DE102012012891A1 - Device for connecting two battery modules arranged in rows in traction battery box of electrically driven motor vehicle, has connecting element provided at upper module side, where battery modules are connected with each other at side - Google Patents

Device for connecting two battery modules arranged in rows in traction battery box of electrically driven motor vehicle, has connecting element provided at upper module side, where battery modules are connected with each other at side Download PDF

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Abstract

The device has connecting plates (27) including centering pins (33) at a lower module side (29). Battery modules (17) adjoin by an intermediate layer of the plates. The centering pins project into corresponding hollow profile channels (25) i.e. screw holes, of the adjoining battery modules. A strip-like connecting element (41) is provided at an upper module side, and functionally decoupled from the plates. The adjoining battery modules are connected with each other at the upper module side. A hanging section of the plates includes a contact shoulder with a contact edge.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verbindung von zumindest zwei in zumindest einer Reihe angeordneten Batteriemodulen in einem Batteriekasten eines Fahrzeugs nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to a device for connecting at least two battery modules arranged in at least one row in a battery box of a vehicle according to the preamble of patent claim 1.

Die Traktionsbatterie eines elektrisch betriebenen Fahrzeuges weist Batteriezellen auf, die in mehreren kastenförmigen Batteriemodulen zusammengefasst sind. Die Batteriemodule können wiederum in einem, zum Beispiel unterhalb einer Rücksitzbank eines Fahrzeuges oder in einem Mitteltunnel des Fahrzeuges angeordneten Batteriekasten vorgesehen sein.The traction battery of an electrically powered vehicle has battery cells, which are combined in several box-shaped battery modules. The battery modules can in turn be provided in a, for example, below a rear seat of a vehicle or in a center tunnel of the vehicle arranged battery box.

Aus der DE 10 2007 063 195 A1 ist eine gattungsgemäße Vorrichtung bekannt, bei der zur Gewährleistung eines stabilen Zellverbundes in den Batteriemodulen die Batteriezellen mit ihren Polen jeweils beidseitig an einer Verbindungsplatte verschraubt sind. Die Verbindungsplatte dient in Doppelfunktion auch als eine Kühlplatte. Das so gebildete Batteriemodul ist in nicht gezeigter Weise in einem Batteriekasten einsetzbar. Aus der weiteren EP 1 548 858 A2 ist eine weitere Vorrichtung zur Verbindung sowie Befestigung von Batteriemodulen in einem Batteriekasten eines Fahrzeuges bekannt. Jedes dieser Batteriemodule ist über eine Spanneinheit am Fahrzeugaufbau befestigt. Die Spanneinheit weist an jeder der Außeneckbereiche des Batteriemoduls jeweils Schraubbolzen auf, die an der Bodenseite sowie an der Kopfseite der Batteriemodule mit Hilfe von Schraubmuttern am Fahrzeugaufbau verspannt sind. Die Spanneinheiten sind montagetechnisch aufwändig festzuspannen und nehmen einen vergleichsweise großen Bauraum ein.From the DE 10 2007 063 195 A1 a generic device is known in which the battery cells are bolted with their poles on both sides to a connecting plate to ensure a stable cell network in the battery modules. The connection plate also serves as a cooling plate in a double function. The battery module thus formed is used in a manner not shown in a battery box. From the other EP 1 548 858 A2 a further device for connection and attachment of battery modules in a battery box of a vehicle is known. Each of these battery modules is attached to the vehicle body via a clamping unit. The clamping unit has at each of the outer corner regions of the battery module each screw on, which are braced on the bottom side and on the head side of the battery modules by means of nuts on the vehicle body. The clamping units are technically complex to mount and take up a relatively large amount of space.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zur Verbindung von Batteriemodulen in einem Batteriekasten eines Kraftfahrzeuges bereitzustellen, bei der die Batteriemodule montagetechnisch einfach sowie mit reduziertem Bauraumbedarf im Batteriekasten verbindbar beziehungsweise darin befestigbar sind.The object of the invention is to provide a device for connecting battery modules in a battery case of a motor vehicle, in which the battery modules are easy to connect and can be fastened in terms of assembly technology with reduced space requirements in the battery box.

Die Aufgabe ist durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.The object is solved by the features of claim 1. Preferred embodiments of the invention are disclosed in the subclaims.

Die Erfindung beruht auf dem Sachverhalt, dass die zur Verbindung von Batteriemodulen üblicherweise eingesetzten Schraubbolzen, die sich zwischen zwei gegenüberliegenden Modulseiten durchgängig erstrecken und an diesen gegenüberliegenden Modulseiten festgespannt sind, mit hohen Beschaffungskosten sowie mit hohem Montageaufwand verbunden sind. Vor diesem Hintergrund ist gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 zwischen zwei aneinander grenzenden Batteriemodulen eine Verbindungsplatte zwischengelegt. Die Verbindungsplatte weist an einer Modulseite der Batteriemodule Zentrierelemente auf. Diese sind im Zusammenbauzustand in korrespondierende Zentrieröffnungen der beiden aneinander grenzenden Batteriemodule eingesteckt (vorzugsweise der Batteriemodul-Boden). An der gegenüberliegenden Modulseite kann zur Unterstützung der Modul-Verbindung ein weiteres Verbindungselement vorgesehen sein, das jedoch funktionell von der Verbindungsplatte entkoppelt sein kann. Dieses weitere Verbindungselement kann die beiden aneinander grenzenden Batteriemodule an der gegenüberliegenden Modulseite, insbesondere der Kopfseite des Batteriemoduls, an der die Pole der Batteriezellen vorgesehen sind, miteinander verbinden. Zwischen den beiden Modulseiten durchgängige Schraubbolzen können daher weggelassen werden.The invention is based on the fact that the bolts commonly used for connecting battery modules, which extend continuously between two opposite module sides and are clamped to these opposite module sides, are associated with high procurement costs and high assembly costs. Against this background, a connecting plate is interposed between two adjacent battery modules according to the characterizing part of patent claim 1. The connection plate has centering elements on a module side of the battery modules. These are inserted in the assembly state in corresponding centering openings of the two adjacent battery modules (preferably the battery module bottom). On the opposite side of the module may be provided to support the module connection, a further connecting element, but which may be functionally decoupled from the connection plate. This further connection element can connect the two adjoining battery modules on the opposite module side, in particular the head side of the battery module, on which the poles of the battery cells are provided. Between the two module pages continuous bolt can therefore be omitted.

