnahmeräume können im Wesentlichen gleich groß ausgebildet sein.
Das Batteriegehäuse kann derart ausgebildet sein, dass die Aufnahmeräume nebeneinander und insbesondere parallel zueinander angeordnet sein können. Beispielsweise kann das
Batteriegehäuse eine gestapelte Bauweise aufweisen, in der die Aufnahmeräume übereinander angeordnet, insbesondere gestapelt angeordnet sind. Genauer können in einem in dem
Elektrofahrzeug montierten Zustand des Batteriegehäuses die Aufnahmeräume in einer
Höhenrichtung des Elektrofahrzeugs übereinander, insbesondere gestapelt, angeordnet sein. Entsprechend können die Aufnahmeräume in dem Batteriegehäuse Stockwerke oder Fächer für die Batteriezellen bilden. Alternativ oder zusätzlich können die Aufnahmeräume in dem montierten Zustand des Batteriegehäuses in wenigstens einer Richtung quer zu der Höhenrichtung nebeneinander angeordnet sein. Die Leitungsschiene kann ein Isolationsbauteil für das Verbindungselement bilden und somit eine permanente Isolationsfunktion innerhalb des Batteriegehäuses erfüllen. Hierzu kann die
Leitungsschiene aus einem elektrisch isolierenden Material hergestellt sein. Das elektrisch isolierende Material kann beispielsweise ein flexibles Material sein, insbesondere ein gummiartiges Material, dass unter Normalbedingungen relativ leicht verformbar ist. Alternativ kann das elektrisch isolierende Material ein im Wesentlichen starres Material sein, beispielsweise ein
Kunststoffmaterial, das unter Normalbedingungen nur unter relativ hohem Kraftaufwand verformbar ist. Indem die Leitungsschiene als Isolationsbauteil ausgebildet sein kann, kann das darin aufzunehmende Verbindungselement in Form eines freiliegenden Leiters, also in Form eines kein Isoliermaterial aufweisenden Leiters, bereitgestellt sein. Hierbei kann das Verbindungselement jedoch auch in Form eines von einer Isolierung ummantelten Leiters bereitgestellt sein.
Alternativ kann die Leitungsschiene aus einem nicht elektrisch isolierenden Material, beispielsweise aus einem metallischen Material, hergestellt und dazu eingerichtet sein, einen von einer Isolierung ummantelten Leiter als Verbindungselement darin aufzunehmen. Hierbei wird die Isolationsfunktion von der Leiterummantelung selbst erfüllt.
Die Leitungsschiene kann in wenigstens einen der zwei Aufnahmeräume ragen und somit darin angeordnet sein. Genauer kann die Leitungsschiene einen in den ersten Aufnahmeraum ragenden ersten Abschnitt und/oder einen in den zweiten Aufnahmeraum ragenden zweiten Abschnitt aufweisen. Der erste und der zweite Abschnitt der Leitungsschiene können dabei eine
unterschiedliche Länge aufweisen. Mit anderen Worten, der erste und der zweite Abschnitt der Leitungsschiene können entlang einer Erstreckungsrichtung der Leitungsschiene eine
unterschiedliche Länge aufweisen. Beispielsweise kann der in den zweiten Aufnahmeraum ragende zweite Abschnitt länger sein als der in den ersten Aufnahmeraum ragende erste Abschnitt der Leitungsschiene, oder umgekehrt. Im Speziellen kann die Leitungsschiene entlang ihrer Erstreckungsrichtung eine Höhe oder eine Länge, insbesondere eine Gesamthöhe oder -länge, aufweisen, die größer ist als eine sich entlang der Erstreckungsrichtung der Leitungsschiene erstreckende Höhe des ersten oder des zweiten Aufnahmeraums. Beispielsweise kann die Leitungsschiene eine Höhe oder eine Länge entlang ihrer Erstreckungsrichtung aufweisen die jeweils größer ist als die sich entlang der Erstreckungsrichtung erstreckende Höhe des ersten und des zweiten Aufnahmeraums.
Alternativ oder zusätzlich kann die Leitungsschiene derart bereitgestellt sein, dass in einem
Zustand, in dem in wenigstens einem Aufnahmeraum die Batteriezellen aufgenommen sind, die Leitungsschiene entlang ihrer Erstreckungsrichtung eine Höhe oder eine Länge aufweist, die größer ist als eine sich entlang der Erstreckungsrichtung erstreckende Höhe der in dem ersten und/oder zweiten Aufnahmeraum aufgenommenen Batteriezellen. Ferner kann die Leitungsschiene entlang ihrer Erstreckungsrichtung eine Höhe oder eine Länge aufweisen, die größer ist als eine sich entlang der Erstreckungsrichtung erstreckende Höhe des wenigstens einen in dem ersten und/oder zweiten Aufnahmeraum aufgenommenen Batteriemoduls und/oder Batteriezellenpakets.
