WO2023217482A1 - Tragvorrichtung für eine akkumulatorkomponente mit schutzleiste - Google Patents

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Franz Bonauer
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Martin Spaeth
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Definitions

  • the invention relates to a carrying device for at least one accumulator component of a traction accumulator, which is designed to hold the at least one accumulator component vertically above and horizontally only partially overlapping with at least one cell module of the traction accumulator in an accumulator housing of the traction accumulator.
  • the invention also relates to a traction accumulator and a motor vehicle.
  • traction batteries for electrically driven motor vehicles, which can be designed, for example, as high-voltage energy storage devices.
  • traction accumulators usually have a large number of accumulator components, for example cell modules and control devices, which are arranged in a battery housing of the traction accumulator.
  • the cell modules have a large number of cells, which in turn have degassing elements for releasing faulty hot gas from a cell housing of the cells.
  • the degassing elements can be arranged, for example, on cell housing covers of the cell housings, which form an upper side of the cell module. The top side of the cell module thus has a degassing area formed from the degassing elements of the cells.
  • a further accumulator component is arranged in the vertical direction above such a cell module, then in the event of a fault, this accumulator component is exposed to its hot gas in at least one cell of the cell module arranged underneath.
  • a stream of particles that is transported through the hot gas can lead to mechanical stress on the accumulator component. Accumulations of these particles can also reduce clearance and creepage distances and thus increase the risk of short circuits in the accumulator component. It is the object of the present invention to protect accumulator components of a traction accumulator of a motor vehicle from the negative effects of a hot gas outlet in a simple and reliable manner.
  • a carrying device for at least one accumulator component of a traction accumulator is designed to hold the at least one accumulator component vertically above and horizontally only partially overlapping with at least one cell module of the traction accumulator in an accumulator housing of the traction accumulator.
  • the carrying device comprises a holding frame for receiving the battery component and for partially overlapping arrangement with a top side of the at least one cell module horizontally offset from a degassing area of the at least one cell module located on the top side.
  • the carrying device includes a hot gas capture device. This hot gas capture device comprises at least one protective strip attached to the holding frame, protruding from an outside of a frame strip of the holding frame, i.e.
  • the at least one protective strip is designed to collect hot gas emerging from the degassing area of at least one cell of the cell module and to keep it away from the at least one accumulator component.
  • the invention also relates to a traction accumulator for a motor vehicle.
  • the traction accumulator comprises at least one cell module having a plurality of cells, with a degassing area with degassing elements of the cells for releasing a hot gas from a cell housing of the cells being located on an upper side of the cell module.
  • the traction accumulator has at least one accumulator component and a carrying device according to the invention, wherein the at least one accumulator component is arranged in the holding frame and is arranged partially overlapping with the top of the cell module, horizontally offset from the degassing area.
  • the at least one protective strip of the hot gas capture device is arranged vertically at a distance from and horizontally overlapping with the degassing area and thus covers the degassing area.
  • the traction accumulator is in particular a high-voltage energy storage device.
  • the cells of the cell module of the traction accumulator are designed as prismatic cells, each of which has a flat cuboid cell housing.
  • the at least one cell module is designed as a cell stack made of the prismatic cells stacked in the stacking direction.
  • the stacking direction can, for example, correspond to a transverse direction of the vehicle in the arranged state of the traction accumulator in the motor vehicle.
  • the cell housings of the cells have respective degassing elements, for example bursting membranes, which form the degassing area on the top of the cell module.
  • this degassing area is strip-shaped and extends along the stack direction.
  • the traction accumulator is designed to have multiple levels and has at least one cell module arranged in a first level or a first floor in the accumulator housing and at least one accumulator component, which is arranged in a second level lying above it vertically or in the vertical direction.
  • the at least one cell module can be arranged, for example, on a bottom region of a lower housing part of the battery housing.
  • the at least one accumulator component is in particular a further cell module.
  • the at least one accumulator component can also be a control device, for example.
  • the at least one accumulator component is arranged in the listening direction above and horizontally transverse to the stacking direction, for example along a vehicle longitudinal direction, offset from the at least one cell module, so that a bottom side of the battery component and the top side of the cell module only partially overlap.
  • the accumulator component does not overlap with the degassing area and is therefore arranged horizontally away from the degassing area.
  • the degassing area therefore runs below and next to the accumulator component.
  • the carrying device is provided to hold the accumulator component in the second level or in the second floor. This has the holding frame, which surrounds or encloses the accumulator component.
  • the holding frame is in particular designed to be bottomless, so that the underside of the accumulator component is exposed.
  • the holding frame can, for example, be attached to a housing part of the battery housing, for example the lower housing part, by means of base-like supporting elements of the carrying device.
  • the holding frame can be in the form of a strip Retaining struts of the battery housing can be attached, to which the at least one cell module of the first level can also be attached.
  • the holding frame is preferably designed as a cast aluminum structure.
