DE102017119466A1 - Vorrichtung zur Speicherung elektrischer Energie für ein Kraftfahrzeug - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Speicherung elektrischer Energie für ein Kraftfahrzeug, umfassend mehrere Energiespeichermodule (400) und einen Grundkörper (100), der am Kraftfahrzeug befestigbar ist, wobei die Energiespeichermodule (400) jeweils Energiespeichermittel (302) zur Speicherung der elektrischen Energie und ein Trägermittel (101), in dem die Energiespeichermittel (302) angeordnet sind, umfassen, wobei die Trägermittel (101) am Grundkörper (100) im am Kraftfahrzeug befestigten Zustand einzeln lösbar befestigbar sind, sodass ein erstes der Energiespeichermodule (400) aus der Vorrichtung entnehmbar ist, ohne dass das Trägermittel (101) eines zweiten der Energiespeichermodule (400) vom Grundkörper (100) gelöst werden muss.
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Speicherung elektrischer Energie für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des ersten Anspruchs.
- Derartige Vorrichtungen werden für einen elektrischen Antrieb von Kraftfahrzeugen verwendet. Aus dem Stand der Technik sind Vorrichtungen bekannt, bei der der Austausch einzelner Module im Falle eines Defekts relativ aufwändig ist. Es müssen immer mehrere Energiespeichermodule vom Kraftfahrzeug entfernt werden, auch wenn eigentlich nur eins defekt ist und ausgetauscht werden soll.
- Aus der
DE 10 2015 202 907 A1 ist eine Bordbatterie bekannt, die über ein Aufnahmegehäuse verfügt, das eine obere und eine untere Aufnahmeeinheit hat. Die Bordbatterie hat außerdem Batteriemodule, die jeweils Batteriezellen haben. Mindestens ein Batteriemodul ist jeweils in der oberen Aufnahmeeinheit und der unteren Aufnahmeeinheit untergebracht. Bei Einwirkung einer Last auf die obere Aufnahmeeinheit können die obere und die untere Aufnahmeeinheit voneinander getrennt werden. Die obere Aufnahmeeinheit kann dann von der unteren Aufnahmeeinheit wegbewegt werden. - Demgegenüber liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung mit geringerem Reparaturaufwand zu schaffen. Außerdem soll ein Verfahren zur Verringerung des Reparaturaufwands geschaffen werden.
- Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1 und durch ein Verfahren gemäß Anspruch 10 gelöst. Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
- Die Vorrichtung umfasst mehrere Energiespeichermodule und einen Grundkörper, der am Kraftfahrzeug befestigbar ist. Die Energiespeichermodule umfassen jeweils Energiespeichermittel zur Speicherung der elektrischen Energie und ein Trägermittel. Die Energiespeichermittel können auch als Energiespeicherzellen bezeichnet werden. Die Energiespeichermittel sind in dem Trägermittel angeordnet. Die Trägermittel sind im am Kraftfahrzeug befestigten Zustand des Grundkörpers einzeln lösbar am Grundkörper befestigbar. Hierunter wird im Rahmen dieser Beschreibung insbesondere verstanden, dass die Trägermittel jeweils einzeln vom Grundkörper gelöst werden können, während der Grundkörper am Kraftfahrzeug befestigt ist. Beispielsweise können die Trägermittel am Grundkörper festgeschraubt sein. Die Schraubverbindung eines einzelnen der Trägermittel kann unabhängig von den anderen Trägermitteln gelöst werden, während der Grundkörper am Kraftfahrzeug befestigt ist. Somit kann ein erstes der Energiespeichermodule aus der Vorrichtung entnommen werden, ohne dass das Trägermittel eines zweiten der Energiespeichermodule vom Grundkörper gelöst werden muss. Im Falle eines Defekts kann somit einfach nur das defekte Energiespeichermodul ausgetauscht werden, ohne dass andere Energiespeichermodule oder sogar der gesamte Grundkörper abmontiert werden müssen. Der Reparaturaufwand wird somit signifikant verringert.
- Nach einer Ausführungsform der Erfindung können alle Trägermittel einzeln lösbar am Grundkörper befestigbar sein. Dies kann insbesondere bedeuten, dass jedes Energiespeichermodul aus der Vorrichtung entnehmbar ist, ohne dass das Trägermittel eines anderen Energiespeichermoduls vom Grundkörper gelöst werden muss.
- Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann die Vorrichtung Verbindungsmittel umfassen. Jeweils zwei der Energiespeichermodule können miteinander im am Grundkörper befestigten Zustand durch eines der Verbindungsmittel miteinander verbindbar sein. Diese Verbindung der Energiespeichermodule miteinander kann besonders einfach gelöst werden.