In einer Weiterentwicklung kann die Leitungsschiene derart bereitgestellt sein, dass in einem Zustand des Batteriegehäuses, in dem in den zwei Aufnahmeräumen jeweils Batteriezellen aufgenommen sind, ein erstes Ende der Leitungsschiene, insbesondere des ersten Abschnitts der Leitungsschiene, entlang der Erstreckungsrichtung im Wesentlichen in Höhe eines Pols einer in dem ersten Aufnahmeraum angeordneten Batteriezelle oder eines in dem ersten Aufnahmeraum angeordneten Batteriemoduls angeordnet ist. Alternativ oder zusätzlich kann ein dem ersten Ende gegenüberliegendes zweites Ende der Leitungsschiene, insbesondere des zweiten Abschnitts der Leitungsschiene, entlang der Erstreckungsrichtung im Wesentlichen in Höhe eines weiteren Pols einer in dem zweiten Aufnahmeraum angeordneten Batteriezelle oder eines in dem zweiten Aufnahmeraum angeordneten Batteriemoduls angeordnet sein.
Ferner kann die Leitungsschiene einen Kantenschutz für wenigstens einen Endabschnitt des darin aufgenommenen Verbindungselements ausbilden. Auf diese Weise kann verhindert werden, dass der Endabschnitt des Verbindungselements freiliegt und so in ungewollter Weise mit einem anderen Bauteil des Batteriesystems, insbesondere des Batteriegehäuses, in Kontakt, insbesondere in elektrischen leitenden Kontakt tritt. Hierzu kann die Leitungsschiene derart ausgebildet sein, dass in dem das Verbindungselement aufgenommenen Zustand der Leitungsschiene wenigstens ein Ende der Leitungsschiene entlang ihrer Erstreckungsrichtung und/oder entlang wenigstens einer Richtung quer zu der Erstreckungsrichtung über das Verbindungselement hinausragt. Auf diese Weise kann die Leitungsschiene einen Endabschnitt des Verbindungselements zumindest teilweise umschließen, wobei der Endabschnitt des Verbindungselements über eine an dem Ende der Leitungsschiene ausgebildete Ausnehmung zugänglich oder elektrisch kontaktierbar ist.
Das Batteriegehäuse kann ferner wenigstens eine die Trennwand durchsetzende weitere
Leitungsschiene umfassen, in der ein weiteres elektrisches Verbindungselement zum elektrisch leitenden Verbinden der in den unterschiedlichen Aufnahmeräumen anzuordnenden Batteriezellen aufnehmbar ist. Die Leitungsschiene und die wenigstens eine weitere Leitungsschiene können dazu eingerichtet sein, einen die zwei Aufnahmeräume durchsetzenden Stromkreislauf zu bilden. Genauer können die Leitungsschiene und die wenigstens eine weitere Leitungsschiene hierbei jeweils einen Leitungsabschnitt des Stromkreislaufs bilden. Beispielsweise können die
Leitungsschiene und die wenigstens eine weitere Leitungsschiene dazu eingerichtet sein, die in dem ersten Aufnahmeraum anzuordnenden Batteriezellen und die in dem zweiten Aufnahmeraum anzuordnenden Batteriezellen zusammenzuschalten, insbesondere seriell oder parallel zusammenzuschalten.
In einer Weiterentwicklung kann das Batteriegehäuse das Verbindungselement umfassen. Das Verbindungselement kann in der Leitungsschiene aufgenommen sein, insbesondere in der Aufnahme Position. Das Verbindungselement erfüllt insbesondere die Funktion eines Leiters zum leitenden Verbinden der in den unterschiedlichen Aufnahmeräumen anzuordnenden Batteriezellen. Beispielsweise kann das Verbindungselement einen Hochvolt-Leiterabschnitt oder einen Niedervolt- Leiterabschnitt einer Batterieverschaltung ausbilden.
Das Verbindungselement kann in der Aufnahmeposition vollständig oder abschnittsweise in der Leitungsschiene angeordnet sein. Genauer kann in der Aufnahmeposition ein erster Abschnitt des Verbindungselements in der Leitungsschiene eingefasst sein. Zusätzlich kann ein zweiter Abschnitt des Verbindungselements aus dem Leitungskanal herausragen. Der zweite Abschnitt kann freiliegend sein, also kein Isoliermaterial aufweisend, oder eine isolierende Ummantelung umfassen. Der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt des Verbindungselements können um einen Winkel von im Wesentlichen größer als 0° bis 180° zueinander gebogen sein. Beispielsweise können der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt des Verbindungselements relativ zueinander in einem Winkel von im Wesentlichen 45° oder 90° oder 135° angeordnet sein.