  • the holding frame has in particular two frame strips extending in the stacking direction and spaced apart from one another transversely to the stacking direction, which form long sides of the rectangular holding frame, and two frame strips extending transversely to the stacking direction and spaced apart from one another in the stacking direction, which form short sides of the holding frame.
  • the short-sided frame strips in particular face the side walls of the battery housing.
  • One of the long-sided frame strips overlaps the top of the cell module and is therefore arranged adjacent to the degassing area.
  • the carrying device In order to prevent the hot gas from rising unhindered in the direction of the accumulator component and damaging it, the carrying device has the hot gas catching device, or a hot gas catcher for short.
  • the hot gas catcher has at least one protective strip attached to the holding frame.
  • the protective strip is in particular designed as a stamped, bent sheet metal part, for example made of sheet steel.
  • the at least one protective strip stands essentially horizontally, i.e.
  • the at least one protective strip at least partially absorbs the rising hot gas and reduces, in particular prevents, heat and particle entry into the accumulator component. As a result, thermal and mechanical loads on the accumulator component and short circuits on the accumulator component can be advantageously prevented.
  • the at least one protective strip is attached to the holding frame by means of screws.
  • the holding frame has, for example, horizontally projecting tabs with through openings through which a screw can be passed.
  • the at least one protective strip can have rivet nuts into which the Screws are screwed in so that the at least one protective strip is attached hanging to the holding frame.
  • the at least one protective strip is designed to guide the hot gas along the frame strip in the direction of an end face of the protective strip arranged in the area of one end of the frame strip and thus to discharge it laterally on the carrying device.
  • the at least one protective strip for guiding the hot gas along the frame strip is designed in the shape of a U-profile. Due to the U-shaped design of the at least one protective strip, this reduces the spread of the hot gas in the vertical direction and transversely to the direction of extension of the frame strip and thus prevents an uncontrolled spread of the hot gas in the interior of the accumulator housing. Rather, the at least one U-shaped protective strip forms a degassing channel oriented along the frame strip in the direction of at least one side wall of the accumulator housing.
  • the carrying device has two protective strips arranged at a distance from one another on the frame strip of the holding frame, which are designed to direct the hot gas along the frame strip in the direction of opposite ends of the frame strip, with end faces of the protective strips arranged in the area of the ends of the frame strips are open and facing end faces of the protective strips each have a cover.
  • Each protective strip therefore guides the hot gas towards one end of the frame strip, so that the hot gas is directed towards both side walls of the accumulator housing and is discharged on both sides of the support device.
  • the invention also relates to an electrified motor vehicle with at least one traction battery according to the invention.
  • the motor vehicle is designed in particular as a passenger car.
  • Fig. 1 is a perspective view of a traction accumulator for a
  • Fig. 2 is a longitudinal sectional view of the traction accumulator according to Fig. 1;
  • FIG. 3 shows a cross-sectional view of the traction accumulator according to FIG. 1;
  • Fig. 4 is a perspective view of a carrying device
  • Fig. 1 shows a perspective view of a traction battery 1 for an electric or hybrid vehicle.
  • the traction accumulator 1 has an accumulator housing 2, of which only a trough-shaped lower housing part 3 or a housing base is shown here.
  • an upper housing part or a housing cover can be placed on the lower housing part 3.
  • the lower housing part 3 can be attached to a body of the motor vehicle so that the body closes off the battery housing 2.
  • cell modules 4 are arranged in a first, lower level on a floor area 5 of the lower housing part 3, of which only one cell module 4 is shown here.
  • the lower housing part 3 has two longitudinal struts 6 spaced apart in the vehicle transverse direction Q, which here also form side walls of the battery housing 2, and a plurality of cross struts 7 spaced apart in the vehicle longitudinal direction L, to which cell module frames of the cell modules 4, not shown here, are attached for holding the cell modules 4 in the battery housing 2 can be.
  • the traction accumulator 1 also has at least one accumulator component 8, which, as shown in the sectional views of the traction accumulator 1 in FIGS. 2 and 3, is arranged vertically in the vertical direction H above the first level in a second, upper level.
  • the accumulator component 8 is designed here as a further cell module 4'.
  • the traction accumulator 1 has a carrying device 9, which has a bottomless holding frame 10 for receiving the accumulator component 8.
  • the carrying device 9 is shown in a perspective view in Fig. 4.
  • the rectangular holding frame 10 has a plurality of frame strips 11a, 11b, 12a, 12b, the frame strips 11a, 11b forming long sides of the holding frame 10, which here extend in the vehicle transverse direction Q, and the frame strips 12a, 12b forming short sides of the holding frame 10, which extend here in the vehicle longitudinal direction L.
  • the carrying device 10 can also have base-like support elements 13, which are fastened, for example screwed, to fastening tabs 14 of the holding frame 10 and the lower housing part 3, for example to the longitudinal struts 6 and / or cross struts 7, for the elevated positioning of the holding frame 10 relative to the cell module 4.
