WO2024056431A1 - Nutzfahrzeug mit batteriekasten - Google Patents

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WO2024056431A1
WO2024056431A1 PCT/EP2023/074212 EP2023074212W WO2024056431A1 WO 2024056431 A1 WO2024056431 A1 WO 2024056431A1 EP 2023074212 W EP2023074212 W EP 2023074212W WO 2024056431 A1 WO2024056431 A1 WO 2024056431A1
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WO
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longitudinal
cage structure
chassis
commercial vehicle
elements
Prior art date
Application number
PCT/EP2023/074212
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English (en)
French (fr)
Inventor
Abdullah JABER
Phillipp SUNDERMANN
Original Assignee
Trailer Dynamics Gmbh
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Publication date
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Definitions

  • the invention relates to a commercial vehicle, in particular a trailer with a battery box according to the preamble of claim 1.
  • Trailers are used, for example, in road haulage or in agriculture for transport and work purposes. For a long time they were considered non-motorized commercial vehicles and are usually stored and transported via a kingpin on a fifth wheel coupling of a diesel engine tractor. Trailers have a chassis made up of cross and longitudinal beams and are usually multi-axle (usually 2 to 3 axles).
  • one of the one, two or three trailer axles can be equipped with an electric motor transmission unit. This opens it up It is possible to support the tractor in drive and deceleration phases as required and thus improve the overall energy efficiency of the commercial vehicle.
  • HV battery modules To supply energy to such a trailer, large, high-voltage battery modules are required due to the system.
  • the HV battery modules must be stored safely on a trailer chassis.
  • the prior art proposes various design variants for battery boxes and fastening structures for receiving and fixing a battery box on an underside of a trailer chassis.
  • embodiments are proposed which provide for a direct, cohesive fixation of the battery box on the chassis of the trailer.
  • designs can be identified that provide fastening elements that are telescopic in the vertical direction of the vehicle to accommodate the battery box directly on the chassis of the trailer, via which the battery box is fixed to the chassis of the trailer.
  • the solutions proposed in the prior art have various disadvantages, particularly for trailers with electric support drives. For example, due to dynamic driving loads, movements and/or twists and/or vibrations occur on the trailer chassis, which are transmitted directly to the battery box. This leads, among other things, to a destabilization of the entire battery box structure. Furthermore, the solutions proposed in the prior art are for Battery boxes not adequately protected from environmental influences. Conversely, this also means that the surroundings of the battery box are equally exposed to the high-voltage components of the HV battery modules, for example electromagnetic fields.
  • the proposed solutions are not rigid enough and are often relatively heavy, with only a certain predefined battery dimension being able to be accommodated by the proposed battery boxes. Due to the angular external structure and the relatively large external dimensions of the battery boxes, the air resistance forces on the underside of the chassis also increase. In addition, the battery boxes do not offer sufficient side impact or underrun protection and can become severely deformed in the event of an impact. This in turn can lead to the battery box tearing off the chassis.
  • the object of the present invention is therefore to overcome the disadvantages of the prior art and to provide an improved battery box for commercial vehicles and in particular for powered trailers.
  • a commercial vehicle in particular in a trailer for coupling to a tractor unit, comprising a chassis formed, for example, by cross and longitudinal members, on the underside of which at least one, in particular two or three trailer axles are arranged, at least one trailer axle with an electric drive unit for driving and Delaying the commercial vehicle or trailer is equipped, and at least one battery box arranged on the underside for receiving at least one electric battery module
  • the battery box is connected to the chassis, in particular to its side members, the battery box being mounted on the chassis in this way is, whereby it is mechanically decoupled from the chassis of the trailer.
  • the battery box Due to the storage of the battery box on the chassis according to the invention, the battery box is mechanically decoupled from the remaining elements of the commercial vehicle. For example, so-called silent bearings can be used between the chassis and the Battery box can be arranged. This prevents the transfer of driving dynamic loads to the battery structure. This leads to a significant increase in mechanical strength and stability in the area of the battery box. At the same time, this measure improves the overall driving dynamics of the commercial vehicle or the driven trailer.
  • the trailer has support feet on the underside of the chassis for mounting and untacking, the battery box being arranged in a space between the support feet and the trailer axle(s).
  • the space is formed in particular between the front trailer axle and the support feet in the vehicle's longitudinal and transverse directions. This gap is particularly suitable for the arrangement of the battery box and for the connection to the electric drive from a space-related perspective.
  • the front trailer axle refers to the axle of the trailer that comes closest to the support feet when viewed in the longitudinal direction of the vehicle.
  • the battery box extends in a longitudinal direction of the vehicle in such a way that essentially the entire space between the support feet and the front trailer axle in the vehicle's longitudinal and transverse directions is filled by the battery box.
  • the geometric dimensions of the battery box are adapted to the geometric dimensions of the chassis and in particular to the geometric dimensions of the outer edges of the chassis.
  • ECE European Economic Commission
  • the side collision protection can preferably be integrated into the battery box. This saves additional installation space and the battery box is additionally reinforced on its side areas.
  • the battery box has a cage structure for accommodating electrical battery modules, the cage structure being designed to be modular.
  • Modularity in the sense of the invention means, among other things, the division of the entire cage structure into individual modules, which can be put together with a suitable form and function or can interact via appropriate interfaces. This creates a modular system suitable for different battery dimensions. Conversely, this also means that individual modules of the cage structure can be replaced by alternative modules depending on the application. Modules that determine the basic structure or the outer frame of the cage structure can be retained, so that, for example, the size of an interior of the battery box in a vehicle vertical direction can be adjusted cost-effectively and with relatively little effort.
  • the modular cage structure preferably has an upper frame made of transverse and longitudinal elements, with the modular cage structure having a lower frame made of transverse and longitudinal elements arranged parallel to the upper frame. Further preferably, the upper and lower frames of the modular cage structure are releasably fixed to one another at corner regions by four corner beams, the corner beams being arranged between the upper and lower frames and extending in the vertical direction of the vehicle.
  • the corner traverses can preferably be replaced modularly depending on battery capacity and energy requirements, with the upper and lower frames being universally usable for every possible corner traverse. This means, for example, that shorter corner beams can be used if fewer battery modules need to be accommodated.
  • the modular cage structure when the frames and corner beams are in the fixed state, has two longitudinal walls running in the longitudinal direction of the vehicle, with the modular cage structure in the fixed state having two transverse walls running in the transverse direction of the vehicle.
  • the universally applicable upper and lower frames, the interchangeable corner beams and the longitudinal and transverse walls of the modular cage structure that are formed in the fixed state create a solid basic framework and an interior area for accommodating the battery modules.
  • the corner beams stiffen the frame structure of the battery box.
  • the invention provides that the modular cage structure has a front attachment structure to improve the aerodynamics of the trailer, the front attachment structure being formed via an extension of the longitudinal walls. It is preferred that the front attachment structure and thus the extension on the longitudinal walls extend in the longitudinal direction of the vehicle up to the support feet. This counteracts increased air resistance forces and pressure gradients on the underside in the area of the flow-loaded transverse wall of the modular cage structure, because fewer air flows and turbulences reach the flow-loaded transverse wall of the battery box through the front attachment structure. The currents will thereby advantageously guided along the front attachment structure and the longitudinal walls of the modular cage structure.
  • the front attachment structure of the modular cage structure is formed by an upper and a lower frame extension, which are releasably fixed to the longitudinal elements of the upper and lower frame, the upper and lower frame extensions being fixed with shortened side wall elements.
  • the shortened side wall elements are preferably arranged parallel to the corner beams of the upper and lower frame extensions.
  • the shortened side wall elements are preferably designed to be shorter in relation to the height of the corner beams. This creates a sloping curve on the underside of the battery box, which further optimizes aerodynamics and flow guidance. Due to the shorter design of the side wall element, the lower frame extension in particular extends not only in the longitudinal direction of the vehicle like the upper frame extension, but also in the vertical direction of the vehicle.
  • front attachment structure formed by upper and lower extensions simultaneously forms, when viewed as a whole, together with the longitudinal walls, a safe side impact and underrun protection that meets legal requirements.
  • the modular cage structure has a rear attachment structure for receiving and connecting battery auxiliary units.
  • battery auxiliary units can include power converters, voltage converters, control elements, battery management devices, etc.
  • the rear mounting structure is formed by an upper and a lower frame extension which are releasably fixed to the longitudinal elements of the upper and lower frames, the upper and lower frame extensions being releasably fixed to a rear mounting frame made up of transverse and vertical elements. This advantageously creates a rear receiving area on the battery box, via which the battery auxiliary units can be picked up and stored and are largely protected from unwanted influences.
  • the rear attachment structure further strengthens and stiffens the modular cage structure.
  • auxiliary units are advantageously arranged between the electric drive unit and the electric battery modules. This significantly simplifies the connection of the corresponding connecting cables.
  • the rear extension structure formed by upper and lower frame extensions forms the same overall view as the Longitudinal walls and with the front attachment structure provide safe side impact or underrun protection that meets legal requirements, which extends in particular in the longitudinal direction of the vehicle between the support feet of the trailer and the trailer axles.
  • the longitudinal elements of the upper and lower frames are releasably fixed to one another by at least two, preferably at least three, side wall traverses arranged centrally in the region of the longitudinal walls, the side wall traverses being arranged between the upper and lower frames and extend in the vertical direction of the vehicle.
  • the side wall trusses stiffen the modular cage structure and additionally protect the battery modules arranged in the interior of the battery box in the area of the side collision protection.
  • the central arrangement in the area of the longitudinal walls proves to be particularly advantageous in terms of mechanical strength because the greatest bending stresses are to be expected in this area.
  • all corner trusses and side wall trusses can each have two reinforcing elements arranged at the connection points to the upper and lower frames, the reinforcing elements being in particular triangular. It is further preferred that the triangular reinforcing elements rest with one leg on the corner trusses and side wall trusses, whereas another leg of the triangular reinforcing elements rests on the upper and lower frame of the cage structure. Due to the reinforcing elements, the introduction and transmission of force in the area of the corner trusses and side wall trusses is improved in particular. The dynamic loads can thus be introduced into the respective traverses via the upper frame of the modular cage structure without generating mechanical stress peaks at the transition areas.
  • the modular cage structure preferably has at least two guide elements for guiding and storing connecting cables on each of its longitudinal walls, the guide elements being releasably attached to the side wall traverses the longitudinal walls and are fixed to the longitudinal elements of the upper frame.
  • the connecting lines are preferably arranged along the longitudinal and transverse walls and surround the battery modules arranged in the interior of the battery box.
  • the Connecting lines are preferably hook-shaped and arranged around the battery modules in such a way that the shortest path is selected from the respective battery module along the transverse and longitudinal walls in the direction of the rear mounting structure. In the area of the rear attachment structure, the connecting cables can then be connected to the respective battery auxiliary units.
  • the modular cage structure preferably has a central longitudinal beam which is arranged parallel to the longitudinal elements of the lower frame, the central longitudinal beam being on the front side rests on the cross elements of the lower frame and is fixed.
  • the front side of the middle longitudinal beam is designed to adapt to the shape of the transverse elements of the lower frame.
  • the middle side member can limit or partially enclose the lower frame in the vehicle vertical and longitudinal directions and rest on the lower frame.
  • At least one further side wall traverse is arranged centrally in the area of the transverse walls of the modular cage structure, the side wall traverses being releasably fixed perpendicularly and in the transverse direction of the vehicle in alignment with the central longitudinal member on the transverse and longitudinal elements of the upper and lower frame.
  • the further side wall trusses in particular stiffen the transverse walls of the cage structure.
  • a single side wall traverse is sufficient because the transverse walls are relatively short anyway and therefore have greater rigidity. This saves material and manufacturing costs. At the same time, the overall weight of the cage structure is reduced due to the savings.
  • the modular cage structure has at least two side longitudinal beams which are arranged parallel and adjacent to the longitudinal elements of the upper frame, the side longitudinal beams resting on the front side of the transverse elements of the upper frame and being fixed. Further preferably, the side longitudinal beams are attached to the front side Transverse elements of the upper frame are designed to adapt to their shape. As a result, the side longitudinal beams can delimit the upper frame in the vehicle's vertical and longitudinal directions and can partially rest on the upper frame.
  • the side longitudinal beams are advantageously suitable for fixing purposes on the underside of the chassis and carry the majority of the battery box or the modular cage structure.
  • the modular cage structure is additionally reinforced in the area of the longitudinal walls.
  • the central and side longitudinal beams of the modular cage structure can be made more massive than the corner and side wall trusses.
  • the modular cage structure provides at least eight, preferably at least sixteen crossbars for the modular accommodation and fixation of the electrical battery modules, which extend in the transverse direction of the vehicle and are detachably fixed to the corner crossbars and/or to the side wall crossbars.
  • the crossbars are preferably arranged at constant distances in the vertical direction of the vehicle.
  • the battery modules can be fixed to the sides of the crossbars and stacked on top of each other.
  • the high number of cross beams, side wall beams and corner beams creates a very rigid cage structure that forms a mechanical framework.