Der erste und/oder der zweite Abschnitt des Verbindungselements können/kann im Bereich einer in dem Batteriegehäuse angeordneten Verbindungsschiene angeordnet sein. Innerhalb eines Aufnahmeraums kann die Verbindungsschiene mit mehreren Batteriezellen elektrisch leitend verbunden sein. Beispielsweise können/kann der erste und/oder der zweite Abschnitt des
Verbindungselements in unmittelbarem Kontakt mit der Verbindungschiene stehen. Alternativ oder zusätzlich können/kann der erste und/oder der zweite Abschnitt, insbesondere ein jeweiliges Ende davon, in einem Zustand, in dem wenigstens in einem Aufnahmeraum Batteriezellen angeordnet sind, im Bereich oder in unmittelbarem Kontakt mit einem Pol einer Batteriezelle, insbesondere eines Batteriemoduls oder Batteriezellenpakets, angeordnet sein. In einer Weiterentwicklung kann das Batteriegehäuse aus wenigstens zwei zueinander komplementären und ineinandergreifenden Baugruppen aufgebaut sein. Hierbei kann jeweils eine Baugruppe wenigstens einen der Aufnahmeräume umfassen. Genauer kann ein Innenraum der jeweiligen Baugruppe jeweils den Aufnahmeraum zumindest abschnittsweise ausbilden, wobei ein Boden einer in die Baugruppe eingreifenden weiteren Baugruppe den Aufnahmeraum von wenigstens einer Seite her begrenzt und insbesondere eine Trennwand bilden kann. Mit anderen Worten, ein Aufnahmeraum kann jeweils zwischen zwei ineinandergreifende Baugruppen ausgebildet sein.
Die Leitungsschiene kann an einer ersten der zwei Baugruppen befestigbar oder fest verbunden sein. Alternativ oder zusätzlich kann eine zweite der zwei Baugruppen die Trennwand umfassen, die mit einer zu der Leitungsschiene komplementären Durchführung versehen ist, sodass in einem ineinandergreifenden Zustand der ersten und der zweiten Baugruppe die Leitungsschiene über die Durchführung in den durch die zweite Baugruppe eingeschlossenen Aufnahmeraum eingeführt ist. Mit anderen Worten können die Leitungsschiene als Stecker und die dazu komplementäre Durchführung als Buchse dienen, die bei der Montage in Eingriff zu bringen sind. Weiterhin können die erste und/oder die zweite Baugruppe jeweils eine mit einer Durchführung versehene Trennwand und eine Leitungsschiene umfassen.
In einer Weiterentwicklung kann eine Verschlussklappe bereitgestellt sein, die an einem
Endabschnitt der Leitungsschiene lösbar befestigbar ist. Der Endabschnitt kann insbesondere gegenüberliegend zu einem an der Baugruppe befestigten Endabschnitt der Leitungsschiene angeordnet sein. Die Verschlussklappe kann insbesondere dazu dienen, das an dem Endabschnitt freiliegende Verbindungselement abzudecken. Auf diese Weise wirkt die Verschlussklappe als eine Isolierung, die insbesondere die Sicherheit für einen Monteur beim Zusammenbauen eines das Batteriegehäuse umfassenden Batteriesystems erhöht. Weiterhin kann die Verschlussklappe eine sich in Richtung eines Endes verjüngende Form aufweisen. So kann die Verschlussklappe weiterhin die Funktion eines Zentrier- oder
Führungselements beim Zusammenbauen des Batteriegehäuses erfüllen und entsprechend die Montage für einen Monteur vereinfachen.
Insbesondere können die wenigstens zwei Baugruppen aufeinander stapelbar sein. Beispielsweise kann das Batteriegehäuse eine erste Baugruppe umfassen, auf der eine zweite Baugruppe angeordnet sein kann, sodass die beiden Baugruppen gestapelt angeordnet sind. Die erste Baugruppe weist einen ersten Boden auf, der zusammen mit Seitenwänden der ersten Baugruppe einen in der Baugruppe umfassten ersten Aufnahmeraum begrenzt. Der erste Aufnahmeraum ist weiterhin durch einen zweiten Boden der auf der ersten Baugruppe angeordneten zweiten Baugruppe begrenzt.
Der zweite Boden der zweiten Baugruppe begrenzt wiederum zusammen mit Seitenwänden der zweiten Baugruppe einen in der zweiten Baugruppe umfassten zweiten Aufnahmeraum. Der zweite Boden der zweiten Baugruppe bildet dabei eine den ersten und den zweiten Aufnahmeraum voneinander abgrenzende Trennwand. Auf die zweite Baugruppe kann wiederum eine weitere Baugruppe oder ein zu der zweiten Baugruppe komplementärer Deckel angeordnet sein, wodurch der zweite Aufnahmeraum von oben her begrenzt sein kann. Auf diese Weise kann das Batteriegehäuse einen modularen Aufbau aufweisen. Mit anderen Worten kann das Batteriegehäuse so eine kosteneffiziente Struktur bei einer gleichzeitig hohen Konfigurierbarkeit bereitstellen.
