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Die Erfindung betrifft ein Batteriemodul mit einem Terminal. Weiterhin betrifft die Erfindung ein elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug, dessen Traktionsbatterie ein solches Batteriemodul aufweist.
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Ein elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug weist typischerweise eine Traktionsbatterie auf, welche einen Elektromotor zum Antrieb des Kraftfahrzeugs mit Energie versorgt. Dabei ist unter einem elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeug insbesondere ein Elektrofahrzeug, welches die zum Antrieb notwendige Energie lediglich in der Traktionsbatterie speichert (BEV, battery electric vehicle), ein Elektrofahrzeug mit einem Reichweitenverlängerer (REEV, range extended electric vehicle), ein Hybridfahrzeug (HEV, hybrid electric vehicle), ein Plug-In-Hybridfahrzeug (PHEV, plug-in hybrid electric vehicle) und/oder ein Brennstoffzellenfahrzeug (FCEV, fuel cell electric vehicle) zu verstehen, welches die mittels einer Brennstoffzelle erzeugte elektrische Energie in der Traktionsbatterie zwischenspeichert.
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Geeigneterweise ist eine solche Traktionsbatterie modular aufgebaut. So weist die Traktionsbatterie mehrere Batteriemodule auf, welche wiederum eine Anzahl an Batteriezellen umfassen. Die Batteriezellen eines jeweiligen Batteriemoduls sowie die Batteriemodule sind dabei in Serie und/oder parallel miteinander verschaltet, so dass die Traktionsbatterie eine für den Betrieb des Kraftfahrzeugs geeignete Spannung und einen hierfür geeigneten Strom bereitstellen kann.
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Die Batteriemodule sind an deren (Modul-)Terminals jeweils mittels eines sogenannten Hochvoltverbinders mit einer weiteren Batteriekomponente, beispielsweise mit einem Terminal eines der anderen Batteriemodule, elektrisch verbunden.
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Die Terminals können dabei mit einer vergleichsweise hohen Spannungen, insbesondere mit einer Spannung größer als 60V, beaufschlagt sein. Derart hohe Spannungen stellen eine Gefahr für einen Mechaniker, beispielsweise im Zuge einer Erstmontage oder im Zuge einer Wartung der Traktionsbatterie dar.
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Es ist bekannt, einen Berührschutz für das Terminal zu verwenden, mittels welchem eine (unbeabsichtigte) Berührung des Terminals vermieden oder verhindert werden soll. So ist beispielsweise aus der
DE 10 2014 012 320 B3 ein Batteriemodul bekannt, dessen elektrischer Pol mittels einer Schraube mit einem Kabel verbindbar ist. Das Batteriemodul umfasst dabei ein den elektrischen Pol elektrisch isolierendes Gehäuse, durch welches ein Berührschutz für die Schraube und für den elektrischen Pol bereitgestellt ist.
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Aus der
DE 10 2015 213 849 A1 ist eine Steckverbindung zur elektrischen Kontaktierung von zumindest zwei Batteriemodulen bekannt. Die Steckverbindung besteht aus zumindest einem mindestens zwei Steckkontakte aufweisenden Stecker und mindestens zwei zur Aufnahme der beiden Steckkontakte vorgesehenen Buchsen. Hierbei weisen die Batteriemodule jeweils zumindest eine Buchse auf. Durch den in einer Montagestellung angeordneten Stecker, in welcher die Steckkontakte des Steckers in die Buchsen der Batteriemodule eingesteckt sind, sind die Batteriemodule elektrisch leitend miteinander verbunden.
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Die
US 2018/0201153 A1 offenbart eine integrierte Endplatte für ein Akkupack umfassend eine Innenwand und eine Außenwand. Die Außenwand hat eine erste Seite, welche an die Innenwand angrenzt, und eine zweite Seite gegenüber der ersten Seite. Die Außenwand enthält eine Anschlussschnittstelle, welche von der zweiten Seite vorsteht und mindestens eine durchgehende Öffnung definiert. Die integrierte Endplatte enthält ferner mindestens einen elektrischen Verbinder, der sich zwischen der Innenwand und der Außenwand zu der mindestens einen Öffnung der Verbinder-Schnittstelle erstreckt.