  • the battery modules positioned in the interior are effectively protected by the mechanical truss structure in the event of an impact.
  • the crossbars extend in the transverse direction of the vehicle up to the central longitudinal beam, with the central longitudinal beam having at least two side wall crossbeams for fixing the crossbeams. Due to this preferred embodiment, the crossbars are made shorter in the transverse direction of the vehicle, whereby the entire modular cage structure is additionally stiffened.
  • the two side wall traverses of the central longitudinal beam are preferably arranged opposite two side wall traverses of the longitudinal walls. This means that the forces are distributed more evenly and the cross beams are guided straight and cleanly parallel to the cross elements of the upper and lower frame.
  • the central longitudinal beam and the side longitudinal beams are identical to one another.
  • all four corner traverses of the modular cage structure are identical to one another.
  • all side wall trusses of the modular cage structure are identical trained to each other. Above all, this supports simple production and simple assembly of the battery box. Because the respective modules or elements are designed identically to one another, no special positioning or pre-adjustment is required during assembly. At the same time, manufacturing effort and production costs are saved. This also opens up the possibility of additionally equipping the modular cage structure with trusses as required or deliberately omitting trusses.
  • the modular cage structure is fixed with a sheet metal plate on a side of the lower frame and the central longitudinal member facing away from the underside of the chassis, the sheet metal plate having openings for fixing further cage structural elements on its side facing the underside.
  • the sheet metal plate is preferably arranged perpendicular to the transverse and longitudinal walls of the modular cage structure and forms a base for the battery box.
  • the openings are advantageously suitable for fixing purposes because the lowest crossbars for accommodating the battery modules can also be fixed to the sheet metal plate.
  • the sheet metal plate also creates a secure foundation for the interior of the cage structure.
  • the modular cage structure has a cover side that is parallel to the sheet metal plate.
  • the cover side, the longitudinal and transverse walls and the front and rear attachment structure of the modular cage structure are covered with sheet metal cladding.
  • This measure ensures all-round protection of the battery box or the modular cage structure.
  • the sheet metal cladding forms a closed interior, which advantageously ensures optimal shielding of the battery box and protects the interior and the battery modules arranged therein from, among other things, dirt, moisture, dust, heat, UV radiation, vibrations, etc.
  • the sheet metal cladding also protects the battery modules from side impacts. Furthermore, the sheet metal cladding creates a so-called Faraday cage.
  • a Faraday cage is a shell made of an electrical conductor (in this case sheet metal cladding) that is closed on all sides and acts as an electrical or electromagnetic shield. With external static or quasi-static electric fields, the inner area remains free due to the influence field. In the case of processes that change over time, such as electromagnetic waves, the shielding effect is based on the eddy currents that form in the conductive sheet metal cladding, which counteract the external electromagnetic field. This also significantly protects the environment of the battery box from electromagnetic radiation and other influences. Otherwise the environment would be Battery box is exposed to strong electromagnetic radiation due to the high-voltage components in the interior.
  • the sheet metal cladding also ensures, particularly in the area of the longitudinal walls of the modular cage structure, that the legal requirements for side collision protection are met.
  • the sheet metal cladding can comprise at least one light metal material. More preferably, the modular cage structure and all of its individual modules can comprise at least one light metal material. In addition to the shielding effect, this optimizes the weight of the battery box.
  • the sheet metal cladding and the cage structure are additionally sealed at all interfaces and contact points.
  • the relevant areas are preferably sealed with a weather-resistant adhesive sealant, in particular with Sikaflex. This means the structure remains securely sealed despite increased moisture conditions and severe weather conditions.
  • body sealing tape can be used for sealing in the relevant places.
  • the modular cage structure is designed to be hangable on the longitudinal beams of the chassis, with the cage structure in the suspended state, the distance between the side longitudinal beams in the transverse direction of the vehicle being greater than the distance between the two longitudinal beams of the chassis.
  • This form of design is particularly suitable from a constructive and mechanical point of view. Because the chassis of trailers have several cross members between their longitudinal members, the installation space is correspondingly limited. Due to the larger distance between the side longitudinal beams, the battery box can be hung and fixed to the chassis via the side longitudinal beams.
  • At least three, preferably at least four, fixing elements are preferably provided on the side longitudinal members of the chassis, the fixing elements being distributed in the longitudinal direction of the vehicle and arranged at equal intervals on the side longitudinal members are. It is preferred that the fixing elements are arranged on the side longitudinal members along the transverse direction of the vehicle on an axis opposite one another. It is preferred that each of the fixing elements has at least four claws, the claws at least partially encompassing the side longitudinal beams. The partially encompassing claws of the fixing elements create a particularly secure and firm fit of the fixing elements on the side longitudinal beams. The fact that the individual fixing elements are fixed opposite each other and at equal distances on the side longitudinal beams creates a uniform mechanical suspension on the longitudinal beams of the chassis.
  • receiving profiles corresponding to the fixing elements are fixed on the longitudinal members of the chassis, the receiving profiles being arranged parallel to the underside and extending from the longitudinal members of the chassis in the direction of the longitudinal walls.
  • attachment plates corresponding to the receiving profiles are fixed on the fixing elements, the attachment plates being arranged parallel to the underside of the chassis and extending from the fixing elements in the direction of the longitudinal members of the chassis.
  • the mounting plates have stiffening struts on their upper sides, the mounting plates being fastened to the fixing elements via lateral grooves that run in the transverse direction of the vehicle.
  • the fixing elements preferably have slot-shaped recesses corresponding to the lateral grooves of the mounting plate. This effectively simplifies the assembly and adjustment of the support plates.
  • a preferred embodiment variant of the invention provides that silent blocks for the mechanical decoupling of the battery box are fixed in the receiving profiles, the mounting plates being placed on the silent blocks in a form-fitting manner and releasable with them are fixed.
  • Silent blocks are relatively inexpensive connecting elements and are particularly suitable for this type of storage. They typically have an intermediate layer of rubber. This will make them Movements and vibrations that occur between the battery box and the trailer chassis are effectively dampened.
  • silent blocks In contrast to a so-called silent bushing (also called rubber bearing), silent blocks do not contain any pivot bearings and therefore do not allow any rotational movements between the connected parts.
  • the silent blocks preferably have a base plate for insertion into the receiving profiles.
  • the receiving profiles preferably have a receiving plate and two side skirts, the side skirts having slot-shaped recesses which are formed perpendicular to the longitudinal members of the chassis. Via the slot-shaped recesses, the receiving profiles can be inserted and fixed in a form-fitting manner in the transverse direction of the vehicle onto a suitable section of the longitudinal members of the chassis. This creates a tight fit of the mounting profiles on the longitudinal beams.
  • the receiving profiles can preferably be a welded construction.
  • the base plates of the silent blocks rest on the receiving plates of the receiving profiles and are releasably fixed to them, the base plates extending in particular in the vertical direction of the vehicle and being more solid than the receiving plates of the receiving profiles.
  • the base plates of the silent blocks stabilize the storage and provide a solid base for hanging the support plates and fixing elements. They increase the mechanical strength values in the area of the battery box suspension.
  • the electrical battery modules are HV traction battery modules, wherein the HV traction battery modules can realize operating voltages of at least 600 V, preferably of at least 800 V. Due to their principle, commercial vehicles have a very high system weight, which is why powerful high-voltage traction battery modules must be used to ensure sufficient energy supply for the electric traction drive. At the same time, the current intensity can be reduced in phases when charging and/or discharging the battery modules due to the high voltage level. The avoidance of current peaks has a particularly positive effect on the stress factor of the battery modules, which means that the battery modules are protected as much as possible. Overall, this measure can have a positive effect on the service life of the battery modules, depending on the route profile and load of the trailer.
  • the HV traction battery modules are fixed to the crossbars in the vertical direction of the vehicle and are arranged stacked one on top of the other, with each of the HV traction battery modules having an energy capacity of at least 30 kWh, preferably of at least 33.33 kWh.
  • sufficient electrical energy is provided for the trailer drive.
  • the modular cage structure can accommodate up to three levels stacked one on top of the other in the vertical direction of the vehicle, each with up to six HV traction battery modules.
  • each of the HV traction battery modules can have an energy capacity of at least 33.33 kWh.
  • the invention provides that the modular cage structure has three levels stacked one on top of the other in the vertical direction of the vehicle, each with six HV traction battery modules per level. It is preferred that the total of eighteen HV traction battery modules have a total energy capacity of 600 kWh. Each individual HV traction battery module of the total of eighteen HV traction battery modules preferably has an energy capacity of 33.33 kWh.
  • a total of four corner trusses, ten side wall trusses, namely six side wall trusses on the longitudinal walls and four side wall trusses at the level of the central longitudinal beam, and sixteen cross trusses are provided.
  • the crossbars preferably extend between the longitudinal walls and the central longitudinal beam. This configuration makes full and optimal use of the available installation space. This ensures sufficient energy capacity for fully loaded trailers. In addition, this configuration achieves maximum stiffness values because the maximum number of trusses is installed.
  • the modular cage structure has two levels stacked one above the other in the vertical direction of the vehicle, each with five HV traction battery modules per level. It is preferred that the ten HV traction battery modules have a total energy capacity of 300 kWh. Each individual HV traction battery module of the total of ten HV traction battery modules preferably has an energy capacity of 30 kWh. With this configuration comes the advantageous modularity of the invention comes to light. According to this embodiment variant, the corner trusses and side wall trusses are preferably shorter in the vertical direction of the vehicle. This saves installation space and material costs.
  • the upper and lower frames are preferably universally applicable, that is, the elements of the upper and lower frames of the modular cage structure are adopted for every possible battery box height and are used regardless of the size of the trusses. Since the structure remains unchanged in the longitudinal direction of the vehicle, the middle and side longitudinal members can also be adopted. This configuration is suitable, for example, for use in smaller commercial vehicles or trailers. The configuration could also be used for trailers that are regularly half-loaded.
  • Fig. 1 a schematic side view of a trailer according to the invention with a battery box
  • FIG. 2a shows a schematic oblique view of a modular cage structure of the battery box from FIG. 1;
  • Fig. 2b is a schematic oblique view of the modular cage structure of Fig. 2a with integrated battery modules;
  • 3a is a schematic oblique view of an alternative embodiment of a modular cage structure
  • Fig. 3b is a schematic oblique view of the cage structure of Fig. 3a with integrated battery modules;
  • Fig. 4 is a schematic oblique view of the modular cage structure of Fig. 2b with sheet metal cladding attached;
  • FIG. 5a shows a schematic representation of a receiving profile for the suspension of the battery box
  • Fig. 5b is a schematic representation of a silent block inserted into the receiving profile of Fig. 5a for the suspension of the battery box
  • Fig. 5c is a schematic representation of a fixing element with a mounting plate for hanging the battery box.
  • FIG. 1 shows a trailer, generally designated 20, and a battery box, generally designated 10, which is positioned on a chassis 21 of the trailer 20.
  • the trailer 20 extends in a vehicle longitudinal direction L and includes a chassis 21 formed by cross and longitudinal members.
  • the battery box 10 is mounted on the longitudinal members of the chassis 21 and is mechanically decoupled from the trailer 20 and the chassis 21.
  • the middle of the three trailer axles 23 is equipped with an electric drive unit 25 for driving and decelerating the trailer 20.
  • the trailer 20 has support feet 24 on the side of the battery box 10 opposite the trailer axles 23 for mounting and unmounting the trailer 20, the battery box 10 being arranged in a space between the support feet 24 and the trailer axles 23.
  • the battery box 10 is positioned between the frontmost of the three trailer axles 23 and the support feet 24 and essentially completely fills this gap.
  • the battery box 10 has a longitudinal wall S3, which merges into a front attachment structure 30 and a rear attachment structure 40. Furthermore, the battery box 10 includes a modular cage structure 1 for accommodating electrical battery modules.
  • the modular cage structure 1 has an upper frame 2 made of transverse and longitudinal elements, wherein the modular cage structure 1 has a lower frame 3 made of transverse and longitudinal elements arranged parallel to the upper frame 2.
  • the upper and lower frames 2, 3 of the modular cage structure 1 are releasably fixed to one another at their corner areas by four corner traverses 7, with the corner traverses 7 between the upper and the lower frame 2, 3 are arranged and extend in the vehicle vertical direction H.
  • the modular cage structure 1 In the fixed state, the modular cage structure 1 has two longitudinal walls S3, S4 running in the vehicle's longitudinal direction L and two transverse walls S1, S2 running in the vehicle's transverse direction Q.
  • the dimensions of the transverse and longitudinal walls S1, S2, S3, S4 are selected such that the geometric dimensions of the battery box 10 are adapted to the geometric dimensions of the chassis 21 and in particular to the geometric dimensions of the outer edges of the chassis.
  • the modular cage structure 1 has a front attachment structure 30 to improve the aerodynamics of the trailer 20, which is formed via an extension of the longitudinal walls S3, S4.