Zur Lösung der oben beschriebenen Aufgabe wird weiterhin ein Batteriesystem für ein
Elektrofahrzeug vorgeschlagen, das ein Batteriegehäuse mit den voranstehend genannten Merkmalen umfasst, in dem eine Vielzahl von Batteriezellen aufgenommen sind. Die im
Zusammenhang mit dem Batteriegehäuse voranstehend beschriebenen Merkmale gelten somit entsprechend auch für das Batteriesystem als offenbart.
Weiterhin wird zur Lösung der oben beschriebenen Aufgabe ein Montageverfahren für ein Batteriesystem, insbesondere für ein Elektrofahrzeug, vorgeschlagen. Das Batteriesystem kann insbesondere die Merkmale des voranstehend beschriebenen Batteriesystems aufweisen. Die im Zusammenhang mit dem Batteriegehäuse und dem Batteriesystem voranstehend beschriebenen Merkmale gelten somit entsprechend auch für das Montageverfahren.
Das Montageverfahren umfasst die folgenden Schritte:
- Bereitstellen einer ersten Baugruppe eines Batteriegehäuses, die einen ersten
Aufnahmeraum zur Aufnahme wenigstens einer Batteriezelle umfasst;
- Anordnen wenigstens einer Batteriezelle in den ersten Aufnahmeraum;
- Bereitstellen einer Leitungsschiene, in der ein elektrisches Verbindungselement zum elektrisch leitenden Verbinden der in unterschiedlichen der zwei Aufnahmeräumen anzuordnenden Batteriezellen aufgenommen ist, wobei an einem Endabschnitt der Leitungsschiene, an dem ein erstes Ende des Verbindungselements freiliegt, eine Verschlusskappe lösbar befestigt ist, die insbesondere das freiliegende Ende des Verbindungselements bedeckt; - Befestigen eines dem ersten Ende gegenüberliegenden zweiten Endes des Verbindungselements an einem Pol der in dem ersten Aufnahmeraum angeordneten Batteriezelle;
- Bereitstellen einer zweiten Baugruppe des Batteriegehäuses, die einen zweiten
Aufnahmeraum zur Aufnahme wenigstens einer weiteren Batteriezelle umfasst und eine den zweiten Aufnahmeraum begrenzende Trennwand aufweist, die mit einer zu der Leitungsschiene komplementären Durchführung versehen ist;
- Zusammenfügen der ersten und der zweiten Baugruppe derart, dass die Leitungsschiene über die in der Trennwand vorgesehene Durchführung in den zweiten Aufnahmeraum eingeführt ist;
- Anordnen wenigstens einer weiteren Batteriezelle in den zweiten Aufnahmeraum;
- Lösen der Verschlussklappe von der Leitungsschiene; und
- elektrisch leitendes Verbinden des ersten Endes des Verbindungselements mit einem Pol der weiteren Batteriezelle.
Die voranstehend beschriebenen Verfahrensschritte können entsprechend der aufgeführten Reihenfolge oder in einer dazu abweichenden Reihenfolge ausgeführt werden. Weiterhin wird ein Demontageverfahren offenbart, das die voranstehend beschriebenen, in umgekehrter Reihenfolge auszuführenden Schritte umfasst.
Kurze Beschreibung der Figuren
Bevorzugte weitere Ausführungsformen der Erfindung werden durch die nachfolgende
Beschreibung der Figuren näher erläutert. Dabei zeigen schematisch: Figur 1 eine perspektivische Ansicht auf einen Innenraum eines Batteriesystem mit einem
Batteriegehäuse einer ersten Ausführungsform;
Figur 2 eine Längsschnittansicht auf das in Figur 1 gezeigte Batteriesystem; und
Figur 3 eine perspektivische Ansicht auf einen Innenraum eines Batteriegehäuses einer zweiten Ausführungsform in einem ersten Zustand; und Figur 4 das in Figur 3 gezeigte Batteriegehäuse in einem zweiten Zustand.
Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele anhand der Figuren beschrieben. Dabei werden gleiche, ähnliche oder gleichwirkende Elemente in den unterschiedlichen Figuren mit identischen Bezugszeichen versehen, und auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente wird teilweise verzichtet, um Redundanzen zu vermeiden.
In Figuren 1 und 2 ist schematisch ein Batteriesystem 10 mit einem Batteriegehäuse 12 einer ersten Ausführungsform gezeigt. Das Batteriesystem 10 ist für den Einsatz in einem
Elektrofahrzeug vorgesehen.