- Nach einer Ausführungsform der Erfindung können die Energiespeichermodule jeweils zwei elektrische Kontaktmittel umfassen. Die elektrischen Kontaktmittel zweier benachbarter der Energiespeichermodule können durch die Verbindungsmittel miteinander elektrisch verbindbar sein. So können die beiden benachbarten Energiespeichermodule miteinander elektrisch und mechanisch mit einem einzigen Bauteil verbunden sein.
- Nach einer Ausführungsform der Erfindung können die Energiespeichermittel jeweils kraftschlüssig am Trägermittel befestigt sein. Beispielsweise kann ein Keil zwischen den Energiespeichermitteln angeordnet sein. Zusätzlich kann auch ein Gegenkeil benachbart zum Keil angeordnet sein, sodass die Energiespeichermittel im Trägermittel eingespannt sind.
- Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann der Grundkörper zumindest einen Kabelstrang aufweisen. Der Kabelstrang kann beispielsweise in einem Hohlraum des Grundkörpers verlaufen. Der Kabelstrang ist für eine Kontaktierung mit den Energiespeichermitteln ausgebildet. Der Kabelstrang ist zur Übertragung von Steuersignalen an die Energiespeichermittel ausgebildet. Die Energiespeichermittel können beispielsweise über eine Steckverbindung elektrisch mit dem Kabelstrang verbindbar oder verbunden sein. Unter einem Steuersignal wird dabei im Rahmen dieser Beschreibung insbesondere ein elektrisches Signal verstanden, das zur Steuerung der Energiespeichermittel ausgebildet ist. Es kann beispielsweise ein Ein- oder Ausschaltsignal sein. Es können auch Informationen von den Energiespeichermitteln über den Kabelstrang übertragen werden (z.B. der aktuelle Ladezustand).
- Nach einer Ausführungsform der Erfindung können die Trägermittel jeweils einen Kühlmittelkanal aufweisen, der dazu ausgebildet ist, Kühlmittel zur Kühlung der Energiespeichermittel zu führen.
- Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann die Vorrichtung eine Abdichtungsplatte umfassen, die die Energiespeichermodule zumindest an einer Seite gegenüber einer Umgebung wasserdicht abschottet. Die Abdichtungsplatte kann Durchführungen aufweisen, durch die Kühlmittelanschlüsse hindurchführbar sind. Im durchgeführten Zustand der Kühlmittelanschlüsse können die Kühlmittelkanäle in fluidischer Verbindung mit den Kühlmittelanschlüssen stehen. Auf diese Weise kann eine zuverlässige Abdichtung erreicht werden, wobei gleichzeitig der Kühlmittelkreislauf mit wenig Aufwand unterbrochen werden kann, um beispielsweise ein Energiespeichermodul auszutauschen, indem die Kühlmittelanschlüsse von den Kühlmittelkanälen getrennt werden.
- Die Kühlmittelanschlüsse können über Schnellverbindungselemente mit einem Kühlmittelkreislauf verbindbar sein. Vorzugsweise dichten die Schnellverbindungselemente die Kühlmittelanschlüsse automatisch ab, wenn die Kühlmittelanschlüsse vom Kühlmittelkreislauf getrennt werden.
- Es ist möglich, dass die Abdichtungsplatte besonders schlagfest ausgebildet ist, sodass sie die übrigen Bauteile der Vorrichtung vor Beschädigungen durch Schlageinwirkungen schützt. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn die Vorrichtung unterhalb eines Kraftfahrzeugs montiert wird.
- Alternativ dazu kann die Vorrichtung eine Schlagschutzplatte umfassen, die auf der von den Energiespeichermodulen abgewandten Seite der Abdichtungsplatte angeordnet ist. Diese Schlagschutzplatte kann besonders schlagfest ausgebildet sein, sodass sie die übrigen Bauteile der Vorrichtung vor Beschädigungen durch Schlageinwirkungen schützt. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn die Vorrichtung unterhalb eines Kraftfahrzeugs montiert wird.
- Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann der Grundkörper rahmenartig ausgebildet sein. Diese Form ist besonders gewichtssparend und stabil.
- Das Verfahren gemäß Anspruch 10 betrifft die Entnahme eines einzigen Energiespeichermoduls der Energiespeichermodule aus einer Vorrichtung nach einer Ausführungsform der Erfindung im am Kraftfahrzeug befestigten Zustand der Vorrichtung.
- Das Trägermittel dieses einzigen Energiespeichermoduls wird vom Grundkörper gelöst. Währenddessen bleiben die übrigen Trägermittel mit dem Grundkörper verbunden.
- Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beiliegenden Abbildungen. Dabei werden für gleiche oder ähnliche Elemente und für Bauteile mit gleichen oder ähnlichen Funktionen dieselben Bezugszeichen verwendet.