  • the accumulator component 8 is positioned relative to the cell module 4 by means of the carrying device 9 in such a way that it is arranged vertically, i.e. in the vertical direction H above, and horizontally, here along the vehicle longitudinal direction L, offset from the cell module 4. As a result, the accumulator component 8 only partially overlaps with an upper side 15 of the cell module 4.
  • the cell module 4 has a large number of, here prismatic, cells, the degassing elements of which form a degassing area 16 on the upper side 15 of the cell module 4.
  • the degassing area 16 is not covered by the accumulator component 8 arranged above it.
  • the accumulator component 8 is therefore arranged away from or next to the degassing area 16.
  • the carrying device 9 has a hot gas collecting device 17, which is designed to collect and discharge the hot gas before it reaches the accumulator component 8.
  • the hot gas capture device 17 here has two protective strips 18, which are arranged at a distance from one another on the frame strip 11a and protrude or cantilever out on an outer side 19 of the frame strip 11a in the longitudinal direction L. This makes them Protective strips 18 are arranged in the vertical direction H in alignment with the degassing area 16 and thus cover or cover it at least in some areas. The protective strips 18 are therefore arranged in an intermediate level between the first and second levels.
  • the protective strips 18 are designed as U-shaped protective plates, which have a cover area 20 that overlaps the degassing area 16 to prevent vertical spread of the hot gas and two side areas 21 to prevent horizontal spread of the hot gas transversely to an extension direction of the protective strips 18 in the vehicle's longitudinal direction L.
  • the protective strips 18 each have a cover 23 on facing inner end faces 22a. This prevents the hot gas collected in the protective strip 18 from exiting the protective strips 18 via the inner end faces 22a and entering the interior of the accumulator housing 2.
  • the protective strips 18 also have rivet nuts 24, via which the protective strips 18 are attached to the holding frame 10 in a hanging manner using screws 25.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Tragvorrichtung (9) für zumindest eine Akkumulatorkomponente (8) eines Traktionsakkumulators (1), welche dazu ausgelegt ist, die zumindest eine Akkumulatorkomponente (8) vertikal über und horizontal nur partiell überlappend mit zumindest einem Zellmodul (4) des Traktionsakkumulators (1) in einem Akkumulatorgehäuse (2) des Traktionsakkumulators (1) zu halten, aufweisend: - einen Halterahmen (10) zum Aufnehmen der zumindest einen Akkumulatorkomponente (8) und zum partiell überlappenden Anordnen mit einer Oberseite (15) des zumindest einen Zellmoduls (4) horizontal versetzt zu einem sich an der Oberseite (15) befindlichen Entgasungsbereich (16) des zumindest einen Zellmoduls (4), - eine Heißgasfangeinrichtung (17) aufweisend zumindest eine an dem Halterahmen (10) befestigte, an einer Außenseite (19) einer Rahmenleiste (11a) des Halterahmens (10) vorstehende und sich zumindest teilweise entlang der Rahmenleiste (11a) erstreckende Schutzleiste (18) zum Überdachen des Entgasungsbereiches (16), welche dazu ausgelegt ist, ein aus dem Entgasungsbereich (16) austretendes Heißgas zumindest einer Zelle des Zellmoduls (4) aufzufangen und von der zumindest einen Akkumulatorkomponente (8) fernzuhalten.

Description

Tragvorrichtung für eine Akkumulatorkomponente mit Schutzleiste
Die Erfindung betrifft eine Tragvorrichtung für zumindest eine Akkumulatorkomponente eines Traktionsakkumulators, welche dazu ausgelegt ist, die zumindest eine Akkumulatorkomponente vertikal über und horizontal nur partiell überlappend mit zumindest einem Zellmodul des Traktionsakkumulators in einem Akkumulatorgehäuse des Traktionsakkumulators zu halten. Die Erfindung betrifft außerdem einen Traktionsakkumulator sowie ein Kraftfahrzeug.
Vorliegend richtet sich das Interesse auf Traktionsakkumulatoren für elektrisch antreibbare Kraftfahrzeuge, welche beispielsweise als Hochvoltenergiespeicher ausgebildet sein können. Solche Traktionsakkumulatoren weisen üblicherweise eine Vielzahl von Akkumulatorkomponenten, beispielsweise Zellmodule und Steuergeräte, auf, welche in einem Akkumulatorgehäuse des Traktionsakkumulators angeordnet sind. Die Zellmodule weisen eine Vielzahl von Zellen auf, welche wiederum Entgasungselemente zum Auslassen eines fehlerbedingten Heißgases aus einem Zellgehäuse der Zellen aufweisen. Die Entgasungselemente können beispielsweise an Zellgehäusedeckeln der Zellgehäuse angeordnet sein, welche eine Oberseite des Zellmoduls ausbilden. Die Oberseite des Zellmoduls weist somit einen aus den Entgasungselementen der Zellen gebildeten Entgasungsbereich auf.