Das zusätzliche Verbindungselement kann bevorzugt in Schraubverbindung mit den aneinander grenzenden Batteriemodulen sein. Bevorzugt können die Batteriemodule Schraublöcher aufweisen, in die Schraubelemente zum Verspannen des Verbindungselementes einschraubbar sind.The additional connecting element may preferably be in screw connection with the adjacent battery modules. Preferably, the battery modules can have screw holes into which screw elements for clamping the connecting element can be screwed.

In einer bevorzugten Ausführungsform können die Batteriemodule jeweils kastenförmig aus einer Reihe von Batteriezellen aufgebaut sein. Diese können sich zwischen zwei gegenüberliegenden Stirnseiten, etwa Aluminium-Druckplatten, erstrecken. Die Druckplatten sind bevorzugt leichtgewichtige Metall-Hohlprofile, etwa Stranggussprofile, die auf eine entsprechende Länge zugeschnitten sind. Derartige Hohlprofilteile sind mit durchgängigen Kanälen durchsetzt. Die jeweiligen Mündungsöffnungen der Kanäle können jeweils als Zentrieröffnung beziehungsweise als Schraublöcher für das Verbindungselement dienen.In a preferred embodiment, the battery modules can each be constructed in box form from a series of battery cells. These may extend between two opposite end faces, such as aluminum printing plates. The printing plates are preferably lightweight metal hollow sections, such as extruded profiles, which are cut to a length appropriate. Such hollow profile parts are interspersed with continuous channels. The respective mouth openings of the channels can each serve as a centering opening or as screw holes for the connecting element.

Beispielhaft kann die Randkante der Verbindungsplatte in etwa mit der Seitenkontur der Batteriemodule flächenbündig abschließen. Bevorzugt ist es jedoch, wenn die Verbindungsplatte mit zumindest einen seitlich mit einem Überstand von den Batteriemodulen abragenden Einhängeabschnitt ausgebildet ist. Mittels des Einhängeabschnittes können die Batteriemodule an einer Tragstruktur innerhalb des Batteriekastens eingehängt und/oder befestigt werden, beispielsweise durch Verschraubung. Bevorzugt ist es, wenn der Einhängeabschnitt der Verbindungsplatte eine Anlageschulter mit einer Anlagekante aufweist, die auf der Tragstruktur im Batteriekasten abstützbar ist. Besonders bevorzugt weist die Verbindungsplatte der beiden Batteriemodule an gegenüberliegenden Seiten jeweils einen Einhängeabschnitt auf. In diesem Fall können die beiden miteinander verbundenen Batteriemodule über die seitlichen Einhängeabschnitte zwischen zwei voneinander beabstandeten Tragelementen des Batteriekastens eingehängt werden. Auf diese Weise ergibt sich eine betriebssichere Abstützbasis der Batteriemodule im Batteriekasten.By way of example, the marginal edge of the connecting plate can be flush-mounted approximately with the side contour of the battery modules. However, it is preferred if the connecting plate is formed with at least one laterally projecting with a projection of the battery modules Einhängeabschnitt. By means of the Einhängeabschnittes the battery modules can be hung and / or attached to a support structure within the battery box, for example by screwing. It is preferred if the attachment portion of the connection plate has a contact shoulder with a contact edge, which can be supported on the support structure in the battery box. Particularly preferably, the connecting plate of the two battery modules on opposite sides each have a hooking section. In this case, the two interconnected battery modules on the side Einhängeabschnitte be suspended between two spaced support members of the battery box. In this way, a reliable support base of the battery modules results in the battery box.

Zudem können die Batteriemodule in der Fahrzeughochrichtung über einen freien Montageraum vom Batteriekasten-Boden beabstandet sein. Dieser freie Montageraum kann beispielhaft zum Verlegen von Leitungen oder als Deformationsraum genutzt werden, und zwar für den Fall, dass im Fahrbetrieb eine querverlaufende Rampe gegen die Bodenseite des Fahrzeuges und somit auch gegen den Batteriekasten drückt.In addition, the battery modules in the vehicle vertical direction can be spaced from the battery box bottom via a free mounting space. This free mounting space can be used as an example for laying cables or as a deformation space, in the event that a transverse ramp presses against the bottom side of the vehicle and thus against the battery box when driving.

Die horizontale Anlagekante der Anlageschulter des Einhängeabschnittes kann in eine vertikale Zentrierkante übergehen. Auf diese Weise können die miteinander verbundenen Batteriemodule in einfacher Weise lagerichtig zwischen den beiden Tragelementen des Batteriekastens eingehängt werden.The horizontal abutment edge of the abutment portion of the Einhängeabschnittes can pass into a vertical centering edge. In this way, the interconnected battery modules can be easily hung in the correct position between the two support elements of the battery box.