  • the front attachment structure 30 of the modular cage structure 1 is formed by an upper and a lower frame extension 31, 33, which are detachably fixed to the longitudinal elements of the upper and lower frames 2, 3.
  • the upper and lower frame extensions 31, 33 are fixed with shortened side wall elements 32.
  • the shortened side wall elements 32 are arranged parallel to the corner beams 7 of the upper and lower frame extensions 31, 33. Due to the shorter design of the side wall element 32, the lower frame extensions 33 of the longitudinal walls S3, S4 also extend in the vehicle longitudinal and vertical directions L, H.
  • the modular cage structure 1 further has a rear attachment structure 40 for receiving and connecting battery auxiliary units. These can include power converters, voltage converters, control elements, battery management devices, etc.
  • the rear attachment structure 40 is formed by an upper and a lower frame extension 41, 43, which are detachably fixed to the longitudinal elements of the upper and lower frames 2, 3.
  • the rear attachment structure also has a rear attachment frame 44, which is arranged parallel to the transverse wall S2 and is releasably fixed to the upper and lower frame extensions 41, 43.
  • the longitudinal elements of the upper and lower frames 2, 3 are releasably fixed to one another by three side wall traverses 8 arranged centrally in the area of the longitudinal walls S3, S4.
  • the side wall trusses 8 are arranged vertically between the upper and lower frames 2, 3 and extend in the vehicle vertical direction H.
  • the side wall trusses 8 are arranged on the longitudinal walls S3, S4 on an axis opposite one another.
  • the triangular reinforcing elements 14 each rest with one leg on the corner trusses 7 and side wall trusses 8, whereas another leg of the triangular reinforcing elements 14 rests on the upper and lower frames 2, 3 of the modular cage structure 1.
  • the modular cage structure 1 preferably has at least two hook-shaped guide elements 9 on each of its longitudinal walls S3, S4, the guide elements 9 being releasably attached to the side wall traverses 8 of the longitudinal walls S3, S4 and to the longitudinal elements of the upper Frame 2 are fixed.
  • the modular cage structure 1 has a central longitudinal beam 5, which is arranged parallel to the longitudinal elements of the lower frame 3 and divides the interior of the battery box into two areas of equal size.
  • the middle longitudinal beam 5 rests on the front side of the transverse elements of the lower frame 3 and is releasably fixed to them.
  • the front side of the middle longitudinal beam 5 is adapted to the shape of the transverse elements of the lower frame 3.
  • a further side wall traverse 8 is arranged, the side wall traverses 8 being perpendicular and aligned in the vehicle transverse direction Q with the middle longitudinal beam 5 on the transverse and longitudinal elements of the upper and lower frame 2, 3 detachable are fixed.
  • the modular cage structure 1 further has two side longitudinal beams 6, which are arranged parallel and adjacent to the longitudinal elements of the upper frame 2, the side longitudinal beams 6 resting on the front side of the transverse elements of the upper frame 2 and being releasably fixed.
  • the side longitudinal beams 6 are adapted in shape to the cross elements of the upper frame 2 at the front.
  • the middle longitudinal beam 5 and the side longitudinal beams 6 of the modular cage structure 1 are designed to be more massive than the corner and side wall traverses 7, 8 and than the frame elements of the upper and lower frames 2, 3.
  • the middle longitudinal beam 5 and the side longitudinal beams 6 are identical to one another.
  • the modular cage structure 1 also has a sheet metal plate 4 on a side of the lower frame 3 and the middle longitudinal member 5 facing away from the underside 22 of the chassis 21.
  • the sheet metal plate 4 is provided on its side facing the underside 22 with openings 13 for fixing further cage structural elements.
  • the sheet metal plate 4 is arranged perpendicular to the transverse and longitudinal walls S1, S2, S3, S4 of the modular cage structure 1 and forms a base for the battery box 10. Parallel and opposite to the sheet metal plate 4, the modular cage structure 1 has a cover side S5.
  • the modular cage structure 1 is designed to be suspended on the longitudinal beams of the chassis 21 and for this purpose has four fixing elements 60 on the side longitudinal beams 6.
  • the fixing elements 60 are distributed in the vehicle's longitudinal direction L and arranged at equal intervals on the side longitudinal beams 6.
  • the fixing elements 60 are arranged along the vehicle transverse direction Q on an axis opposite one another on the side longitudinal beams 6.
  • the modular cage structure for receiving and fixing the electrical battery modules has sixteen crossbars 12, which extend in the vehicle transverse direction Q and are detachably fixed to the corner crossbars 7 and/or to the side wall crossbars 8 are.
  • the crossbars 12 are arranged in the interior of the cage structure 1 in the vehicle vertical direction H at constant distances.
  • the battery modules are high-voltage traction battery modules 50 (HV traction battery modules for short).
  • the HV traction battery modules 50 are releasably fixed laterally with their transverse sides to the crossbars 12 and arranged stacked one on top of the other.
  • the cross members 12 each extend to the middle longitudinal beam 5.
  • two further vertical side wall beams 8 are arranged on the longitudinal beam 5 in order to be able to fix the cross beams 12.
  • the two further side wall traverses 8 of the middle longitudinal beam 8 are arranged opposite two side wall traverses 8 of the longitudinal walls S3, S4.
  • the two further side wall traverses 8 cannot be seen in FIG. 2b due to the HV traction battery modules 50. You can see some of them in Fig. 2a.
  • the modular cage structure 1 has three levels stacked one on top of the other in the vehicle vertical direction H, each with six HV traction battery modules 50 per level up.
  • Each individual HV traction battery module 50 of the total of eighteen HV traction battery modules 50 has an energy capacity of 33.33 kWh in the exemplary embodiment shown. This results in a total energy capacity of 600 kWh.
  • connecting lines 51 are arranged along the longitudinal and transverse walls of the modular cage structure 1 and surround the HV traction battery modules 50 arranged in the interior of the battery box.
  • FIGS. 3a and 3b The modularity of the battery box 10 is illustrated in a synopsis of FIGS. 3a and 3b.
  • the figures show a modular cage structure 1 that is shorter in the vehicle vertical direction H. Except for the side wall trusses 8 and the corner trusses 7, every single previously described modular element of the embodiment of FIGS. 2a and 2b is modular and identical. Only the corner trusses 7 and the side wall trusses 8 are shorter in the vehicle vertical direction H according to this exemplary embodiment.
  • the modular cage structure 1 has two levels stacked one above the other in the vehicle vertical direction H, each with five HV traction battery modules 50 per level.
  • Each individual HV traction battery module 50 of the total of ten HV traction battery modules 50 has an energy capacity of 30 kWh in the exemplary embodiment shown. This results in a total energy capacity of 300 kWh.
  • connecting lines 51 are arranged along the longitudinal and transverse walls of the modular cage structure 1 and passed through the guide elements 9. The connecting lines 51 are guided through the guide elements 9 in such a way that they surround the HV traction battery modules 50 arranged in the interior of the cage structure 1.
  • Fig. 4 the embodiment shown in Fig. 2b is shown with an additional sheet metal casing.
  • the HV traction battery modules 50 are placed in the interior of the battery box 10 or the modular cage structure 1.
  • the transverse walls S1, S2, the longitudinal walls S3, S4, the cover side S5, as well as the front and rear attachment structures 30, 40 of the modular cage structure 1 are all covered with a sheet metal cladding 15. All interfaces and contact points created by the cladding are additionally sealed with a weather-resistant adhesive sealant.
  • Each fixing element 60 has four claws 64, the claws 64 positively locking onto the side longitudinal beams 6 are set or at least partially surround them.
  • receiving profiles 62 corresponding to the fixing elements 60 are fixed, the receiving profiles 62 being arranged parallel to the underside 22 and extending from the longitudinal beams of the chassis 21 in the direction of the longitudinal walls S3, S4.
  • attachment plates 61 corresponding to the receiving profiles 62 are fixed, the attachment plates 61 being arranged parallel to the underside 22 of the chassis 21 and extending from the fixing elements 60 in the direction of the longitudinal members of the chassis 21.
  • the support plates 61 have stiffening struts 65 on their upper sides, the stiffening struts 65 running in the transverse direction Q of the vehicle.
  • Silent blocks 63 for the mechanical decoupling of the battery box 10 are fixed in the receiving profiles 62, the mounting plates 61 being placed on the silent blocks 63 in a form-fitting manner and releasably fixed to them.
  • the silent blocks 63 have a base plate 68, which rest on the receiving plates 69 of the receiving profiles 62 and are releasably fixed to them.
  • the base plates 68 extend further than the receiving plates 69 in the vehicle vertical direction H and are more solid than the receiving plates 69 of the receiving profiles 68.
  • the receiving profiles 62 each have a receiving plate 69 and two side skirts 70, the side skirts 70 having slot-shaped recesses 71 which are formed perpendicular to the longitudinal members of the chassis 21. Via the slot-shaped recesses 71, the receiving profiles 62 can be inserted and fixed in a form-fitting manner in the vehicle transverse direction Q onto a suitable section of the longitudinal members of the chassis 21.
  • Chassis 71 Recess in side skirts

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Nutzfahrzeug, insbesondere einen Trailer (20) zum Ankoppeln an eine Sattelzugmaschine, umfassend ein beispielsweise durch Quer- und Längsträger gebildetes Fahrgestell (21), an dessen Unterseite (22) mindestens eine, insbesondere zwei oder drei Trailerachsen (23) angeordnet sind, wobei wenigstens eine Trailerachsen (23) mit einer elektrischen Antriebseinheit (25) zum Antreiben und Verzögern des Nutzfahrzeugs (20) ausgestattet ist, und wenigstens einen an der Unterseite (22) angeordneten Batteriekasten (10) zur Aufnahme wenigstens eines elektrischen Batteriemoduls. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Batteriekasten (10) mit dem Fahrgestell (21) verbunden ist, wobei der Batteriekasten (10) derart an am Fahrgestell (21) gelagert ist, dass er von dem Fahrgestell (21) des Trailers (20) mechanisch entkoppelt ist.

Description

Nutzfahrzeug mit Batteriekasten
Die Erfindung betrifft ein Nutzfahrzeug, insbesondere einen Trailer mit einem Batteriekasten gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Trailer (oder Sattelanhänger, Sattelauflieger oder im englischen Semitrailer genannt) werden beispielsweise im Güterkraftverkehr oder in der Landwirtschaft zu Transport- und Arbeitszwecken eingesetzt. Sie galten lange Zeit als unmotorisierte Nutzfahrzeuge und werden meistens über einen Königszapfen an einer Sattelkupplung einer dieselmotorisierten Sattelzugmaschine gelagert und mitgeführt. Trailer weisen ein durch Quer- und Längsträger aufgebautes Fahrgestell auf und sind für gewöhnlich mehrachsig ausgebildet (in der Regel 2 bis 3 Achsen).
Während der fortschreitenden Entwicklung der Elektromobilität haben sich inzwischen Konzepte herausgestellt, die den Trailer zur Unterstützung der Zugmaschine mit einer zusätzlichen Antriebseinheit ausstatten. Dabei kann beispielsweise eine der ein, zwei oder drei Trailerachsen mit einer Elektromotor-Getriebeeinheit ausgestattet sein. Dadurch eröffnet sich die Möglichkeit, je nach Bedarf, die Zugmaschine in Antriebs- und Verzögerungsphasen zu unterstützen und damit die Gesamtenergieeffizienz des Nutzfahrzeuges zu verbessern.
Für die Energieversorgung eines solchen Trailers sind systembedingt groß dimensionierte Hoch Volt Batteriemodule notwendig. Die HV-Batteriemodule müssen entsprechend an einem Fahrgestell des Trailers sicher gelagert werden.
In diesem Zusammenhang ergeben sich insbesondere bauraumtechnische Problemstellungen. Ferner muss die Batterielagerung aufgrund der Hochvoltkomponenten erhöhten Sicherheitsanforderungen gerecht werden. Zudem sind die an die strukturelle Integrität des Batteriekastens gestellten Anforderung hoch. Die im Batteriekasten aufgenommenen Batteriemodule müssen gegenüber Umwelteinflüssen wie Feuchtigkeit und Staub effektiv geschützt werden. Der Schutz der elektrischen Komponenten und die elektromagnetische Abschirmung der elektrischen Komponenten bedingen dabei eine sehr steife Struktur. Das Fahrgestell des Trailers hat jedoch gegenüber dem Batteriekasten hinsichtlich der Anforderungen wesentlich größere Freiheiten. Insbesondere verwindungsweiche Fahrgestelle bedingen große Herausforderung für die Anbindung des steifen Batteriekastens.
Im Stand der Technik werden verschiedene Ausführungsvarianten für Batteriekästen und Befestigungskonstruktionen zur Aufnahme und Fixierung eines Batteriekastens an einer Unterseite eines Trailer-Fahrgestells vorgeschlagen.
