DE102017110978A1 - Frame structure for receiving a battery device - Google Patents

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Abstract

Rahmenstruktur (10) für die Aufnahme einer Batterievorrichtung (100) mit einer Mehrzahl von einzelnen Batteriemodulen (110), aufweisend einen Außenrahmen (20), welcher einen Aufnahmeraum (30) für die Batteriemodule (110) ausbildet, wobei sich in einer Längsrichtung (LR) des Aufnahmeraums (20) wenigstens ein inneres Längsprofil (40) erstreckt mit einem Grundköper (42) mit zumindest einem Übertragungsabschnitt (44) zur kraftübertragenden Kontaktierung eines Gegen-Übertragungsabschnitts (114) eines benachbarten Batteriemoduls (110).A frame structure (10) for receiving a battery device (100) having a plurality of individual battery modules (110), comprising an outer frame (20) forming a receiving space (30) for the battery modules (110), extending in a longitudinal direction (LR ) of the receiving space (20) at least one inner longitudinal profile (40) with a Grundköper (42) having at least one transfer section (44) for force-transmitting contacting a counter-transfer section (114) of an adjacent battery module (110).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Rahmenstruktur für die Aufnahme einer Batterievorrichtung, eine Batterievorrichtung mit einer solchen Rahmenstruktur sowie ein Verfahren für die Montage einer solchen Batterievorrichtung.The present invention relates to a frame structure for receiving a battery device, a battery device having such a frame structure and a method for mounting such a battery device.

Es ist bekannt, dass in Fahrzeugen Batterievorrichtungen eingesetzt werden, um für einen rein elektrischen oder zumindest teilelektrischen Antrieb dieses Fahrzeugs die zugehörige elektrische Energie zu speichern und zur Verfügung stellen zu können. Dabei kann eine solche Batterievorrichtung in einer Rahmenstruktur angeordnet sein, welche zum einen der mechanischen Stabilisierung sowie dem mechanischen Schutz der Batterievorrichtung dient, und zum anderen auch eine mechanische Stabilisierungswirkung für das gesamte Fahrzeug mit sich bringt.It is known that battery devices are used in vehicles in order to store and make available the associated electrical energy for a purely electrical or at least partially electric drive of this vehicle. In this case, such a battery device may be arranged in a frame structure, which on the one hand serves for the mechanical stabilization and the mechanical protection of the battery device, and on the other hand also brings about a mechanical stabilization effect for the entire vehicle.

Nachteilhaft bei den bekannten Lösungen ist es, dass ein relativ großer mechanischer Aufwand betrieben werden muss, um einzelne Batteriemodule einer solchen Batterievorrichtung in mechanisch stabiler Weise mit der Rahmenstruktur zu verbinden. Hierfür sind üblicherweise innerhalb der Rahmenstruktur innere Längsprofile sowie quer dazu innere Querprofile vorgesehen, welche miteinander verschnitten sind und eine entsprechende Querverbindung zwischen den Längsprofilen aufweisen. Für die Querprofile und die Längsprofile muss wiederum eine Verbindungsmöglichkeit zu den jeweils einzelnen zur Verfügung gestellten Batteriemodulen zur Verfügung gestellt sein. Dies führt zu einer relativ hohen Komplexität des gesamten Konstruktionskonzepts. Auch wird der Montageaufwand des Gesamtsystems der Batterievorrichtung auf diese Weise deutlich erhöht. Nicht zuletzt wird durch das Vorsehen von einer Vielzahl von inneren Querprofilen auch das Gesamtgewicht der Rahmenstruktur und damit der Batterievorrichtung sowie der notwendige Platzbedarf erhöht.A disadvantage of the known solutions is that a relatively large mechanical effort must be operated to connect individual battery modules such a battery device in a mechanically stable manner with the frame structure. For this purpose, usually within the frame structure inner longitudinal profiles and transverse thereto inner cross sections are provided, which are blended with each other and have a corresponding cross-connection between the longitudinal profiles. For the transverse profiles and the longitudinal profiles, in turn, a connection to the respective individual provided battery modules must be made available. This leads to a relatively high complexity of the entire design concept. Also, the assembly cost of the overall system of the battery device is significantly increased in this way. Not least, the provision of a plurality of inner transverse profiles also increases the overall weight of the frame structure and thus of the battery device as well as the space required.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend beschriebenen Nachteile zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Komplexität und den Aufwand für die Konstruktion einer Rahmenstruktur zu verringern, und insbesondere auf eine Mehrzahl, vorzugsweise auf alle inneren Querprofile verzichten zu können.It is an object of the present invention to at least partially overcome the disadvantages described above. In particular, it is an object of the present invention to reduce the complexity and complexity of the construction of a frame structure, and in particular to be able to dispense with a plurality, preferably all internal cross sections.