In einer bevorzugten Ausführungsform können zumindest zwei in der Hochrichtung übereinander angeordnete Modulreihen vorgesehen sein. In den beiden Modulreihen können jeweils baugleiche Batteriemodule zusammengefügt sein. Bevorzugt sind dieses baugleichen Batteriemodule jeweils in der Hochrichtung in Flucht übereinander angeordnet. In diesem Fall sind somit beidseitig der Verbindungsplatte jeweils zwei übereinander gestapelte Batteriemodule befestigt. Derartig übereinander angeordnete Modulreihen sind insbesondere in langgestreckten Montageräumen des Fahrzeuges anzuordnen, insbesondere in einem, in der Fahrzeuglängsrichtung verlaufenden Mitteltunnel.In a preferred embodiment, at least two rows of modules arranged one above the other in the vertical direction can be provided. In the two module rows each identical battery modules can be joined together. Preferably, these identical battery modules are arranged one above the other in each case in the vertical direction in alignment. In this case, two battery modules stacked on top of each other are thus fastened on both sides of the connecting plate. Such superimposed module rows are to be arranged in particular in elongated mounting spaces of the vehicle, in particular in a running in the vehicle longitudinal direction center tunnel.

Bevorzugt kann jedes Batteriemodul mit einer Reihe von Batteriezellen aufgebaut sein, deren Pole an einer Kopfseite des Batteriemoduls angeordnet sind. An der gegenüberliegenden Bodenseite des Batteriemoduls kann dagegen kein Pol vorgesehen werden. Speziell die, den Polen gegenüberliegende Bodenseite des Batteriemodules wird beim Ladevorgang beziehungsweise beim Entladevorgang der Traktionsbatterie thermisch beansprucht. An der Bodenseite eines jeden Batteriemoduls sind daher Kühlplatten angeordnet, um die Temperatur des Batteriemoduls zu beeinflussen.Preferably, each battery module can be constructed with a series of battery cells whose poles are arranged on a head side of the battery module. On the other hand, no pole can be provided on the opposite bottom side of the battery module. Specifically, the, opposite the poles bottom side of the battery module is thermally stressed during the charging process or during the discharge of the traction battery. Cooling plates are therefore arranged on the bottom side of each battery module in order to influence the temperature of the battery module.

Eine derartige Kühlplatten-Anordnung ist jedoch einerseits bauteilintensiv sowie mit großem Raumbedarf verbunden. Vor diesem Hintergrund ist es von Vorteil, wenn die Batteriemodule insbesondere mit einander zugewandten Bodenseiten sowie unter Zwischenlagen einer gemeinsamen Kühlplatte gestapelt sind.However, such a cooling plate arrangement is on the one hand connected component-intensive and with a large space requirement. Against this background, it is advantageous if the battery modules are stacked, in particular, with mutually facing bottom sides and under intermediate layers of a common cooling plate.

Wie bereits oben erwähnt, kann der Batteriekasten eine, zum Beispiel aus Quer- und Längsstreben aufgebaute Tragstruktur aufweisen, an der das zumindest eine Batteriemodul befestigt ist. Zudem hat die Tragstruktur die Funktion, den Batteriekasten zu versteifen. Für eine noch bessere Versteifung ist es besonders bevorzugt, wenn die Verbindungsplatte zusätzlich auch als ein Versteifungselement zur Versteifung des Batteriekastens einsetzbar ist. Hierzu kann die Verbindungsplatte randseitig mit einem Überstand von den Batteriemodulen abragende Abstandshalter aufweisen. Diese können mit ihren Randkanten unmittelbar in Anlage mit der Innenseite des Batteriekastens gebracht sein, um eine Stützfunktion zu erfüllen. Die Abstandhalter sind bevorzugt umfangsseitig verteilt am Rand der Verbindungsplatte angeformt.As already mentioned above, the battery box can have a supporting structure constructed, for example, of transverse and longitudinal struts, to which the at least one battery module is fastened. In addition, the support structure has the function of stiffening the battery box. For an even better stiffening, it is particularly preferred if the connecting plate can also be used as a stiffening element for stiffening the battery box. For this purpose, the connecting plate can have edges protruding from the battery modules protruding spacers. These can be brought with their marginal edges directly into contact with the inside of the battery box to fulfill a support function. The spacers are preferably formed circumferentially distributed on the edge of the connecting plate.

Wie bereits oben erwähnt, kann bei einer Aufhängung der Batteriemodule zwischen zwei Tragelementen der Tragstruktur des Batteriekastens lediglich die Verbindungsplatte über die seitlichen Einhängeabschnitte abgestützt sein, während die Batteriemodule über einen freien Montageraum beabstandet vom Batteriekasten-Boden sind. Dieser Umstand ist insbesondere im Falle von, in der Hochrichtung übereinander gestapelten Batteriemodulen von Vorteil. Die Pole des bodenseitigen Batteriemoduls können nämlich dann auch dem Batteriekasten-Boden zugewandt angeordnet sein und somit den vorgenannten freien Montageraum einnehmen. Gleichzeitig kann das in der Hochrichtung obere Batteriemodul nach oben gewandte Pole aufweisen, sodass die Bodenseiten der beiden übereinander gestapelten Batteriemodule einander zugewandt sind, und zwar bevorzugt unter Zwischenlage einer Kühlplatte.As already mentioned above, with a suspension of the battery modules between two support elements of the support structure of the battery box, only the connection plate can be supported via the lateral suspension sections, while the battery modules are spaced from the battery compartment floor via a free mounting space. This circumstance is particularly advantageous in the case of battery modules stacked on top of each other in the vertical direction. The poles of the bottom-side battery module can namely be arranged facing the battery box bottom and thus occupy the aforementioned free mounting space. At the same time, the upper battery module in the vertical direction can have upwardly turned poles, so that the bottom sides of the two stacked battery modules face one another, preferably with the interposition of a cooling plate.