Darunter werden beispielsweise Ausführungsformen vorgeschlagen, die eine unmittelbare stoffschlüssige Fixierung des Batteriekastens an dem Fahrgestell des Trailers vorsehen. Weiter lassen sich beispielsweise Ausführungen identifizieren, die zur Aufnahme des Batteriekastens unmittelbar am Fahrgestell des Trailers in Fahrzeughochrichtung teleskopierbare Befestigungselemente vorsehen, worüber der Batteriekasten mit dem Fahrgestell des Trailers fixiert wird.
Die im Stand der Technik vorgeschlagenen Lösungen weisen jedoch insbesondere für Trailer mit elektrischen Unterstützungsantrieben diverse Nachteile auf. So kommt es beispielsweise aufgrund fahrdynamischer Lasten zu Bewegungen und/oder Verwindungen und/oder Vibrationen am Fahrgestell des Trailers, die direkt auf den Batteriekasten übertragen werden. Dies führt unter anderen zu einer Destabilisierung der gesamten Batteriekastenstruktur. Ferner sind die im Stand der Technik vorgeschlagenen Lösungen für Batteriekästen nicht ausreichend vor Umwelteinflüssen geschützt. Im Umkehrschluss bedeutet dies auch, dass die Umgebung des Batteriekastens gleichermaßen durch die Hochvoltkomponenten der HV-Batteriemodule beispielsweise durch elektromagnetische Felder belastet wird.
Weiter sind die vorgeschlagenen Lösungen nicht steif genug ausgebildet und oftmals relativ schwer, wobei sich nur eine bestimmte vordefinierte Batteriedimension über die vorgeschlagenen Batteriekästen aufnehmen lassen. Aufgrund der kantigen Außenstruktur und der relativ großen Außenmaße der Batteriekästen steigen zudem die Luftwiderstandskräfte an einer Unterseite des Fahrgestells an. Zudem bieten die Batteriekästen keinen ausreichenden Seitenanfahr- bzw. Unterfahrschutz und können sich bei einem Aufprall stark verformen. Dies kann wiederum bis zu einem Abreißen des Batteriekastens vom Fahrgestell führen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden und einen verbesserten Batteriekasten für Nutzfahrzeuge und insbesondere für angetriebene Trailer bereitzustellen.
Hauptmerkmale der Erfindung sind im kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 angegeben. Ausgestaltungen sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 20.
Bei einem Nutzfahrzeug, insbesondere bei einem Trailer zum Ankoppeln an eine Sattelzugmaschine, umfassend ein beispielsweise durch Quer- und Längsträger gebildetes Fahrgestell, an dessen Unterseite mindestens ein, insbesondere zwei oder drei Trailerachsen angeordnet sind, wobei wenigstens eine Trailerachse mit einer elektrischen Antriebseinheit zum Antreiben und Verzögern des Nutzfahrzeugs bzw. Trailers ausgestattet ist, und wenigstens einen an der Unterseite angeordneten Batteriekasten zur Aufnahme wenigstens eines elektrischen Batteriemoduls, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Batteriekasten mit dem Fahrgestell, insbesondere mit seinem Längsträgern, verbunden ist, wobei der Batteriekasten derart am Fahrgestell gelagert ist, wobei er von dem Fahrgestell des Trailers mechanisch entkoppelt ist.
Aufgrund der erfindungsgemäßen Lagerung des Batteriekastens am Fahrgestell wird der Batteriekasten von den restlichen Elementen des Nutzfahrzeugs mechanisch entkoppelt. Dafür können beispielsweise sogenannte Silent-Lager zwischen dem Fahrgestell und dem Batteriekasten angeordnet werden. Dadurch wird die Übertragung von fahrdynamischen Lasten auf die Batteriestruktur unterbunden. Dies führt zu einer signifikanten Steigerung der mechanischen Festigkeit und Stabilität im Bereich des Batteriekastens. Gleichzeitig wird durch diese Maßnahme, die gesamte Fahrdynamik des Nutzfahrzeugs bzw. des angetriebenen Trailers verbessert.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Trailer an der Unterseite des Fahrgestells Stützfüße zum Auf- und Absatteln auf, wobei der Batteriekasten in einem Zwischenraum zwischen den Stützfüßen und der bzw. den Trailerachsen angeordnet ist. Der Zwischenraum wird dabei insbesondere zwischen der vordersten Trailerachse und den Stützfüßen in Fahrzeuglängs- und Fahrzeugquerrichtung gebildet. Dieser Zwischenraum bietet sich vor allen aus bauraumtechnischen Aspekten für die Anordnung des Batteriekastens und für die Anbindung an den elektrischen Antrieb an. Mit vorderster Trailerachse ist dabei die Achse des Trailers gemeint, die in Fahrzeuglängsrichtung betrachtet den Stützfüßen am nächsten kommt. Vorzugsweise erstreckt sich der Batteriekasten dabei in einer Fahrzeuglängsrichtung derart, dass im Wesentlichen der gesamte Zwischenraum zwischen den Stützfüßen und der vorerdersten Trailerachse in Fahrzeuglängs- und Fahrzeugquerrichtung durch den Batteriekasten gefüllt wird.
In diesem Zusammenhang ist besonders bevorzugt, dass die geometrischen Abmessungen des Batteriekastens an die geometrischen Abmessungen des Fahrgestells und insbesondere an die geometrischen Abmessungen der Fahrgestellaussenkanten angepasst sind. Dadurch werden grundsätzlich alle gesetzlichen Anforderungen und insbesondere die von der Europäischen Wirtschaftskommission (ECE) veröffentlichte ECE R-73-Verordnung hinsichtlich der zu erfüllenden Erfordernisse eines Seitenanfahrschutzes berücksichtigt. Vorzugsweise ist der Seitenanfahrschutz in den Batteriekasten integrierbar. Dadurch wird zusätzlich Bauraum eingespart und der Batteriekasten wird zusätzlich an seinen Seitenbereichen verstärkt.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform weist der Batteriekasten eine Käfigstruktur zur Aufnahme von elektrischen Batteriemodulen auf, wobei die Käfigstruktur modularisiert ausgebildet ist. Modularität im Sinne der Erfindung bedeutet unter anderen die Aufteilung der ganzen Käfigstruktur in einzelne Module, die bei geeigneter Form und Funktion zusammengefügt oder über entsprechende Schnittstellen interagieren können. Dadurch entsteht ein für unterschiedliche Batteriedimensionen geeignetes Baukastensystem. Dies bedeutet im Umkehrschluss auch, dass einzelne Module der Käfigstruktur anwendungsspezifisch durch alternative Module ersetzt werden können. Dabei können Module die das Grundgerüst bzw. den äußeren Rahmen der Käfigstruktur bestimmen, beibehalten werden, so dass beispielsweise die Größe eines Innenraums des Batteriekastens in einer Fahrzeughochrichtung kostengünstig und mit relativ wenig Aufwand angepasst werden kann.
Die modulare Käfigstruktur weist dabei vorzugsweise einen oberen Rahmen aus Quer- und Längselementen auf, wobei die modulare Käfigstruktur einen parallel zum oberen Rahmen angeordneten unteren Rahmen aus Quer- und Längselementen aufweist. Weiter bevorzugt, sind der obere und der untere Rahmen der modularen Käfigstruktur an Eckbereichen durch vier Ecktraversen lösbar miteinander fixiert, wobei die Ecktraversen zwischen dem oberen und dem unteren Rahmen angeordnet sind und sich in Fahrzeughochrichtung erstrecken.
Die Ecktraversen können vorzugsweise je nach Batteriekapazität und Energiebedarf modular ausgewechselt werden, wobei der obere und untere Rahmen für jede mögliche Ecktraverse universell einsetzbar sind. Dadurch können beispielsweise kürzere Ecktraversen eingesetzt werden, wenn weniger Batteriemodule aufgenommen werden müssen.
Bevorzugterweise weist die modulare Käfigstruktur dabei im fixierten Zustand der Rahmen und Ecktraversen zwei in Fahrzeuglängsrichtung verlaufende Längswände auf, wobei die modulare Käfigstruktur im fixierten Zustand zwei in Fahrzeugquerrichtung verlaufende Querwände aufweist. Durch die universell einsetzbaren oberen und unteren Rahmen, den wechselbaren Ecktraversen und den im fixierten Zustand gebildeten Längs- und Querwänden der modularen Käfig Struktur, entsteht ein solides Grundgerüst und ein Innenbereich für die Aufnahme der Batteriemodule. Gleichzeitig versteifen die Ecktraversen die Rahmenstruktur des Batteriekastens.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante sieht die Erfindung vor, dass die modulare Käfigstruktur eine vordere Anbaustruktur zur Verbesserung der Aerodynamik des Trailers aufweist, wobei die vordere Anbaustruktur über einen Fortsatz der Längswände gebildet ist. Dabei wird bevorzugt, dass sich die vordere Anbaustruktur und damit der Fortsatz an den Längswänden in Fahrzeuglängsrichtung bis zu den Stützfüßen hin erstreckt. Dadurch wird erhöhten Luftwiderstandskräften und Druckgradienten an der Unterseite im Bereich der strömungsbelasteten Querwand der modularen Käfigstruktur entgegengewirkt, weil durch die vordere Anbaustrukturweniger Luftströme und Verwirbelungen an die strömungsbelastete Querwand des Batteriekastens gelangen. Die Strömungen werden dadurch vorteilhafterweise entlang der vorderen Anbaustruktur und den Längswänden der modularen Käfigstruktur geführt.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante, ist die vordere Anbaustruktur der modularen Käfigstruktur durch einen oberen und einen unteren Rahmenfortsatz gebildet, die lösbar an den Längselementen des oberen und unteren Rahmens fixiert sind, wobei die oberen und unteren Rahmenfortsätze mit verkürzten Seitenwandelementen fixiert sind. Vorzugsweise sind die verkürzten Seitenwandelemente parallel zu den Ecktraversen der oberen und unteren Rahmenfortsätze angeordnet. Vorzugsweise sind die verkürzten Seitenwandelemente in Bezug auf die Höhe der Ecktraversen kürzer ausgebildet. Dadurch stellt sich an der Unterseite des Batteriekastens ein schräger Verlauf ein, der die Aerodynamik und Strömungsführung zusätzlich optimiert. Durch die kürzere Ausbildung des Seitenwandelements erstreckt sich dabei insbesondere der untere Rahmenfortsatz nicht nur in Fahrzeuglängsrichtung wie der obere Rahmenfortsatz, sondern zusätzlich in Fahrzeughochrichtung. Alternativ können weitere Formen und Elemente an der vorderen Anbaustruktur und/oder an den relevanten Bereichen des Batteriekastens ausgebildet sein, die den Luftwiderstand reduzieren. Die durch obere und untere Fortsätze gebildete vordere Anbaustruktur bildet gleichzeitig in der Gesamtbetrachtung mit den Längswänden einen sicheren und den gesetzlichen Anforderungen entsprechenden Seitenanfahr- bzw. Unterfahrschutz.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die modulare Käfigstruktur eine hintere Anbaustruktur zum Aufnehmen und Anschließen von Batterienebenaggregaten auf. Diese können unter anderen Stromrichter, Spannungsrichter, Steuerungselemente, Batteriemanagementgeräte etc. sein. Vorzugsweise ist die hintere Anbaustruktur durch einen oberen und einen unteren Rahmenfortsatz gebildet, die lösbar mit den Längselementen des oberen und unteren Rahmens fixiert sind, wobei die oberen und unteren Rahmenfortsätze lösbar mit einem hinteren Anbaurahmen aus Quer- und Hochelementen fixiert sind. Dadurch entsteht vorteilhafterweise ein hinterer Aufnahmebereich am Batteriekasten, worüber die Batterienebenaggregate aufgenommen und gelagert werden können und weitestgehend vor unerwünschten Einflüssen geschützt sind. Zudem verstärkt und versteift die hintere Anbaustruktur die modulare Käfigstruktur zusätzlich. Durch die gewählte Positionierung sind die Nebenaggregate vorteilhafterweise zwischen der elektrischen Antriebseinheit und den elektrischen Batteriemodulen angeordnet. Dies vereinfacht die Anbindung von entsprechenden Anschlussleitungen erheblich. Die durch obere und untere Rahmenfortsätze gebildete hintere Anbaustruktur bildet gleichzeitig in der Gesamtbetrachtung mit den Längswänden und mit der vorderen Anbaustruktur einen sicheren und den gesetzlichen Anforderungen entsprechenden Seitenanfahr- bzw. Unterfahrschutz, der sich insbesondere In Fahrzeuglängsrichtung zwischen den Stützfüßen des Trailers und den Trailerachsen erstreckt.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Längselemente des oberen und des unteren Rahmens durch wenigstens zwei, vorzugsweise durch wenigstens drei mittig im Bereich der Längswände angeordnete Seitenwandtraversen lösbar miteinander fixiert sind, wobei die Seitenwandtraversen zwischen dem oberen und dem unteren Rahmen angeordnet sind und sich in Fahrzeughochrichtung erstrecken. Die Seitenwandtraversen versteifen die modulare Käfigstruktur und schützen zusätzlich die im Innenraum des Batteriekastens angeordneten Batteriemodule im Bereich des Seitenanfahrschutzes. Die mittige Anordnung im Bereich der Längswände erweist sich hinsichtlich der mechanischen Festigkeit als besonders vorteilhaft, weil in dem Bereich die größten Biegespannungen zu erwarten sind.
