DE102015221339B4 - Housing of a traction battery of an electrically driven vehicle, housing upper shell for such a housing, traction battery with such a housing, electrically driven vehicle with such a traction battery and method for assembling a housing of a traction battery of an electrically driven vehicle - Google Patents
Housing of a traction battery of an electrically driven vehicle, housing upper shell for such a housing, traction battery with such a housing, electrically driven vehicle with such a traction battery and method for assembling a housing of a traction battery of an electrically driven vehicle Download PDFInfo
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Abstract
Gehäuse (100; 140; 180) einer Traktionsbatterie (200; 240; 280) eines elektrisch antreibbaren Fahrzeugs, umfassend
• eine insbesondere wannenartig gestaltete Gehäuseunterschale (101),
◯ die zum Aufnehmen wenigstens eines Batteriemoduls (201) der Traktionsbatterie (200; 240; 280) eingerichtet ist und
◯ in der eine Traktionsbatterie-Anschlusseinheit (204) angeordnet ist,
• eine insbesondere haubenartig gestaltete Gehäuseoberschale (102; 142; 182) wenigstens mit
◯ einem Traktionsstecker (216) und einem Traktions-Leitungsstrang (211) zum Verbinden des Traktionssteckers (216) mit Traktionsanschlüssen (206, 207) der Traktionsbatterie-Anschlusseinheit (204),
◯ optional einem Bordnetzstecker (221) und einem Bordnetz-Leitungsstrang (219) zum Verbinden des Bordnetzsteckers (221) mit Bordnetzanschlüssen (208) der Traktionsbatterie-Anschlusseinheit (204),
◯ optional einem Ladestecker (241) und einem Lade-Leitungsstrang (242) zum Verbinden des Ladesteckers (241) mit Ladeanschlüssen (206a, 207a) der Traktionsbatterie-Anschlusseinheit (204),
◯ zum Ladestecker (241) optional einer Schalteinrichtung (281) zum Verbinden oder Trennen von Ladestecker (241) und Lade-Leitungsstrang (242),
◯ zur Schalteinrichtung (281) optional einem Messleitungsstrang (285) wenigstens zum Übertragen eines Messwertes einer Ladespannung am Ladestecker (241),
• eine Montageschnittstelle (222), in der alle elektrischen Verbindungen zwischen den Anschlüssen der Traktionsbatterie-Anschlusseinheit (204) und der Gehäuseoberschale (102; 142; 182) hergestellt sind, wobei die Montageschnittstelle (222) umfasst:
• ein mit der Traktionsbatterie-Anschlusseinheit (204) verbundenes und/oder in der Traktionsbatterie-Anschlusseinheit (204) geführtes erstes Adapterteil (225), in dem die Traktionsanschlüsse (206, 207), die Ladeanschlüsse (206a, 207a) sowie optional die Bordnetzanschlüsse (208) und/oder die Messanschlüsse (209) enthalten und/oder geführt sind, und
• ein mit der Gehäuseoberschale (102; 142; 182) verbundenes und/oder in der Gehäuseoberschale (102; 142; 182) geführtes zweites Adapterteil (226), in dem Anschlusselemente (214, 215; 220; 223) des Traktions-Leitungsstrangs (211), des Lade-Leitungsstrangs (242) und optional des Bordnetz-Leitungsstrangs (219) und/oder des Messleitungsstrangs (285) enthalten und/oder geführt sind, wobei das erste und das zweite Adapterteil (225, 226) in einer Montagerichtung formschlüssig zusammengeführt sind und ineinander fassen, in der auch Gehäuseoberschale (102; 142; 182) und Gehäuseunterschale (101) zum Bilden des Gehäuses (100; 140; 180) zusammengeführt sind.