Die voranstehende Aufgabe wird gelöst durch eine Rahmenstruktur mit den Merkmalen des Anspruchs 1, eine Batterievorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 8 sowie ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 10. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Rahmenstruktur beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Batterievorrichtung sowie dem erfindungsgemäßen Verfahren und jeweils umgekehrt, so dass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.The above object is achieved by a frame structure having the features of claim 1, a battery device having the features of claim 8 and a method having the features of claim 10. Further features and details of the invention will become apparent from the dependent claims, the description and the drawings , In this case, features and details that are described in connection with the frame structure according to the invention apply, of course, in connection with the battery device according to the invention and the method according to the invention and in each case vice versa, so that with respect to the disclosure of individual aspects of the invention is always reciprocal reference or can be ,

Erfindungsgemäß wird eine Rahmenstruktur vorgeschlagen für die Aufnahme einer Batterievorrichtung mit einer Mehrzahl von einzelnen Batteriemodulen. Eine solche Rahmenstruktur weist einen Außenrahmen auf. Dieser Außenrahmen bildet einen Aufnahmeraum für die einzelnen Batteriemodule aus. Dabei erstreckt sich in der Längsrichtung des Aufnahmeraums wenigstens ein inneres Längsprofil mit einem Grundkörper. Dieser Grundkörper ist mit zumindest einem Übertragungsabschnitt ausgestattet zur kraftübertragenden Kontaktierung eines Gegen-Übertragungsabschnitts eines benachbarten Batteriemoduls.According to the invention, a frame structure is proposed for accommodating a battery device having a plurality of individual battery modules. Such a frame structure has an outer frame. This outer frame forms a receiving space for the individual battery modules. At least one inner longitudinal profile with a main body extends in the longitudinal direction of the receiving space. This main body is equipped with at least one transmission section for force-transmitting contacting of a counter-transmission section of an adjacent battery module.

Ein erfindungsgemäßer Gegenstand ist also eine Rahmenstruktur, welche die mechanische Stabilisierung für die Batterievorrichtung und zum Schutz dieser Batterievorrichtung ausgebildet ist. Die Rahmenstruktur ist im Wesentlichen mit einem Außenrahmen ausgestaltet, welche einen äußeren Längsrahmen bzw. ein äußeres Längsprofil aufweist, welches auf beiden Seiten in Längsrichtung den Außenrahmen abschließt. In der Querrichtung ist der Außenrahmen mit zwei äußeren Querprofilen bzw. zwei äußeren Querrahmenabschnitten ausgestattet, um den Außenrahmen zu komplementieren und den Aufnahmeraum in Längsrichtung und in Querrichtung abzuschließen.An article according to the invention is therefore a frame structure which is designed to provide mechanical stabilization for the battery device and for the protection of this battery device. The frame structure is essentially configured with an outer frame which has an outer longitudinal frame or an outer longitudinal profile which closes the outer frame on both sides in the longitudinal direction. In the transverse direction, the outer frame is provided with two outer transverse profiles and two outer Querrahmenabschnitten to complement the outer frame and terminate the receiving space in the longitudinal and transverse directions.

Im Inneren des Außenrahmens wird der Aufnahmeraum ausgebildet, in welchem eine Mehrzahl von einzelnen Batteriemodulen aufgenommen werden soll. Die Aufnahme erfolgt also innerhalb des Außenrahmens und damit in mechanisch stabiler sowie geschützter Weise.In the interior of the outer frame, the receiving space is formed, in which a plurality of individual battery modules is to be accommodated. The recording thus takes place within the outer frame and thus in a mechanically stable and protected manner.

Erfindungsgemäß ist nun die Kraftübertragung zwischen den einzelnen Batteriemodulen und der Rahmenstruktur deutlich vereinfacht. So sind die einzelnen Batteriemodule mit entsprechenden Gegen-Übertragungsabschnitten ausgestattet, welche zum Beispiel an eine entsprechende Formschlusskontur oder eine anderweitige Kraftübertragungskontur der Übertragungsabschnitte des Grundkörpers des inneren Längsprofils angepasst sein können. Beim Einsetzen der Batteriemodule in ihre Aufnahmeposition im Aufnahmeraum führt dies dazu, dass eine kraftübertragende Kontaktierung zwischen dem jeweiligen Gegen-Übertragungsabschnitt eines Batteriemoduls und dem zugehörigen Übertragungsabschnitt des Grundkörpers des inneren Längsprofils ausgebildet wird. Wie dies später noch erläutert wird, kann zum Beispiel durch entsprechende Aufnahmetaschen oder Profilausnehmungen innerhalb des inneren Längsprofils ein Formschlussabschnitt als Übertragungsabschnitt zur Verfügung gestellt werden, welcher durch einen Eingriff eines komplementär ausgebildeten Gegen-Übertragungsabschnitts des benachbarten Batteriemoduls die kraftübertragende Kontaktierung herstellt. Im einfachsten Fall führt dies dazu, dass für das Ausbilden der kraftübertragenden Kontaktierung ein einfaches Einsetzen des Batteriemoduls in seine Aufnahmeposition im Aufnahmeraum ausreicht.According to the invention, the power transmission between the individual battery modules and the frame structure is now significantly simplified. Thus, the individual battery modules are equipped with corresponding counter-transfer sections, which can be adapted, for example, to a corresponding form-fitting contour or an otherwise force-transmitting contour of the transfer sections of the main body of the inner longitudinal profile. When inserting the battery modules in their receiving position in the receiving space, this leads to a force-transmitting contact between the respective counter-transfer section of a battery module and the associated transfer section of the main body of the inner Longitudinal profile is formed. As will be explained later, for example by corresponding receiving pockets or profile recesses within the inner longitudinal profile a form-fitting portion can be provided as a transfer section, which produces the force-transmitting contact by engagement of a complementary counter-transfer section of the adjacent battery module. In the simplest case, this leads to a simple insertion of the battery module in its receiving position in the receiving space is sufficient for the formation of force-transmitting contact.

