DE102017115041A1 - Battery support structure of a high-voltage energy storage device with external longitudinal structure - Google Patents

Battery support structure of a high-voltage energy storage device with external longitudinal structure Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Hochvoltenergiespeicher (1) für eine elektrisch antreibbares Fahrzeug, wobei der Hochvoltenergiespeicher (1) mehrere Batteriemodule (2) und eine Batterietragstruktur (3) zur Aufnahme der Batteriemodule (2) aufweist, wobei die Batterietragstruktur (3) eine äußere, seitlich angeordnete Längsstruktur (4) aufweist.Bei einem solchen Hochvoltenergiespeicher ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der laterale Abstand voneinander zugewandten Außenwandungen (10, 10) von Batteriemodul (2) und seitlicher Längsstruktur (4), im Bereich (7) zwischen den Anbindungspunkten (5) dieses Batteriemoduls (2) an der seitlichen Längsstruktur (4) oder an mit der seitlichen Längsstruktur (4) verbundenen Querlastpfaden (15), zumindest in einem Teilbereich größer ist als im Bereich (6) der Anbindungspunkte (5) dieses Batteriemoduls (2) an der seitlichen Längsstruktur (4) oder an mit der seitlichen Längsstruktur (4) verbundenen Querlastpfaden (15).Hierdurch ist ein optimaler Schutz der Batteriemodule im seitlichen Pfahlaufprall bei vereinfachter Bauweise und Gewichtsreduktion des Hochvoltenergiespeichers gewährleistet.The invention relates to a high-voltage energy storage device (1) for an electrically driven vehicle, wherein the high-voltage energy storage device (1) comprises a plurality of battery modules (2) and a battery support structure (3) for receiving the battery modules (2), wherein the battery support structure (3) has an outer, laterally In the case of such a high-voltage energy store, according to the invention provision is made for the outer spacing between outer walls (10, 10) of battery module (2) and lateral longitudinal structure (4) in the area (7) between the connection points (5). this battery module (2) on the lateral longitudinal structure (4) or on transverse load paths (15) connected to the lateral longitudinal structure (4) is larger, at least in a partial area, than in the region (6) of the connection points (5) of this battery module (2) the lateral longitudinal structure (4) or at the transverse load paths (15) connected to the lateral longitudinal structure (4). This is an optimal r Protection of the battery modules in the lateral pile impact ensured with simplified design and weight reduction of the high-voltage energy storage.

Description

Die Erfindung betrifft einen Hochvoltenergiespeicher für eine elektrisch antreibbares Fahrzeug, wobei der Hochvoltenergiespeicher mehrere Batteriemodule und eine Batterietragstruktur zur Aufnahme der Batteriemodule aufweist, wobei die Batterietragstruktur eine äußere, seitlich angeordnete Längsstruktur aufweist. Ein solcher Hochvoltenergiespeicher findet durchaus auch bei einem teilelektrisch antreibbaren Fahrzeug Verwendung.The invention relates to a high-voltage energy storage device for an electrically drivable vehicle, wherein the high-voltage energy storage device has a plurality of battery modules and a battery support structure for receiving the battery modules, wherein the battery support structure has an outer, laterally arranged longitudinal structure. Such a high-voltage energy storage device is certainly also used in a partially electric driven vehicle.

Hochvoltenergiespeicher für Elektrofahrzeuge müssen im Crash geschützt werden, damit sichergestellt ist, dass die Batterie nicht brennt. Batterietragstrukturen eines Hochvoltenergiespeichers bestehen daher nach dem Stand der Technik zumeist aus einem äußeren Rahmen und inneren Längsprofilen sowie zwischen den Batteriemodulen angeordneten Querstreben. Die Querstreben sind mit den äußeren Rahmen sowie den inneren Längsprofilen verbunden und bilden somit die Querlastpfade bei der Batterietragstruktur aus. Derartige Batterietragstrukturen finden beispielsweise bei den Fahrzeugtypen Tesla und BMW i3 Verwendung.Highvoltage energy storage for electric vehicles must be protected in a crash to ensure that the battery does not burn. Batterietragstrukturen a high-voltage energy storage device therefore consist according to the prior art usually of an outer frame and inner longitudinal profiles and arranged between the battery modules cross braces. The transverse struts are connected to the outer frame and the inner longitudinal profiles and thus form the transverse load paths in the battery support structure. Such battery support structures are used, for example, in the vehicle types Tesla and BMW i3.

Um die Batteriemodule im seitlichen Pfahlaufprall möglichst gut zu schützen, ist es vorteilhaft, einen ausreichenden Deformationsfreiraum zwischen der Innenkante der seitlichen Längsstruktur des äußeren Rahmens und der Außenwand des jeweiligen Batteriemoduls vorzusehen. Zur Umsetzung dieses Deformationsfreiraums zwischen seitlicher Längsstruktur und den Batteriemodulen erfolgt die Anbindung der Gehäuse der Batteriemodule zumeist direkt und/oder mittels zusätzlicher Konsolen an den Querstreben. Insbesondere die hohe Anzahl von Verbindungsstellen, nämlich die Verbindungsstellen im Bereich der Querstreben zum äußeren Rahmen/zu den inneren Längsprofilen, führt bei dieser Bauweise zu einem sehr komplexen Herstellungsprozess und einer hohen geometrischen Komplexität der Batterietragstruktur und in Konsequenz zu hohen Herstellungskosten.In order to protect the battery modules as well as possible in the lateral pile impact, it is advantageous to provide a sufficient deformation space between the inner edge of the lateral longitudinal structure of the outer frame and the outer wall of the respective battery module. To implement this deformation space between the lateral longitudinal structure and the battery modules, the connection of the housing of the battery modules is usually done directly and / or by means of additional brackets to the cross braces. In particular, the high number of connection points, namely the connection points in the region of the transverse struts to the outer frame / to the inner longitudinal profiles, in this construction leads to a very complex manufacturing process and a high geometric complexity of the battery support structure and consequently to high production costs.