Wie in Figur 2 gezeigt, umfasst das Batteriegehäuse 12 einen ersten Aufnahmeraum 14 und einen zweiten Aufnahmeraum 16, die zur Aufnahme von mehreren Batteriemodulen 18, 20, umfassend jeweils eine Vielzahl von Batteriezellen 22, eingerichtet sind. Der erste und der zweite
Aufnahmeraum 14, 16 sind mittels einer Trennwand 24 voneinander abgegrenzt. In den Figuren 1 und 2 ist die Trennwand 24 durchsichtig dargestellt und umfasst mehrere von einem Kühlmittel zum Kühlen des Batteriesystems durchströmbare Kühlkanäle.
Figuren 1 und 2 veranschaulichen ein in dem ersten Aufnahmeraum 14 angeordnetes erstes Batteriemodul 18 und ein in dem zweiten Aufnahmeraum 16 angeordnetes zweites Batteriemodul 20. In dem ersten und dem zweiten Aufnahmeraum 14, 16 können jeweils auch mehr als nur ein Batteriemodul 16, 18 angeordnet sein.
Das Batteriegehäuse 12 umfasst ferner eine die Trennwand 24 durchsetzende Leitungsschiene 26, in der ein elektrisches Verbindungselement 28 zum elektrisch leitenden Verbinden der in unterschiedlichen der zwei Aufnahmeräumen 14, 16 angeordneten Batteriemodule 18, 20 aufgenommen ist. Der erste und der zweite Aufnahmeraum 14, 16 bilden jeweils Aufnahmefächer für die
Batteriemodule 18, 22, die seitlich durch Außenwände 30 des Batteriegehäuses 12 abgegrenzt sind. Die Trennwand 24 ist dabei innerhalb des Batteriegehäuses 12 angeordnet. Die
Aufnahmeräume 14, 16 weisen eine zu den darin aufgenommenen Batteriemodulen 18, 20 komplementäre Form auf. Das Batteriegehäuse 12 ist in einer Stapelbauweise bereitgestellt, bei der die Aufnahmeräume 14, 16 übereinander angeordnet, also gestapelt angeordnet sind. Genauer sind in einem in dem Elektrofahrzeug montierten Zustand des Batteriegehäuses 12 die zwei Aufnahmeräume 14, 16 in einer Höhenrichtung Z des Elektrofahrzeugs übereinander angeordnet.
Die Leitungsschiene 26 ist als Isolationsbauteil ausgeführt. Entsprechend ist die Leitungsschiene 26 aus einem elektrisch isolierenden Material hergestellt. In der hier gezeigten Ausführungsform ragt die Leitungsschiene 26 in den ersten und den zweiten Aufnahmeraum 14, 16. Genauer umfasst die Leitungsschiene 26 einen in den ersten Aufnahmeraum 14 ragenden ersten Abschnitt 32 und einen in den zweiten Aufnahmeraum 16 ragenden zweiten Abschnitt 34. Die Leitungsschiene 26 ist als ein längliches, rohrförmiges Bauteil ausgeführt, das einen Leitungskanal für das
Verbindungselement 28 definiert. Die Leitungsschiene 26 weist eine Erstreckungsrichtung auf, die mit einer Längsrichtung des darin definierten Leitungskanals zusammenfällt und parallel zur Höhenrichtung Z des Elektrofahrzeugs ist. Der erste Abschnitt 32 der Leitungsschiene 26 weist eine Höhe entlang der Erstreckungsrichtung Z auf, die kleine als eine Höhe des zweiten Abschnitts 34 der Leitungsschiene 26 entlang der Erstreckungsrichtung Z ist. Ferner weist die Leitungsschiene 26 eine Gesamthöhe entlang der Erstreckungsrichtung Z auf, die jeweils größer ist als eine Höhe des ersten und des zweiten Aufnahmeraums 14, 16 entlang der Erstreckungsrichtung Z. Weiterhin weist die Leitungsschiene 26 eine Gesamthöhe entlang der Erstreckungsrichtung Z auf, die jeweils größer ist als eine Höhe des ersten und des zweiten Batteriemoduls 18, 22 entlang der
Erstreckungsrichtung Z. Die Leitungsschiene 26 ist derart in dem Batteriegehäuse 12 positioniert, dass ein erstes Ende der Leitungsschiene 26, insbesondere des ersten Abschnitts 32, entlang der Erstreckungsrichtung Z im Wesentlichen in Höhe eines Pols des ersten Batteriemoduls 18 angeordnet ist. Ferner ist ein dem ersten Ende gegenüberliegendes zweites Ende der Leitungsschiene 26, insbesondere des zweiten Abschnitts 34, entlang der Erstreckungsrichtung Z im Wesentlichen in Höhe eines weiteren Pols des zweiten Batteriemoduls 20 und im Bereich einer Verbindungsschiene 36 angeordnet. Die Verbindungsschiene 36 ist innerhalb des zweiten Aufnahmeraums 16 angeordnet und verbindet das Verbindungselement 28 mit einem Pol des zweiten Batteriemoduls 20. Eine entsprechende Verbindungsschiene kann auch in dem ersten Aufnahmeraum 14 angeordnet sein.