Neben der vereinfachten Herstellung der Kraftübertragungsmöglichkeit zwischen den einzelnen Batteriemodulen und den inneren Längsprofilen der Rahmenstruktur wird auch der gesamte Einsetzvorgang deutlich beschleunigt. So wird insbesondere durch die entsprechende Formschlussausbildungsmöglichkeit in automatischer Weise nicht nur die kraftübertragende Kontaktierung ausgebildet, sondern auch die Befestigung der Batteriemodule in der gewünschten finalen Aufnahmeposition. Neben einer Reduktion des Montageaufwandes sowie des Herstellungsaufwandes wird der gesamte Bauraum der Rahmenstruktur sowie dessen Gewicht und die zugehörigen Kosten deutlich reduziert.In addition to the simplified production of the power transmission possibility between the individual battery modules and the inner longitudinal profiles of the frame structure and the entire insertion process is significantly accelerated. Thus, not only the force-transmitting contact is formed in particular by the corresponding form-fit training option in an automatic manner, but also the attachment of the battery modules in the desired final receiving position. In addition to a reduction of assembly costs and the production costs of the entire space of the frame structure and its weight and the associated costs is significantly reduced.

Die einzelnen Profilabschnitte, also insbesondere das Innere Längsprofil und der Außenrahmen können miteinander befestigt bzw. verbunden sein. Dabei kann es sich zum Beispiel um eine Verschraubung oder eine Vernietung handeln. Auch stoffschlüssige Verbindungen, zum Beispiel mittels Verkleben oder Verschweißen, sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung selbstverständlich denkbar. Um eine weitere Sicherungsfunktionalität und/oder eine weiter verbesserte mechanische Stabilität zur Verfügung zu stellen, kann es von Vorteil sein, wenn entweder ein Deckel und/oder ein Boden die Rahmenstruktur unten bzw. oben in kraftschlüssiger Verbindung mit dem Außenrahmen und/oder dem wenigstens einen inneren Längsprofil abschließt. Damit wird ein geschlossenes Gehäuse durch die Rahmenstruktur mit einem solchen Deckel und einem solchen Boden zur Verfügung gestellt, welcher hinsichtlich der Verwindungssteifigkeit und der Übertragbarkeit von mechanischen Lasten deutlich verbessert ist. Auch wird der tatsächliche Schutz, der im Innenraum einer solchen Rahmenstruktur angeordneten Batteriemodule im Aufnahmeraum weiter verbessert.The individual profile sections, that is to say in particular the inner longitudinal profile and the outer frame, can be fastened or connected to one another. This may be, for example, a screw or a riveting. Cohesive connections, for example by means of gluing or welding, are of course conceivable within the scope of the present invention. In order to provide a further security functionality and / or a further improved mechanical stability, it can be advantageous if either a cover and / or a bottom frame structure in frictional connection with the outer frame and / or the at least one completes inner longitudinal profile. Thus, a closed housing is provided by the frame structure with such a lid and such a floor, which is significantly improved in terms of torsional rigidity and the transferability of mechanical loads. The actual protection of the battery modules arranged in the interior of such a frame structure in the receiving space is also further improved.

Ebenfalls von Vorteil ist es, wenn bei einer erfindungsgemäßen Rahmenstruktur das wenigstens eine innere Längsprofil zumindest abschnittsweise einen T-förmigen und/oder einen L-förmigen Querschnitt aufweist. Selbstverständlich können auch unterschiedliche Querschnitte in einem einzigen inneren Längsprofil miteinander kombiniert sein. T-förmige bzw. L-förmige Querschnitte erlauben es, eine mechanische Stabilisierung in Querrichtung zur Verfügung zu stellen. Eine solche Ausführungsform des Querschnitts für das Längsprofil erlaubt also eine weitere mechanische Stabilisierung des Gesamtsystems insbesondere dann, wenn innerhalb der Rahmenstruktur auf zusätzliche innere Querprofile verzichtet wird. Die Rahmenstruktur ist also vorzugsweise frei von inneren Querprofilen ausgebildet, wenn eine Ausführungsform gemäß diesem Absatz gewählt wird. Die Verwendung von entsprechenden Querschnitten bringt eine Erhöhung des maximalen Biegemoments, insbesondere in der zu stabilisierenden Querrichtung mit sich, so dass die mechanische Stabilisierung ohne zusätzlichen Bauraum und ohne zusätzliche Bauteile in Form von zusätzlichen inneren Querprofilen zur Verfügung gestellt werden kann.It is also advantageous if, in a frame structure according to the invention, the at least one inner longitudinal profile has a T-shaped and / or L-shaped cross section at least in sections. Of course, different cross sections in a single inner longitudinal profile can be combined. T-shaped or L-shaped cross-sections make it possible to provide mechanical stabilization in the transverse direction. Such an embodiment of the cross section for the longitudinal profile therefore allows a further mechanical stabilization of the overall system, in particular if additional internal transverse profiles are dispensed with within the frame structure. The frame structure is thus preferably formed free of inner transverse profiles when an embodiment is selected according to this paragraph. The use of corresponding cross-sections brings about an increase in the maximum bending moment, in particular in the transverse direction to be stabilized, so that the mechanical stabilization can be provided without additional space and without additional components in the form of additional internal transverse profiles.