In der EP 2 623 353 A1 ist ein Batteriebehälter beschrieben, der dazu dient, eine Batterie für ein Fahrzeug aufzunehmen und der zwischen mindestens zwei Rahmen angebracht ist, die im Fahrzeug angeordnet sind. Der Batteriebehälter ist mittels Klammern oder dergleichen an einem Längsträger des Fahrzeugs befestigt.In the EP 2 623 353 A1 a battery container is described which serves to receive a battery for a vehicle and which is mounted between at least two frames which are arranged in the vehicle. The battery container is fastened by means of clips or the like to a longitudinal member of the vehicle.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, bei einem Hochvoltenergiespeicher der eingangs genannten Art einen optimalen Schutz der Batteriemodule im seitlichen Pfahlaufprall bei einfacher Bauweise und geringem Gewicht des Hochvoltenergiespeichers zu gewährleisten.Object of the present invention is to ensure optimum protection of the battery modules in the lateral pile impact with a simple design and low weight of the high-voltage energy storage in a high-voltage energy storage of the type mentioned.

Gelöst wird die Aufgabe durch einen Hochvoltenergiespeicher, der gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 ausgebildet ist.The object is achieved by a high-voltage energy storage, which is designed according to the features of claim 1.

Bei dem Hochvoltenergiespeicher ist vorgesehen, dass der laterale Abstand voneinander zugewandten Außenwandungen von Batteriemodul und seitlicher Längsstruktur, im Bereich zwischen den Anbindungspunkten dieses Batteriemoduls an der seitlichen Längsstruktur oder an mit der seitlichen Längsstruktur verbundenen Querlastpfaden, zumindest in einem Teilbereich größer ist als im Bereich der Anbindungspunkte dieses Batteriemoduls an der seitlichen Längsstruktur oder an mit der seitlichen Längsstruktur verbundenen Querlastpfaden.In the case of the high-voltage energy storage, it is provided that the lateral spacing of the outer walls of the battery module and the lateral longitudinal structure facing each other in the area between the connection points of this battery module on the lateral longitudinal structure or on lateral load paths connected to the lateral longitudinal structure is greater, at least in a partial area than in the region of the connection points this battery module on the lateral longitudinal structure or connected to the lateral longitudinal structure Querlastpfaden.

Der Deformationsfreiraum zu den Batteriemodulen in den Bereichen, in denen die Batteriemodule nicht durch Querlastpfade geschützt werden, kann infolgedessen deutlich erhöht werden. Vorteilhaft ist dabei insbesondere, dass der erforderliche Deformationsfreiraum zwischen seitlicher Längsstruktur und Batteriemodulen auch dann noch umgesetzt werden kann, wenn die Anbindungspunkte für die Batteriemodule in die seitliche Längsstruktur integriert werden. Dies bedingt eine vereinfachte Herstellung und Kostenersparnis aufgrund von Funktionsintegration. Dies ist insbesondere bei der Integration der Querlastpfade in die Batteriemodule vorteilhaft bzw. notwendig.As a result, the deformation space to the battery modules in the areas in which the battery modules are not protected by Querlastpfade can be significantly increased. It is advantageous in particular that the required deformation space between the lateral longitudinal structure and battery modules can still be implemented even if the connection points for the battery modules are integrated into the lateral longitudinal structure. This requires a simplified production and cost savings due to functional integration. This is advantageous or necessary in particular in the integration of the transverse load paths into the battery modules.

Der erfindungsgemäße Hochvoltenergiespeicher zeichnet sich somit durch eine Gewichts- und eine Kostenreduktion gegenüber bekannten Hochvoltenergiespeichern aus.The high-voltage energy storage device according to the invention is thus characterized by a reduction in weight and in terms of costs compared to known high-voltage energy storage devices.

Der laterale Abstand bildet einen Deformationsfreiraum. Insbesondere ist vorgesehen, dass der laterale Abstand deutlich größer ist, somit der laterale Abstand voneinander zugewandten Außenwandungen von Batteriemodul und seitlicher Längsstruktur, im Bereich zwischen den Anbindungspunkten dieses Batteriemoduls an der seitlichen Längsstruktur oder an mit der seitlichen Längsstruktur verbundenen Querlastpfaden, zumindest in einem Teilbereich deutlich größer ist als im Bereich der Anbindungspunkte dieses Batteriemoduls an der seitlichen Längsstruktur oder an mit der seitlichen Längsstruktur verbundenen Querlastpfaden. Der deutlich größere laterale Abstand ist vorzugsweise zwei bis acht Mal so groß, insbesondere vier bis sechs Mal so groß als im Bereich der Anbindungspunkte des Batteriemoduls.The lateral distance forms a deformation space. In particular, it is provided that the lateral distance is significantly greater, thus the lateral distance from each other facing outer walls of battery module and lateral longitudinal structure, in the region between the attachment points of this battery module on the lateral longitudinal structure or connected to the lateral longitudinal structure Querlastpfaden, at least in a partial area clearly is greater than in the region of the connection points of this battery module on the lateral longitudinal structure or connected to the lateral longitudinal structure Querlastpfaden. The significantly greater lateral distance is preferably two to eight times as large, in particular four to six times as large as in the region of the connection points of the battery module.

Die äußere, seitlich angeordnete Längsstruktur der Batterietragstruktur kann einteilig oder mehrteilig ausgebildet sein.The outer, laterally arranged longitudinal structure of the battery support structure may be formed in one or more parts.