Wenn im Falle eines mehrstöckigen Traktionsakkumulators in vertikaler Richtung über einem solchen Zellmodul eine weitere Akkumulatorkomponente angeordnet ist, so wird diese Akkumulatorkomponente im Fehlerfall zumindest einer Zelle des darunter angeordneten Zellmoduls mit deren Heißgas beaufschlagt. Dies führt zu einer hohen thermischen Belastung der Akkumulatorkomponente. Ferner kann ein Partikelstrom, welcher durch das Heißgas transportiert wird, zu einer mechanischen Belastung der Akkumulatorkomponente führen. Ansammlungen dieser Partikel können zusätzlich Luft- und Kriechstrecken reduzieren und damit das Risiko für Kurzschlüsse in der Akkumulatorkomponente erhöhen. Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Akkumulatorkomponenten eines Traktionsakkumulators eines Kraftfahrzeugs auf einfache und zuverlässige Weise vor negativen Auswirkungen eines Heißgasauslasses zu schützen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Tragvorrichtung, einen Traktionsakkumulator 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.
Eine erfindungsgemäße Tragvorrichtung für zumindest eine Akkumulatorkomponente eines Traktionsakkumulators ist dazu ausgelegt, die zumindest eine Akkumulatorkomponente vertikal über und horizontal nur partiell überlappend mit zumindest einem Zellmodul des Traktionsakkumulators in einem Akkumulatorgehäuse des Traktionsakkumulators zu halten. Die Tragvorrichtung umfasst einen Halterahmen zum Aufnehmen der Akkumulatorkomponente und zum partiell überlappenden Anordnen mit einer Oberseite des zumindest einen Zellmoduls horizontal versetzt zu einem sich an der Oberseite befindlichen Entgasungsbereich des zumindest einen Zellmoduls. Darüber hinaus umfasst die Tragvorrichtung eine Heißgasfangeinrichtung. Diese Heißgasfangeinrichtung umfasst zumindest eine an dem Halterahmen befestigte, an einer Außenseite einer Rahmenleiste des Halterahmens vorstehende, also im Wesentlichen horizontal abstehende, und sich zumindest teilweise entlang der Rahmenleiste erstreckende Schutzleiste zum Überdachen des Entgasungsbereiches. Die zumindest eine Schutzleiste ist dazu ausgelegt, ein aus dem Entgasungsbereich austretendes Heißgas zumindest einer Zelle des Zellmoduls aufzufangen und von der zumindest einen Akkumulatorkomponente fernzuhalten.
Die Erfindung betrifft außerdem einen Traktionsakkumulator für ein Kraftfahrzeug. Der Traktionsakkumulator umfasst zumindest ein Zellmodul aufweisend eine Vielzahl von Zellen, wobei sich an einer Oberseite des Zellmoduls ein Entgasungsbereich mit Entgasungselementen der Zellen zum Auslassen eines Heißgases aus einem Zellgehäuse der Zellen befindet. Außerdem weist der Traktionsakkumulator zumindest eine Akkumulatorkomponente und eine erfindungsgemäße Tragvorrichtung auf, wobei die zumindest eine Akkumulatorkomponente in dem Halterahmen angeordnet ist und partiell überlappend mit der Oberseite des Zellmoduls horizontal versetzt zu dem Entgasungsbereich angeordnet ist. Die zumindest eine Schutzleiste der Heißgasfangeinrichtung ist vertikal beabstandet zu und horizontal überlappend mit dem Entgasungsbereich angeordnet und überdacht somit den Entgasungsbereich. Der Traktionsakkumulator ist insbesondere ein Hochvoltenergiespeicher. Insbesondere sind die Zellen des Zellmoduls des Traktionsakkumulators als prismatischen Zellen ausgebildet, welche jeweils ein flachquaderförmiges Zellgehäuse aufweisen. Das zumindest eine Zellmodul ist als ein Zellstapel aus den in Stapelrichtung gestapelten prismatischen Zellen ausgebildet. Die Stapelrichtung kann beispielsweise im angeordneten Zustand des Traktionsakkumulators im Kraftfahrzeug einer Fahrzeugquerrichtung entsprechen. Die Zellgehäuse der Zellen weisen jeweilige Entgasungselemente, beispielsweise Berstmembranen, auf, welche den Entgasungsbereich an der Oberseite des Zellmoduls ausbilden. Im Falle des Zellstapels ist dieser Entgasungsbereich streifenförmig ausgebildet und erstreckt sich entlang der Stapelrichtung.
Der Traktionsakkumulator ist mehrstöckig ausgebildet und weist das zumindest eine, in einer ersten Ebene bzw. einem ersten Stock in dem Akkumulatorgehäuse angeordnete Zellmodul sowie zumindest eine Akkumulatorkomponente auf, welche in einer vertikal bzw. in Hochrichtung darüber liegenden zweiten Ebene angeordnet ist. Das zumindest eine Zellmodul kann beispielsweise an einem Bodenbereich eines Gehäuseunterteils des Akkumulatorgehäuses angeordnet sein. Die zumindest eine Akkumulatorkomponente ist insbesondere ein weiteres Zellmodul. Die zumindest eine Akkumulatorkomponente kann aber auch beispielsweise eine Steuereinrichtung sein.