In dem in Figuren 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispiel bildet die Leitungsschiene 26 an dem Ende des zweiten Abschnitts 34 einen Kantenschutz für das darin aufgenommene
Verbindungselement 28. Hierzu ist die Leitungsschiene 26 derart ausgebildet, dass die
Leitungsschiene 26 entlang ihrer Erstreckungsrichtung, also der Höhenrichtung Z, in Richtung des Endes des zweiten Abschnittes 34 über das Verbindungselement 28 hinausragt. An demselben Ende ragt die Leitungsschiene 28 ferner entlang einer ersten Richtung quer zu der
Erstreckungsrichtung Z, insbesondere einer Längsrichtung X des Elektrofahrzeugs, und entlang einer zweiten Richtung quer zu der Erstreckungsrichtung Z und quer der ersten Richtung, insbesondere einer Breitenrichtung Y, über das Verbindungselement 28 hinaus. Auf diese Weise umschließt die Leitungsschiene 26 einen Endabschnitt des Verbindungselements 28 teilweise, wobei der Endabschnitt des Verbindungselements 28 über eine an dem Ende der Leitungsschiene 26 ausgebildete Ausnehmung 38 zur elektrischen Kontaktierung freiliegt.
Das Batteriegehäuse 12 umfasst ferner wenigstens eine die Trennwand 24 durchsetzende weitere Leitungsschiene, die entsprechend der voranstehend beschriebenen Leitungsschiene 26 ausgebildet ist. Auf diese Weise kann ein die zwei Aufnahmeräume 14, 16 durchsetzender Stromkreis ausgebildet sein.
Wie in Figur 2 gezeigt, umfasst das Verbindungselement 28 einen in der Leitungsschiene 26 eingefassten ersten Abschnitt 40 und einen aus der Leitungsschiene 26 herausragenden zweiten Abschnitt 42, die relativ zueinander um im Wesentlichen 90° gebogen sind. Der erste Abschnitt 40 des Verbindungselements 28 ist in unmittelbaren Kontakt mit der Verbindungsschiene 26, wobei der zweite Abschnitt 42 in unmittelbaren Kontakt mit dem Pol des ersten Batteriemoduls 18 steht.
In der hier gezeigten Ausführungsform ist das Batteriegehäuse 12 aus einer ersten und einer dazu komplementären und mit dieser ineinandergreifenden zweiten Baugruppe aufgebaut. Jede
Baugruppe umfasst dabei einen in Form der Trennwand 24 ausgebildeten Boden mit daran angrenzenden Seitenwänden. In einem auseinandergebauten Zustand umfassen die Baugruppen jeweils einen Aufnahmeraum 14, 16, der in diesem Zustand nach oben hin offen ist. In dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel umfasst die erste Baugruppe den ersten Aufnahmeraum 14 der in dem gezeigten, zusammengebauten Zustand des Batteriegehäuses 12 von dem Boden, also der Trennwand 24, der darauf gestapelten zweiten Baugruppe nach oben hin begrenzt ist.
Entsprechend weist die zweite Baugruppe den zweiten Aufnahmeraum 16 auf, auf den weitere Baugruppen gestapelt werden können.
In der gezeigten Konfiguration ist die Leitungsschiene 26 über das Verbindungselement 28 und das erste Batteriemodul 18 mit der ersten Baugruppe verbunden. Die durch die zweite Baugruppe ausgebildete Trennwand 24 umfasst eine zu der Leitungsschiene 26 komplementäre Durchführung, sodass in dem dargestellten ineinandergreifenden Zustand der ersten und der zweiten Baugruppe die Leitungsschiene 26 über die Durchführung in den durch die zweite Baugruppe
eingeschlossenen zweiten Aufnahmeraum 16 eingeführt ist.
Figuren 3 und 4 zeigen eine weitere Ausführungsform des Batteriegehäuses 12. Gegenüber der in Figuren 1 und 2 gezeigten Ausgestaltung unterscheidet sich die zweite Ausführungsform durch die Struktur der Leitungsschiene 26 und des darin aufgenommenen Verbindungselements 28. Hier ragt das Verbindungselement 28 entlang der Erstreckungsrichtung über die Leitungsschiene 26 heraus. Wie in Figur 4 veranschaulicht, umfasst das Batteriegehäuse 12 eine Verschlussklappe 44, die an einem Endabschnitt der Leitungsschiene 26 lösbar befestigt ist. Genauer weist die
Verschlussklappe 44 eine sich in Richtung ihres Endes verjüngende Form auf. In dem in Figur 3 gezeigten Zustand ist die Verschlussklappe 24 von der Leitungsschiene 26 gelöst. Soweit anwendbar, können alle einzelnen Merkmale, die in den Ausführungsbeispielen dargestellt sind, miteinander kombiniert und/oder ausgetauscht werden, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen.