Ist die seitliche Längsstruktur einteilig ausgebildet, wird es als vorteilhaft angesehen, wenn diese im Bereich zwischen den Anbindungspunkten zu den Batteriemodulen und/oder zwischen den Querlastpfaden zumindest teilweise Ausbuchtungen aufweist. Diese Ausbuchtungen ermöglichen es auf einfache Art und Weise, den größeren lateralen Abstand zu verwirklichen. Ist die Längsstruktur einteilig ausgebildet, werden die Ausbuchtungen vorzugsweise mittels mechanischer Bearbeitungsverfahren in das äußere Längsprofil eingebracht.If the lateral longitudinal structure is formed in one piece, it is considered advantageous if this has at least partially bulges in the region between the connection points to the battery modules and / or between the transverse load paths. These bulges make it possible in a simple way to realize the greater lateral distance. If the longitudinal structure is formed in one piece, the bulges are preferably introduced into the outer longitudinal profile by means of mechanical processing methods.

Ist die seitliche Längsstruktur hingegen mehrteilig ausgebildet, wird es als bevorzugt angesehen, wenn sie im Anbindungsbereich zu den Batteriemodulen Konsolen aufweist. Vorzugsweise beinhalten die zur Längsstruktur zugehörigen Konsolen die Anbindungspunkte zu den Batteriemodulen. Die zur äußeren Längsstruktur zugehörigen Konsolen sind insbesondere stoff-, form- oder kraftschlüssig oder mittels Kombinationen aus diesen Verbindungsarten mit dem äußeren Längsprofil verbunden.However, if the lateral longitudinal structure is designed in several parts, it is considered preferable if it has brackets in the connection region to the battery modules. Preferably, the brackets associated with the longitudinal structure include the attachment points to the battery modules. The brackets associated with the outer longitudinal structure are in particular connected to the outer longitudinal profile in a material, positive or non-positive manner or by means of combinations of these types of connection.

Die seitliche Längsstruktur besteht vorzugsweise aus einem Leichtmetall, insbesondere Aluminium oder Magnesium, oder besteht aus einem Faser-Kunststoff-Verbund.The lateral longitudinal structure is preferably made of a light metal, in particular aluminum or magnesium, or consists of a fiber-plastic composite.

Die seitliche Längsstruktur wird vorzugsweise mittels Extrusions- bzw. Pultrusionsverfahren hergestellt.The lateral longitudinal structure is preferably produced by extrusion or pultrusion.

Die seitliche Längsstruktur kann zudem lokale Verstärkungen in Form von metallischen Elementen oder Schäumen auf Kunststoffbasis aufweisen.The lateral longitudinal structure may also have local reinforcements in the form of metallic or plastic-based foams.

Im Bereich zwischen den einander zugewandten Außenwandungen von Batteriemodulen und seitlicher Längsstruktur können Montageelemente angeordnet sein. Die Montageelemente sollen im Falle eines Seitencrashs eine gleichmäßige Lastübertragung von der seitlichen Längsstruktur in die Gehäuse der Batteriemodule, die vorzugsweise mit integriertem Lastpfad ausgeführt sind, gewährleisten. Die Montageelemente sind vorzugsweise demontierbar mit der seitlichen Längsstruktur und den Batteriemodulen verbunden.In the region between the mutually facing outer walls of battery modules and lateral longitudinal structure mounting elements may be arranged. In the event of a side crash, the mounting elements should ensure uniform load transmission from the lateral longitudinal structure into the housings of the battery modules, which are preferably designed with an integrated load path. The mounting elements are preferably detachably connected to the lateral longitudinal structure and the battery modules.

Die Batteriemodule sind vorzugsweise demontierbar mit der Batterietragstruktur verbunden.The battery modules are preferably detachably connected to the battery support structure.

Es ist insbesondere vorgesehen, dass die Batteriemodule jeweils an zwei Anbindungspunkten mit der seitlichen Längsstruktur sowie einem inneren Längsprofil der Batterietragstruktur verbunden sind. Die Batteriemodule weisen vorzugsweise in einer oder zwei seitlichen Batteriemodulgehäusewänden, insbesondere von Anbindungspunkten an seitlicher Längsstruktur zu Anbindungspunkten am inneren Längsprofil verlaufend, integrierte Lastpfade, insbesondere Querlastpfade auf.It is provided in particular that the battery modules are each connected at two connection points with the lateral longitudinal structure and an inner longitudinal profile of the battery support structure. The battery modules preferably have integrated load paths, in particular transverse load paths, in one or two lateral battery module housing walls, in particular from connection points on a lateral longitudinal structure to connection points on the inner longitudinal profile.

Die Batteriemodule können in vertikaler Richtung stehend oder hängend an dem seitlichen Längsprofil angebunden sein. Bei Anordnung der Batteriemodule in vertikaler Richtung stehend erfolgt insbesondere die Montagerichtung der Batteriemodule von oben. Exponierte, innenliegende Profilkammern der seitlichen Längsstruktur sind auf der Unterseite angeordnet. Bei hängender Anbindung der Batteriemodule an dem seitlichen Längsprofil erfolgt insbesondere die Montagerichtung der Batteriemodule von unten. Innenliegende exponierte Profilkammern der seitlichen Längsstruktur sind auf der Oberseite angeordnet.The battery modules can be connected vertically or suspended to the lateral longitudinal profile in the vertical direction. When the battery modules are arranged in the vertical direction, in particular the mounting direction of the battery modules takes place from above. Exposed, internal profile chambers of the lateral longitudinal structure are arranged on the underside. In the case of suspended connection of the battery modules to the lateral longitudinal profile, in particular the mounting direction of the battery modules takes place from below. Interior exposed profile chambers of the lateral longitudinal structure are arranged on the top.