Vorzugsweise können alle Ecktraversen und Seitenwandtraversen jeweils zwei an den Verbindungsstellen zu den oberen und unteren Rahmen angeordnete Verstärkungselemente aufweisen, wobei die Verstärkungselemente insbesondere dreieckig ausgebildet sind. Dabei wird weiter bevorzugt, dass die dreieckigen Verstärkungselemente mit einem Schenkel an den Ecktraversen und Seitenwandtraversen anliegen, wohingegen ein weiterer Schenkel der dreieckigen Verstärkungselemente am oberen und unteren Rahmen der Käfigstruktur anliegt. Aufgrund der Verstärkungselemente wird insbesondere die Krafteinleitung und Übertragung im Bereich der Ecktraversen und Seitenwandtraversen verbessert. Die dynamisch auftretenden Lasten können dadurch über den oberen Rahmen der modularen Käfigstruktur in die jeweiligen Traversen eingeleitet werden ohne mechanische Spannungsspitzen an den Übergangsbereichen zu erzeugen.
Um die Anschlussleitungen in kompakter und geeigneter Weise verstauen zu können, ohne den Innenraum für die Aufnahme der Batteriemodule zu beeinträchtigen, weist die modulare Käfigstruktur bevorzugterweise an jeder ihrer Längswände wenigstens zwei Führungselemente zum Führen und Lagern von Anschlussleitungen auf, wobei die Führungselemente lösbar an den Seitenwandtraversen der Längswände und an den Längselementen des oberen Rahmens fixiert sind. Vorzugsweise sind die Anschlussleitungen dabei entlang der Längs- und Querwände angeordnet und umgeben dabei die im Innenraum des Batteriekastens angeordneten Batteriemodule. Die Anschlussleitungen sind vorzugsweise hakenförmig ausgebildet und derart um die Batteriemodule herum angeordnet, dass von dem jeweiligen Batteriemodul aus, der kürzeste Weg entlang der Quer- und Längswände in Richtung der hinteren Anbaustruktur gewählt wird. Im Bereich der hinteren Anbaustruktur können die Anschlussleitungen dann an die jeweiligen Batterienebenaggregate angeschlossen werden.
Um den Grund des Batteriekastens zu verstärken und ein stabiles Fundament zum Tragen der Batteriemodule und zum weiteren Versteifen der Käfigstruktur zu schaffen, weist die modulare Käfigstruktur bevorzugterweise einen mittleren Längsträger auf, der parallel zu den Längselementen des unteren Rahmens angeordnet ist, wobei der mittlere Längsträger stirnseitig an den Querelementen des unteren Rahmens aufliegt und fixiert ist. Weiter vorzugsweise ist der mittlere Längsträger stirnseitig an die Querelemente des unteren Rahmens formangepasst ausgebildet. Dadurch kann der mittlere Längsträger den unteren Rahmen in Fahrzeughochrichtung und Fahrzeuglängsrichtung begrenzen bzw. teilweise umschließen und auf dem unteren Rahmen aufliegen. Beim Fixieren des mittleren Längsträgers wird dadurch ein fester Sitz über entsprechende Flächenpressungen erzeugt. Der mittlere Längsträger teilt den Innenraum des Batteriekastens dabei in zwei gleich große Bereiche zur modularen Aufnahme der Batteriemodule zwischen den vorgesehenen Quertraversen auf.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung ist mittig im Bereich der Querwände der modularen Käfigstruktur jeweils wenigstens eine weitere Seitenwandtraverse angeordnet, wobei die Seitenwandtraversen senkrecht und in Fahrzeugquerrichtung fluchtend zu dem mittleren Längsträger an den Quer- und Längselementen des oberen und unteren Rahmens lösbar fixiert sind. Die weiteren Seitenwandtraversen versteifen insbesondere die Querwände der Käfigstruktur. Dabei ist eine einzige Seitenwandtraverse ausreichend, weil die Querwände ohnehin verhältnismäßig kurz ausgebildet sind und dadurch eine höhere Steifigkeit aufweisen. Dadurch werden Material- und Fertigungskosten eingespart. Gleichzeitig wird das Gesamtgewicht der Käfigstruktur durch die Einsparung reduziert.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die modulare Käfigstruktur wenigstens zwei seitliche Längsträger aufweist, die parallel und benachbart zu den Längselementen des oberen Rahmens angeordnet sind, wobei die seitlichen Längsträger stirnseitig an den Querelementen des oberen Rahmens aufliegen und fixiert sind. Weiter vorzugsweise sind die seitlichen Längsträger stirnseitig an die Querelemente des oberen Rahmens formangepasst ausgebildet. Dadurch können die seitlichen Längsträger den oberen Rahmen in Fahrzeughoch- und Fahrzeuglängsrichtung begrenzen und teilweise umschließend auf dem oberen Rahmen aufliegen. Die seitlichen Längsträger bieten sich vorteilhafterweise zu Fixierzwecken an der Unterseite des Fahrgestells an und Tragen den Großteil des Batteriekastens bzw. der modularen Käfigstruktur. Durch die in Bezug auf den mittleren Längsträger seitlich versetzte Anordnung der seitlichen Längsträger stellt sich ein mechanisches Gleichgewicht ein und die modulare Käfigstruktur wird zusätzlich im Bereich der Längswände verstärkt. Vorzugsweise können der mittlere und die seitlichen Längsträger der modularen Käfigstruktur massiver ausgebildet sein als die Eck- und Seitenwandtraversen.
Vorzugsweise sieht die modulare Käfigstruktur zur modularen Aufnahme und Fixierung der elektrischen Batteriemodule wenigstens acht, vorzugsweise wenigstens sechszehn Quertraversen vor, die sich in Fahrzeugquerrichtung erstrecken und lösbar an den Ecktraversen und/oder an den Seitenwandtraversen fixiert sind. Vorzugsweise sind die Quertraversen in Fahrzeughochrichtung in gleichbleibenden Abständen angeordnet.
Dadurch können die Batteriemodule seitlich an den Quertraversen fixiert und übereinandergestapelt werden. Insgesamt entsteht durch die hohe Anzahl der Quertraversen, der Seitenwandtraversen und Ecktraversen eine sehr steife Käfig Struktur, die ein mechanisches Fachwerk ausbildet. Die im Innenraum positionierten Batteriemodule werden im Falle eines Aufpralls effektiv durch die mechanische Fachwerksstruktur geschützt.
Dabei wird besonders bevorzugt, dass sich die Quertraversen in Fahrzeugquerrichtung bis zum mittleren Längsträger erstrecken, wobei der mittlere Längsträger wenigstens zwei Seitenwandtraversen zur Fixierung der Quertraversen aufweist. Durch diese bevorzugte Ausgestaltung sind die Quertraversen in Fahrzeugquerrichtung kürzer ausgebildet, wodurch die gesamte modulare Käfigstruktur zusätzlich versteift wird. Dabei sind die zwei Seitenwandtraversen des mittleren Längsträgers vorzugsweise gegenüberliegend zu zwei Seitenwandtraversen der Längswände angeordnet. Dadurch werden die Kräfte gleichmäßiger verteilt und die Quertraversen werden parallel zu den Querelementen des oberen und unteren Rahmens gerade und sauber geführt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung sind der mittlere Längsträger und die seitlichen Längsträger identisch zueinander ausgebildet. Vorzugsweise sind alle vier Ecktraversen der modularen Käfigstruktur identisch zueinander ausgebildet. Weiter vorzugsweise sind alle Seitenwandtraversen der modularen Käfigstruktur identisch zueinander ausgebildet. Dies unterstützt vor allen eine einfache Fertigung und eine einfache Montage des Batteriekastens. Dadurch, dass die jeweiligen Module bzw. Elemente identisch zueinander ausgebildet sind, bedarf es keiner besonderen Positionierung oder Vorjustierung bei der Montage. Gleichzeitig werden Fertigungsaufwand und Fertigungskosten eingespart. Zudem eröffnet sich dadurch die Möglichkeit, die modulare Käfigstruktur nach Bedarf zusätzlich mit Traversen auszustatten oder aber bewusst Traversen wegzulassen.
Bevorzugterweise ist die modulare Käfigstruktur an einer der Unterseite des Fahrgestells abgewandten Seite des unteren Rahmens und des mittleren Längsträgers mit einer Blechplatte fixiert, wobei die Blechplatte an ihrer der Unterseite zugewandten Seite Öffnungen zum Fixieren weiterer Käfigstrukturelemente aufweist. Die Blechplatte ist dabei vorzugsweise senkrecht zu den Quer- und Längswänden der modularen Käfigstruktur angeordnet und bildet einen Boden für den Batteriekasten aus. Die Öffnungen bieten sich vorteilhafterweise zu Fixierzwecken an, weil die untersten Quertraversen zur Aufnahme der Batteriemodule zusätzlich an der Blechplatte fixiert werden können. Die Blechplatte schafft gleichzeitig ein sicheres Grundfundament für den Innenraum der Käfig Struktur.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die modulare Käfigstruktur eine der Blechplatte parallel gegenüberliegende Deckelseite auf. In diesem Zusammenhang ist besonders bevorzugt, dass die Deckelseite, die Längs- und Querwände und die vordere und hintere Anbaustruktur der modularen Käfigstruktur, mit einer Blechverkleidung verkleidet sind. Diese Maßnahme sorgt für einen Rundumschutz des Batteriekastens bzw. der modularen Käfigstruktur. Die Blechverkleidung bildet einen geschlossenen Innenraum, der vorteilhafterweise für eine optimale Abschirmung des Batteriekastens sorgt und den Innenraum sowie die darin angeordneten Batteriemodule unter anderen vor Schmutz, Feuchtigkeit, Staub, Wärme, UV-Strahlung, Vibrationen etc. schützt. Die Blechverkleidung schützt die Batteriemodule zusätzlich vor Seitenaufprällen. Ferner entsteht durch die Blechverkleidung ein sogenannter Faraday’scher Käfig. Ein Faraday’scher Käfig ist eine allseitig geschlossene Hülle aus einem elektrischen Leiter (vorliegend Blechverkleidung), die als elektrische bzw. elektromagnetische Abschirmung wirkt. Bei äußeren statischen oder quasistatischen elektrischen Feldern bleibt der innere Bereich infolge der Influenz Feld frei. Bei zeitlich veränderlichen Vorgängen wie elektromagnetischen Wellen beruht die Abschirmwirkung auf den sich in der leitfähigen Blechverkleidung ausbildenden Wirbelströmen, die dem äußeren elektromagnetischen Feld entgegenwirken. Dadurch wird gleichzeitig auch die Umwelt des Batteriekastens signifikant vor elektromagnetischer Strahlung und weiteren Einflüssen geschützt. Andernfalls wäre die Umgebung des Batteriekastens aufgrund der Hochvoltkomponenten im Innenraum starken elektromagnetischen Strahlungen ausgesetzt. Zudem gewährleistet die Blechverkleidung zusätzlich, insbesondere im Bereich der Längswände der modularen Käfigstruktur, dass die gesetzlichen Anforderungen an einen Seitenanfahrschutz erfüllt sind. Vorzugsweise kann die Blechverkleidung wenigstens einen Leichtmetallwerkstoff umfassen. Weiter vorzugsweise können die modulare Käfigstruktur und jeweils all ihre Einzelmodule wenigstens einen Leichtmetallwerkstoff umfassen. Dadurch wird neben der Abschirmwirkung das Gewicht des Batteriekastens optimiert.
Um eine optimale elektromagnetische Abschirmung zu erzielen und gleichzeitig den Innenraum des Batteriekastens optimal vor äußeren Einflüssen zu schützen, ist nach einer Ausführungsform der Erfindung bevorzugt, dass die Blechverkleidung und die Käfigstruktur an sämtlichen Schnitt- und Kontaktstellen zusätzlich abgedichtet sind. Vorzugsweise sind die relevanten Stellen mit einer witterungsbeständigen Klebdichtmasse, insbesondere mit Sikaflex, abgedichtet. Dadurch bleibt die Struktur trotz erhöhten Feuchtigkeitsverhältnissen und starken Witterungszuständen sicher abgedichtet. Alternativ kann an den relevanten Stellen auch Karosseriedichtband zur Abdichtung eingesetzt werden.
Nach einer weiteren wichtigen Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die modulare Käfigstruktur an den Längsträgern des Fahrgestells aufhängbar ausgebildet ist, wobei im aufgehängten Zustand der Käfig Struktur, der Abstand zwischen den seitlichen Längsträgern in Fahrzeugquerrichtung größer ist, als der Abstand zwischen den beiden Längsträgern des Fahrgestells. Diese Form der Ausgestaltung bietet sich insbesondere aus konstruktiver und mechanischer Sicht an. Dadurch, dass die Fahrgestelle von Trailern zwischen ihren Längsträgern mehrere Querträger aufweisen, ist der Bauraum entsprechend beschränkt. Durch den größeren Abstand der seitlichen Längsträger, kann der Batteriekasten entsprechend über die seitlichen Längsträger an dem Fahrgestell aufgehängt und fixiert werden.