Bezugszeichenliste
10 Batteriesystem
12 Batteriegehäuse
14 erster Aufnahmeraum
16 zweiter Aufnahmeraum
18 erstes Batteriemodul
20 zweites Batteriemodul
22 Batteriezellen
24 Trennwand
26 Leitungsschiene
28 Verbindungselement
30 Außenwand des Batteriegehäuses
32 erster Abschnitt der Leitungsschiene
34 zweiter Abschnitt der Leitungsschiene 36 Verbindungsschiene
38 Ausnehmung
40 erster Abschnitt des Verbindungselements
42 zweiter Abschnitt des Verbindungselements
44 Verschlusskappe

Claims

Ansprüche
1. Batteriegehäuse (12) für ein Elektrofahrzeug, umfassend:
zwei mittels einer Trennwand (24) voneinander abgegrenzte Aufnahmeräume (14, 16) zur Aufnahme von Batteriezellen (22), und
eine die Trennwand (24) durchsetzende Leitungsschiene (26), in der ein elektrisches
Verbindungselement (28) zum elektrisch leitenden Verbinden der in unterschiedlichen der zwei Aufnahmeräumen (14, 16) anzuordnenden Batteriezellen (22) aufnehmbar ist.
2. Batteriegehäuse nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die zwei
Aufnahmeräume (14, 16) durch eine Außenwand (30) des Batteriegehäuses (12) begrenzt sind und die Trennwand (24) innerhalb des Batteriegehäuses (12) angeordnet ist.
3. Batteriegehäuse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Aufnahmeräume (14, 16) jeweils zur Aufnahme einer Vielzahl von Batteriezellen (22) eingerichtet sind, die insbesondere in wenigstens einem Batteriezellenpaket oder wenigstens einem Batteriemodul (18, 20) zusammengefasst sind, und/oder
bei dem in einem in dem Elektrofahrzeug montierten Zustand des Batteriegehäuses (12) die zwei Aufnahmeräume (14, 16) in einer Höhenrichtung (Z) des Elektrofahrzeugs übereinander angeordnet sind.
4. Batteriegehäuse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitungsschiene (28) aus einem elektrisch isolierenden Material hergestellt ist.
5. Batteriegehäuse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitungsschiene (28) einen in einen ersten der zwei Aufnahmeräume (14, 16) ragenden ersten Abschnitt (32) und/oder einen in einen zweiten der zwei Aufnahmeräume (14, 16) ragenden zweiten Abschnitt (34) aufweist, wobei insbesondere der erste und der zweite Abschnitt (32, 34) der Leitungsschiene (26) eine entlang einer Erstreckungsrichtung (Z) der Leitungsschiene (26) unterschiedliche Länge aufweisen.
6. Batteriegehäuse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitungsschiene (26) entlang ihrer Erstreckungsrichtung (Z) eine Höhe aufweist, die größer ist als eine sich entlang der Erstreckungsrichtung (Z) erstreckende Höhe des ersten oder des zweiten Aufnahmeraums (14, 16), und/oder in einem Zustand, in dem in wenigstens einem Aufnahmeraum (14, 16) die Batteriezellen (22) aufgenommen sind, die Leitungsschiene (26) entlang ihrer Erstreckungsrichtung (Z) eine Höhe aufweist, die größer ist als eine sich entlang der Erstreckungsrichtung (Z) erstreckende Höhe der in dem Aufnahmeraum (14, 16) aufgenommenen Batteriezellen (22), insbesondere des aufgenommenen Batteriemoduls (18, 20) oder des
Batteriezellenpakets.
7. Batteriegehäuse nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass in einem
Zustand, in dem in den zwei Aufnahmeräumen (14, 16) jeweils Batteriezellen (22) aufgenommen sind, ein erstes Ende der Leitungsschiene (26) entlang ihrer
Erstreckungsrichtung (Z) im Wesentlichen in Höhe eines Pols einer in dem ersten
Aufnahmeraum (14) angeordneten Batteriezelle (22) angeordnet ist und ein zweites Ende der Leitungsschiene (26) entlang ihrer Erstreckungsrichtung (Z) im Wesentlichen in Höhe eines weiteren Pols einer in dem zweiten Aufnahmeraum (16) angeordneten Batteriezelle angeordnet ist.
8. Batteriegehäuse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem das Verbindungselement (28) aufgenommenen Zustand der Leitungsschiene (26) wenigstens ein Ende der Leitungsschiene (28) entlang einer Erstreckungsrichtung (Z) der Leitungsschiene (26) und/oder entlang wenigstens einer Richtung (X; Z) quer zu der Erstreckungsrichtung (Z) über das Verbindungselement (28) hinausragt.