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In der
US 2011/0111649 A1 ist ein Hochspannungsverbinder für ein Batteriesystem offenbart, welcher einen Oberkörper mit einem ersten und einem zweiten Teil umfasst. Der erste Teil des Oberkörpers befindet sich innerhalb eines Batteriesystemgehäuses und ist so konfiguriert, dass er mindestens einen Kontakt vom Batteriesystem aufnehmen kann. Der zweite Teil befindet sich außerhalb des Batteriesystemgehäuses und ist so konfiguriert, dass er mindestens einen Kontakt von einem Fahrzeug aufnimmt. Der Hochspannungsverbinder umfasst auch einen unteren Körper, der mit dem oberen Körper gekoppelt ist, und mindestens ein Verbindungselement, das zwischen dem oberen Körper und dem unteren Körper vorgesehen ist. Das Verbindungselement ist so konfiguriert, dass es den Kontakt des Batteriesystems leitend mit dem Kontakt des Fahrzeugs verbindet.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein besonders geeignetes Batteriemodul anzugeben. Insbesondere sollen dabei ein gefahrloses Verbinden des Hochvoltverbinders und des Terminals und/oder eine zuverlässige elektrische Verbindung zwischen diesen realisiert sein. Des Weiteren soll ein Kraftfahrzeug angegeben werden, dessen Traktionsbatterie ein solches Batteriemodul aufweist.
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Bezüglich des Batteriemoduls wird diese Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Hinsichtlich des Kraftfahrzeugs wird die Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 8 erfindungsgemäß gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche. Dabei gelten die Ausführungen im Zusammenhang mit dem Batteriemodul sinngemäß auch für das Kraftfahrzeug und umgekehrt.
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Das, insbesondere für eine Traktionsbatterie eines elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs vorgesehene und eingerichtete, Batteriemodul weist ein elektrisch leitendes (Modul-) Terminal auf, welches der Bereitstellung einer elektrischen Spannung dient. Das Terminal wird auch als elektrischer Pol bezeichnet. Dieses weist einen Kontaktabschnitt auf, der zum elektrischen Verbinden mit einem Hochvoltverbinder vorgesehen ist. Zweckmäßigerweise weist das Terminal zudem einen Verbindungsabschnitt zum elektrischen Verbinden mit einem Stromableiter auf, welcher wiederum mit den Zell-Terminals (Zell-Polen) der Batteriezellen des Batteriemoduls verbunden ist.
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Das Batteriemodul ist mittels dessen Terminal und dem entsprechenden Hochvoltverbinder mit einer weiteren Batteriekomponente elektrisch verbindbar. Beispielsweise ist die weitere Batteriekomponente ein Terminal eines weiteren Batteriemoduls, ein Steuergerät oder ein (Batterie-) Anschluss der Traktionsbatterie für einen Verbraucher, insbesondere für einen Antriebsstrang.
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Des Weiteren umfasst das Batteriemodul ein, zweckmäßigerweise aus elektrisch isolierendem Material gebildetes, Gehäuse für den Kontaktabschnitt, wobei das Gehäuse einen Berührschutz gegen ein, insbesondere unbeabsichtigtes, Berühren des Terminals bildet. Das Gehäuse weist einen Gehäusedeckel auf, welcher beabstandet und geeigneterweise parallel zum Kontaktabschnitt angeordnet ist. Auf diese Weise ist ein Aufnahmeraum für den Hochvoltverbinder zwischen dem Kontaktabschnitt und dem Gehäusedeckel gebildet.
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Das Gehäuse umfasst weiterhin eine Gehäuselängswand, welche zweckmäßigerweise senkrecht zum Gehäusedeckel verläuft. Die Gehäuselängswand weist eine schlitzartige erste Aussparung zum Einbringen des Hochvoltverbinders in den Aufnahmeraum auf. Mit anderen Worten weist die Gehäuselängswand eine fensterartige Aussparung auf, durch welche der Hochvoltverbinder in den Aufnahmeraum eingebracht werden kann. Dabei deckt die Gehäuselängswand den Kontaktabschnitt in einer Einbringrichtung des Hochvoltverbinders zumindest teilweise ab. Vorzugsweise fluchtet die dem Gehäusedeckel abgewandte Kante der ersten Aussparung mit der dem Gehäusedeckel zugewandten (Füge-)Fläche des Kontaktabschnitts.