In einer besonders bauraumgünstigen Ausführung sind die einander gegenüberliegenden Stirnwände der Batteriemodule sowie die Verbindungsplatte nicht voneinander getrennte Bauteile, sondern ist vielmehr zumindest eine der einander gegenüberliegenden Stirnwände der miteinander verbundenen Batteriemodule unmittelbar als eine Verbindungsplatte ausgeführt. Die Verbindungsplatte übernimmt somit in Doppelfunktion auch die Stabilisierung der Batteriezellen im Batteriemodul.In a particularly space-saving design, the opposite end walls of the battery modules and the connecting plate are not separate components, but rather at least one of the opposite end walls of the interconnected battery modules is designed directly as a connection plate. The connection plate thus also assumes the dual function of stabilizing the battery cells in the battery module.

Die einander gegenüberliegenden Stirnwände eines Batteriemoduls können über Spannelemente, insbesondere über seitliche Spannwände miteinander verbunden sein. Auf diese Weise werden die zwischengeordneten Batteriezellen zu einem stabilen Zellverbund miteinander verspannt. Die seitlichen Spannwände sind dabei über Flanschverbindungen fest an den Stirnwänden der Batteriemodule verbunden, etwa durch Verschraubung.The opposite end walls of a battery module can be connected to one another via clamping elements, in particular via lateral clamping walls. In this way, the intermediate battery cells are clamped together to form a stable cell composite. The lateral clamping walls are connected via flange fixedly connected to the end walls of the battery modules, such as by screwing.

Besonders bevorzugt ist es, wenn die seitlichen Spannelemente an ihren Oberkanten und Unterkanten jeweils abgewinkelte Randflansche aufweisen, die die Oberseite und die Unterseite des Batteriemoduls umgreifen. Auf diese Weise wird in der Hochrichtung eine sichere Fixierung der Batteriezellen erreicht.It is particularly preferred if the lateral clamping elements each have at their upper edges and lower edges angled edge flanges, which are the top and the bottom of the Embrace the battery module. In this way, a secure fixation of the battery cells is achieved in the vertical direction.

Die vorstehend erläuterten und/oder in den Unteransprüchen wiedergegebenen vorteilhaften Aus- und/oder Weiterbildungen der Erfindung können – außer zum Beispiel in den Fällen eindeutiger Abhängigkeiten oder unvereinbarer Alternativen – einzeln oder aber auch in beliebiger Kombination miteinander zur Anwendung kommen.The advantageous embodiments and / or further developments of the invention explained above and / or reproduced in the dependent claims can be used individually or else in any desired combination with one another, for example in the case of clear dependencies or incompatible alternatives.

Die Erfindung und ihre vorteilhaften Aus- und Weiterbildungen sowie deren Vorteile werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert:The invention and its advantageous embodiments and further developments and their advantages are explained in more detail below with reference to drawings:

Es zeigen:Show it:

1 in einer perspektivischen Teilansicht einen Karosserieboden eines Fahrzeuges mit Mitteltunnel, in dem eine Traktionsbatterie angeordnet ist; 1 in a partial perspective view of a body floor of a vehicle with center tunnel in which a traction battery is arranged;

2 eine vergrößerte Schnittdarstellung entlang der Schnittebenen A-A aus der 1; 2 an enlarged sectional view along the cutting planes AA from the 1 ;

3 in einer perspektivischen Ansicht eine Verbindungsplatte zur Verbindung von Batteriemodulen der Traktionsbatterie; 3 in a perspective view, a connection plate for connecting battery modules of the traction battery;

4 eine Seitenschnittdarstellung entlang der Schnittebene B-B aus der 1; 4 a side sectional view along the section plane BB of the 1 ;

5 eine ebenfalls in einem Fahrzeugmitteltunnel anzuordnende Traktionsbatterie mit weggelassenem Batteriekasten; 5 a traction battery to be arranged also in a vehicle center tunnel with the battery box omitted;

6 eine Schnittdarstellung entlang der Schnittebene C-C aus der 5. 6 a sectional view along the cutting plane CC from the 5 ,

In der 1 ist grob vereinfacht ein Karroserieboden eines Fahrzeuges angedeutet, und zwar mit zwei in der Fahrzeugquerrichtung y seitlich äußeren Längsträgern 1, zwischen denen sich der Karosserieboden 3 erstreckt. In etwa in der Fahrzeugmittelebene ist im Fahrzeugboden 3 ein Mitteltunnel 5 ausgebildet, in dem eine Traktionsbatterie 7 angeordnet ist. Die Traktionsbatterie 7 weist einen Batteriekasten 9 auf, der aus einer Oberschale 10 und einer Unterschale 11 aufgebaut ist, die über seitliche Randflansche 13 miteinander verbunden sind. Die Randflansche 13 des Batteriekastens 9 können beispielhaft über eine angedeutete Schraubverbindung 15 (nur in der 4 gezeigt) mit dem Karosserieboden 3 verschraubt sein.In the 1 is roughly simplified a body floor of a vehicle indicated, with two in the vehicle transverse direction y laterally outer side rails 1 between which is the body floor 3 extends. Approximately in the vehicle middle plane is in the vehicle floor 3 a center tunnel 5 formed in which a traction battery 7 is arranged. The traction battery 7 has a battery box 9 up, out of an upper shell 10 and a lower shell 11 is constructed, which has lateral edge flanges 13 connected to each other. The edge flanges 13 of the battery box 9 can be exemplified by an indicated screw 15 (only in the 4 shown) with the body floor 3 be bolted.