Die Querlastpfade können zwischen den Batteriemodulen angeordnet und mit einem inneren Längsprofil und einem äußeren Längsprofil verbunden sein.The transverse load paths may be disposed between the battery modules and connected to an inner longitudinal profile and an outer longitudinal profile.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der beigefügten Zeichnung und der Beschreibung der in der Zeichnung wiedergegebenen, bevorzugten Ausführungsbeispiele, ohne hierauf beschränkt zu sein.Further features of the invention will become apparent from the dependent claims, the accompanying drawings and the description of the reproduced in the drawing, preferred embodiments, without being limited thereto.

Es zeigt:

  • 1 eine erstes Ausführungsbeispiel in einer Draufsicht,
  • 2 einen Schnitt gemäß der Linie II-II in 1,
  • 3 einen Schnitt gemäß der Linie III-III in 1,
  • 4 ein zweites Ausführungsbeispiel in einer Draufsicht,
  • 5 einen Schnitt gemäß der Linie V-V in 4,
  • 6 einen Schnitt gemäß der Linie VI-VI in 4,
  • 7 ein drittes Ausführungsbeispiel in einer Draufsicht,
  • 8 einen Schnitt gemäß der Linie VIII-VIII in 7,
  • 9 einen Schnitt gemäß der Linie IX-IX in 7,
  • 10 ein viertes Ausführungsbeispiel in einer Draufsicht,
  • 11 einen Schnitt gemäß der Linie XI-XI in 10,
  • 12 einen Schnitt gemäß der Linie XII-XII in 10,
  • 13 ein fünftes Ausführungsbeispiel mit einer einteiligen seitlichen Längsstruktur, in einer Draufsicht,
  • 14 ein sechstes Ausführungsbeispiel mit einer mehrteiligen seitlichen Längsstruktur, in einer Draufsicht,
  • 15 ein siebtes Ausführungsbeispiel in einer Draufsicht,
  • 16 einen Schnitt gemäß der Linie XVI-XVI in 15,
  • 17 einen Schnitt gemäß der Linie XVII-XVII in 15.
It shows:
  • 1 a first embodiment in a plan view,
  • 2 a cut according to the line II - II in 1 .
  • 3 a cut according to the line III - III in 1 .
  • 4 a second embodiment in a plan view,
  • 5 a cut according to the line V - V in 4 .
  • 6 a cut according to the line VI - VI in 4 .
  • 7 A third embodiment in a plan view,
  • 8th a cut according to the line VIII - VIII in 7 .
  • 9 a cut according to the line IX - IX in 7 .
  • 10 A fourth embodiment in a plan view,
  • 11 a cut according to the line XI - XI in 10 .
  • 12 a cut according to the line XII - XII in 10 .
  • 13 A fifth embodiment with a one-piece lateral longitudinal structure, in a plan view,
  • 14 A sixth embodiment with a multi-part lateral longitudinal structure, in a plan view,
  • 15 A seventh embodiment in a plan view,
  • 16 a cut according to the line XVI - XVI in 15 .
  • 17 a cut according to the line XVII - XVII in 15 ,

Die Figuren zeigen bezüglich der veranschaulichten Ausführungsbeispiele nur die für das Verständnis der Erfindung und der Ausführungsbeispiele erforderlichen Bauteile. Diese sind schematisch dargestellt. Zusätzlich sind die Koordinaten X für die Fahrzeuglängsrichtung, Y für die Fahrzeugquerrichtung und Z für die Fahrzeughochrichtung veranschaulicht. Bei dem Fahrzeug handelt es sich insbesondere um einen Personenkraftwagen.With reference to the illustrated embodiments, the figures show only the components required for understanding the invention and the exemplary embodiments. These are shown schematically. In addition, the coordinates X for the vehicle longitudinal direction, Y for the vehicle transverse direction and Z for the vehicle vertical direction illustrated. The vehicle is in particular a passenger car.

Die 1 bis 3 zeigen den für das Verständnis der Erfindung interessierenden Bereich eines Hochvoltenergiespeichers 1 für ein rein elektrisch oder teilelektrisch antreibbares Fahrzeug. Dieses weist mehrere Batteriemodule 2 und eine Batterietragstruktur 3 zur Aufnahme der Batteriemodule 2 auf. Die Batterietragstruktur 3 weist beidseitig eine äußere, seitlich angeordnete Längsstruktur 4 zur Aufnahme der Batteriemodule 2 auf, wobei nur ein Teilbereich dieser seitlichen Längsstruktur 4 veranschaulicht ist.The 1 to 3 show the region of high-voltage energy storage which is of interest for the understanding of the invention 1 for a purely electric or partially electrically driven vehicle. This has several battery modules 2 and a battery support structure 3 for receiving the battery modules 2 on. The battery support structure 3 has on both sides an outer, laterally arranged longitudinal structure 4 for receiving the battery modules 2 on, with only a portion of this lateral longitudinal structure 4 is illustrated.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß der 1 bis 3 erfolgt die Anbindung des jeweiligen Batteriemoduls 2, wobei drei Batteriemodule 2 veranschaulicht sind, an die seitliche Längsstruktur 4 ohne zusätzliche Montageelemente. Jedes Batteriemodul 2 hat vier Anbindungspunkte 5, wobei zwei jeweils im Bereich einer der beiden Schmalseiten des Batteriemoduls 2 angeordnete Anbindungspunkte die Verbindung zur seitlichen Längsstruktur 4 darstellen. Schraffiert hinterlegt ist ein Anbindungsbereich 6 zweier benachbarter und parallel zueinander angeordneter Batteriemodule 2 an der seitlichen Längsstruktur 4 mittels der Bezugsziffer 6 bezeichnet. Mit der Bezugsziffer 7 ist ein Zwischenbereich bezeichnet, der sich zwischen den benachbarten, in 1 exemplarisch veranschaulichten Anbindungsbereichen 6 befindet. Dieser Zwischenbereich 7 stellt einen Deformationsfreiraum dar.In the embodiment according to the 1 to 3 the connection of the respective battery module takes place 2 , where three battery modules 2 are illustrated, to the lateral longitudinal structure 4 without additional mounting elements. Every battery module 2 has four connection points 5 , wherein two each in the region of one of the two narrow sides of the battery module 2 arranged connection points the connection to the lateral longitudinal structure 4 represent. Hatched is a connection area 6 two adjacent and mutually parallel battery modules 2 on the lateral longitudinal structure 4 by the reference number 6 designated. With the reference number 7 is an intermediate area, which is between the neighboring, in 1 exemplified connection areas 6 located. This intermediate area 7 represents a deformation space.