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Vorzugsweise ist die erste Aussparung deckelseitig in die Gehäuselängswand eingebracht. Mit anderen Worten erstreckt sich die erste Aussparung entlang eines dem Gehäusedeckel zugewandten Endes der Gehäuselängswand.
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Der Gehäusedeckel weist eine zweite Aussparung zum Fügen des Hochvoltverbinders mit dem Kontaktabschnitt auf. Die zweite Aussparung dient dabei als Durchführung für ein Schweißwerkzeug, so dass der in den Aufnahmeraum eingebrachte Hochvoltverbinder mit dem Kontaktabschnitt des Terminals verschweißt werden kann. Alternativ dient die zweite Aussparung als Durchführung für eine Schraube, mittels welcher der Hochvoltverbinder und der Kontaktabschnitt miteinander verschraubt werden können.
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Beispielsweise ist das Terminal oder zumindest dessen Kontaktabschnitt unter Bildung des Gehäuses mit einem Kunststoff umspritzt.
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Mittels des Gehäuses ist vorteilhaft ein Berührschutz für den Kontaktabschnitt des Terminals sowie für den in den Aufnahmeraum eingebrachten Hochvoltverbinder realisiert. Dabei sind der Hochvoltverbinder mit dem Kontaktabschnitt in einfacher Weise durch das Einbringen des Hochvoltverbinders in den Aufnahmeraum und einem anschließenden Verschweißen oder Verschrauben miteinander fügbar, wobei die Schweiß- oder Schraubverbindung vergleichsweise zuverlässig und sicher ist. Zusammenfassend ist eine Berührung von Batteriemodulkomponenten, die mit einer Spannung beaufschlagt sind, vermieden.
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Gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung ist die lichte Weite der ersten Aussparung in einer Schlitzquerrichtung, also in einer Richtung senkrecht zum Gehäusedeckel, und/oder die lichte Weite der zweiten Aussparung kleiner als 12 mm, insbesondere kleiner als 10mm. Somit sind die erste Aussparung und die zweite Aussparung derart dimensioniert, dass eine Berührung des Terminals und des im Aufnahmeraum aufgenommenen Hochvoltverbinders mit einem Normfinger, welcher insbesondere einen Durchmesser von 12 aufweist, verhindert. Ein solcher Berührschutz ist mit dem IP-Code IPXXB nach der DIN EN 60529 bezeichnet. Allenfalls ist bei einer solchen Schutzart eine Berührung des Hochvoltverbinders und des Kontaktabschnitts mit einem menschlichen Finger verhindert und eine Gefahr für einen Menschen aufgrund einer elektrischen Spannung am Terminal vermieden.
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Gemäß einer geeigneten Ausgestaltung weist der Hochvoltverbinder des Batteriemoduls eine Lasche auf, welche zur Herstellung der elektrischen Verbindung mit dem Kontaktabschnitt des Terminals dient. Hierzu wird die Lasche in den Aufnahmeraum eingebracht. Weiterhin ist an die Lasche des Hochvoltverbinders ein Leiterabschnitt zum Verbinden mit einer der anderen Batteriekomponente angeformt. Der Leiterabschnitt ist dabei von einem Isoliermittel umfasst. Somit sind im Montagezustand die Lasche durch das Gehäuse und der an dieser angeordnete Leiterabschnitt durch das Isoliermittel vor einer Berührung geschützt. Vorzugsweise ist der Leiterabschnitt mit einem elektrisch isolierenden, also nicht leitenden Material wie beispielsweise einem Kunststoff, umspritzt. Vorzugsweise ist der Hochvoltverbinder L-förmig ausgebildet. Dabei bildet die Lasche den Horizontalschenkel der L-Form und der Leiterabschnitt den Vertikalschenkel der L-Form.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das Gehäuse weiterhin zwei zur Gehäuselängswand quer verlaufende und vorzugsweise an diese angrenzende Gehäusequerwände auf. Vorzugsweise decken die beiden Gehäusequerwände den Kontaktabschnitt des Terminals jeweils in einer Richtung senkrecht zur Normalen des Gehäusedeckels und der Normalen der Gehäuselängswand ab. Dabei ist die erste Aussparung in der Gehäuselängswand sowie in einem an die Gehäuselängswand angrenzenden Kantenbereich einer der Gehäusequerwände angeordnet. Mit anderen Worten erstreckt sich die erste Aussparung über die Gehäuselängswand sowie über den an die Gehäuselängswand angrenzenden Kantenbereich der entsprechenden Gehäusequerwand. Insbesondere sofern der Hochvoltverbinder L-förmig ausgebildet ist, ist mittels des in der Gehäusequerwand angeordneten Abschnitts der ersten Aussparung ein Toleranzausgleich gebildet. So kann der Leiterabschnitt des Hochvoltverbinders teilweise in diesen Abschnitt der ersten Aussparung angeordnet werden, also in diesen hineinragen, so dass vorteilhaft eine Lücke zwischen dem Isoliermittel des Leiterabschnitts und dem Gehäusedeckel und damit einhergehend die Gefahr einer Berührung vermieden sind.