Die in der 1 gezeigte Traktionsbatterie 7 weist insgesamt zwei übereinander angeordnete Modulreihen I, II auf. In jeder der Modulreihen I, II sind in der Fahrzeulängsrichtung x hintereinander angeordnete Batteriemodule 17 angeordnet. Jedes dieser Batteriemodule 17 ist dabei baugleich ausgeführt. Die übereinander angeordneten Batteriemodule 17 sind dabei in Flucht in der Hochrichtung z übereinander ausgerichtet. In der 1 ist jedes der Batteriemodule 17 kastenförmig aus einzelnen Batteriezellen 19 aufgebaut. Die Batteriezellen 19 sind zwischen zwei gegenüberliegende Stirnwände 21 verspannt. Hierzu sind die beiden gegenüberliegenden Stirnwände 21 in der Fahrzeuglängsrichtung x über seitliche Spannwände 23 miteinander verbunden. In der 1 ist aus Gründen der Übersichtlichkeit lediglich am rechten oberen Batteriemodul eine Spannwand 23 gezeigt, während diese bei den anderen Batteriemodulen 17 weggelassen ist. Die Stirnwände 21 dienen daher der Versteifung der Batteriemodule 17. Die Stirnwände 21 sind zudem aus einem Strangpress-Hohlprofil mit einer vorgegebenen Länge zugeschnitten, die jeweils der Höhe der Batteriemodule 17 entspricht. Die Zuschnittkanten 24 der als Hohlprofile gestalteten Stirnwände 21 zeigen jeweils in der Hochrichtung z nach oben und nach unten, sodass die später beschriebenen Hohlprofil-Kanäle 25 (2) der Stirnwände 21 vertikal in der Hochrichtung z verlaufen.The in the 1 shown traction battery 7 has a total of two superposed rows of modules I . II on. In each of the module rows I . II are in the vehicle longitudinal direction x successively arranged battery modules 17 arranged. Each of these battery modules 17 is executed identical. The stacked battery modules 17 are aligned in alignment in the vertical direction z one above the other. In the 1 is each of the battery modules 17 box-shaped from individual battery cells 19 built up. The battery cells 19 are between two opposite end walls 21 braced. These are the two opposite end walls 21 in the vehicle longitudinal direction x over lateral clamping walls 23 connected with each other. In the 1 For the sake of clarity, only on the upper right battery module is a clamping wall 23 as shown on the other battery modules 17 is omitted. The end walls 21 therefore serve the stiffening of the battery modules 17 , The end walls 21 are also cut from an extruded hollow section with a predetermined length, each of the height of the battery modules 17 equivalent. The cut edges 24 the designed as a hollow profiles end walls 21 show each in the vertical direction z upwards and downwards, so that the hollow profile channels described later 25 ( 2 ) of the end walls 21 vertically in the vertical direction z run.

In der 1 oder 2 grenzen die Batteriemodule 17 unter Zwischenlage einer Verbindungsplatte 27 aneinander. Die Verbindungsplatte 27 weist an einer unteren Modulseite 29 jeweils beidseitig in der Fahrzeuglängsrichtung x vorragende Konsolen 31 mit nach oben gerichteten Positionierstiften 33 auf. Die Zentrierstifte 33 sind dabei jeweils von unten in den Hohlprofil-Kanal 25 eingesteckt. Zur weiteren Zentrierung sowie zur Schaffung eines Zwischenraumes 35 zwischen den übereinander angeordneten Modulreihen I, II sind zwischen den oberen und unteren Modulreihen zapfenförmige Abstandshalter 37 vorgesehen, die an ihren oberen und unteren Enden jeweils durchmesserreduzierte Abschnitte aufweisen, die in den korrespondierenden Kanal-Mündungen einragen. An den Ringschultern der Abstandshalter 37 stützen sich der obere und untere Mündungsbereich der Hohlprofil-Kanäle 25 ab. Im weiteren Verlauf in der Hochrichtung z ist an der Moduloberseite 39 ein leistenförmiges Verbindungselement 41 vorgesehen, das jeweils in angedeuteter Schraubverbindung 43 mit den einander benachbarten Hohlprofil-Kanälen 25 ist.In the 1 or 2 border the battery modules 17 with the interposition of a connection plate 27 together. The connection plate 27 points to a lower module side 29 in each case on both sides in the vehicle longitudinal direction x projecting consoles 31 with upwardly directed positioning pins 33 on. The centering pins 33 are each from below into the hollow profile channel 25 plugged in. For further centering and to create a gap 35 between the rows of modules arranged one above the other I . II are peg-shaped spacers between the upper and lower rows of modules 37 provided, which have at their upper and lower ends respectively reduced diameter portions which protrude into the corresponding channel openings. At the ring shoulders of the spacers 37 support the upper and lower mouth region of the hollow profile channels 25 from. In the further course in the vertical direction z is on the module top 39 a strip-shaped connecting element 41 provided, in each case in indicated screw connection 43 with the adjacent hollow profile channels 25 is.

In dem Zwischenraum 35 zwischen der oberen und unteren Modulreihe I, II sind, in der 2 lediglich gestrichelt angedeutete Kühlplatten 45 vorgesehen, die mit Kühlmittel durchströmt sind.In the gap 35 between the upper and lower module rows I . II are, in the 2 only dashed lines indicated cooling plates 45 provided, which are flowed through with coolant.