Die zumindest eine Akkumulatorkomponente ist dabei in Horchrichtung über und horizontal quer zur Stapelrichtung, beispielsweise entlang einer Fahrzeuglängsrichtung, versetzt zu dem zumindest einen Zellmodul angeordnet, sodass eine Unterseite der Akkumulatorkomponente und die Oberseite des Zellmoduls nur partiell überlappen. Dabei überlappt die Akkumulatorkomponente nicht mit dem Entgasungsbereich, ist also horizontal abseits des Entgasungsbereiches angeordnet. Der Entgasungsbereich verläuft also unterhalb und neben der Akkumulatorkomponente. Zum Halten der Akkumulatorkomponente in der zweiten Ebene bzw. in dem zweiten Stock ist die Tragvorrichtung vorgesehen. Diese weist den Halterahmen auf, welcher die Akkumulatorkomponente umgibt bzw. einfasst. Der Halterahmen ist insbesondere bodenlos ausgebildet, sodass die Unterseite der Akkumulatorkomponente freiliegt. Der Halterahmen kann beispielsweise mittels sockelfußartigen Tragelementen der Tragvorrichtung an einem Gehäuseteil des Akkumulatorgehäuses, beispielsweise dem Gehäuseunterteil, befestigt sein. Beispielsweise kann der Halterahmen an leistenförmigen Haltestreben des Akkumulatorgehäuses befestigt sein, an welchen auch das zumindest eine Zellmodul der ersten Ebene befestigt sein kann.
Der Halterahmen ist vorzugsweise als eine Aluminiumgussstruktur ausgebildet. Der Halterahmen weist insbesondere zwei sich in Stapelrichtung erstreckende, quer zur Stapelrichtung beabstandet zueinander angeordnete Rahmenleisten, welche Langseiten des rechteckförmigen Halterahmens ausbilden, und zwei sich quer zur Stapelrichtung erstreckende, in Stapelrichtung zueinander beabstandete Rahmenleisten, welche Kurzseiten des Halterahmens ausbilden, auf. Die kurzseitigen Rahmenleisten sind dabei insbesondere Seitenwänden des Akkumulatorgehäuses zugewandt. Eine der langseitigen Rahmenleisten verläuft dabei überlappend mit der Oberseite des Zellmoduls und ist somit benachbart zu dem Entgasungsbereich angeordnet.
Im Fehlerfall, beispielsweise bei einem zellinternen Kurzschluss zumindest einer Zelle des Zellmoduls in der ersten Ebene, lässt diese über ihr Entgasungselement ein Heißgas in einen Innenraum des Akkumulatorgehäuses aus. Dieses steigt vertikal auf und transportiert dabei Hitze und Partikel in Richtung der zumindest einen Akkumulatorkomponente. Um zu verhindern, dass das Heißgas ungehindert in Richtung der Akkumulatorkomponente aufsteigen und diese schädigen kann, weist die Tragvorrichtung die Heißgasfangeinrichtung, kurz einen Heißgasfänger, auf. Der Heißgasfänger weist die zumindest einen an dem Halterahmen befestigte Schutzleiste auf. Die Schutzleiste ist insbesondere als ein Blechstanzbiegeteil, beispielsweise aus Stahlblech, ausgebildet. Die zumindest eine Schutzleiste steht im Wesentlichen horizontal, also waagrecht oder leicht schräg, von der zu dem Entgasungsbereich benachbarten Rahmenleiste ab und bildet somit eine den darunter liegenden Entgasungsbereich zumindest teilweise überdeckende, haubenartige Überdachung aus. Die zumindest eine Schutzleiste fängt das aufsteigende Heißgas zumindest teilweise auf und reduziert, insbesondere verhindert, somit einen Hitze- und Partikeleintrag in die Akkumulatorkomponente. Dadurch können thermische und mechanische Belastungen der Akkumulatorkomponente und Kurzschlüsse an der Akkumulatorkomponente in vorteilhafter Weise verhindert werden.
Die zumindest eine Schutzleiste ist mittels Schrauben an dem Halterahmen befestigt. Dazu weist der Halterahmen beispielsweise horizontal abstehende Laschen mit Durchgangsöffnungen auf, durch welche jeweils eine Schraube hindurchgeführt werden kann. Die zumindest eine Schutzleiste kann Nietmutter aufweisen, in welche die Schrauben eingeschraubt sind, sodass die zumindest eine Schutzleiste hängend an dem Halterahmen befestigt ist.