Ebenfalls von Vorteil ist es, wenn bei einer erfindungsgemäßen Rahmenstruktur der Übertragungsabschnitt als Formschlussabschnitt, insbesondere in Form eines Ausschnitts und/oder einer Aussparung am Grundkörper des inneren Längsprofils ausgebildet ist. Somit kann ein Formschluss vorzugsweise in zwei Richtungen, also sowohl in Längsrichtung als auch in einer Querrichtung innerhalb des Aufnahmeraums zur Verfügung gestellt werden. Ein einfaches Einsetzen in die Aufnahmeposition führt, wie dies bereits erläutert worden ist, somit zur Ausbildung eines Formschlusses zwischen dem Übertragungsabschnitt und dem entsprechenden Gegen-Übertragungsabschnitt des Batteriemoduls. Eine solche Ausbildung eines Formschlussabschnitts kann auch als Profilkammer oder Profilausschnitt des Grundkörpers bzw. des inneren Längsprofils bezeichnet werden. Dabei kann ein solcher Profilausschnitt bzw. ein Formschlussabschnitt als Übertragungsabschnitt sowohl unten am Profil als auch oben am Profil ausgebildet sein. Vorzugsweise ist die Anordnung des Übertragungsabschnitts eines Formschlussabschnitts in direkter Nachbarschaft, vorzugsweise kontaktierend mit einem entsprechenden Deckelabschnitt und/oder einem entsprechenden Bodenabschnitt der Rahmenstruktur versehen, so dass beim Einsetzen des Batteriemoduls eine Kontaktierung der Deckelstruktur bzw. der Bodenstruktur erfolgt, wenn die Formschlussfunktionalität in Eingriff gelangt.It is likewise advantageous if, in the case of a frame structure according to the invention, the transmission section is designed as a form-fitting section, in particular in the form of a cutout and / or a recess on the base body of the inner longitudinal profile. Thus, a positive locking can be provided preferably in two directions, ie both in the longitudinal direction and in a transverse direction within the receiving space. A simple insertion into the receiving position, as has already been explained, thus leads to the formation of a form fit between the transfer section and the corresponding counter-transfer section of the battery module. Such a design of a form-fitting section can also be referred to as a profile chamber or profile section of the basic body or of the inner longitudinal profile. In this case, such a profile cutout or a form-fitting section can be formed as a transfer section both at the bottom of the profile and at the top of the profile. Preferably, the arrangement of the transfer section of a form-fitting section in the immediate vicinity, preferably in contact with a corresponding cover portion and / or a corresponding bottom portion of the frame structure is provided, so that when inserting the battery module contacting the cover structure or the bottom structure takes place when the form-fitting functionality comes into engagement ,

Ebenfalls von Vorteil kann es sein, wenn bei einer erfindungsgemäßen Rahmenstruktur der Übertragungsabschnitt eine Montagebrücke aufweist, welche, insbesondere mittels wenigstens einem Befestigungsmittel, an einem Grundkörper des inneren Längsprofils befestigt ist. Eine solche Montagebrücke kann dabei vorzugsweise separat von dem Grundkörper des inneren Längsprofils ausgebildet sein. Dies führt dazu, dass eine nachträgliche Montage der Montagebrücke ein vereinfachtes Einbringen der einzelnen Batteriemodule in ihre Aufnahmeposition im Aufnahmeraum erlaubt. Gleichzeitig kann mithilfe einer Montagebrücke auch eine entsprechende Befestigung für zwei oder sogar mehr Batteriemodule gleichzeitig zur Verfügung gestellt werden. Die Befestigungsmittel sind dabei vorzugsweise zusammen mit der Montagebrücke für eine reversible Befestigung ausgelegt, so dass bei einem Defekt einzelner Batteriemodule der Batterievorrichtung diese einzelnen defekten Batteriemodule ausgetauscht werden können. Insbesondere ist eine Ausführungsform mit einer Montagebrücke kombiniert, mit dem im voranstehenden Absatz erläuterten Ausführungsbeispiel mit Profilkammern. Damit kann die Kraftübertragung sowie die Stabilität der gesamten Rahmenstruktur sowie einer entsprechend ausgestatteten Batterievorrichtung noch weiter verbessert werden.It may also be advantageous if, in a frame structure according to the invention, the transfer section has a mounting bridge which, in particular by means of at least one fastening means, is fastened to a base body of the inner longitudinal profile. Such a mounting bridge can preferably be formed separately from the main body of the inner longitudinal profile. This leads to a subsequent installation of the mounting bridge a simplified introduction of the individual battery modules in their receiving position allowed in the recording room. At the same time a mounting bracket for two or even more battery modules can be made available at the same time by means of a mounting bridge. The fastening means are preferably designed together with the mounting bridge for a reversible attachment, so that in case of a defect of individual battery modules of the battery device these individual defective battery modules can be replaced. In particular, an embodiment is combined with a mounting bridge, with the exemplary embodiment explained in the preceding paragraph with profile chambers. Thus, the power transmission and the stability of the entire frame structure and a correspondingly equipped battery device can be further improved.

Ebenfalls vorteilhaft kann es sein, wenn bei einer erfindungsgemäßen Rahmenstruktur der zumindest eine Übertragungsabschnitt, insbesondere der Grundkörper des inneren Längsprofils, symmetrisch oder im Wesentlichen symmetrisch ausgebildet ist. Eine symmetrische Ausbildung erfolgt insbesondere zu einer Ebene entlang der Längsrichtung und senkrecht nach oben bzw. unten durch den Aufnahmeraum. Diese Symmetrie führt zu einer deutlich verbesserten mechanischen Stabilität, da eine Verwindungssteifigkeit in beiden Verwindungsrichtungen in gleicher Weise zur Verfügung gestellt wird. Darüber hinaus können symmetrische Längsprofile kostengünstiger und einfacher hergestellt werden, so dass die Gesamtkosten einer auf diese Weise ausgebildeten Rahmenstruktur weiter reduziert werden können. Die Symmetrie führt auch zu einer erleichterten Montagefähigkeit, da vorzugsweise alle Batteriemodule der Batterievorrichtung in gleicher oder zumindest ähnlicher Weise in ihre Aufnahmeposition eingesetzt und in entsprechender Weise kraftübertragend kontaktierend mit der Rahmenstruktur verbunden werden können.It may also be advantageous if, in a frame structure according to the invention, the at least one transmission section, in particular the main body of the inner longitudinal profile, is symmetrical or substantially symmetrical. A symmetrical formation takes place in particular to a plane along the longitudinal direction and vertically upwards or downwards through the receiving space. This symmetry leads to a significantly improved mechanical stability, since a torsional stiffness in both directions of twisting is provided in the same way. In addition, symmetrical longitudinal profiles can be produced more cheaply and easily, so that the total cost of a frame structure formed in this way can be further reduced. The symmetry also leads to a facilitated mounting capability, since preferably all battery modules of the battery device can be used in the same or at least similar manner in their receiving position and connected in a corresponding force-transmitting contacting with the frame structure.