Wie aus der 1 und 2 weiter hervorgeht, weist die Verbindungsplatte 27 in der Fahrzeugquerrichtung y seitlich mit einem Überstand Δx1 (1) von den Batteriemodulen 17 abragende Einhängeabschnitte 47 auf. Die Einhängeabschnitte 47 weisen gemäß der 4 jeweils Anlageschultern 48 mit einer entsprechenden Anlagekante 49 und einer vertikalen Zentrierkante 50 auf. In der, in der 1 oder 4 gezeigten Zusammenbaulage sind die beiden Einhängeabschnitte 47 mit den Anlageschultern 48 jeweils auf Längsträgern 52 abgestützt, die Bestandteil einer ansonsten nicht näher dargestellten Tragstruktur des Batteriekastens 9 sind. Gemäß der 4 sind somit die Batteriemodule 17 der unteren Modulreihe II nicht unmittelbar auf den Batteriekasten-Boden 54 aufgesetzt, sondern vielmehr um einen freien Montageraum 55 davon beabstandet. Gemäß der 4 ragen in diesen freien Montageraum 55 die Pole 57 der Batteriemodule 17 der unteren Modulreihe II hinein. Demgegenüber sind die Bodenseiten der unteren Batteriemodule 17 jeweils den Bodenseiten der oberen Batteriemodule 17 der oberen Modulreihe I zugewandt. Entsprechend sind speziell die thermisch besonders beanspruchten Bodenbereiche der Batteriemodule 17 jeweils angrenzend an die gemeinsame Kühlplatte 45 angeordnet.Like from the 1 and 2 further shows, has the connection plate 27 in the vehicle transverse direction y laterally with a projection Δx 1 ( 1 ) from the battery modules 17 protruding suspension sections 47 on. The suspension sections 47 according to the 4 respective contact shoulders 48 with a corresponding edge of investment 49 and one vertical centering edge 50 on. In the, in the 1 or 4 Assembling position shown are the two Einhängeabschnitte 47 with the abutment shoulders 48 each on side rails 52 supported, which is part of an otherwise not shown support structure of the battery box 9 are. According to the 4 are thus the battery modules 17 the lower module row II not directly on the battery box floor 54 but rather a free mounting space 55 spaced therefrom. According to the 4 protrude into this free mounting space 55 the poles 57 the battery modules 17 the lower module row II into it. In contrast, the bottom sides of the lower battery modules 17 respectively the bottom sides of the upper battery modules 17 the upper module row I facing. Accordingly, especially the thermally stressed floor areas of the battery modules 17 each adjacent to the common cooling plate 45 arranged.

Neben den bereits erwähnten Einhängeabschnitten 47 weist die Verbindungsplatte 27 zusätzlich Abstandhalter 59 auf, die ebenfalls über einen seitlichen Überstand Δx2 (4) von den Batteriemodulen 17 seitlich abragen. Die Randkanten der Abstandhalter 59 der Verbindungsplatte 27 sind dabei gemäß der 4 jeweils in Anlage mit den Batteriekasten-Innenseiten, wodurch der Batteriekasten zusätzlich versteift wird.In addition to the already mentioned suspension sections 47 has the connection plate 27 additional spacers 59 which also has a lateral supernatant Δx 2 ( 4 ) from the battery modules 17 protrude laterally. The marginal edges of the spacers 59 the connection plate 27 are doing according to the 4 in each case in contact with the battery box insides, whereby the battery box is additionally stiffened.

In der 5 ist ein zweites Ausführungsbeispiel der Verbindungsplatten 27 dargestellt. Im Unterschied zu den 1 bis 4 sind hier die Batteriemodule 17 nicht mit separaten einander gegenüberliegenden Stirnwänden 21 ausgeführt, sondern sind vielmehr die Zellverbunde unmittelbar in Anlage mit den Verbindungsplatten 27. Die Verbindungsplatten 27 bilden somit in Doppelfunktion gleichzeitig auch die Stirnwände der Batteriemodule 17. Entsprechend erstrecken sich zwischen den Verbindungsplatten 27 die seitlichen Spannwände 23. Diese sind jeweils über Flanschverbindungen 61 mit den Verbindungsplatten 27 verschraubt.In the 5 is a second embodiment of the connection plates 27 shown. Unlike the 1 to 4 here are the battery modules 17 not with separate opposite end walls 21 rather, the cell assemblies are in direct contact with the connection plates 27 , The connection plates 27 thus form in double function at the same time also the end walls of the battery modules 17 , Accordingly extend between the connection plates 27 the lateral clamping walls 23 , These are each about flange connections 61 with the connection plates 27 screwed.