Es erweist sich als vorteilhaft, wenn die zumindest eine Schutzleiste dazu ausgelegt ist, das Heißgas entlang der Rahmenleiste in Richtung von einer im Bereich eines Endes der Rahmenleiste angeordneten Stirnseite der Schutzleiste zu führen und somit seitlich an der Tragvorrichtung abzuleiten. Beispielsweise ist die zumindest eine Schutzleiste zum Leiten des Heißgases entlang der Rahmenleiste U-profilförmig ausgebildet. Durch die U- profilförmige Ausgestaltung der zumindest einen Schutzleiste reduziert diese eine Ausbreitung des Heißgases in Hochrichtung sowie quer zur Erstreckungsrichtung der Rahmenleiste und verhindert somit eine unkontrollierte Ausbreitung des Heißgases in dem Innenraum des Akkumulatorgehäuses. Vielmehr bildet die zumindest eine U- profilförmige Schutzleiste einen entlang der Rahmenleiste orientierten Entgasungskanal in Richtung von zumindest einer Seitenwand des Akkumulatorgehäuses aus.
Besonders bevorzugt weist die Tragvorrichtung zwei beabstandet zueinander an der Rahmenleiste des Halterahmens angeordnete Schutzleisten auf, welche dazu ausgelegt sind, das Heißgas entlang der Rahmenleiste in Richtung von einander gegenüberliegenden Enden der Rahmenleiste zu leiten, wobei dazu im Bereich der Enden der Rahmenleisten angeordnete Stirnseiten der Schutzleisten offen ausgebildet sind und einander zugewandte Stirnseiten der Schutzleisten jeweils eine Abdeckung aufweisen. Jede Schutzleiste führt also das Heißgas in Richtung eines Endes der Rahmenleiste, sodass das Heißgas in Richtung beider Seitenwände des Akkumulatorgehäuses geleitet wird und beidseitig seitlich an der Tragvorrichtung abgeführt wird.
Die Erfindung betrifft außerdem ein elektrifiziertes Kraftfahrzeug mit zumindest einem erfindungsgemäßen Traktionsakkumulator. Das Kraftfahrzeug ist insbesondere als ein Personenkraftwagen ausgebildet.
Die mit Bezug auf die erfindungsgemäße Tragvorrichtung vorgestellten Ausführungsformen und deren Vorteile gelten entsprechend für den erfindungsgemäßen Traktionsakkumulator sowie 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 allein 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 Perspektivdarstellung eines Traktionsakkumulators für ein
Kraftfahrzeug;
Fig. 2 eine Längsschnittdarstellung des Traktionsakkumulators gemäß Fig. 1;
Fig. 3 eine Querschnittdarstellung des Traktionsakkumulators gemäß Fig. 1 ; und
Fig. 4 eine Perspektivdarstellung einer Tragvorrichtung des
T raktionsakkumulators.
In den Figuren sind gleiche sowie funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Fig. 1 zeigt eine Perspektivdarstellung eines Traktionsakkumulators 1 für ein Elektro- oder Hybridfahrzeug. Der Traktionsakkumulator 1 weist ein Akkumulatorgehäuse 2 auf, von welchem hier nur ein wannenförmiges Gehäuseunterteil 3 bzw. ein Gehäuseboden gezeigt ist. Zum Abschließen des Akkumulatorgehäuses 2 kann ein hier nicht gezeigtes Gehäuseoberteil bzw. ein Gehäusedeckel auf das Gehäuseunterteil 3 aufgesetzt werden. Alternativ dazu kann das Gehäuseunterteil 3 an einer Karosserie des Kraftfahrzeugs befestigt werden, sodass die Karosserie das Akkumulatorgehäuse 2 abschließt. In dem Akkumulatorgehäuse 2 werden in einer ersten, unteren Ebene Zellmodule 4 auf einem Bodenbereich 5 dem Gehäuseunterteils 3 angeordnet, von welchen hier nur ein Zellmodul 4 gezeigt ist. Das Gehäuseunterteil 3 weist zwei in Fahrzeugquerrichtung Q beabstandete Längsstreben 6, welche hier auch Seitenwände des Akkumulatorgehäuses 2 ausbilden, und mehrere in Fahrzeuglängsrichtung L beabstandete Querstreben 7 auf, an welchen hier nicht gezeigte Zellmodulrahmen der Zellmodule 4 zum Halten der Zellmodule 4 in dem Akkumulatorgehäuse 2 befestigt werden können. Der Traktionsakkumulator 1 weist außerdem zumindest eine Akkumulatorkomponente 8 auf, welche, wie auch anhand der Schnittdarstellungen des Traktionsakkumulators 1 in Fig. 2 und Fig. 3 gezeigt ist, in einer zweiten, oberen Ebene vertikal in Hochrichtung H über der ersten Ebene angeordnet ist. Die Akkumulatorkomponente 8 ist hier als ein weiteres Zellmodul 4‘ ausgebildet. Zum Halten der Akkumulatorkomponente 8 weist der Traktionsakkumulator 1 eine Tragvorrichtung 9 auf, welche einen bodenlosen Halterahmen 10 zum Aufnehmen der Akkumulatorkomponente 8 aufweist. Die Tragvorrichtung 9 ist in einer Perspektivdarstellung in Fig. 4 gezeigt. Der rechteckförmige Halterahmen 10 weist mehrere Rahmenleisten 11a, 11b, 12a, 12b auf, wobei die Rahmenleisten 11a, 11b Langseiten des Halterahmens 10 ausbilden, welche sich hier in Fahrzeugquerrichtung Q erstrecken, und die Rahmenleisten 12a, 12b Kurzseiten des Halterahmens 10 ausbilden, welche sich hier in Fahrzeuglängsrichtung L erstrecken. Die Tragvorrichtung 10 kann außerdem sockelfußartige Tragelemente 13 aufweisen, welche zum erhöhten Anordnen des Halterahmens 10 gegenüber dem Zellmodul 4 an Befestigungslaschen 14 des Halterahmens 10 sowie dem Gehäuseunterteil 3, beispielsweise an den Längsstreben 6 und/oder Querstreben 7, befestigt, beispielsweise verschraubt, sind.