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Beispielsweise ist die zweite Aussparung schlitz-oder langlochartig. Diese Ausgestaltung weist eine vergleichsweise kleine lichte Weite in Schlitz- bzw. Langlochquerrichtung auf, wobei der Hochvoltverbinder und der Kontaktabschnitt durch Schweißen miteinander gefügt werden können. Gemäß einer geeigneten Ausgestaltung jedoch, ist die zweite Aussparung kreisförmig, also rund. Auf diese Weise ist ein Fügen des Hochvoltverbinders und des Kontaktabschnitt sowohl mittels einer Schraube als auch mittels Schweißen ermöglicht.
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In zweckmäßiger Ausgestaltung ist der Schraubenkopf der Schraube zum Fügen des Kontaktabschnitts und des Hochvoltverbinders mit einer Isolierkappe versehen. Die Isolierkappe ist vorzugsweise aus elektrisch isolierendem Kunststoff, wobei die Kappe eine Durchführung für ein Schraubenwerkzeug aufweist.
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Insbesondere sofern ein Fügen des Hochvoltverbinders mit dem Terminal mittels einer Schraubverbindung vorgesehen ist, ist in vorteilhafter Ausgestaltung am Gehäusedeckel gehäuseaußenseitig ein Kragen angeordnet, zweckmäßigerweise angeformt. Dieser ist umfangsseitig der zweiten Aussparung angeordnet. Vorzugsweise weist der Kragen eine solche Höhe, also eine Ausdehnung senkrecht zum Gehäusedeckel, auf, dass die Schraube nur dann in Kontakt mit dem Kontaktabschnitt oder mit dem Hochvoltverbinder ist, wenn ein Abstand zwischen der Kunststoffkappe für den Schraubenkopf und dem Kragen derart gering ist, dass eine Berührung des Hochvoltverbinders oder des Kontaktabschnitts, insbesondere durch den Normfinger, vermieden ist. Insbesondere ist die Höhe des Kragens hierzu größer als eine Länge des Schaftes der Schraube.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung weist ein elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug eine Traktionsbatterie mit einem Batteriemodul, vorzugweise mit mehreren Batteriemodule, in einer der oben dargestellten Varianten auf. Insbesondere ist also ein Kontaktabschnitt des Terminals des jeweiligen Batteriemoduls mittels eines Gehäuses gegen eine Berührung geschützt.
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
- 1 schematisch ein elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug mit einer Traktionsbatterie mit einer Anzahl an Batteriemodulen, welche miteinander verschaltet sind,
- 2 in einer perspektivischen Ansicht eines der Batteriemodule mit zwei Terminals, wobei ein Kontaktabschnitt des Terminals von einem Gehäuse umfasst ist, wobei eine Gehäuselängswand des Gehäuses eine erste Aussparung zum Einbringen eines Hochvoltverbinders und ein Gehäusedeckel eine Anzahl zweiter Aussparungen zum Fügen des Hochvoltverbinders mit dem Kontaktabschnitt aufweist,
- 3a schematisch eine Teilansicht eines Querschnitt durch einen der Kontaktabschnitte des Batteriemoduls gemäß der 2, wobei der Kontaktabschnitt unter Bildung eines Aufnahmeraums beabstandet zum Gehäusedeckel angeordnet ist,
- 3b das Batteriemodul in der Ansicht gemäß der 3a, wobei der Hochvoltverbinder in das Gehäuse eingebracht ist,
- 3c schematisch eine Teilansicht eines Querschnitt durch einen der Kontaktabschnitte einer alternativen Ausgestaltung des Batteriemoduls, wobei das Batteriemodul als Pouch-Zellen ausgebildete Batteriezellen umfasst,
- 4a in einer Explosionsdarstellung das Gehäuse, den Kontaktabschnitt und den mit diesem zu fügenden Hochvoltverbinder, wobei der Hochvoltverbinder mittels eines mit einem Isoliermittel umschlossenen Leiterabschnitt und mittels einer an den Leiterabschnitt angeformten Lasche zum Fügen mit dem Terminal gebildet ist,
- 4b in perspektivischer Ansicht den in das Gehäuse eingebrachten Hochvoltverbinder, und
- 5 in einer perspektivischen Ansicht eine alternative Ausgestaltung des Gehäuses, wobei umfangsseitig der zweiten Aussparungen jeweils ein Kragen angeformt ist.