Die Verbindungsplatten 27 weisen ebenfalls seitliche Einhängeabschnitte 47 mit Anlageschultern 48 auf, über die die Batteriemodule 17 an den Längsträgern 52 des Batteriekastens 9 abgestützt sind. Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel sind die Einhängeabschnitte 47 über Schraubverbindungen 65 fest mit den Längsträgern 52 verbunden. Um eine stabile Halterung der Batteriezellen 19 zu gewährleisten, weisen die seitlichen Spannwände 23 jeweils an den Ober und- Unterkanten abgewinkelte Randflansche 67 auf, die die Ober- und Unterseiten der Batteriemodule 17 umgreifen. Beispielhaft können gemäß der 6, linke Seite, die Spannwände 23 jeweils in der Hochrichtung z die beiden Modulreihen I, II umgreifen. Alternativ dazu können gemäß der 6, rechte Seite, zwei übereinander angeordnete separate Spannwände 23 vorgesehen sein, von denen jede in der Hochrichtung z jeweils nur ein Batteriemodul 17 mit den abgewinkelten Randflanschen 67 umgreift.The connection plates 27 also have lateral Einhängeabschnitte 47 with contact shoulders 48 on, over which the battery modules 17 on the side rails 52 of the battery box 9 are supported. In contrast to the first embodiment, the Einhängeabschnitte 47 via screw connections 65 firmly with the side members 52 connected. For a stable mounting of the battery cells 19 ensure the lateral clamping walls 23 each at the upper and lower edges angled edge flanges 67 on, which are the top and bottom sides of the battery modules 17 embrace. By way of example, according to the 6 , left side, the clamping walls 23 in each case in the vertical direction z, the two module rows I . II embrace. Alternatively, according to the 6 , right side, two separate clamping walls arranged one above the other 23 be provided, each of which in the vertical direction z only one battery module 17 with the angled edge flanges 67 embraces.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Längsträgerlongitudinal beams
33
Karosseriebodenbody floor
55
Mitteltunnelcenter tunnel
77
Traktionsbatterietraction battery
99
Batteriekastenbattery box
1010
OberschaleUpper shell
1111
Unterschalesubshell
1313
Randflanscheedge flanges
1515
Schraubverbindungscrew
1717
Batteriemodulebattery modules
1919
Batteriezellenbattery cells
2121
Stirnwändeend walls
2323
Spannwändewalls, tension
2424
Zuschnittkantencutting edge
2525
Hohlprofil-KanäleHollow profile channels
2727
Verbindungsplatteconnecting plate
2929
Unterseitebottom
3131
Konsolenconsoles
3333
Zentrierelementecentering
3535
Zwischenraumgap
3737
Abstandshalterspacer
3939
Oberseitetop
4141
Verbindungselementconnecting element
4343
Schraubverbindungenscrew
4545
Kühlplattecooling plate
4747
Einhängeabschnittelocking shapes
4848
Anlageschultercontact shoulder
4949
Anlagekantecontact edge
5050
Zentrierkantecentering edge
5252
Längsträgerlongitudinal beams
5454
Batteriekasten-BodenBattery box floor
5555
Montageraummounting space
5757
PolePole
5959
Abstandshalterspacer
6363
Flanschverbindungflange
6565
Schraubverbindungscrew
6767
abgewinkelte Randflanscheangled edge flanges
I, III, II
Modulreihenmodule rows
Δx1, Δx2 Δx 1 , Δx 2
Überständesupernatants

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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  • EP 1548858 A2 [0003] EP 1548858 A2 [0003]

Claims (10)