Housing (100; 140; 180) of a traction battery (200; 240; 280) of an electrically driven vehicle, comprising
• a housing base (101) designed in particular like a tub,
◯ which is designed to receive at least one battery module (201) of the traction battery (200; 240; 280) and
◯ in which a traction battery connection unit (204) is arranged,
• a housing upper shell (102; 142; 182) which is designed in particular like a hood and has at least
◯ a traction plug (216) and a traction cable harness (211) for connecting the traction plug (216) to traction connections (206, 207) of the traction battery connection unit (204),
◯ optionally an on-board power supply plug (221) and an on-board power supply cable harness (219) for connecting the on-board power supply plug (221) to on-board power supply connections (208) of the traction battery connection unit (204),
◯ optionally a charging plug (241) and a charging cable harness (242) for connecting the charging plug (241) to charging connections (206a, 207a) of the traction battery connection unit (204),
◯ for the charging plug (241) optionally a switching device (281) for connecting or disconnecting the charging plug (241) and the charging cable harness (242),
◯ to the switching device (281) optionally a measuring line strand (285) at least for transmitting a measured value of a charging voltage at the charging plug (241),
• a mounting interface (222) in which all electrical connections between the terminals of the traction battery connection unit (204) and the housing upper shell (102; 142; 182) are made, the mounting interface (222) comprising:
• a first adapter part (225) connected to the traction battery connection unit (204) and/or guided in the traction battery connection unit (204), in which the traction connections (206, 207), the charging connections (206a, 207a) and optionally the on-board network connections (208) and/or the measuring connections (209) are contained and/or guided, and
• a second adapter part (226) which is connected to the housing upper shell (102; 142; 182) and/or guided in the housing upper shell (102; 142; 182), in which connection elements (214, 215; 220; 223) of the traction cable harness (211), the charging cable harness (242) and optionally of the on-board network cable harness (219) and/or the measuring cable harness (285) are contained and/or guided, wherein the first and the second adapter part (225, 226) are brought together in a form-fitting manner in an assembly direction and engage one another, in which the housing upper shell (102; 142; 182) and the housing lower shell (101) are also brought together to form the housing (100; 140; 180).
Description
Die Erfindung betrifft ein Gehäuse einer Traktionsbatterie eines elektrisch antreibbaren Fahrzeugs. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Gehäuseunterschale sowie eine Gehäuseoberschale für ein derartiges Gehäuse sowie eine Traktionsbatterie mit einem derartigen Gehäuse und ein elektrisch antreibbares Fahrzeug mit einer derartigen Traktionsbatterie. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Montieren eines Gehäuses einer Traktionsbatterie eines elektrisch antreibbaren Fahrzeugs.The invention relates to a housing for a traction battery of an electrically powered vehicle. The invention further relates to a housing lower shell and a housing upper shell for such a housing, as well as to a traction battery having such a housing and an electrically powered vehicle having such a traction battery. Furthermore, the invention relates to a method for assembling a housing for a traction battery of an electrically powered vehicle.
Aus der
In der älteren
In der älteren
Die ältere
Die ältere
Die Fertigung von Traktionsbatterien der in der älteren
Die
In der
Die Erfindung hat demgemäß die Aufgabe, die Herstellung einer Traktionsbatterie der vorbeschriebenen Art, insbesondere die Herstellung bzw. Montage eines Gehäuses für eine derartige Traktionsbatterie mit einem haubenartig geformten Gehäuseelement und einer wannenartig ausgestalteten Gehäuseunterschale, weiter zu vereinfachen und sicherer sowie kostengünstiger zu gestalten, insbesondere, das Gehäuse derart zu gestalten, dass Vereinfachungen und Kosteneinsparungen erzielt werden und die Arbeitssicherheit erhöht wird.The invention accordingly has the object of further simplifying the manufacture of a traction battery of the type described above, in particular the manufacture or assembly of a housing for such a traction battery with a hood-like shaped housing element and a trough-like housing lower shell, and of making it safer and more cost-effective, in particular of designing the housing in such a way that simplifications and cost savings are achieved and occupational safety is increased.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch ein Gehäuse einer Traktionsbatterie eines elektrisch antreibbaren Fahrzeugs, umfassend
- • eine insbesondere wannenartig gestaltete Gehäuseunterschale,
- ◯ die zum Aufnehmen wenigstens eines Batteriemoduls der Traktionsbatterie eingerichtet ist und