Die Akkumulatorkomponente 8 ist dabei mittels der Tragvorrichtung 9 derart bezüglich des Zellmoduls 4 positioniert, dass sie vertikal, also in Hochrichtung H über, und horizontal, hier entlang der Fahrzeuglängsrichtung L, versetzt zu dem Zellmodul 4 angeordnet ist. Dadurch überlappt die Akkumulatorkomponente 8 nur partiell mit einer Oberseite 15 des Zellmoduls 4. Das Zellmodul 4 weist eine Vielzahl von, hier prismatischen, Zellen auf, deren Entgasungselemente einen Entgasungsbereich 16 an der Oberseite 15 des Zellmoduls 4 ausbilden. Der Entgasungsbereich 16 wird dabei nicht von der darüber angeordneten Akkumulatorkomponente 8 überdeckt. Die Akkumulatorkomponente 8 ist also abseits bzw. neben dem Entgasungsbereich 16 angeordnet. Bei einem fehlerbedingten Heißgasausstoß einer Zelle des Zellmoduls 4 steigt Heißgas ausgehend von dem Entgasungsbereich 16 in Hochrichtung H auf. Um zu verhindern, dass das Heißgas die Akkumulatorkomponente 8 schädigt, weist die Tragvorrichtung 9 eine Heißgasfangeinrichtung 17 auf, welche dazu ausgelegt ist, das Heißgas aufzufangen und abzuleiten, bevor es die Akkumulatorkomponente 8 erreicht.
Die Heißgasfangeinrichtung 17 weist hier zwei Schutzleisten 18 auf, welche beabstandet zueinander an der Rahmenleiste 11a angeordnet sind und an einer Außenseite 19 der Rahmenleiste 11a in Längsrichtung L vorstehen bzw. auskragen. Dadurch sind die Schutzleisten 18 in Hochrichtung H fluchtend zu dem Entgasungsbereich 16 angeordnet und überdachen bzw. überdecken diesen somit zumindest bereichsweise. Die Schutzleisten 18 sind also in einer Zwischenebene zwischen der ersten und der zweiten Ebene angeordnet. Die Schutzleisten 18 sind als U-profilförmige Schutzbleche ausgebildet, welche einen mit dem Entgasungsbereich 16 überlappenden Deckelbereich 20 zum Verhindern einer vertikalen Ausbreitung des Heißgases sowie zwei Seitenbereiche 21 zum Verhindern einer horizontalen Ausbreitung des Heißgases quer zu einer Erstreckungsrichtung der Schutzleisten 18 in Fahrzeuglängsrichtung L aufweisen. An einander zugewandten, inneren Stirnseiten 22a weisen die Schutzleisten 18 jeweils eine Abdeckung 23 auf. So wird verhindert, dass das in der Schutzleiste 18 aufgefangene Heißgas über die inneren Stirnseiten 22a aus den Schutzleisten 18 austritt und in den Innenraum des Akkumulatorgehäuses 2 eintritt. Äußere Stirnseiten 22b der Schutzleisten 18, welche im Bereich der kurzseitigen Rahmenleisten 12a, 12b angeordnet sind, sind offen ausgebildet. So kann das Heißgas entlang der Erstreckungsrichtung geleitetet Heißgas nur an den offenen Stirnseiten 22b aus den Schutzleisten austreten und wird somit im Bereich der seitlichen Ränder des Halterahmens 10 abgeführt. Die Schutzleisten 18 weisen außerdem Nietmuttern 24 auf, über welche die Schutzleisten 18 hängend mittels Schrauben 25 an dem Halterahmen 10 befestigt sind.