9. Batteriegehäuse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine die Trennwand (24) durchsetzende weitere Leitungsschiene (26) umfasst, in der ein weiteres elektrisches Verbindungselement (28) zum elektrisch leitenden Verbinden der in den unterschiedlichen Aufnahmeräumen (14, 16) anzuordnenden Batteriezellen (22) aufnehmbar ist, insbesondere um einen die unterschiedlichen
Aufnahmeräume (14, 16) durchsetzenden Stromkreislauf zu bilden.
10. Batteriegehäuse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein in der Leitungsschiene (26) aufgenommenes Verbindungselement (28) vorgesehen ist, wobei insbesondere das Verbindungselement (28) einen in der
Leitungsschiene (26) eingefassten ersten Abschnitt (40) und einen aus der Leitungsschiene (26) herausragenden zweiten Abschnitt (42) umfasst.
1 1. Batteriegehäuse nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Abschnitt (40) des Verbindungselements (28) in unmittelbaren Kontakt mit einer in dem
Batteriegehäuse (12) angeordneten Verbindungsschiene (36) steht und/oder der zweite Abschnitt (44) in einem Zustand, in dem in wenigstens einem Aufnahmeraum (14, 16)
Batteriezellen (22) angeordnet sind, in unmittelbaren Kontakt mit einem Pol der
Batteriezellen (22) oder eines Batteriemoduls (18, 20) steht.
12. Batteriegehäuse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es aus wenigstens zwei zueinander komplementären und ineinandergreifenden Baugruppen aufgebaut ist, die jeweils einen der Aufnahmeräume (14, 16) umfassen, wobei die Leitungsschiene (16) an einer ersten der zwei Baugruppe befestigbar oder fest verbunden ist und eine zweite der zwei Baugruppen die Trennwand (24) umfasst, die mit einer zu der Leitungsschiene (26) komplementären Durchführung versehen ist, sodass in einem ineinandergreifenden Zustand der ersten und der zweiten Baugruppe die
Leitungsschiene (26) über die Durchführung in den durch die zweite Baugruppe eingeschlossenen Aufnahmeraum (16) eingeführt ist.
13. Batteriegehäuse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an einem Endabschnitt der Leitungsschiene (26) eine Verschlusskappe (44) lösbar befestigbar ist, wobei die Verschlusskappe (44) eine sich in Richtung eines Endes verjüngende Form aufweist.
Batteriesystem (10) für ein Elektrofahrzeug, umfassend ein Batteriegehäuse (12) nach einem der vorstehenden Ansprüche, in dem eine Vielzahl von Batteriezellen (22) aufgenommen sind.
15. Montageverfahren für ein Batteriesystem (10), insbesondere für Elektrofahrzeug,
umfassend die Schritte:
- Bereitstellen einer ersten Baugruppe eines Batteriegehäuses (12), die einen ersten
Aufnahmeraum (14) zur Aufnahme wenigstens einer Batteriezelle (22) umfasst;
- Anordnen wenigstens einer Batteriezelle (18) in den ersten Aufnahmeraum (14);
- Bereitstellen einer Leitungsschiene (26), in der ein elektrisches Verbindungselement (28) zum elektrisch leitenden Verbinden von in zwei Aufnahmeräumen (14, 16) anzuordnenden Batteriezellen aufgenommen ist, wobei an einem Endabschnitt der Leitungsschiene (26), an dem ein erstes Ende des Verbindungselements (28) freiliegt, eine Verschlusskappe (44) lösbar befestigt ist;
- Befestigen eines dem ersten Ende gegenüberliegenden zweiten Endes des
Verbindungselements (28) an einem Pol der in dem ersten Aufnahmeraum (14) angeordneten Batteriezelle (18);
- Bereitstellen einer zweiten Baugruppe des Batteriegehäuses (12), die einen zweiten Aufnahmeraum (16) zur Aufnahme wenigstens einer weiteren Batteriezelle (20) umfasst und eine den zweiten Aufnahmeraum (16) begrenzende Trennwand (24) aufweist, die mit einer zu der Leitungsschiene (26) komplementären Durchführung versehen ist;
- Zusammenfügen der ersten und der zweiten Baugruppe derart, dass die Leitungsschiene (26) über die in der Trennwand vorgesehene Durchführung in den zweiten Aufnahmeraum (16) eingeführt ist;
- Anordnen wenigstens einer weiteren Batteriezelle (20) in den zweiten Aufnahmeraum (16);
- Lösen der Verschlussklappe (44) von der Leitungsschiene (26); und
- elektrisch leitendes Verbinden des ersten Endes des Verbindungselements (28) mit einem Pol der weiteren Batteriezelle (20).
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