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Einander entsprechende Teile und Größen sind in allen Figuren stets mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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In 1 ist ein Kraftfahrzeug 2 mit einer Traktionsbatterie 4 dargestellt. Die Traktionsbatterie 4 weist eine Anzahl an auch als Zellmodule bezeichneten Batteriemodulen 6 auf, wobei zum Zweck einer besseren Übersichtlichkeit lediglich zwei der Batteriemodule 6 dargestellt sind.
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Jedes der Batteriemodule 6 weist wiederum eine Anzahl an prismatischen Batteriezellen 8 auf, von denen je Batteriemodul jeweils fünf dargestellt sind. Die Batteriezellen 8 stellen an deren Zell-Terminals 10 jeweils eine Spannung bereit. Die Batteriezellen 8 jedes Zellmoduls sind hier beispielhaft miteinander in Serie geschaltet. Diese sind in nicht weiter dargestellten Varianten zueinander parallel und/oder in Serie geschaltet. Die miteinander verschalteten Batteriezellen 8 sind mittels jeweils eines Stromableiters 12 mit zwei Terminals 14 des Batteriemoduls 6 elektrisch verbunden, so dass die Terminals 14 entsprechend der Verschaltung der Batteriezellen 8 mit einer Spannung beaufschlagt sind. Die Terminals 14 der Batteriemodule 6 sind weiterhin mittels Hochvoltverbindern 16 miteinander und mit Batterieanschlüssen 18 für einen Verbraucher elektrisch verbunden.
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An den Batterieanschlüssen 18 der Traktionsbatterie 4 ist ein Verbraucher angeschlossen, welcher hier als ein Wechselrichter 20 eines Antriebstrangs des Kraftfahrzeugs 2 und ein an diesen angeschlossener Elektromotor 22 ausgebildet ist. Der Wechselrichter 20 wandelt den von der Traktionsbatterie 4 bereitgestellten Gleichstrom bzw. die von dieser bereitgestellte Gleichspannung in einen zum Betrieb des Elektromotors 22 geeigneten Wechselstrom bzw. in eine Wechselspannung. Zusammenfassend stellt die Traktionsbatterie elektrische Energie für einen Antrieb des Kraftfahrzeugs 2 bereit.
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In der 2 ist eines der Batteriemodule 6 dargestellt. Dieses weist ein Batteriemodulgehäuse 24 mit einem Modulgehäusedeckel 26 und mit einer wannenförmigen Aufnahme für die Batteriezellen 8 auf, welche Aufnahme mittels eines nicht weiter dargestellten und parallel zum Modulgehäusedeckel 26 orientierten Modulgehäusebodens und mit mittels eines Modulgehäuserahmens 28 gebildet ist. An einer Seitenwand 30 des Modulgehäuserahmens 28 ist eine (Stirnplatte) Frontplatte 32 angeordnet, an welcher das Terminal 14 befestigt ist.