Die Schnittdarstellung gemäß der 2 veranschaulicht die Ausbildung im Bereich zwischen den Anbindungspunkten 5 eines Batteriemoduls 2. Die Schnittdarstellung gemäß 3 veranschaulicht die Ausbildung im Bereich der Anbindung, somit im Bereich des Anbindungspunktes 5 eines Batteriemoduls 2. Erste einander zugewandte Außenwandungen von Batteriemodul 2 und seitlicher Längsstruktur 4 sind mit der Bezugsziffer 8 bezeichnet, zweite mit der Bezugsziffer 9, dritte mit der Bezugsziffer 10. Es ist zu erkennen, dass die Außenwandungen 8, 8 sowie 9, 9 im Bereich der Anbindungspunkte 5 einen deutlich geringeren Abstand voneinander aufweisen, als die Außenwandungen 10, 10 im Bereich zwischen den Anbindungspunkten 5, 5 im Bereich der betreffenden Stirnseite des Batteriemoduls 2. Zumindest der laterale Abstand, der Abstand in Y-Richtung, der einander zugewandten Außenwandungen 10, 10 von Batteriemodul 2 und seitlicher Längsstruktur 4 des jeweiligen Batteriemoduls 2 im Bereich zwischen den Anbindungspunkten 5, 5 dieses Batteriemoduls 2 an der seitlichen Längsstruktur 4 in dem zwischen den Vorsprüngen 11, 12 gebildeten Teilbereich 13 ist deutlich größer als im Bereich der Anbindungspunkte 5 dieses Batteriemoduls 2 an der seitlichen Längsstruktur 4. Dieser laterale Abstand bildet den Deformationsfreiraum. Der deutlich größere laterale Abstand ist etwa zwei bis acht Mal so groß, insbesondere vier bis sechs Mal so groß.The sectional view according to the 2 illustrates the training in the area between the connection points 5 a battery module 2 , The sectional view according to 3 illustrates the training in the area of the connection, thus in the area of the connection point 5 a battery module 2 , First facing outer walls of battery module 2 and lateral longitudinal structure 4 are with the reference number 8th designated second with the reference numeral 9 , third with the reference number 10 , It can be seen that the outer walls 8th . 8th such as 9 . 9 in the area of the connection points 5 have a significantly smaller distance from each other than the outer walls 10 . 10 in the area between the connection points 5 . 5 in the area of the relevant end face of the battery module 2 , At least the lateral distance, the distance in Y Direction, the outer walls facing each other 10 . 10 from battery module 2 and lateral longitudinal structure 4 of the respective battery module 2 in the area between the connection points 5 . 5 this battery module 2 on the lateral longitudinal structure 4 in between the projections 11 . 12 formed subarea 13 is significantly larger than in the area of the connection points 5 this battery module 2 on the lateral longitudinal structure 4 , This lateral distance forms the deformation space. The significantly greater lateral distance is about two to eight times as large, in particular four to six times as large.

Die 4 bis 6 zeigen ein Ausführungsbeispiel, das gegenüber demjenigen nach den 1 bis 3 dadurch modifiziert ist, dass die Anbindung des jeweiligen Batteriemoduls 2 an die seitliche Längsstruktur 4 mittels Montageelementen 14 erfolgt. Diese Montageelemente 14 stellen die Verbindung zwischen den Batteriemodulen 2 und der seitlichen Längsstruktur 4 her. Ein Montageelement 14 dient hierbei der Anbindung zweier benachbarter Batteriemodule 2 in deren benachbarten Eckbereichen. Auch bei dieser modifizierten Ausführungsform ist der laterale Abstand voneinander zugewandten Außenwandungen von Batteriemodul 2 und seitlicher Längsstruktur 4, im Bereich zwischen den Anbindungspunkten 5 dieses Batteriemoduls 2 an der seitlichen Längsstruktur 4, somit im Zwischenbereich 7, deutlich größer als im Bereich der Anbindungspunkte 5 dieses Batteriemoduls 2 an der seitlichen Längsstruktur 4.The 4 to 6 show an embodiment that compared to that after the 1 to 3 is modified by the fact that the connection of the respective battery module 2 to the lateral longitudinal structure 4 by means of mounting elements 14 he follows. These mounting elements 14 make the connection between the battery modules 2 and the lateral longitudinal structure 4 ago. A mounting element 14 serves here the connection of two neighboring battery modules 2 in their neighboring corner areas. In this modified embodiment too, the lateral distance from one another is the outer walls of the battery module 2 and lateral longitudinal structure 4 , in the area between the connection points 5 this battery module 2 on the lateral longitudinal structure 4 , thus in the intermediate area 7 , significantly larger than in the area of the connection points 5 this battery module 2 on the lateral longitudinal structure 4 ,

5 verdeutlicht den Bereich zwischen den Anbindungspunkten 5 des Batteriemoduls 2, 6 veranschaulicht den Bereich der Anbindung des Batteriemoduls 2. Das jeweilige Montageelement 14 ist in der seitlichen Längsstruktur 4 gelagert und es ist das Batteriemodul 2 mit integriertem Lastpfad ausgebildet. 5 illustrates the area between the connection points 5 of the battery module 2 . 6 illustrates the area of the connection of the battery module 2 , The respective mounting element 14 is in the lateral longitudinal structure 4 stored and it is the battery module 2 designed with integrated load path.