Ein weiterer Vorteil ist erzielbar, wenn bei einer erfindungsgemäßen Rahmenstruktur sich zwischen dem wenigstens einen inneren Längsprofil und dem Außenrahmen wenigstens ein inneres Querprofil erstreckt. Die Querprofile können dabei übergreifend über die inneren Längsprofile eine entsprechende Erstreckung aufweisen. Jedoch sind auch kurze innere Querprofile zwischen benachbarten Längsprofilen im Rahmen der vorliegenden Erfindung denkbar. Es ergibt sich also ein Gittermuster, wobei vorzugsweise für jede einzelne Gitterzelle ein eigenes Batteriemodul für den Einsatz ausgebildet ist. Die Abstützung und die mechanische Stabilität werden durch die Verwendung von wenigstens einem inneren Querprofil für die gesamte Rahmenstruktur noch weiter verbessert.A further advantage can be achieved if, in the case of a frame structure according to the invention, at least one inner transverse profile extends between the at least one inner longitudinal profile and the outer frame. The transverse profiles can have a corresponding extension across the inner longitudinal profiles. However, short inner transverse profiles between adjacent longitudinal profiles in the context of the present invention are conceivable. This results in a grid pattern, preferably for each grid cell, a separate battery module is designed for use. The support and the mechanical stability are further improved by the use of at least one inner transverse profile for the entire frame structure.

Ebenfalls von Vorteil ist es, wenn bei einer erfindungsgemäßen Rahmenstruktur der Außenrahmen und/oder das wenigstens eine innere Längsprofil Befestigungsschnittstellen aufweist für eine Befestigung der einzelnen Batteriemodule. Diese Befestigungsschnittstellen können dabei Teil der Übertragungsabschnitte oder auch separat von diesen ausgebildet sein. Die Befestigung der einzelnen Batteriemodule kann somit zum einen für eine zusätzliche Kraftübertragung zwischen den Batteriemodulen und der Rahmenstruktur dienen. Jedoch kann diese Befestigung auch als Montagehilfe verstanden werden. Bevorzugt sind die Befestigungsschnittstellen für eine reversible Befestigung der einzelnen Batteriemodule an dem Außenrahmen bzw. dem inneren Längsprofil ausgebildet.It is also advantageous if, in a frame structure according to the invention, the outer frame and / or the at least one inner longitudinal profile has attachment interfaces for attachment of the individual battery modules. These attachment interfaces can be part of the transfer sections or separately formed from these. The attachment of the individual battery modules can thus serve for an additional power transmission between the battery modules and the frame structure. However, this attachment can also be understood as an assembly aid. Preferably, the attachment interfaces for a reversible attachment of the individual battery modules are formed on the outer frame or the inner longitudinal profile.

Ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Batterievorrichtung für ein Fahrzeug, aufweisend eine Mehrzahl von Batteriemodulen. Diese Batteriemodule sind in einem Aufnahmeraum einer erfindungsgemäßen Rahmenstruktur angeordnet und weisen einen Gegen-Übertragungsabschnitt auf, welcher den Übertragungsabschnitt des wenigstens einen inneren Längsprofils kraftübertragend kontaktiert. Damit bringt eine erfindungsgemäße Batterievorrichtung die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf eine erfindungsgemäße Rahmenstruktur erläutert worden sind.Likewise provided by the present invention is a battery device for a vehicle, comprising a plurality of battery modules. These battery modules are arranged in a receiving space of a frame structure according to the invention and have a counter-transfer section, which contacts the transfer section of the at least one inner longitudinal profile in a force-transmitting manner. Thus, a battery device according to the invention brings about the same advantages as have been explained in detail with reference to a frame structure according to the invention.

Eine erfindungsgemäße Batterievorrichtung lässt sich dahingehend weiterbilden, dass die Batteriemodule zumindest teilweise integrierte mechanische Lastpfade aufweisen, welche direkt oder indirekt in kraftübertragender Weise mit dem wenigstens einen inneren Längsprofil verbunden sind. Solche mechanischen Lastpfade können zum Beispiel durch harte bzw. mechanisch stabile Seitenwände der Batteriemodule ausgebildet sein. Mit anderen Worten kann auf separate innere Querträger verzichtet werden, wenn eine zusätzliche mechanische Stabilisierung durch die entsprechende Stabilität der Batteriemodule selbst zur Verfügung gestellt wird. Eine mechanische Versteifung der Rahmenstruktur und damit der gesamten Batterievorrichtung ergibt sich damit durch die Montage in Form des Einsetzens der auf diese Weise mechanisch verstärkten Batteriemodule. Dabei ist zumindest eines dieser Batteriemodule in entsprechender Weise ausgebildet. Bevorzugt ist jedoch zumindest jedes zweite Batteriemodul mit entsprechenden mechanisch integrierten Lastpfaden zur Verfügung gestellt, um eine ausreichende und vorteilhafte Stabilisierungswirkung zur Verfügung stellen zu können.A battery device according to the invention can be further developed such that the battery modules have at least partially integrated mechanical load paths, which are connected directly or indirectly in force-transmitting manner with the at least one inner longitudinal profile. Such mechanical load paths can be formed, for example, by hard or mechanically stable side walls of the battery modules. In other words, can be dispensed with separate inner cross member, if an additional mechanical stabilization is provided by the corresponding stability of the battery modules themselves. A mechanical stiffening of the frame structure and thus the entire battery device thus results from the installation in the form of the insertion of the mechanically reinforced in this way battery modules. At least one of these battery modules is designed in a corresponding manner. Preferably, however, at least every second battery module is provided with corresponding mechanically integrated load paths in order to be able to provide a sufficient and advantageous stabilization effect.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren für die Montage einer erfindungsgemäßen Batterievorrichtung, aufweisend die folgenden Schritte:

  • - Einsetzen wenigstens eines Batteriemoduls in den Aufnahmeraum der Rahmenstruktur,
  • - Ausbilden einer kraftübertragenden Verbindung zwischen dem Übertragungsabschnitt des wenigstens einen inneren Längsprofils und dem Gegen-Übertragungsabschnitt des Batteriemoduls,
  • - Wiederholen der beiden voranstehenden Schritte für wenigstens ein weiteres Batteriemodul.
Another object of the present invention is a method for mounting a battery device according to the invention, comprising the following steps:
  • - Inserting at least one battery module into the receiving space of the frame structure,
  • Forming a force-transmitting connection between the transmission section of the at least one inner longitudinal profile and the counter-transmission section of the battery module,
  • - Repeating the two preceding steps for at least one further battery module.

Durch die Herstellung einer erfindungsgemäßen Batterievorrichtung mit einer erfindungsgemäßen Rahmenstruktur werden die gleichen Vorteile erzielt, wie sie ausführlich mit Bezug auf eine erfindungsgemäße Batterievorrichtung und mit Bezug auf eine erfindungsgemäße Rahmenstruktur erläutert worden sind.By producing a battery device according to the invention with a frame structure according to the invention, the same advantages are achieved as have been explained in detail with reference to a battery device according to the invention and with reference to a frame structure according to the invention.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Es zeigen schematisch:

  • 1 eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Rahmenstruktur,
  • 2 eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Rahmenstruktur,
  • 3 die Ausführungsform der 1 ohne die Batteriemodule,
  • 4 eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Rahmenstruktur und
  • 5 eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Rahmenstruktur.
Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description in which, with reference to the drawings, embodiments of the invention are described in detail. The features mentioned in the claims and in the description may each be essential to the invention individually or in any desired combination. They show schematically:
  • 1 an embodiment of a frame structure according to the invention,
  • 2 a further embodiment of a frame structure according to the invention,
  • 3 the embodiment of the 1 without the battery modules,
  • 4 a further embodiment of a frame structure according to the invention and
  • 5 a further embodiment of a frame structure according to the invention.

Die 1 und 2 zeigen schematisch, wie eine Batterievorrichtung 100 in einer Explosionsdarstellung aufgebaut sein kann. Hier weist die Batterievorrichtung 100 beispielhaft in Summe acht Batteriemodule 110 auf, welche in zwei Reihen zu je vier Batteriemodulen 110 angeordnet sind. Um eine mechanische Stabilisierung gewährleisten zu können, ist hier eine Rahmenstruktur 10 vorgesehen, welche mit einem Außenrahmen 20 einen Aufnahmeraum 30 umschließt. In diesen Aufnahmeraum 30 können von oben die einzelnen Batteriemodule 110 eingesetzt werden. Wie in der 1 gut zu erkennen ist, ist im Aufnahmeraum 30 hier ein einziges inneres Längsprofil 40 ausgebildet, welches sich entlang einer Längsrichtung LR durch den Aufnahmeraum 30 erstreckt. An den beiden Seiten des inneren Längsprofils 40 sind am Grundkörper 42 eine Mehrzahl von Übertragungsabschnitten 44 angeordnet. Diese Übertragungsabschnitte 44 sind hier als Formschlussabschnitte ausgebildet und können in entsprechenden formschlüssigen Eingriff mit den Gegen-Übertragungsabschnitten 114 der einzelnen Batteriemodule 110 gelangen. Sobald also das Einsetzen der Batteriemodule 110 in den Aufnahmeraum 30 erfolgt, wird eine kraftübertragende Kontaktierung zwischen den Gegen-Übertragungsabschnitten 114 und den Übertragungsabschnitten 44 zur Verfügung gestellt.The 1 and 2 show schematically how a battery device 100 can be constructed in an exploded view. Here, the battery device 100 exemplarily in total eight battery modules 110 on, which in two rows of four battery modules 110 are arranged. In order to ensure a mechanical stabilization, here is a frame structure 10 provided, which with an outer frame 20 a recording room 30 encloses. In this recording room 30 can from above the individual battery modules 110 be used. Like in the 1 is clearly visible, is in the recording room 30 here a single inner longitudinal profile 40 formed, which extends along a longitudinal direction LR through the receiving space 30 extends. On the two sides of the inner longitudinal profile 40 are at the base body 42 a plurality of transmission sections 44 arranged. These transmission sections 44 are formed here as form-fitting sections and can in corresponding positive engagement with the counter-transfer sections 114 the individual battery modules 110 reach. So as soon as the insertion of the battery modules 110 in the recording room 30 takes place, a force-transmitting contact between the counter-transfer sections 114 and the transmission sections 44 made available.