-
1 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht mehrerer Trägermittel und eines Grundkörpers einer Vorrichtung nach einer Ausführungsform der Erfindung. -
2 zeigt eine schematische perspektivische Detailansicht eines Trägermittels nach einer Ausführungsform der Erfindung. -
3 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht des Trägermittels aus2 und darin anordbarer Energiespeichermittel. -
4 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht eines Energiespeichermoduls nach einer Ausführungsform der Erfindung. -
5 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht eines Trägermittels mit Kühlmittelkanälen. -
6 zeigt eine schematische Draufsicht auf das Trägermittel aus5 . -
7 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht mehrerer an einem Grundkörper befestigter Trägermittel und eines noch am Grundkörper zu befestigenden Trägermittels. -
8A zeigt eine schematische Seitenansicht mehrerer miteinander verbundener Energiespeichermodule nach einer Ausführungsform der Erfindung. -
8B zeigt einen vergrößerten Ausschnitt aus8A . -
9 zeigt eine schematische Schnittansicht einer Vorrichtung nach einer Ausführungsform der Erfindung mit einem Kabelstrang zur Übertragung von Steuersignalen. -
10A zeigt eine schematische Schnittansicht einer Vorrichtung nach einer Ausführungsform der Erfindung mit einer Abdichtungsplatte. -
10B zeigt einen vergrößerten Ausschnitt aus10A . -
11 zeigt eine schematische Schnittansicht einer Vorrichtung nach einer Ausführungsform der Erfindung mit einem Kühlmittelkreislauf. - Die Vorrichtung umfasst einen rahmenartigen Grundkörper
100 und mehrere Trägermittel101 , die an dem Grundkörper100 angeordnet und an ihm befestigt werden können. In den Trägermitteln101 sind jeweils mehrere Energiespeichermittel302 angeordnet, die zur Speicherung elektrischer Energie ausgebildet sind. Es kann sich dabei beispielsweise um Akkumulatoren und/oder wiederaufladbare Batterien handeln. Die Energiespeichermittel302 sind kraftschlüssig mit dem jeweiligen Trägermittel101 verbunden. Zu diesem Zweck sind zwei Keile300 und ein Gegenkeil301 vorgesehen, sodass die Keile300 , der Gegenkeil301 und die Energiespeichermittel302 im Trägermittel eingeklemmt sind und eine Vorspannkraft auf sie wirkt. - Die Kombination aus dem Trägermittel
101 und den darin angeordneten Energiespeichermittel302 kann als Energiespeichermodul400 bezeichnet werden. Das in4 dargestellte Energiespeichermodul400 umfasst außerdem elektrisch leitende Schienenelemente401 , mit denen die Energiespeichermittel302 elektrisch verbunden sind. Außerdem umfasst das Energiespeichermodul400 Abdeckungen402 , die zur Abdeckung eines Kabels900 (siehe9 ) ausgebildet sind. - In
5 ist ein Trägermittel101 mit mehreren Kühlmittelkanälen500 dargestellt. Die Kühlmittelkanäle500 können mit einem Kühlmittel durchströmt werden, um das Risiko einer Überhitzung der Energiespeichermittel302 zu verringern. In6 ist das Trägermittel101 aus5 dargestellt. Mit Pfeilen ist die Fließrichtung des Kühlmittels in den Kühlmittelkanälen500 eingezeichnet. - In
7 ist dargestellt, wie ein einziges Trägermittel101 am Grundkörper100 mit Schrauben700 befestigt werden kann. Umgekehrt bedeutet dies, dass das Trägermittel101 auch einzeln vom Grundkörper100 gelöst werden kann, ohne dass die anderen Trägermittel101 vom Grundkörper gelöst werden müssen. - Die elektrischen Anschlüsse des Energiespeichermoduls
400 werden in den8A ,8B und9 dargestellt. Es ist ein Verbindungsmittel800 vorgesehen, mit dem zwei benachbarte Trägermittel101 verbunden sind. Dieses Verbindungsmittel800 verbindet auch die Schienenelemente401 der beiden benachbarten Trägermittel101 elektrisch miteinander. Die Energiespeichermittel302 werden über ein Kabel900 und eine Steckverbindung901 mit einem Kabelstrang902 verbunden. Über diese Verbindung können Steuersignale an die Energiespeichermittel302 übertragen werden. Es ist auch möglich, dass über diese Verbindung Informationen aus den Energiespeichermitteln302 , wie etwa der Ladezustand, ausgelesen werden können. - Zur Abdichtung der Energiespeichermodule
400 gegen Verunreinigungen und Spritzwasser ist eine Abdichtungsplatte1000 vorgesehen. Zwischen dem Grundkörper100 und der Abdichtungsplatte1000 ist dabei eine umlaufende Dichtung1001 angeordnet. Kühlmittelanschlüsse1002 ragen durch Ausnehmungen der Abdichtungsplatte1000 hindurch. Ringförmige Dichtungen1003 sind in den Ausnehmungen angeordnet, um auch hier eine zuverlässige Abdichtung zu erreichen. - Über Schnellverbinder