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Wie insbesondere in der Querschnittsdarstellung des Batteriemoduls 6 gemäß der 3a zu erkennen ist, bei welcher Darstellung die Schnittebene senkrecht zum Modulgehäusedeckel 26 und senkrecht zur Seitenwand 30 verläuft, ragen die Stromableiter 12 aus einer Durchführung der Seitenwand 30 heraus. Gemäß einer nicht weiter dargestellten Alternative ragen die Stromableiter zwischen dem Modulgehäusedeckel 26 und der Seitenwand 30 aus dem Batteriemodulgehäuse 24 heraus. Das Terminal 14 weist einen Kontaktabschnitt 36, welcher senkrecht zur Seitenwand 30 des Modulgehäuserahmens 28 orientiert ist, und einen Verbindungsabschnitt 38 zum elektrischen Verbinden des Kontaktabschnitts 36 mit dem Stromableiter 12 auf. Dabei bilden der Kontaktabschnitt 36, der Verbindungsabschnitt 38 und der Stromableiter 12 eine Stufenform. Der Verbindungsabschnitt 38 ist dabei parallel zur Seitenwand 30 orientiert. Gemäß dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Stromableiter 12, der Verbindungsabschnitt 38 und der Kontaktabschnitt 36 des Terminals 14 zusammenhängend, also einteilig ausgebildet.
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In der 3c ist eine alternative Ausgestaltung des Batteriemoduls dargestellt. Hierbei gelten die Ausführungen zur 3a und die Ausführungen zu den 4a bis 5 hinsichtlich des Gehäuses 40 in analoger Weise. In der wannenförmigen Aufnahme sind eine Anzahl an als sog. Pouch-Zellen ausgebildete Batteriezellen 8` eingebracht, von denen zum Zwecke einer besseren Übersichtlichkeit beispielhaft eine einzige dargestellt ist. Die Poch-Zelle 8' ist an dessen Zell-Ableiter 10' mit dem Zellableiter 12 elektrisch verbunden. Dabei ist der Zellableiter 12 unter Bildung einer L-Form zusammenhängend mit dem Kontaktabschnitt 36 ausgebildet.
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Weiterhin weist das Batteriemodul 6 jeweils ein in den 4a und 4b näher dargestelltes Gehäuse 40 für jeden der Kontaktabschnitte 36 auf. Das jeweilige Gehäuse 40 dient als Berührschutz, um eine Berührung des mit einer Spannung beaufschlagten Kontaktabschnitts 36 zu verhindern. Hierzu weist das jeweilige Gehäuse 40 einen Gehäusedeckel 42 auf, welcher den Kontaktabschnitt 36 in einer Richtung abdeckt, welche senkrecht zu einer vom Gehäusedeckel 42 aufgespannten Ebene orientiert ist. Dabei ist der Gehäusedeckel 42 beabstandet zum Kontaktabschnitt 36 angeordnet. In den zwischen dem Kontaktabschnitt 36 und dem Gehäusedeckel 42 gebildeten Aufnahmeraum 44 wird im Zuge einer Montage eine Lasche 46 des Hochvoltverbinders 16 entlang einer Einbringrichtung E eingebracht.
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Beispielsweise sind in nicht näher dargestellter Weise der Stromableiter 12, der Verbindungsabschnitt 38 und/oder der Kontaktabschnitt 36 des Terminals 14 unter Bildung des Gehäuses 40 für den Kontaktabschnitt 36 und/oder unter Bildung eines Befestigungselements zum Befestigen des Gehäuses 40 für den Kontaktabschnitt 36 mit einem elektrisch nicht leitenden Kunststoff umspritzt. Beispielsweise ist das Befestigungselement als ein an das Gehäuse 40 angeformter, insbesondere laschenartiger, Fortsatz ausgebildet, der im Montagezustand zwischen der Seitenwand 30 und der Frontplatte angeordnet und derart mittels der Frontplatte 32 gehalten ist. Gemäß einer nicht weiter dargestellten Alternative ist das Gehäuse 40 an der Seitenwand 30 des Modulgehäuserahmens 26 oder an der Frontplatte 32 befestigt, beispielsweise verrastet, eingeclipst, geschraubt oder geklebt.
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In der 4a ist in einer Explosionsdarstellung eines der Gehäuse 40 des Batteriemoduls 6 mit dem zugeordneten Kontaktabschnitt 36 sowie der zugeordnete Hochvoltverbinder 16 und in der 4b ist der Hochvoltverbinder 16 im Montagezustand, also mit im Aufnahmeraum 44 aufgenommener Lasche 46 des Hochvoltverbinders 16 gezeigt.
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Der Montagezustand des Hochvoltverbinders 16 ist ebenfalls in der Schnittdarstellung 3b dargestellt. Die Schnittfläche des Gehäuses 40 ist in den 3a bis 3c schraffiert dargestellt.