Schematisch sind hier noch zusätzlich eine Bodenabdeckung und eine obere Deckelabdeckung vorgesehen, um die Batterievorrichtung 100 von oben und von unten zu verschließen und gleichzeitig eine weiter verstärkte mechanische Stabilität für die gesamte Rahmenstruktur 10 zur Verfügung stellen zu können.Schematically, a bottom cover and an upper cover cover are additionally provided here to the battery device 100 from top and bottom and at the same time a further enhanced mechanical stability for the entire frame structure 10 to make available.

Die 2 basiert grundsätzlich auf der technischen Ausführungsform der Ausführungsmöglichkeit gemäß 1. Jedoch wurde hier für eine weitere mechanische Stabilisierung zusätzlich zu dem einen inneren Längsprofil 40 noch eine Mehrzahl von hier drei inneren Querprofilen 50 vorgesehen. Damit ergibt sich eine einzelne gitterartige Parzellierung im Aufnahmeraum 30, wobei sich in jeder Parzelle genau ein Batteriemodul 110 befindet. Die entsprechende mechanische Stabilisierung bzw. die kraftübertragende Kontaktierung zwischen den Übertragungsabschnitten 44 und den Gegen-Übertragungsabschnitten 114 erfolgt in zu 1 identischer Weise.The 2 is basically based on the technical embodiment of the embodiment according to 1 , However, here for additional mechanical stabilization has been added to the one inner longitudinal profile 40 still a majority of here three inner cross sections 50 intended. This results in a single grid-like parceling in the recording room 30 , where in each plot exactly one battery module 110 located. The corresponding mechanical stabilization or the force-transmitting contact between the transmission sections 44 and the counterpart transmission sections 114 done in too 1 identical way.

3 zeigt schematisch, wie die Rahmenstruktur 10 gemäß der 1 ausgebildet sein kann, bevor die einzelnen Batteriemodule 110 eingesetzt werden. Hier ist nochmals dargestellt, wie für jedes einzelne Batteriemodul 110 an dem inneren Längsprofil 40 am Grundkörper 42 jeweils spezifisch ein Übertragungsabschnitt 44 als Formschlussabschnitt zur Verfügung gestellt ist. Durch die formschlüssige Ausbildung der kraftübertragenden Kontaktierung erfolgt darüber hinaus eine exakte Positionierung der einzelnen Batteriemodule 110 im Aufnahmeraum 30. 3 schematically shows how the frame structure 10 according to the 1 can be formed before the individual battery modules 110 be used. Here is shown again, as for each battery module 110 on the inner longitudinal profile 40 at the base body 42 each specifically a transmission section 44 is provided as a form-fitting section. Due to the form-fitting design of the force-transmitting contact furthermore takes place an exact positioning of the individual battery modules 110 in the recording room 30 ,

Die 4 zeigt schematisch, wie der Grundkörper 42 des inneren Längsprofils 40 ausgebildet sein kann. Der Grundkörper 42 ist hier mit einem T-förmigen Profil versehen, welches die entsprechenden Übertragungsabschnitte 44 zu beiden Seiten aufweist. Darüber hinaus ist auf der Oberseite des Grundkörpers 42 ein weiterer Übertragungsabschnitt 44 in Form einer Montagebrücke 46 mit Befestigungsmitteln 48 dargestellt. Schematisch ist für eine Querstabilisierung hier eine stabilisierte Ausführungsform der Batteriemodule 110 mit entsprechend integrierten mechanischen Lastpfaden 112 zu erkennen. Diese integrierten mechanischen Lastpfade 112 erstrecken sich dabei quer bzw. im Wesentlichen quer zur Längsrichtung LR.The 4 shows schematically how the main body 42 of the inner longitudinal profile 40 can be trained. The main body 42 is here provided with a T-shaped profile, which is the corresponding transmission sections 44 on both sides. In addition, on top of the main body 42 another transmission section 44 in the form of a mounting bridge 46 with fasteners 48 shown. Schematic is a stabilized embodiment of the battery modules for a transverse stabilization here 110 with correspondingly integrated mechanical load paths 112 to recognize. These integrated mechanical load paths 112 extend transversely or substantially transversely to the longitudinal direction LR.

Die Ausführungsform der 4 ist nochmals schematisch im Querschnitt in der 5 dargestellt. Hier ist gut zu erkennen, dass sich der Profilquerschnitt in T-förmiger Ausbildung für den Grundkörper 42 des inneren Längsprofils 40 hier in symmetrischer Weise darstellt, so dass auch in entsprechend beidseitiger und symmetrischer Weise die Anordnung der beiden reversibel ausgebildeten Befestigungsmittel 48 für die Montagebrücke 46 zur Verfügung gestellt sein kann.The embodiment of the 4 is again schematically in cross section in the 5 shown. Here is easy to see that the profile cross-section in T-shaped design for the body 42 of the inner longitudinal profile 40 represents here in a symmetrical manner, so that in the corresponding two-sided and symmetrical manner, the arrangement of the two reversible fasteners 48 for the mounting bridge 46 can be provided.

Die voranstehende Erläuterung der Ausführungsformen beschreibt die vorliegende Erfindung ausschließlich im Rahmen von Beispielen. Selbstverständlich können einzelne Merkmale der Ausführungsformen, sofern technisch sinnvoll, frei miteinander kombiniert werden, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.The above explanation of the embodiments describes the present invention solely by way of example. Of course, individual features of the embodiments, if technically feasible, can be combined freely with one another, without departing from the scope of the present invention.