- ◯ in der eine Traktionsbatterie-Anschlusseinheit angeordnet ist,
- • eine insbesondere haubenartig gestaltete Gehäuseoberschale wenigstens mit
- ◯ einem Traktionsstecker und einem Traktions-Leitungsstrang zum Verbinden des Traktionssteckers mit Traktionsanschlüssen der Traktionsbatterie-Anschlusseinheit,
- ◯ optional einem Bordnetzstecker und einem Bordnetz-Leitungsstrang zum Verbinden des Bordnetzsteckers mit Bordnetzanschlüssen der Traktionsbatterie-Anschlusseinheit,
- ◯ optional einem Ladestecker und einem Lade-Leitungsstrang zum Verbinden des Ladesteckers mit Ladeanschlüssen der Traktionsbatterie-Anschlusseinheit,
- ◯ zum Ladestecker optional einer Schalteinrichtung zum Verbinden oder Trennen von Ladestecker und Lade-Leitungsstrang,
- ◯ zur Schalteinrichtung optional einem Messleitungsstrang wenigstens zum Übertragen eines Messwertes einer Ladespannung am Ladestecker,
- • eine Montageschnittstelle, in der alle elektrischen Verbindungen zwischen den Anschlüssen der Traktionsbatterie-Anschlusseinheit und der Gehäuseoberschale hergestellt sind.
- • a particularly tub-like housing base,
- ◯ which is designed to accommodate at least one battery module of the traction battery and
- ◯ in which a traction battery connection unit is arranged,
- • a housing upper shell, particularly designed like a hood, with at least
- ◯ a traction plug and a traction cable harness for connecting the traction plug to traction terminals of the traction battery connection unit,
- ◯ optionally an on-board power supply plug and an on-board power supply cable harness for connecting the on-board power supply plug to the on-board power supply connections of the traction battery connection unit,
- ◯ optionally a charging plug and a charging cable harness for connecting the charging plug to the charging connections of the traction battery connection unit,
- ◯ optionally a switching device for connecting or disconnecting the charging plug and the charging cable harness,
- ◯ for the switching device optionally a measuring cable harness at least for transmitting a measured value of a charging voltage at the charging plug,
- • a mounting interface in which all electrical connections between the terminals of the traction battery connection unit and the housing upper shell are made.
Bevorzugt bilden dabei die insbesondere wannenartig gestaltete Gehäuseunterschale und die insbesondere haubenartig gestaltete Gehäuseoberschale im montierten, d.h. zusammengebauten, miteinander verbundenen Fertigungszustand ein rundum dichtes, insbesondere hermetisch dichtes, Gehäuse; bevorzugt ist dieses gas- und/oder flüssigkeitsdicht ausgebildet, um die Traktionsbatterie im Betrieb des Fahrzeugs bestmöglich gegen Umgebungseinflüsse zu schützen. Die Gehäuseunterschale ist dabei in bestimmungsgemäßer Einbaulage im Fahrzeug dessen Unterseite, die Gehäuseoberschale dessen Oberseite zugekehrt. In der Gehäuseunterschale sind wenigstens ein oder mehrere Batteriemodule - nachfolgend vereinfacht als die Batteriemodule bezeichnet - sowie die Traktionsbatterie-Anschlusseinheit angeordnet, die auch als „Battery Junction Box“, kurz: BJB, bezeichnet wird und in der alle Anschlüsse der Batteriemodule zusammengeführt sind zum Verbinden der Batteriemodule mit wenigstens einer außerhalb des Gehäuses angeordneten externen elektrischen Einrichtung, die z.B. einen Traktionsmotor, d.h. eine elektrische Maschine, eine Batterieladeeinrichtung und/oder elektrische Steuereinrichtungen des Fahrzeugs umfassen kann. Die Traktionsbatterie-Anschlusseinheit kann ebenfalls Steuereinrichtungen, insbesondere für den Betrieb der Traktionsbatterie, enthalten.Preferably, the housing lower shell, which is in particular designed like a trough, and the housing upper shell, which is in particular designed like a hood, form an all-round sealed, in particular hermetically sealed, housing in the assembled, i.e., assembled, interconnected manufacturing state. This housing is preferably designed to be gas-tight and/or liquid-tight in order to protect the traction battery as best as possible against environmental influences during operation of the vehicle. In the intended installation position in the vehicle, the housing lower shell faces the underside of the vehicle, and the housing upper shell faces the top side. At least one or more battery modules - hereinafter referred to simply as the Bat battery modules - as well as the traction battery connection unit, which is also referred to as a "battery junction box", or BJB for short, and in which all connections of the battery modules are brought together for connecting the battery modules to at least one external electrical device arranged outside the housing, which can include, for example, a traction motor, i.e., an electrical machine, a battery charging device, and/or electrical control devices of the vehicle. The traction battery connection unit can also contain control devices, in particular for operating the traction battery.