1100 können die Kühlmittelanschlüsse1002 an einen Kühlmittelkreislauf1101 angeschlossen werden, sodass Kühlmittel durch die Kühlmittelkanäle500 der Trägermittel101 fließen kann. - Wenn der Grundkörper
100 beispielsweise am Unterboden eines Kraftfahrzeugs befestigt ist, kann ein einzelnes Energiespeichermodul400 in einfacher Art und Weise aus der Vorrichtung entnommen werden. Dazu wird zunächst der passende Schnellverbinder1100 gelöst und die Abdichtungsplatte1000 vom Grundkörper101 entfernt. Anschließend werden das Verbindungsmittel800 und die Steckverbindung901 gelöst. Die Schrauben700 , mit denen das Trägermittel101 am Grundkörper100 befestigt ist, werden ebenfalls gelöst. Anschließend kann das Energiespeichermodul400 vom Grundkörper100 entfernt werden, ohne dass elektrische oder mechanische Verbindungen anderer Energiespeichermodule400 gelöst werden müssen. Das entfernte Energiespeichermodul400 kann dann durch ein anderes ersetzt und/oder repariert werden. - ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102015202907 A1 [0003]
Claims (10)
- Vorrichtung zur Speicherung elektrischer Energie für ein Kraftfahrzeug, umfassend mehrere Energiespeichermodule (400) und einen Grundkörper (100), der am Kraftfahrzeug befestigbar ist, wobei die Energiespeichermodule (400) jeweils Energiespeichermittel (302) zur Speicherung der elektrischen Energie und ein Trägermittel (101), in dem die Energiespeichermittel (302) angeordnet sind, umfassen, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägermittel (101) am Grundkörper (100) im am Kraftfahrzeug befestigten Zustand einzeln lösbar befestigbar sind, sodass ein erstes der Energiespeichermodule (400) aus der Vorrichtung entnehmbar ist, ohne dass das Trägermittel (101) eines zweiten der Energiespeichermodule (400) vom Grundkörper (100) gelöst werden muss.
- Vorrichtung nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass alle Trägermittel (101) einzeln lösbar am Grundkörper (100) befestigbar sind. - Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung Verbindungsmittel (800) umfasst, wobei jeweils zwei der Energiespeichermodule (400) miteinander im am Grundkörper (100) befestigten Zustand durch eines der Verbindungsmittel (800) miteinander verbindbar sind.
- Vorrichtung nach dem vorherigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Energiespeichermodule (400) jeweils zwei elektrische Kontaktmittel (401) umfassen, wobei die elektrischen Kontaktmittel (401) zweier benachbarter der Energiespeichermodule (400) durch die Verbindungsmittel (800) miteinander elektrisch verbindbar sind.
- Vorrichtung nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Energiespeichermittel (302) jeweils kraftschlüssig am Trägermittel (101) befestigt sind.
- Vorrichtung nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (100) zumindest einen Kabelstrang (902) aufweist, der für eine Kontaktierung mit den Energiespeichermitteln (302) ausgebildet ist, wobei der Kabelstrang (902) zur Übertragung von Steuersignalen an die Energiespeichermittel (302) ausgebildet ist.
- Vorrichtung nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägermittel (101) jeweils einen Kühlmittelkanal (500) aufweisen, der dazu ausgebildet ist, Kühlmittel zur Kühlung der Energiespeichermittel (302) zu führen.
- Vorrichtung nach dem vorherigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Abdichtungsplatte (1000) umfasst, die die Energiespeichermodule (400) zumindest an einer Seite gegenüber einer Umgebung wasserdicht abschottet, wobei die Abdichtungsplatte (1000) Durchführungen aufweist, durch die Kühlmittelanschlüsse (1002) hindurchführbar sind, wobei im durchgeführten Zustand der Kühlmittelanschlüsse (1002) die Kühlmittelkanäle (500) in fluidischer Verbindung mit den Kühlmittelanschlüssen (1002) stehen.
- Vorrichtung nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (100) rahmenartig ausgebildet ist.
- Verfahren zur Entnahme genau eines einzigen Energiespeichermoduls (400) der Energiespeichermodule (400) aus einer Vorrichtung nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche im am Kraftfahrzeug befestigten Zustand, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägermittel (101) des einzigen Energiespeichermoduls (400) vom Grundkörper (100) gelöst wird, während die übrigen Trägermittel (101) mit dem Grundkörper (100) verbunden bleiben.
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