Das Ausführungsbeispiel gemäß der 7 bis 9 unterscheidet sich von demjenigen nach den 4 bis 6 dadurch, dass das jeweilige Montageelement 14 größer ausgebildet ist und sich über ein größeres Maß in Z-Richtung erstreckt. 8 zeigt den Bereich zwischen den Anbindungspunkten 5 des Batteriemoduls 2, 9 den Bereich der Anbindung des Batteriemoduls 2. Das Batteriemodul 2 ist mit integriertem Lastpfad ausgebildet.The embodiment according to the 7 to 9 differs from the one after the 4 to 6 in that the respective mounting element 14 is larger and is about a greater degree in Z Direction extends. 8th shows the area between the connection points 5 of the battery module 2 . 9 the area of the connection of the battery module 2 , The battery module 2 is designed with integrated load path.

Die 10 bis 12 veranschaulichen ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Batteriemodule 2 nicht unmittelbar an die seitliche Längsstruktur 4 angebunden sind, sondern die Anbindung an Querträger 15 erfolgt, die an die seitliche Längsstruktur 4 angebunden sind. Somit bilden die Querträger 15 Querlastpfade. Jedes Batteriemodul 2 ist über deren vier Anbindungspunkte 5 in zwei Querträgern 15 gelagert. Jeder Querträger 15 ist zwischen zwei Batteriemodulen 2 angeordnet und dient der Lagerung dieser beiden Batteriemodule. Veranschaulicht sind die dem jeweiligen Querträger 15 zugeordneten Anbindungsbereiche 6 und der zwischen zwei Anbindungsbereichen 6 angeordnete Zwischenbereich 7. Es ergibt sich somit zwischen dem Batteriemodul 2 und der seitlichen Längsstruktur 4 ein erweiterter Deformationsfreiraum 16 im Zwischenbereich 7. Die Querträger 15 stellen somit Querlastpfade dar. 11 verdeutlicht den Bereich zwischen den Anbindungspunkten 5 des Batteriemoduls 2. 12 verdeutlicht den Bereich der Anbindungspunkte 5 des Batteriemoduls 2. Es ist veranschaulicht, dass einander zugewandte Außenwandungen 9, 9 von Batteriemodul 2 und seitlicher Längsstruktur einen deutlich geringeren lateralen Abstand aufweisen als Außenwandungen 10, 10 von Batteriemodul 2 und seitlicher Längsstruktur 4 im Bereich zwischen den Anbindungspunkten 5 des Batteriemoduls 2, somit im Zwischenbereich 7, womit sich der erweiterte Deformationsfreiraum 16 ergibt. The 10 to 12 illustrate an embodiment in which the battery modules 2 not directly to the lateral longitudinal structure 4 are connected, but the connection to cross member 15 takes place, attached to the lateral longitudinal structure 4 are connected. Thus form the cross member 15 Lateral load paths. Every battery module 2 is about their four attachment points 5 in two crossbeams 15 stored. Each cross member 15 is between two battery modules 2 arranged and serves the storage of these two battery modules. Illustrated are the respective cross member 15 associated connection areas 6 and between two connection areas 6 arranged intermediate area 7 , It thus results between the battery module 2 and the lateral longitudinal structure 4 an extended deformation space 16 in the intermediate area 7 , The crossbeams 15 thus represent transverse load paths. 11 illustrates the area between the connection points 5 of the battery module 2 , 12 clarifies the area of the connection points 5 of the battery module 2 , It is illustrated that facing outer walls 9 . 9 from battery module 2 and lateral longitudinal structure have a significantly smaller lateral distance than outer walls 10 . 10 from battery module 2 and lateral longitudinal structure 4 in the area between the connection points 5 of the battery module 2 , thus in the intermediate area 7 , bringing the expanded deformation space 16 results.

Somit ist bei diesem Ausführungsbeispiel der laterale Abstand voneinander zugewandten Außenwandungen 10, 10 von Batteriemodul 2 und seitlicher Längsstruktur 4, im Bereich zwischen den Anbindungspunkten 5 dieses Batteriemoduls 2 an mit der seitlichen Längsstruktur 4 verbundenen Querlastpfaden, somit den Querträgern 15, deutlich größer als im Bereich der Anbindungspunkte 5 dieses Batteriemoduls 2 an mit der seitlichen Längsstruktur 4 verbundenen Querlastpfaden.Thus, in this embodiment, the lateral distance from each other facing outer walls 10 . 10 from battery module 2 and lateral longitudinal structure 4 , in the area between the connection points 5 this battery module 2 on with the lateral longitudinal structure 4 associated transverse load paths, thus the cross members 15 , significantly larger than in the area of the connection points 5 this battery module 2 on with the lateral longitudinal structure 4 connected cross load paths.