Claims

Patentansprüche Tragvorrichtung (9) für zumindest eine Akkumulatorkomponente (8) eines Traktionsakkumulators (1), welche dazu ausgelegt ist, die zumindest eine Akkumulatorkomponente (8) vertikal über und horizontal nur partiell überlappend mit zumindest einem Zellmodul (4) des Traktionsakkumulators (1) in einem Akkumulatorgehäuse (2) des Traktionsakkumulators (1) zu halten, aufweisend:
- einen Halterahmen (10) zum Aufnehmen der zumindest einen Akkumulatorkomponente (8) und zum partiell überlappenden Anordnen mit einer Oberseite (15) des zumindest einen Zellmoduls (4) horizontal versetzt zu einem sich an der Oberseite (15) befindlichen Entgasungsbereich (16) des zumindest einen Zellmoduls (4),
- eine Heißgasfangeinrichtung (17) aufweisend zumindest eine an dem Halterahmen (10) befestigte, an einer Außenseite (19) einer Rahmenleiste (11a) des Halterahmens (10) vorstehende und sich zumindest teilweise entlang der Rahmenleiste (11a) erstreckende Schutzleiste (18) zum Überdachen des Entgasungsbereiches (16), welche dazu ausgelegt ist, ein aus dem Entgasungsbereich (16) austretendes Heißgas zumindest einer Zelle des Zellmoduls (4) aufzufangen und von der zumindest einen Akkumulatorkomponente (8) fernzuhalten. Tragvorrichtung (9) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Schutzleiste (18) als ein Blechstanzbiegeteil ausgebildet ist. Tragvorrichtung (9) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Halterahmen (10) als eine Aluminiumgussstruktur ausgebildet ist. Tragvorrichtung (9) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Schutzleiste (18) mittels Schrauben (25) an dem Halterahmen (10) befestigt ist. Tragvorrichtung (9) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Schutzleiste (18) dazu ausgelegt ist, das Heißgas entlang der Rahmenleiste (11a) in Richtung von einer im Bereich eines Endes der Rahmenleiste (11a) angeordneten Stirnseite (22b) der Schutzleiste (18) zu führen und somit seitlich an der Tragvorrichtung (9) abzuleiten. Tragvorrichtung (9) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Schutzleiste (18) zum Leiten des Heißgases entlang der Rahmenleiste (11a) U-profilförmig ausgebildet ist. Tragvorrichtung (9) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragvorrichtung (9) zwei beabstandet zueinander an der Rahmenleiste (11a) des Halterahmens (10) angeordnete Schutzleisten (18) aufweist, welche dazu ausgelegt sind, das Heißgas entlang der Rahmenleiste (11a) in Richtung von einander gegenüberliegenden Enden der Rahmenleiste (11a) zu leiten, wobei dazu im Bereich der Enden der Rahmenleisten angeordnete Stirnseiten (22b) der Schutzleisten (18) offen ausgebildet sind und einander zugewandte Stirnseiten (22a) der Schutzleisten eine Abdeckung (23) aufweisen. Tragvorrichtung (9) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragvorrichtung (9) sockelfußartige Tragelemente (13) aufweist, welche mit dem Halterahmen (10) verbunden sind und mit dem Akkumulatorgehäuse (2) verbindbar sind. Traktionsakkumulator (1) für ein Kraftfahrzeug, aufweisend
- zumindest ein Zellmodul (4) aufweisend eine Vielzahl von Zellen, wobei sich an einer Oberseite (15) des Zellmoduls (4) ein Entgasungsbereich (16) mit Entgasungselementen der Zellen zum Auslassen eines Heißgases aus einem Zellgehäuse der Zellen befindet,
- zumindest eine Akkumulatorkomponente (8), und
- zumindest eine Tragvorrichtung (9) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zumindest eine Akkumulatorkomponente (8) in dem Halterahmen (10) angeordnet ist und partiell überlappend mit der Oberseite (15) des Zellmoduls (4) horizontal versetzt zu dem Entgasungsbereich (16) angeordnet ist und wobei die zumindest eine Schutzleiste (18) vertikal beabstandet zu und horizontal überlappend mit dem Entgasungsbereich (16) angeordnet ist. Traktionsakkumulator (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Akkumulatorkomponente (8) als ein weiteres Zellmodul (4‘) ausgebildet ist. Traktionsakkumulator (1) nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Zellmodul (4) als ein Zellstapel aus in Stapelrichtung gestapelten prismatischen Zellen ausgebildet ist und sich der Entgasungsbereich (16) streifenförmig in Stapelrichtung an der Oberseite (15) erstreckt, wobei die zumindest eine Schutzleiste (18) an einer mit der Oberseite (15) überlappenden, sich in Stapelrichtung erstreckenden Rahmenleisten (11a) des Halterahmens (10) angeordnet ist und quer zur Stapelrichtung an der Außenseite (19) der Rahmenleiste (11a) vorsteht. Traktionsakkumulator (1) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Traktionsakkumulator (1) ein Akkumulatorgehäuse (2) aufweist, in welchem das zumindest eine Zellmodul (4) und die zumindest eine Akkumulatorkomponente (8) angeordnet sind, wobei der Halterahmen (10) über sockelfußartige Tragelemente (13) an einem Gehäuseteil des Akkumulatorgehäuses (2) befestigt ist. Kraftfahrzeug mit zumindest einem Traktionsakkumulator (1) nach einem der Ansprüche 9 bis 12.
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