Zur sicheren Aufhängung und Fixierung der modularen Käfigstruktur bzw. des Batteriekastens, sind bevorzugterweise an den seitlichen Längsträgern jeweils wenigstens drei, vorzugsweise wenigstens vier Fixierelemente an den Längsträgern des Fahrgestells vorgesehen, wobei die Fixierelemente in Fahrzeuglängsrichtung verteilt und in gleich großen Abständen auf den seitlichen Längsträgern angeordnet sind. Dabei ist bevorzugt, dass die Fixierelemente entlang der Fahrzeugquerrichtung auf einer Achse zueinander gegenüberliegend auf den seitlichen Längsträgern angeordnet sind. Dabei ist bevorzugt, dass jede der Fixierelemente wenigstens vier Krallen aufweist, wobei die Krallen die seitlichen Längsträger wenigstens teilweise umgreifen. Durch die teilweise umgreifenden Krallen der Fixierelemente entsteht ein besonders sicherer und fester Sitz der Fixierelemente auf den seitlichen Längsträgern. Dadurch, dass die einzelnen Fixierelemente gegenüberliegend und in gleichen Abständen auf den seitlichen Längsträgern fixiert sind, entsteht eine gleichmäßige mechanische Aufhängung an den Längsträgern des Fahrgestells.
In diesem Kontext ist weiter bevorzugt, dass an den Längsträgern des Fahrgestells zu den Fixierelementen korrespondierende Aufnahmeprofile fixiert sind, wobei die Aufnahmeprofile parallel zu der Unterseite angeordnet sind und sich von den Längsträgern des Fahrgestells aus in Richtung der Längswände erstrecken. Vorzugsweise sind dabei auf den Fixierelementen zu den Aufnahmeprofilen korrespondierende Aufsetzplatten fixiert, wobei die Aufsetzplatten parallel zu der Unterseite des Fahrgestells angeordnet sind und sich von den Fixierelementen aus in Richtung der Längsträger des Fahrgestells erstrecken. Dadurch, dass die Aufnahmeprofile und die Aufsetzplatten aufeinander zu ragen, entsteht eine sichere Lagerung und Aufhängung über die Aufsetzplatten der Fixierelemente. Beim Aufhängen der Käfigstruktur können die Aufsetzplatten aufgrund der speziellen Anordnung einfach und schnell, sowie formschlüssig auf Silentblöcke aufgesetzt und fixiert werden. Dadurch wird die Gewichtslast des gesamten Batteriekastens gleichmäßig über die Fixierelemente und die seitlichen Längsträger aufgenommen und die Übertragung von Vibrationen und Schwingungen minimiert.
Nach einer bevorzugten Ausführungsvariante weisen die Aufsetzplatten an ihren Oberseiten Versteifungsstreben auf, wobei die Aufsetzplatten über seitliche Nuten, die in Fahrzeugquerrichtung verlaufen, an den Fixierelementen befestigt sind. Vorzugsweise weisen die Fixierelemente zu den seitlichen Nuten der Aufsetzplatte korrespondierende schlitzförmige Ausnehmungen auf. Dies vereinfacht die Montage und Justierung der Aufsetzplatten effektiv.
Um eine einfache und sichere mechanische Entkopplung des Batteriekastens vom Fahrgestell des Trailers zu gewährleisten, sieht eine bevorzugte Ausführungsvariante der Erfindung vor, dass in den Aufnahmeprofilen Silentblöcke für die mechanische Entkopplung des Batteriekastens fixiert sind, wobei die Aufsetzplatten auf die Silentblöcke formschlüssig aufgesetzt und lösbar mit diesen fixiert sind. Silentblöcke sind relativ kostengünstige Verbindungselemente und eignen sich besonders gut für die vorliegende Lagerung. Sie weisen typischerweise eine Zwischenschicht aus Gummi auf. Dadurch werden die fahrdynamisch auftretenden Bewegungen und Vibrationen zwischen dem Batteriekasten und dem Fahrgestell des Trailers effektiv gedämpft. Im Unterschied zu einer sogenannten Silentbuchse (auch Gummilager genannt) beinhalten Silentblöcke keine Drehlager und lassen dementsprechend keine Drehbewegungen zwischen den verbundenen Teilen zu. Vorzugsweise weisen die Silentblöcke eine Grundplatte zum Einsetzen in die Aufnahmeprofile auf.
Vorzugsweise weisen die Aufnahmeprofile eine Aufnahmeplatte und zwei Seitenschürzen auf, wobei die Seitenschürzen schlitzförmige Ausnehmungen aufweisen, die senkrecht zu den Längsträgern des Fahrgestells ausgebildet sind. Über die schlitzförmigen Ausnehmungen können die Aufnahmeprofile in Fahrzeugquerrichtung auf einen geeigneten Abschnitt der Längsträger des Fahrgestells formschlüssig eingesetzt und fixiert werden. Dadurch entsteht ein fester Sitz der Aufnahmeprofile auf den Längsträgern. Vorzugsweise kann es sich bei den Aufnahmeprofilen um eine Schweißkonstruktion handeln. Weiter vorzugsweise liegen die Grundplatten der Silentblöcke auf den Aufnahmeplatten der Aufnahmeprofile auf und sind lösbar mit diesen fixiert, wobei sich die Grundplatten insbesondere in Fahrzeughochrichtung erstrecken und massiver ausgebildet sind als die Aufnahmeplatten der Aufnahmeprofile. Die Grundplatten der Silentblöcke stabilisieren die Lagerung und bieten einen festen Untergrund für die Aufhängung der Aufsetzplatten und Fixierelemente. Sie steigern die mechanischen Festigkeitswerte im Bereich der Aufhängung des Batteriekastens.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform, sind die elektrischen Batteriemodule HV-Traktionsbatteriemodule, wobei die HV-Traktionsbatteriemodule Betriebsspannungen von wenigstens 600 V, vorzugsweise von wenigstens 800 V realisieren können. Nutzfahrzeuge weisen prinzipbedingt ein sehr hohes Systemgewicht auf, weshalb für eine ausreichende Energieversorgung des elektrischen Traktionsantriebes leistungsstarke Hoch Volt Traktionsbatteriemodule eingesetzt werden müssen. Gleichzeitig kann die Stromintensität beim Beladen und/oder Entladen der Batteriemodule durch das hohe Spannungsniveau phasenweise gesenkt werden. Die Vermeidung von Stromspitzen wirkt sich insbesondere positiv auf den Stressfaktor der Batteriemodule aus, wodurch die Batteriemodule weitestgehend geschont werden. In der Gesamtbetrachtung kann sich diese Maßnahme je nach Strecken profil und Beladung des Trailers positiv auf die Lebensdauer der Batteriemodule auswirken. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die HV- Traktionsbatteriemodule in Fahrzeughochrichtung an den Quertraversen fixiert und übereinandergestapelt angeordnet sind, wobei jede der HV-Traktionsbatteriemodule eine Energiekapazität von wenigstens 30 kWh, vorzugsweise von wenigstens 33,33 kWh aufweist. Entsprechend des begrenzten Bauraums an der Unterseite des Fahrgestells und dem momentanen Entwicklungsstand der Batterietechnik, wird dadurch für den Trailer Antrieb ausreichend elektrische Energie bereitgestellt.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante, kann die modulare Käfigstruktur durch die Quertraversen bis zu drei in Fahrzeughochrichtung übereinandergestapelte Ebenen mit jeweils bis zu sechs HV-Traktionsbatteriemodulen aufnehmen. Vorzugsweise kann dabei jede der HV-Traktionsbatteriemodule eine Energiekapazität von wenigstens 33,33 kWh aufweisen.
Gemäß einer bevorzugten speziellen Ausführungsform sieht die Erfindung vor, dass die modulare Käfigstruktur drei in Fahrzeughochrichtung übereinandergestapelte Ebenen mit jeweils sechs HV-Traktionsbatteriemodulen pro Ebene aufweist. Dabei ist bevorzugt, dass die insgesamt achtzehn HV-Traktionsbatteriemodule eine Gesamtenergiekapazität von 600 kWh aufweisen. Jedes einzelne HV-Traktionsbatteriemodul der insgesamt achtzehn HV- Traktionsbatteriemodule weist dabei vorzugsweise eine Energiekapazität von 33,33 kWh auf. In dieser Ausgestaltungsvariante sind insgesamt vier Ecktraversen, zehn Seitenwandtraversen, nämlich sechs Seitenwandwandtraversen an den Längswänden und vier Seitenwandtraversen auf Höhe des mittleren Längsträgers, und sechszehn Quertraversen vorgesehen. Die Quertraversen erstrecken sich dabei vorzugsweise jeweils zwischen den Längswänden und dem mittleren Längsträger. Durch diese Konfiguration wird der zur Verfügung stehende Bauraum gänzlich und optimal ausgenutzt. Dadurch wird eine ausreichende Energiekapazität für voll beladene Trailer erreicht. Zudem werden durch diese Konfiguration maximale Steifigkeitswerte erzielt, weil die maximale Anzahl an Traversen verbaut ist.
Gemäß einer weiteren bevorzugten speziellen Ausführungsvariante, weist die modulare Käfigstruktur zwei in Fahrzeughochrichtung übereinandergestapelte Ebenen mit jeweils fünf HV-Traktionsbatteriemodule pro Ebene auf. Dabei ist bevorzugt, dass die zehn HV- Traktionsbatteriemodule eine Gesamtenergiekapazität von 300 kWh aufweisen. Jedes einzelne HV-Traktionsbatteriemodul der insgesamt zehn HV-Traktionsbatteriemodule weist dabei vorzugsweise eine Energiekapazität von 30 kWh auf. Bei dieser Konfiguration kommt die vorteilhafte Modularität der Erfindung zum Vorschein. Nach dieser Ausführungsvariante sind die Ecktraversen und Seitenwandtraversen in Fahrzeughochrichtung vorzugsweise kürzer ausgebildet. Dadurch werden Bauraum und Mate rial kosten eingespart. Der obere und untere Rahmen ist vorzugsweise universell einsetzbar, das heißt die Elemente des oberen und unteren Rahmens der modularen Käfigstruktur werden für jede mögliche Batteriekastenhöhe übernommen und unabhängig von der Größe der Traversen eingesetzt. Da der Aufbau in Fahrzeuglängsrichtung unverändert bleibt, können der mittlere und die seitlichen Längsträger ebenfalls übernommen werden. Diese Konfiguration bietet sich beispielsweise für den Einsatz bei kleineren Nutzfahrzeugen bzw. Trailern an. Ferner könnte die Konfiguration bei regelmäßig halb beladenen Trailern zum Einsatz kommen.
Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem Wortlaut der Ansprüche sowie aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen. Es zeigen:
Fig. 1. eine schematische Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Trailers mit einem Batteriekasten;
Fig. 2a eine schematische Schrägansicht einer modularen Käfigstruktur des Batteriekastens von Fig. 1 ;
Fig. 2b eine schematische Schrägansicht der modularen Käfigstruktur von Fig. 2a mit integrierten Batteriemodulen;
Fig. 3a eine schematische Schrägansicht einer alternativen Ausführungsform einer modularen Käfigstruktur;
Fig. 3b eine schematische Schrägansicht der Käfigstruktur von Fig. 3a mit integrierten Batteriemodulen;
Fig. 4 eine schematische Schrägansicht der modularen Käfigstruktur von Fig. 2b mit aufgezogener Blechverkleidung;
Fig. 5a eine schematische Darstellung eines Aufnahmeprofils für die Aufhängung des Batteriekastens; Fig. 5b eine schematische Darstellung eines in das Aufnahmeprofil von Fig. 5a eingesetzten Silentblocks für die Aufhängung des Batteriekastens;
Fig. 5c eine schematische Darstellung eines Fixierelements mit einer Aufsetzplatte für die Aufhängung des Batteriekastens.
Fig. 1 zeigt einen allgemein mit 20 bezeichneten Trailer und einen allgemein mit 10 bezeichneten Batteriekasten, der an einem Fahrgestell 21 des Trailers 20 positioniert ist.
Der Trailer 20 erstreckt sich in einer Fahrzeuglängsrichtung L und umfasst ein durch Quer- und Längsträger gebildetes Fahrgestell 21. Der Batteriekasten 10 ist an den Längsträgern des Fahrgestells 21 gelagert und wird mechanisch vom Trailer 20 und vom Fahrgestell 21 entkoppelt. An einer Unterseite 22 des Fahrgestells 21, sind neben dem Batteriekasten 10 drei Trailerachsen 23 angeordnet. Dabei ist die mittlere der drei Trailerachsen 23 mit einer elektrischen Antriebseinheit 25 zum Antreiben und Verzögern des Trailers 20 ausgestattet. Zudem weist der T railer 20 auf der den T railerachsen 23 gegenüberliegenden Seite des Batteriekastens 10 Stützfüße 24 zum Auf- und Absatteln des Trailers 20 auf, wobei der Batteriekasten 10 in einem Zwischenraum zwischen den Stützfüßen 24 und den Trailerachsen 23 angeordnet ist. Wie man erkennt, ist der Batteriekasten 10 zwischen der vordersten der drei Trailerachsen 23 und den Stützfüßen 24 positioniert und füllt diesen Zwischenraum im Wesentlichen ganz aus.