13 veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel, bei dem die seitliche Längsstruktur 4 einteilig ausgebildet ist. Hierbei weist die seitliche Längsstruktur 4 mittels mechanischer Nachbearbeitung umgesetzte Ausbuchtungen 17 auf. Nach der mechanischen Bearbeitung ergibt sich so die seitliche Längsstruktur 4 in deren Funktionszustand. 13 illustrates an embodiment in which the lateral longitudinal structure 4 is formed in one piece. Here, the lateral longitudinal structure 4 by means of mechanical post processing converted bulges 17 on. After mechanical processing, this results in the lateral longitudinal structure 4 in their functional state.

14 zeigt eine mehrteilige seitliche Längsstruktur 4, die aus einem seitlichen Längsprofil 18 und Konsolen 19 besteht. 14 shows a multi-part lateral longitudinal structure 4 from a lateral longitudinal profile 18 and consoles 19 consists.

Die 15 bis 17 veranschaulichen ein Ausführungsbeispiel, bei dem gegenüber dem Ausführungsbeispiel nach den 4 bis 6 die seitliche Längsstruktur 4 modifiziert ist, mit Montageelementen 14, die von unten, somit in positiver Z-Richtung positioniert werden. Dies ermöglicht eine Montage der Batteriemodule 2 an der seitlichen Längsstruktur 4 von unten, im Gegensatz zu der Montagerichtung bei dem Ausführungsbeispiel nach den 4 bis 6 von oben.The 15 to 17 illustrate an embodiment in which compared to the embodiment of the 4 to 6 the lateral longitudinal structure 4 modified, with mounting elements 14 from below, thus in positive Z Direction. This allows mounting of the battery modules 2 on the lateral longitudinal structure 4 from below, in contrast to the mounting direction in the embodiment of the 4 to 6 from above.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
HochvoltenergiespeicherHigh-voltage energy storage
22
Batteriemodulbattery module
33
BatterietragstrukturBattery support structure
44
äußere,seitliche Längsstrukturouter, lateral longitudinal structure
55
Anbindungspunktaccess point
66
Anbindungsbereichconnecting region
77
Zwischenbereichintermediate area
88th
erste Außenwandungfirst outer wall
99
zweite Außenwandungsecond outer wall
1010
dritte Außenwandungthird outer wall
1111
Vorsprunghead Start
1212
Vorsprunghead Start
1313
Teilbereichsubregion
1414
Montageelementmounting element
1515
Querträgercrossbeam
1616
erweiterter Deformationsfreiraumextended deformation clearance
1717
Ausbuchtungbulge
1818
Längsprofillongitudinal profile
1919
Konsoleconsole

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • EP 2623353 A1 [0004]EP 2623353 A1 [0004]

Claims (20)