Vorrichtung zur Verbindung von zumindest zwei in zumindest einer Reihe (I, II) angeordneten Batteriemodulen (17) in einem Batteriekasten (9) eines Fahrzeugs, welche Batteriemodule (17) unter Zwischenlage einer Verbindungsplatte (27) aneinandergrenzen, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsplatte (27) an einer Modulseite (29) Zentrierelemente (33) aufweist, die in korrespondierende Zentrieröffnungen (25) der beiden aneinandergrenzenden Batteriemodule (17) einragen, und dass insbesondere an der gegenüberliegenden Modulseite (39) ein funktionell von der Verbindungsplatte (27) entkoppeltes Verbindungselement (41) vorgesehen ist, das die beiden aneinander grenzenden Batteriemodule (17) an der gegenüberliegenden Modulseite (39) miteinander verbindet.Device for connecting at least two in at least one row ( I . II ) arranged battery modules ( 17 ) in a battery box ( 9 ) of a vehicle, which battery modules ( 17 ) with the interposition of a connecting plate ( 27 ), characterized in that the connecting plate ( 27 ) on a module page ( 29 ) Centering elements ( 33 ), which in corresponding centering openings ( 25 ) of the two adjoining battery modules ( 17 ) protrude, and that in particular on the opposite module side ( 39 ) Functionally from the connection plate ( 27 ) decoupled connection element ( 41 ) is provided, the two adjacent battery modules ( 17 ) on the opposite side of the module ( 39 ) connects to each other. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (41) in Schraubverbindung (43) mit den aneinandergrenzenden Batteriemodulen (17) ist, und dass insbesondere die Batteriemodule (17) Schraublöcher (25) aufweisen, die bevorzugt zusammen mit den gegenüberliegenden Zentrieröffnungen (25) Bestandteile eines Hohlprofil-Kanals des jeweiligen Batteriemoduls (17) sind.Device according to claim 1, characterized in that the connecting element ( 41 ) in screw connection ( 43 ) with the adjacent battery modules ( 17 ), and in particular that the battery modules ( 17 ) Screw holes ( 25 ), which preferably together with the opposite centering ( 25 ) Components of a hollow profile channel of the respective battery module ( 17 ) are. Vorrichtung insbesondere nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsplatte (27) zumindest einen seitlich mit einem Überstand (Δx1) von den Batteriemodulen (17) abragenden Einhängeabschnitt (47) über den die Batteriemodule (17) an einer Tragstruktur des Batteriekastens (9) befestigbar ist, und dass insbesondere der zumindest eine Einhängeabschnitt (47) der Verbindungsplatte (27) einen Anlageschulter (48) mit einer Anlagekante (49) aufweist, die auf der Tragstruktur des Batteriekastens (9) abstützbar ist, und dass ferner insbesondere die Verbindungsplatte (27) der beiden Batteriemodule (17) an gegenüberliegenden Seiten Einhängeabschnitte (47) aufweist und die Batteriemodule (17) über die beiden Einhängeabschnitte (47) zwischen zwei voneinander beabstandeten Tragelementen (52) des Batteriekastens (9) einhängbar ist.Device in particular according to claim 1 or 2, characterized in that the connecting plate ( 27 ) at least one laterally with a projection (Δx 1 ) of the battery modules ( 17 ) projecting suspension section ( 47 ) over which the battery modules ( 17 ) on a supporting structure of the battery box ( 9 ), and in particular that the at least one suspension section ( 47 ) of the connecting plate ( 27 ) an abutment shoulder ( 48 ) with a contact edge ( 49 ), which on the support structure of the battery box ( 9 ) is supportable, and further that in particular the connecting plate ( 27 ) of the two battery modules ( 17 ) on opposite sides Einhängeabschnitte ( 47 ) and the battery modules ( 17 ) over the two suspension sections ( 47 ) between two spaced supporting elements ( 52 ) of the battery box ( 9 ) can be suspended. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die horizontale Anlagekante (49) der Anlageschulter (48) des zumindest einen Einhängeabschnitts (47) der Verbindungsplatte (27) in eine vertikale Zentrierkante (50) übergeht, und/oder dass der Einhängeabschnitt (47) in Schraubverbindung (65) mit der Tragstruktur des Batteriekastens (9) ist.Apparatus according to claim 3, characterized in that the horizontal contact edge ( 49 ) of the abutment shoulder ( 48 ) of the at least one hooking section ( 47 ) of the connecting plate ( 27 ) in a vertical centering edge ( 50 ), and / or that the suspension section ( 47 ) in screw connection ( 65 ) with the support structure of the battery box ( 9 ). Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei in Hochrichtung (z) übereinander angeordnete Modulreihen (I, II) vorgesehen sind, und/oder beidseitig der Verbindungsplatte (27) jeweils zwei Batteriemodule (17) angrenzen.Device according to one of the preceding claims, characterized in that two in the vertical direction (z) arranged one above the other module rows ( I . II ) are provided, and / or both sides of the connecting plate ( 27 ) two battery modules ( 17 ). Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jedes der Batteriemodule mit einer Reihe von Batteriezellen (19) aufgebaut ist, deren Pole (57) an einer Kopfseite des Batteriemoduls (17) angeordnet sind, während die gegenüberliegende Bodenseite des Batteriemoduls (17) polfrei ausgeführt ist, und dass die Batteriemodule (17) insbesondere mit einander zugewandten Bodenseiten sowie unter Zwischenlage einer gemeinsamen Kühlplatte (45) übereinander gestapelt sind.Device according to one of the preceding claims, characterized in that each of the battery modules with a number of battery cells ( 19 ) whose poles ( 57 ) on a head side of the battery module ( 17 ) are arranged while the opposite bottom side of the battery module ( 17 ) is pole-free, and that the battery modules ( 17 ) in particular with mutually facing bottom sides and with the interposition of a common cooling plate ( 45 ) are stacked on top of each other. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jedes der Batteriemodule (17) kastenförmig aus Batteriezellen (19) aufgebaut ist, die sich zwischen zwei gegenüberliegenden Stirnwänden (21), insbesondere Aluminium-Druckplatten, erstrecken, und dass insbesondere die Stirnwände (21) Hohlprofilteile mit Kanälen (25) sind, deren gegenüberliegende Kanalmündungen jeweils als Zentrieröffnung und als Schraubloch für die Verschraubung des Verbindungselements (41) dienen.Device according to one of the preceding claims, characterized in that each of the battery modules ( 17 ) box-shaped from battery cells ( 19 ), which is located between two opposite end walls ( 21 ), in particular aluminum pressure plates, extend, and that in particular the end walls ( 21 ) Hollow section parts with channels ( 25 ), whose opposite channel openings in each case as a centering hole and as a screw hole for the screw connection of the connecting element ( 41 ) serve. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsplatte (27) randseitig mit einem Überstand (Δx2) von den Batteriemodulen (17) abragende Abstandhalter (59) aufweist, die in Anlage mit der Innenseite des Batteriekastens (9) bringbar sind.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the connecting plate ( 27 ) at the edge with a projection (Δx 2 ) from the battery modules ( 17 ) projecting spacers ( 59 ) in contact with the inside of the battery box ( 9 ) are brought. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Falle von in der Hochrichtung (z) übereinandergestapelten Batteriemodulen (17) die Pole (57) des bodenseitigen Batteriemoduls (17) mit Abstand (55) dem Batteriekasten-Boden (54) zugewandt sind.Device according to one of the preceding claims, characterized in that in the case of stacked in the vertical direction (z) battery modules ( 17 ) the poles ( 57 ) of the bottom-side battery module ( 17 ) with distance ( 55 ) the battery box bottom ( 54 ) are facing. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der einander gegenüberliegenden Stirnwände der Batteriemodule (17) als Verbindungsplatte (27) ausgeführt ist, und/oder dass die einander gegenüberliegenden Stirnwände (21) eines Batteriemoduls (17) über Spannelemente (23), insbesondere seitliche Spannwände, verbunden sind zur Gewährleistung eines stabilen Zellverbunds, wobei insbesondere die seitlichen Spannelemente (23) abgewinkelte Randflansche (67) aufweist, die die Oberseite und Unterseite des Batteriemoduls (17) umgreifen.Apparatus according to claim 9, characterized in that at least one of the opposite end walls of the battery modules ( 17 ) as a connection plate ( 27 ) is executed, and / or that the opposite end walls ( 21 ) of a battery module ( 17 ) via clamping elements ( 23 ), in particular lateral clamping walls, are connected to ensure a stable cell assembly, wherein in particular the lateral clamping elements ( 23 ) angled edge flanges ( 67 ), the top and bottom of the battery module ( 17 ) embrace.
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