Der Batteriekasten 10 weist eine Längswand S3 auf, die in eine vordere Anbaustruktur 30 und eine in eine hintere Anbaustruktur 40 übergeht. Ferner umfasst der Batteriekasten 10 eine modulare Käfigstruktur 1 zur Aufnahme von elektrischen Batteriemodulen.
Durch Hinzunahme von Fig. 2a und Fig. 2b werden die Details der modularen Käfigstruktur 1 und die genaue Anordnung der elektrischen Batteriemodule ersichtlich.
In Fig. 2a wird der grundlegende Aufbau der Käfigstruktur 1 ohne eingesetzte Batteriemodule beleuchtet. Die modulare Käfigstruktur 1 weist einen oberen Rahmen 2 aus Quer- und Längselementen auf, wobei die modulare Käfigstruktur 1 einen parallel zum oberen Rahmen 2 angeordneten unteren Rahmen 3 aus Quer- und Längselementen aufweist. Der obere und der untere Rahmen 2, 3 der modularen Käfigstruktur 1 sind an ihren Eckbereichen durch vier Ecktraversen 7 lösbar miteinander fixiert, wobei die Ecktraversen 7 zwischen dem oberen und dem unteren Rahmen 2, 3 angeordnet sind und sich in Fahrzeughochrichtung H erstrecken.
Im fixierten Zustand weist die modulare Käfigstruktur 1 zwei in Fahrzeuglängsrichtung L verlaufende Längswände S3, S4 und zwei in Fahrzeugquerrichtung Q verlaufende Querwände S1, S2 auf. Die Abmessungen der Quer- und Längswände S1, S2, S3, S4 ist derart gewählt, dass die geometrischen Abmessungen des Batteriekastens 10 an die geometrischen Abmessungen des Fahrgestells 21 und insbesondere an die geometrischen Abmessungen der Fahrgestellaussenkanten angepasst sind.
Die modulare Käfigstruktur 1 weist eine vordere Anbaustruktur 30 zur Verbesserung der Aerodynamik des Trailers 20 auf, über einen Fortsatz der Längswände S3, S4 gebildet ist. Die vordere Anbaustruktur 30 der modularen Käfigstruktur 1 wird dabei durch einen oberen und einen unteren Rahmenfortsatz 31 , 33 gebildet, die lösbar an den Längselementen des oberen und unteren Rahmens 2, 3 fixiert sind. Dabei sind die oberen und unteren Rahmenfortsätze 31, 33 mit verkürzten Seitenwandelementen 32 fixiert. Wie man erkennt sind die verkürzten Seitenwandelemente 32 parallel zu den Ecktraversen 7 der oberen und unteren Rahmenfortsätze 31, 33 angeordnet. Durch die kürzere Ausbildung des Seitenwandelement 32, erstrecken sich die unteren Rahmenfortsätze 33 der Längswände S3, S4 zusätzlich in Fahrzeuglängs- und in Fahrzeughochrichtung L, H.
Die modulare Käfigstruktur 1 weist weiter eine hintere Anbaustruktur 40 zum Aufnehmen und Anschließen von Batterienebenaggregaten auf. Diese können unter anderen Stromrichter, Spannungsrichter, Steuerungselemente, Batteriemanagementgeräte etc. sein. Dabei ist die hintere Anbaustruktur 40 durch einen oberen und einen unteren Rahmenfortsatz 41 , 43 gebildet, die lösbar mit den Längselementen des oberen und unteren Rahmens 2, 3 fixiert sind. Die hintere Anbaustruktur weist zudem einen hinteren Anbaurahmen 44 auf, der parallel zur Querwand S2 angeordnet ist und lösbar mit den oberen und unteren Rahmenfortsätzen 41 , 43 fixiert ist.
Die Längselemente des oberen und des unteren Rahmens 2, 3 sind dabei durch drei mittig im Bereich der Längswände S3, S4 angeordnete Seitenwandtraversen 8 lösbar miteinander fixiert. Die Seitenwandtraversen 8 sind senkrecht zwischen dem oberen und dem unteren Rahmen 2, 3 angeordnet und erstrecken sich in Fahrzeughochrichtung H. Die Seitenwandtraversen 8 sind an den Längswänden S3, S4 auf einer Achse gegenüberliegend zueinander angeordnet. An den Ecktraversen 7 und Seitenwandtraversen 8 sind jeweils zwei an den Verbindungsstellen zu den oberen und unteren Rahmen 2, 3 angeordnete Verstärkungselemente 14 vorgesehen, wobei die Verstärkungselemente 14 dreieckig ausgebildet sind. Die dreieckigen Verstärkungselemente 14 liegen jeweils mit einem Schenkel an den Ecktraversen 7 und Seitenwandtraversen 8 an, wohingegen ein weiterer Schenkel der dreieckigen Verstärkungselemente 14 am oberen und unteren Rahmen 2, 3 der modularen Käfigstruktur 1 anliegt.
Für die Aufnahme und Führung von Anschlussleitungen der Batteriemodule, weist die modulare Käfigstruktur 1 bevorzugterweise an jeder ihrer Längswände S3, S4 wenigstens zwei hakenförmige Führungselemente 9 auf, wobei die Führungselemente 9 lösbar an den Seitenwandtraversen 8 der Längswände S3, S4 und an den Längselementen des oberen Rahmens 2 fixiert sind.
Ferner weist die modulare Käfigstruktur 1 einen mittleren Längsträger 5 auf, der parallel zu den Längselementen des unteren Rahmens 3 angeordnet ist und den Innenraum des Batteriekastens in zwei gleich große Bereiche aufteilt. Der mittlere Längsträger 5 liegt stirnseitig an den Querelementen des unteren Rahmens 3 auf und ist lösbar mit diesen fixiert. Dabei ist der mittlere Längsträger 5 stirnseitig an die Querelemente des unteren Rahmens 3 formangepasst. Mittig im Bereich der Querwände S1 , S2 der modularen Käfigstruktur 1 ist jeweils eine weitere Seitenwandtraverse 8 angeordnet, wobei die Seitenwandtraversen 8 senkrecht und in Fahrzeugquerrichtung Q fluchtend zu dem mittleren Längsträger 5 an den Quer- und Längselementen des oberen und unteren Rahmens 2, 3 lösbar fixiert sind.
Die modulare Käfigstruktur 1 weist weiter zwei seitliche Längsträger 6 auf, die parallel und benachbart zu den Längselementen des oberen Rahmens 2 angeordnet sind, wobei die seitlichen Längsträger 6 stirnseitig an den Querelementen des oberen Rahmens 2 aufliegen und lösbar fixiert sind. Die seitlichen Längsträger 6 sind stirnseitig an die Querelemente des oberen Rahmens 2 formangepasst. Wie man erkennt, sind der mittlere Längsträger 5 und die seitlichen Längsträger 6 der modularen Käfigstruktur 1 massiver ausgebildet, als die Eck- und Seitenwandtraversen 7, 8 und als die Rahmenelemente des oberen und unteren Rahmens 2, 3. Dabei sind der mittlere längsträger 5 und die seitlichen Längsträger 6 identisch zueinander ausgebildet. Die modulare Käfigstruktur 1 weist weiter an einer der Unterseite 22 des Fahrgestells 21 abgewandten Seite des unteren Rahmens 3 und des mittleren Längsträgers 5 eine Blechplatte 4 auf. Die Blechplatte 4 ist dabei an ihrer der Unterseite 22 zugewandten Seite mit Öffnungen 13 zum Fixieren weiterer Käfigstrukturelemente versehen. Die Blechplatte 4 ist senkrecht zu den Quer- und Längswänden S1 , S2, S3, S4 der modularen Käfigstruktur 1 angeordnet und bildet einen Boden für den Batteriekasten 10 aus. Parallel und gegenüberliegend zu der Blechplatte 4, weist die modulare Käfigstruktur 1 eine Deckelseite S5 auf.
Ferner ist die modulare Käfigstruktur 1 an den Längsträgern des Fahrgestells 21 aufhängbar ausgebildet und weist zu diesem Zwecke an den seitlichen Längsträgern 6 jeweils vier Fixierelemente 60 auf. Die Fixierelemente 60 sind in Fahrzeuglängsrichtung L verteilt und in gleich großen Abständen auf den seitlichen Längsträgern 6 angeordnet. Dabei sind die Fixierelemente 60 entlang der Fahrzeugquerrichtung Q auf einer Achse gegenüberliegend zueinander auf den seitlichen Längsträgern 6 angeordnet.
Durch eine Zusammenschau von Fig. 2a und Fig. 2b wird ersichtlich, dass die modulare Käfigstruktur zur Aufnahme und Fixierung der elektrischen Batteriemodule sechszehn Quertraversen 12 aufweist, die sich in Fahrzeugquerrichtung Q erstrecken und lösbar an den Ecktraversen 7 und/oder an den Seitenwandtraversen 8 fixiert sind. Die Quertraversen 12 sind im Innenbereich der Käfigstruktur 1 in Fahrzeughochrichtung H in gleichbleibenden Abständen angeordnet.
Die Batteriemodule sind Hoch Volt Traktionsbatteriemodule 50 (kurz HV- Traktionsbatteriemodule). Die HV-Traktionsbatteriemodule 50 sind seitlich mit ihren Querseiten an den Quertraversen 12 lösbar fixiert und übereinandergestapelt angeordnet. Die Quertraversen 12 erstrecken sich jeweils bis zum mittleren Längsträger 5. Aus diesem Grund sind auf dem Längsträger 5 zwei weitere senkrechte Seitenwandtraversen 8 angeordnet, um die Quertraversen 12 fixieren zu können. Die zwei weiteren Seitenwandtraversen 8 des mittleren Längsträgers 8 sind dabei gegenüberliegend zu zwei Seitenwandtraversen 8 der Längswände S3, S4 angeordnet. Die zwei weiteren Seitenwandtraversen 8 sind in Fig. 2b aufgrund der HV-Traktionsbatteriemodule 50 nicht erkennbar. In Fig. 2a kann man sie ansatzweise erkennen.
Wie man in Fig. 2b erkennt, weist die modulare Käfigstruktur 1 drei in Fahrzeughochrichtung H übereinandergestapelte Ebenen mit jeweils sechs HV-Traktionsbatteriemodulen 50 pro Ebene auf. Jedes einzelne HV-Traktionsbatteriemodul 50 der insgesamt achtzehn HV- Traktionsbatteriemodule 50 weist im gezeigten Ausführungsbeispiel eine Energiekapazität von 33,33 kWh auf. Daraus resultiert eine Gesamtenergiekapazität von 600 kWh. Ferner sind Anschlussleitungen 51 entlang der Längs- und Querwände der modularen Käfigstruktur 1 angeordnet und umgeben dabei die im Innenraum des Batteriekastens angeordneten HV- Traktionsbatteriemodule 50.
In einer Zusammenschau von Fig. 3a und Fig. 3b wird die Modularität des Batteriekastens 10 veranschaulicht. Die Figuren zeigen einen in Fahrzeughochrichtung H kürzer ausgebildete modulare Käfigstruktur 1. Bis auf die Seitenwandtraversen 8 und die Ecktraversen 7, ist jedes einzelne zuvor beschriebene Modulelement der Ausführungsform von Fig. 2a und Fig. 2b modular und identisch übernommen. Lediglich die Ecktraversen 7 und die Seitenwandtraversen 8 sind gemäß diesem Ausführungsbeispiel in Fahrzeughochrichtung H kürzer ausgebildet.
Wie insbesondere in Fig. 3b beleuchtet wird, weist die modulare Käfigstruktur 1 dabei zwei in Fahrzeughochrichtung H übereinandergestapelte Ebenen mit jeweils fünf HV- Traktionsbatteriemodulen 50 pro Ebene auf. Jedes einzelne HV-Traktionsbatteriemodul 50 der insgesamt zehn HV-Traktionsbatteriemodule 50 weist im gezeigten Ausführungsbeispiel eine Energiekapazität von 30 kWh auf. Daraus resultiert eine Gesamtenergiekapazität von 300 kWh. Ferner sind Anschlussleitungen 51 entlang der Längs- und Querwände der modularen Käfigstruktur 1 angeordnet und durch die Führungselemente 9 hindurchgeführt. Die Anschlussleitungen 51 sind derart durch die Führungselemente 9 hindurchgeführt, dass sie dabei die im Innenbereich der Käfigstruktur 1 angeordneten HV-Traktionsbatteriemodule 50 umgeben.