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Das Gehäuse 40 weist eine senkrecht zum Gehäusedeckel 42 verlaufende Gehäuselängswand 48 auf. Die Gehäuselängswand 48 ist weiterhin beabstandet zur Seitenwand 30 des Modulgehäuserahmens 26 orientiert und dem Modulgehäuserahmen 26 abgewandt. Somit ist der Kontaktabschnitt 36 zwischen der Gehäuselängswand 48 und der Seitenwand 30 des Modulgehäuserahmens 26 angeordnet.
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In die Gehäuselängswand 48 ist eine schlitzartige, also längliche, erste Aussparung 50 eingebracht, durch welche der Hochvoltverbinder 16 in den Aufnahmeraum 44 einbringbar ist. Dabei ist die erste Aussparung 50 am dem Gehäusedeckel 42 zugewandten Ende der Gehäuselängswand 48 angeordnet. Die Schlitzlängsrichtung ist dabei parallel zum Gehäusedeckel 42 orientiert, mit anderen Worten erstreckt sich die erste Aussparung 50 in dieser Richtung. Aufgrund dieser Anordnung der ersten Aussparung 50 deckt die Gehäuselängswand 48 den zum Gehäusedeckel 42 beabstandet angeordneten Kontaktabschnitt 36 in der Einbringrichtung E des Hochvoltverbinders 16 ab. Die Einbringrichtung E ist dabei mittels eines Pfeils in der 4a repräsentiert.
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Der Gehäusedeckel 42 weist drei zweite Aussparungen 52 auf, welchem dem Fügen des Hochvoltverbinders 16 mit dem Kontaktabschnitt 36 des Terminals 14 dienen. Die zweiten Aussparungen 52 sind kreisförmig ausgebildet, wobei durch die zweiten Aussparungen 52 eine Durchführung für ein Schweißwerkzeug (nicht dargestellt) bilden, so dass der Hochvoltverbinder 16 mit den Kontaktabschnitt 36 verschweißt werden kann.
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Die lichte Weite a der ersten Aussparung 50 in Schlitzquerrichtung, also in Richtung parallel zu einer Normalen des Gehäusedeckels 42 sowie die lichte Weite b der zweiten Aussparungen 52 ist kleiner als 12mm. Somit ist eine Berührung des Kontaktabschnitts 36 des Terminals 14 und des im Aufnahmeraum aufgenommenen Hochvoltverbinders 16 mit einem Normfinger, welcher insbesondere einen Durchmesser von 12 aufweist, verhindert.
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Der Hochvoltverbinder 16 ist L-förmig ausgebildet. Dieser weist einen Leiterabschnitt 54 als Vertikalschenkel auf, von welchem sich die Lasche 46 des Hochvoltverbinders 16 als Horizontalschenkel senkrecht erstreckt. Die Lasche 46 ist dabei an den Leiterabschnitt 54 angeformt. Der Leiterabschnitt 54 ist dabei mit einem Isoliermittel 56 umfasst. Mit anderen Worten bildet der mit dem Isoliermittel 56 versehene Abschnitt des Hochvoltverbinders 16 den Leiterabschnitt 54 und derjenige Abschnitt, welcher in den Aufnahmeraum 44 des Gehäuses 40 eingebracht ist, die Lasche 46.
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Das Gehäuse 40 weist weiterhin zwei Gehäusequerwände 58 auf, welche senkrecht, also quer, zur Gehäuselängswand 48 und zum Gehäusedeckel 42 orientiert sind. Die beiden Gehäusequerwände 58 grenzen dabei an die Gehäuselängswand 48. Der Gehäusedeckel 42, die Gehäuselängswand 48 und die beiden Gehäusequerwände 58 sind einteilig, also monolithisch ausgebildet. Die beiden Gehäusequerwände 58 decken den Kontaktabschnitt 36 des Terminals 14 jeweils in einer Richtung senkrecht zur Normalen des Gehäusedeckels 42 und der Normalen der Gehäuselängswand 48 zum Gehäuse 40 hin ab.