Hochvoltenergiespeicher (1) für eine elektrisch antreibbares Fahrzeug, wobei der Hochvoltenergiespeicher (1) mehrere Batteriemodule (2) und eine Batterietragstruktur (3) zur Aufnahme der Batteriemodule (2) aufweist, wobei die Batterietragstruktur (3) eine äußere, seitlich angeordnete Längsstruktur (4) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der laterale Abstand voneinander zugewandten Außenwandungen (10, 10) von Batteriemodul (2) und seitlicher Längsstruktur (4), im Bereich (7) zwischen den Anbindungspunkten (5) dieses Batteriemoduls (2) an der seitlichen Längsstruktur (4) oder an mit der seitlichen Längsstruktur (4) verbundenen Querlastpfaden (15), zumindest in einem Teilbereich größer ist als im Bereich (6) der Anbindungspunkte (5) dieses Batteriemoduls (2) an der seitlichen Längsstruktur (4) oder an mit der seitlichen Längsstruktur (4) verbundenen Querlastpfaden (15).High-voltage energy storage device (1) for an electrically driven vehicle, wherein the high-voltage energy storage device (1) has a plurality of battery modules (2) and a battery support structure (3) for receiving the battery modules (2), wherein the battery support structure (3) has an outer, laterally arranged longitudinal structure (4 ), characterized in that the lateral distance facing outer walls (10, 10) of battery module (2) and lateral longitudinal structure (4), in the region (7) between the connection points (5) of this battery module (2) on the lateral longitudinal structure (4) or on transverse load paths (15) connected to the lateral longitudinal structure (4), being larger at least in a partial area than in the region (6) of the connection points (5) of this battery module (2) on the lateral longitudinal structure (4) or on the lateral longitudinal structure (4) connected transverse load paths (15). Hochvoltenergiespeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der laterale Abstand einen Deformationsfreiraum (16) bildet.High Voltenergiespeicher after Claim 1 , characterized in that the lateral distance forms a deformation space (16). Hochvoltenergiespeicher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der laterale Abstand deutlich größer ist, vorzusweise zwei bis acht Mal so groß ist, insbesondere vier bis sechs Mal so groß ist, als im Bereich der Anbindungspunkte (5) des Batteriemoduls (2).High Voltenergiespeicher after Claim 1 or 2 , characterized in that the lateral distance is significantly larger, vorzusweise two to eight times as large, in particular four to six times as large, as in the region of the connection points (5) of the battery module (2). Hochvoltenergiespeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsstruktur (4) einteilig oder mehrteilig ausgebildet ist.High Voltenergiespeicher after one of Claims 1 to 3 , characterized in that the longitudinal structure (4) is formed in one piece or in several parts. Hochvoltenergiespeicher nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die einteilig ausgebildete Längsstruktur (4) im Bereich (7) zwischen den Anbindungspunkten (5) zu den Batteriemodulen (2) und/oder zwischen den Querlastpfaden (15) zumindest teilweise Ausbuchtungen (17) aufweist.High Voltenergiespeicher after Claim 4 , characterized in that the integrally formed longitudinal structure (4) in the region (7) between the connection points (5) to the battery modules (2) and / or between the transverse load paths (15) at least partially bulges (17). Hochvoltenergiespeicher nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch mittels mechanischer Bearbeitung in ein Längsprofil der Längsstruktur (4) eingebrachte Ausbuchtungen (17).High Voltenergiespeicher after Claim 5 , characterized by bulges (17) introduced by means of mechanical processing into a longitudinal profile of the longitudinal structure (4). Hochvoltenergiespeicher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die mehrteilig ausgebildete Längsstruktur (4) im Anbindungsbereich (6) zu den Batteriemodulen (2) Konsolen (19) aufweist.High Voltenergiespeicher after Claim 3 , characterized in that the multi-part longitudinal structure (4) in the connection region (6) to the battery modules (2) has brackets (19). Hochvoltenergiespeicher nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zur Längsstruktur (4) zugehörigen Konsolen (19) die Anbindungspunkte (5) zu den Batteriemodulen (2) beinhalten.High Voltenergiespeicher after Claim 7 , characterized in that the longitudinal structure (4) associated with brackets (19) include the connection points (5) to the battery modules (2). Hochvoltenergiespeicher nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zur Längsstruktur (4) zugehörigen Konsolen (19) stoff-, form- oder kraftschlüssig oder mittels Kombinationen aus diesen Verbindungsarten mit dem Längsprofil (18) verbunden sind.High Voltenergiespeicher after Claim 7 or 8th Characterized in that the longitudinal structure (4) associated brackets (19) fabric, form-fitting or force-fitting or by means of combinations of these types of compounds with the longitudinal profile (18) are connected. Hochvoltenergiespeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsstruktur (4) aus einem Leichtmetall, insbesondere Aluminium oder Magnesium, oder einem Faser-Kunststoff-Verbund besteht.High Voltenergiespeicher after one of Claims 1 to 9 , characterized in that the longitudinal structure (4) consists of a light metal, in particular aluminum or magnesium, or a fiber-plastic composite. Hochvoltenergiespeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch eine mittels Extrusions- oder Pultrusionsverfahren hergestellte Längsstruktur (4).High Voltenergiespeicher after one of Claims 1 to 10 , characterized by a longitudinal structure (4) produced by means of extrusion or pultrusion. Hochvoltenergiespeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsstruktur (4) lokale Verstärkungen in Form von metallischen Elementen oder Schäumen auf Kunststoffbasis aufweist.High Voltenergiespeicher after one of Claims 1 to 11 , characterized in that the longitudinal structure (4) has local reinforcements in the form of metallic elements or plastic-based foams. Hochvoltenergiespeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich zwischen den einander zugewandten Außenwandungen von Batteriemodulen (2) und Längsstruktur (4) Montageelemente (14) angeordnet sind.High Voltenergiespeicher after one of Claims 1 to 12 , characterized in that in the region between the mutually facing outer walls of battery modules (2) and longitudinal structure (4) mounting elements (14) are arranged. Hochvoltenergiespeicher nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Montageelemente (14) demontierbar mit der Längsstruktur (4) und den Batteriemodulen (2) verbunden sind.High Voltenergiespeicher after Claim 13 , characterized in that the mounting elements (14) are detachably connected to the longitudinal structure (4) and the battery modules (2). Hochvoltenergiespeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Batteriemodule (2) demontierbar mit der Batterietragstruktur (3) verbunden sind.High Voltenergiespeicher after one of Claims 1 to 14 , characterized in that the battery modules (2) are detachably connected to the battery support structure (3). Hochvoltenergiespeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Batteriemodule (2) jeweils an zwei Anbindungspunkten (5) mit der Längsstruktur (4) sowie einem inneren Längsprofil (18) der Batterietragstruktur (3) verbunden sind.High Voltenergiespeicher after one of Claims 1 to 15 , characterized in that the battery modules (2) in each case at two connection points (5) with the longitudinal structure (4) and an inner longitudinal profile (18) of the battery support structure (3) are connected. Hochvoltenergiespeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Batteriemodule (2) in einer oder zwei seitlichen Batteriemodulgehäusewänden integrierte Lastpfade, insbesondere Querlastpfade, aufweisen.High Voltenergiespeicher after one of Claims 1 to 16 , characterized in that the battery modules (2) have load paths, in particular transverse load paths, integrated in one or two lateral battery module housing walls. Hochvoltenergiespeicher nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Batteriemodule (2), von Anbindungspunkten an der Längsstruktur (4) zu Anbindungspunkten an einem hinteren Längsprofil verlaufend, integrierte Lastpfade, insbesondere Querlastpfade, aufweisen.High Voltenergiespeicher after Claim 17 , characterized in that the battery modules (2), extending from attachment points on the longitudinal structure (4) to attachment points on a rear longitudinal profile, have integrated load paths, in particular transverse load paths. Hochvoltenergiespeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Batteriemodule (2) in vertikaler Richtung stehend oder hängend an der Längsstruktur (4), insbesondere dem äußeren Längsprofil (18) angebunden sind. High Voltenergiespeicher after one of Claims 1 to 18 , characterized in that the battery modules (2) in the vertical direction, standing or hanging on the longitudinal structure (4), in particular the outer longitudinal profile (18) are connected. Hochvoltenergiespeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Querlastpfade (15) zwischen den Batteriemodulen (2) angeordnet und mit einem inneren Längsprofil und einem äußeren Längsprofil (18) verbunden sind.High Voltenergiespeicher after one of Claims 1 to 19 , characterized in that the transverse load paths (15) between the battery modules (2) are arranged and connected to an inner longitudinal profile and an outer longitudinal profile (18).
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