Claims (10)

Rahmenstruktur (10) für die Aufnahme einer Batterievorrichtung (100) mit einer Mehrzahl von einzelnen Batteriemodulen (110), aufweisend einen Außenrahmen (20), welcher einen Aufnahmeraum (30) für die Batteriemodule (110) ausbildet, wobei sich in einer Längsrichtung (LR) des Aufnahmeraums (20) wenigstens ein inneres Längsprofil (40) erstreckt mit einem Grundköper (42) mit zumindest einem Übertragungsabschnitt (44) zur kraftübertragenden Kontaktierung eines Gegen-Übertragungsabschnitts (114) eines benachbarten Batteriemoduls (110).A frame structure (10) for receiving a battery device (100) having a plurality of individual battery modules (110), comprising an outer frame (20) forming a receiving space (30) for the battery modules (110), extending in a longitudinal direction (LR ) of the receiving space (20) at least one inner longitudinal profile (40) with a Grundköper (42) having at least one transfer section (44) for force-transmitting contacting a counter-transfer section (114) of an adjacent battery module (110). Rahmenstruktur (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine innere Längsprofil (40) zumindest abschnittsweise einen T-Förmigen und/oder einen L-Förmigen Querschnitt aufweist.Frame structure (10) after Claim 1 , characterized in that the at least one inner longitudinal profile (40) at least in sections has a T-shaped and / or an L-shaped cross-section. Rahmenstruktur (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Übertragungsabschnitt (44) als Formschlussabschnitt, insbesondere in Form eines Ausschnitts und/oder einer Aussparung am Grundkörper (42) des inneren Längsprofils (40) ausgebildet ist.Frame structure (10) according to any one of the preceding claims, characterized in that the transmission section (44) is designed as a form-fitting section, in particular in the form of a cutout and / or a recess on the base body (42) of the inner longitudinal profile (40). Rahmenstruktur (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Übertragungsabschnitt (44) eine Montagebrücke (46) aufweist, welche, insbesondere mittels wenigstens einem Befestigungsmittel (48), an einem Grundkörper (42) des inneren Längsprofils (40) befestigt ist.Frame structure (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the transfer section (44) has a mounting bridge (46) which, in particular by means of at least one fastening means (48), attached to a base body (42) of the inner longitudinal profile (40) is. Rahmenstruktur (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Übertragungsabschnitt (44), insbesondere der Grundkörper (42) des inneren Längsprofils (40), symmetrisch oder im Wesentlichen symmetrisch ausgebildet ist.Frame structure (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one transmission section (44), in particular the base body (42) of the inner longitudinal profile (40), is formed symmetrically or substantially symmetrically. Rahmenstruktur (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich zwischen dem wenigstens einen inneren Längsprofil (40) und dem Außenrahmen (20) wenigstens ein inneres Querprofil (50) erstreckt.Frame structure (10) according to any one of the preceding claims, characterized in that extends between the at least one inner longitudinal profile (40) and the outer frame (20) at least one inner transverse profile (50). Rahmenstruktur (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenrahmen (20) und/oder das wenigstens eine innere Längsprofil (40) Befestigungsschnittstellen aufweist für eine Befestigung der einzelnen Batteriemodule (110).Frame structure (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the outer frame (20) and / or the at least one inner longitudinal profile (40) has fastening interfaces for attachment of the individual battery modules (110). Batterievorrichtung (100) für ein Fahrzeug, aufweisend eine Mehrzahl von Batteriemodulen (110), welche in einem Aufnahmeraum (30) einer Rahmenstruktur (10) mit den Merkmalen eines der Ansprüche 1 bis 7 angeordnet sind und einen Gegen-Übertragungsabschnitt (114) aufweisen, welcher den Übertragungsabschnitt (44) des wenigstens einen inneren Längsprofils (40) kraftübertragend kontaktiert.A battery device (100) for a vehicle, comprising a plurality of battery modules (110), which in a receiving space (30) of a frame structure (10) having the features of one of Claims 1 to 7 are arranged and have a counter-transmitting portion (114), which contacts the transmission portion (44) of the at least one inner longitudinal profile (40) in a force-transmitting manner. Batterievorrichtung (100) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Batteriemodule (110) zumindest teilweise integrierte mechanische Lastpfade (112) aufweisen, welche direkt oder indirekt in kraftübertragender Weise mit dem wenigstens einen inneren Längsprofil (40) verbunden sind.Battery device (100) after Claim 8 , characterized in that the battery modules (110) at least partially integrated mechanical load paths (112) which are connected directly or indirectly in a force-transmitting manner with the at least one inner longitudinal profile (40). Verfahren für die Montage einer Batterievorrichtung (100) mit den Merkmalen eines der Ansprüche 8 oder 9, aufweisend die folgenden Schritte: - Einsetzen wenigstens eines Batteriemoduls (110) in den Aufnahmeraum (30) der Rahmenstruktur (10), - Ausbilden einer kraftübertragenden Verbindung zwischen dem Übertragungsabschnitt (44) des wenigstens einen inneren Längsprofils (40) und dem Gegen-Übertragungsabschnitt (114) des Batteriemoduls (110), - Wiederholen der beiden voranstehenden Schritte für wenigstens ein weiteres Batteriemodul (110).Method for mounting a battery device (100) having the features of one of Claims 8 or 9 comprising the steps of: - inserting at least one battery module (110) into the receiving space (30) of the frame structure (10), - forming a force transmitting connection between the transfer portion (44) of the at least one inner longitudinal profile (40) and the counter transfer portion (114) of the battery module (110), - repeating the two preceding steps for at least one further battery module (110).
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