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Des Weiteren erstreckt sich die erste Aussparung 50 sowohl über die Gehäuselängswand 48 als auch über einen an die Gehäuselängswand 48 angrenzenden Kantenbereich (Endbereich) einer der beiden Gehäusequerwände 58. Derjenige Abschnitt der ersten Aussparung 50, welcher in der Gehäusequerwand 58 angeordnet ist, dient dabei einem Toleranzausgleich für das Isoliermittel 56 des Leiterabschnitts 54 des Hochvoltverbinders. Das Isoliermittel 56 kann somit gegebenenfalls in diesen Abschnitt der ersten Aussparung 50 hineinragen, so dass die Bildung eine Lücke zwischen dem Isoliermittel 56 und dem Gehäusedeckel 42 im Montagezustand des Hochvoltverbinders 16 vermieden ist.
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In der 5 ist eine alternative Ausgestaltung des Gehäuses 40 dargestellt. Die oben dargestellten Ausführungen gelten dabei mit Ausnahme des im Folgenden dargestellten in analoger weise für die Ausführung des Gehäuses 40 gemäß der 5. Gemäß dieser Ausgestaltung werden der Hochvoltverbinder 16 und der Kontaktabschnitt 36 mittels Schrauben 60 miteinander gefügt. Die Schrauben 60 sind dabei in den zweiten Aussparungen 52 aufgenommen, wobei im Montagezustand zumindest deren Schäfte 61 durch die zweiten Aussparungen 52 hindurch ragen. Dabei sind die Schrauben 60 für eine bessere Erkennbarkeit nach Art einer Explosionsdarstellung aus dem Gehäuse 40 herausgenommen dargestellt.
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Die Schraubenköpfe 62 der Schrauben 60 sind jeweils mit einer Isolierkappe 63 mit einer Durchführung 64 für ein Schraubenwerkzeug (nicht dargestellt) versehen. Die Durchführung 64 fluchtet dabei mit einer Aufnahmekontur 66 des entsprechenden Schraubenkopfes 62.
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Des Weiteren ist am Gehäusedeckel 42 umfangsseitig der kreisförmigen zweiten Aussparungen 52 jeweils ein Kragen 68 angeformt, welcher senkrecht zum Gehäusedeckel 42 nach gehäuseaußen, also auf der dem Aufnahmeraum 44 abgewandten Seite des Gehäusedeckels 42, emporsteht. Der Kragen 68 weist dabei eine Höhe bezüglich der Gehäusedeckels 42 auf, welche größer als die Länge des Schaftes 61 der Schraube 60 ist. Auf diese Weise ist ein elektrischer Kontakt der Schraube 61 mit dem im Aufnahmeraum 44 aufgenommen Hochvoltverbinder 16 oder mit dem Kontaktabschnitt 36 erst dann ermöglicht, wenn die Isolierkappe 63 innerhalb in die mittels des Kragens 68 gebildete Durchführung hineinragt. Folglich ist eine Berührung des Schaftes 61 der Schraube 60 anhand des Kragens 68 vermieden, wenn die Schraube 60 elektrisch mit dem Hochvoltverbinder 16 oder mit dem Kontaktabschnitt kontaktiert ist.
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Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr können auch andere Varianten der Erfindung vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind ferner alle im Zusammenhang mit den Ausführungsbeispielen beschriebenen Einzelmerkmale auch auf andere Weise miteinander kombinierbar, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Kraftfahrzeug
- 4
- Traktionsbatterie
- 6
- Batteriemodul
- 8
- Batteriezelle
- 10
- Zell-Terminal
- 10'
- Zell-Ableiter
- 12
- Stromableiter
- 14
- Terminal
- 16
- Hochvoltverbinder
- 18
- Batterieanschluss
- 20
- Wechselrichter
- 22
- Elektromotor
- 24
- Batteriemodulgehäuse
- 26
- Modulgehäusedeckel
- 28
- Modulgehäuserahmen
- 30
- Seitenwand
- 32
- Frontplatte
- 36
- Kontaktabschnitt
- 38
- Verbindungsabschnitt
- 40
- Gehäuse
- 42
- Gehäusedeckel
- 44
- Aufnahmeraum
- 46
- Lasche
- 48
- Gehäuselängswand
- 50
- erste Aussparung
- 52
- zweite Aussparung
- 54
- Leiterabschnitt
- 56
- Isoliermittel
- 58
- Gehäusequerwand
- 60
- Schraube
- 61
- Schaft
- 62
- Schraubenkopf
- 63
- Isolierkappe
- 64
- Durchführung
- 66
- Aufnahmekontur
- 68
- Kragen
- a, b
- lichte Weite
- E
- Einbringrichtung