In Fig. 4 wird die in Fig. 2b gezeigte Ausführungsform mit einer zusätzlichen Blechummantelung gezeigt. Die HV-Traktionsbatteriemodule 50 sind im Innenraum des Batteriekastens 10 bzw. der modularen Käfigstruktur 1 platziert. Wie man erkennt sind die Querwände S1, S2, die Längswände S3, S4, die Deckelseite S5, sowie die vordere und hintere Anbaustruktur 30, 40 der modularen Käfigstruktur 1, allesamt mit einer Blechverkleidung 15 verkleidet. Dabei sind alle durch die Verkleidung entstehenden Schnitt- und Kontaktstellen zusätzlich mit einer witterungsbeständigen Klebdichtmasse abgedichtet.
Fig. 5a bis Fig. 5c beleuchtet die Detailausgestaltungen der Fixierelemente 60. Jedes Fixierelement 60 weist vier Krallen 64 auf, wobei die Krallen 64 formschlüssig auf die seitlichen Längsträger 6 gesetzt sind bzw. diese wenigstens teilweise umgreifen. An den Längsträgern des Fahrgestells 21 sind zu den Fixierelementen 60 korrespondierende Aufnahmeprofile 62 fixiert, wobei die Aufnahmeprofile 62 parallel zu der Unterseite 22 angeordnet sind und sich von den Längsträgern des Fahrgestells 21 aus in Richtung der Längswände S3, S4 erstrecken.
Auf den Fixierelementen 60 sind dabei zu den Aufnahmeprofilen 62 korrespondierende Aufsetzplatten 61 fixiert, wobei die Aufsetzplatten 61 parallel zu der Unterseite 22 des Fahrgestells 21 angeordnet sind und sich von den Fixierelementen 60 aus in Richtung der Längsträger des Fahrgestells 21 erstrecken. Die Aufsetzplatten 61 weisen an ihren Oberseiten Versteifungsstreben 65 auf, wobei die Versteifungsstreben 65 in Fahrzeugquerrichtung Q verlaufen.
In den Aufnahmeprofilen 62 sind Silentblöcke 63 für die mechanische Entkopplung des Batteriekastens 10 fixiert, wobei die Aufsetzplatten 61 auf die Silentblöcke 63 formschlüssig aufgesetzt und lösbar mit diesen fixiert sind. Die Silentblöcke 63 weisen eine Grundplatte 68 auf, die auf den Aufnahmeplatten 69 der Aufnahmeprofile 62 aufliegen und lösbar mit diesen fixiert sind. Die Grundplatten 68 erstrecken sich weiter als die Aufnahmeplatten 69 in Fahrzeughochrichtung H und sind massiver ausgebildet als die Aufnahmeplatten 69 der Aufnahmeprofile 68.
Die Aufnahmeprofile 62 weisen jeweils eine Aufnahmeplatte 69 und zwei Seitenschürzen 70 auf, wobei die Seitenschürzen 70 schlitzförmige Ausnehmungen 71 aufweisen, die senkrecht zu den Längsträgern des Fahrgestells 21 ausgebildet sind. Über die schlitzförmigen Ausnehmungen 71 können die Aufnahmeprofile 62 in Fahrzeugquerrichtung Q auf einen geeigneten Abschnitt der Längsträger des Fahrgestells 21 formschlüssig eingesetzt und fixiert werden.
Die Erfindung ist nicht auf eine der vorbeschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern in vielfältiger Weise abwandelbar.
Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung hervorgehenden Merkmale und Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten, räumlicher Anordnungen und Verfahrensschritten, können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein. Bezugszeichen liste
L Fahrzeuglängsrichtung 23 Trailerachsen
Q Fahrzeugquerrichtung 24 Stützfüße
H Fahrzeughochrichtung 25 elektrische Antriebseinheit
S1 Querwand 30 Vordere Anbaustruktur
S2 Querwand 31 Oberer Rahmenfortsatz
S3 Längswand 32 Verkürztes
S4 Längswand Seitenwandelement
S5 Deckelseite 33 Unterer Rahmenfortsatz
(schräg)
1 Modulare Käfigstruktur 40 Hintere Anbaustruktur
2 Oberer Rahmen 41 Oberer Rahmenfortsatz
3 Unterer Rahmen 43 Unterer Rahmenfortsatz
4 Blechplatte 44 Hinterer Anbaurahmen
5 Mittlerer Längsträger 50 HV-T raktionsbatteriemodul
6 Seitliche Längsträger 51 Anschlussleitungen Batterie
7 Ecktraversen 60 Fixierelemente
8 Seitenwandtraversen 61 Aufsetzplatte
9 Führungselemente 62 Aufnahmeprofil
10 Batteriekasten 63 Silentblöcke
12 Quertraversen 64 Kralle
13 Öffnungen Blechplatte 65 Versteifungsstrebe
14 Verstärkungselemente 68 Grundplatte Silentblöcke
15 Blechverkleidung 69 Aufnahmeplatte
20 Trailer 70 Seitenschürzen
21 Fahrgestell 71 Ausnehmung Seitenschürzen
22 Unterseite

Claims

Patentansprüche Nutzfahrzeug, insbesondere Trailer (20) zum Ankoppeln an eine Sattelzugmaschine, umfassend
- ein Fahrgestell (21), an dessen Unterseite (22) mindestens eine, insbesondere zwei oder drei Trailerachsen (23) angeordnet sind, wobei wenigstens eine Trailerachse (23) mit einer elektrischen Antriebseinheit (25) zum Antreiben und Verzögern des Nutzfahrzeugs (20) ausgestattet ist, und
- wenigstens einen an der Unterseite (22) angeordneten Batteriekasten (10) zur Aufnahme wenigstens eines elektrischen Batteriemoduls, dadurch gekennzeichnet, dass der Batteriekasten (10) mit dem Fahrgestell (21) verbunden ist, wobei der Batteriekasten (10) derart am Fahrgestell (21) gelagert ist, dass er von dem Fahrgestell (21) des Trailers (20) mechanisch entkoppelt ist. Nutzfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Trailer (20) an der Unterseite (22) des Fahrgestells (21) Stützfüße (24) zum Auf- und Absatteln aufweist, wobei der Batteriekasten (10) in einem Zwischenraum zwischen den Stützfüßen (24) und der Trailerachse (23) angeordnet ist. Nutzfahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Batteriekasten (10) eine Käfigstruktur (1) zur Aufnahme von elektrischen Batteriemodulen aufweist, wobei die Käfigstruktur (1) modularisiert ausgebildet ist. Nutzfahrzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die modulare Käfigstruktur (1) einen oberen Rahmen (2) aus Quer- und Längselementen aufweist, wobei die modulare Käfigstruktur (1) einen parallel zum oberen Rahmen (2) angeordneten unteren Rahmen (3) aus Quer- und Längselementen aufweist. Nutzfahrzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der obere und der untere Rahmen (2, 3) der modularen Käfigstruktur (1) jeweils an ihren Eckbereichen durch vier Ecktraversen (7) lösbar miteinander fixiert sind, wobei die Ecktraversen (7) zwischen dem oberen und dem unteren Rahmen (2, 3) angeordnet sind und sich in einer Fahrzeughochrichtung (H) erstrecken. Nutzfahrzeug nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Längselemente des oberen und des unteren Rahmens (2, 3) durch wenigstens zwei, vorzugsweise durch wenigstens drei mittig im Bereich der Längswände (S3, S4) angeordnete Seitenwandtraversen (8) lösbar miteinander fixiert sind, wobei die Seitenwandtraversen (8) zwischen dem oberen und dem unteren Rahmen (2, 3) angeordnet sind und sich in Fahrzeughochrichtung (H) erstrecken. Nutzfahrzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die modulare Käfigstruktur (1) zur modularen Aufnahme der elektrischen Batteriemodule wenigstens acht, vorzugsweise wenigstens sechszehn Quertraversen (12) vorsieht, wobei die Quertraversen (12) in Fahrzeugquerrichtung (Q) verlaufen und lösbar an den Ecktraversen (7) und/oder an den Seitenwandtraversen (8) fixiert sind. Nutzfahrzeug nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die modulare Käfigstruktur (1) im fixierten Zustand der Rahmen und Ecktraversen zwei in eine Fahrzeuglängsrichtung (L) verlaufende Längswände (S3, S4) aufweist, wobei die modulare Käfigstruktur (1) im fixierten Zustand zwei in eine Fahrzeugquerrichtung (Q) verlaufende Querwände (S1, S2) aufweist. Nutzfahrzeug nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die modulare Käfigstruktur (1) einen mittleren Längsträger (5) aufweist, der parallel zu den Längselementen des unteren Rahmens (3) angeordnet ist, wobei der mittlere Längsträger (5) stirnseitig an den Querelementen des unteren Rahmens (3) aufliegt und lösbar fixiert ist. Nutzfahrzeug nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass mittig im Bereich der Querwände (S1 , S2) jeweils wenigstens eine weitere Seitenwandtraverse (8) angeordnet ist, wobei die Seitenwandtraversen (8) senkrecht und in Fahrzeugquerrichtung (Q) fluchtend zu dem mittleren Längsträger (5) an den Querelementen des oberen und unteren Rahmens (2, 3) lösbar fixiert sind. Nutzfahrzeug nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die modulare Käfigstruktur (1) wenigstens zwei seitliche Längsträger (6) aufweist, die parallel und benachbart zu den Längselementen des oberen Rahmens (2) angeordnet sind, wobei die seitlichen Längsträger (6) stirnseitig an den Querelementen des oberen Rahmens (2) aufliegen und lösbar fixiert sind. Nutzfahrzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die modulare Käfigstruktur (1) eine vordere Anbaustruktur (30) zur Verbesserung der Aerodynamik des Trailers (20) aufweist, wobei die vordere Anbaustruktur (30) über einen Fortsatz der Längswände (S3, S4) in Fahrzeuglängsrichtung (L) gebildet ist. Nutzfahrzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die modulare Käfigstruktur (1) eine hintere Anbaustruktur (40) zum Aufnehmen und Anschließen von Batterienebenaggregaten aufweist, wobei die hintere Anbaustruktur (40) über einen Fortsatz der Längswände (S3, S4) in Fahrzeuglängsrichtung (L) gebildet ist. Nutzfahrzeug nach einem der Ansprüche 4 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die modulare Käfigstruktur (1) an einer der Unterseite (22) abgewandten Seite des unteren Rahmens (3) bodenseitig mit einer Blechplatte (4) fixiert ist, wobei die Blechplatte (4) an ihrer der Unterseite (22) zugewandten Seite Öffnungen (13) zum Fixieren weiterer Käfigstrukturelemente aufweist. Nutzfahrzeug nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die modulare Käfigstruktur eine der Blechplatte (4) parallel gegenüberliegende Deckelseite (S5) aufweist, wobei die Deckelseite (S5), die Längs- und Querwände (S1, S2, S3, S4) und die vordere und hintere Anbaustruktur (30, 40) der modularen Käfigstruktur (1) mit einer Blechverkleidung (15) verkleidet sind. Nutzfahrzeug nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die modulare Käfigstruktur (1) an Längsträgern des Fahrgestells (21) aufhängbar ausgebildet ist, wobei im aufgehängten Zustand der Käfigstruktur, der Abstand zwischen den seitlichen Längsträgern (6) der Käfigstruktur in Fahrzeugquerrichtung (Q) größer ist, als der Abstand zwischen den beiden Längsträgern des Fahrgestells (21). Nutzfahrzeug nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass an den seitlichen Längsträgern (6) der Käfigstruktur jeweils wenigstens drei, vorzugsweise wenigstens vier Fixierelemente (60) zur Aufhängung und Fixierung der Käfigstruktur (1) an den Längsträgern des Fahrgestells (21) vorgesehen sind, wobei die Fixierelemente (60) in Fahrzeuglängsrichtung (L) verteilt und insbesondere in gleich großen Abständen auf den seitlichen Längsträgern (6) angeordnet sind. Nutzfahrzeug nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass an den Längsträgern des Fahrgestells (21) zu den Fixierelementen (60) korrespondierende Aufnahmeprofile (62) fixiert sind, wobei die Aufnahmeprofile (62) parallel zu der Unterseite (22) angeordnet sind und sich von den Längsträgern des Fahrgestells (21) aus in Richtung der Längswände (S3, S4) erstrecken. Nutzfahrzeug nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass auf den Fixierelementen (60) zu den Aufnahmeprofilen (62) korrespondierende Aufsetzplatten (61) fixiert sind, wobei die Aufsetzplatten (61) parallel zu der Unterseite (22) des Fahrgestells (21) angeordnet sind und sich von den Fixierelementen (60) aus in Richtung der Längsträger des Fahrgestells (21) erstrecken. Nutzfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in den Aufnahmeprofilen (62) Silentblöcke (63) für die mechanische Entkopplung des Batteriekastens (10) fixiert sind, wobei die Aufsetzplatten (61) auf die Silentblöcke (63) formschlüssig aufgesetzt und lösbar mit diesen fixiert sind.
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