Erfindungsgemäß sind die Batteriemodule mit der außerhalb des Gehäuses angeordneten externen elektrischen Einrichtung über die Traktionsbatterie-Anschlusseinheit, insbesondere ausschließlich über diese, verbunden. Dazu weist die Traktionsbatterie-Anschlusseinheit Traktionsanschlüsse sowie optional zusätzlich Bordnetzanschlüsse und optional zusätzlich Ladeanschlüsse auf, wobei die Ladeanschlüsse in einer Ausführungsform mit den Traktionsanschlüssen übereinstimmen können. Bevorzugt sind grundsätzlich sowohl Traktionsanschlüsse als auch Bordnetzanschlüsse und Ladeanschlüsse vorgesehen unabhängig davon, ob sie bei unterschiedlichen Ausführungen der Traktionsbatterie tatsächlich mit einer externen elektrischen Einrichtung verbunden sind oder nicht. Damit wird eine Vereinheitlichung der Traktionsbatterie-Anschlusseinheit und somit der die Gehäuseunterschale, die Batteriemodule und die Traktionsbatterie-Anschlusseinheit umfassende Baugruppe erzielt und somit eine Vereinfachung und Kostensenkung bei der Fertigung und Lagerhaltung.According to the invention, the battery modules are connected to the external electrical device arranged outside the housing via the traction battery connection unit, in particular exclusively via this. For this purpose, the traction battery connection unit has traction connections and optionally additional on-board power supply connections and optionally additional charging connections, wherein the charging connections can coincide with the traction connections in one embodiment. Preferably, both traction connections and on-board power supply connections and charging connections are generally provided, regardless of whether or not they are actually connected to an external electrical device in different versions of the traction battery. This standardizes the traction battery connection unit and thus the assembly comprising the housing bottom shell, the battery modules and the traction battery connection unit, thus simplifying and reducing costs in production and warehousing.
Nach der Erfindung ist weiterhin die insbesondere haubenartig gestaltete Gehäuseoberschale mit dem Traktionsstecker und dem Traktions-Leitungsstrang zum Verbinden des Traktionssteckers mit den Traktionsanschlüssen der Traktionsbatterie-Anschlusseinheit ausgestattet zum Anschließen insbesondere des Traktionsmotors an den Traktionsstecker und damit an die Traktionsbatterie. Diese Ausstattung der Gehäuseoberschale bildet eine Art Grundausstattung, auf der aufbauend unterschiedliche Varianten der Ausgestaltung der Gehäuseoberschale durch die optionale Ausrüstung mit weiteren Elementen vorgesehen sind.According to the invention, the housing upper shell, which is particularly hood-shaped, is further equipped with the traction connector and the traction cable harness for connecting the traction connector to the traction connections of the traction battery connection unit, in particular for connecting the traction motor to the traction connector and thus to the traction battery. This configuration of the housing upper shell forms a kind of basic configuration, based on which different variants of the housing upper shell design are provided through the optional fitting of additional elements.
In einer ersten Variante ist die Gehäuseoberschale weiterhin mit einem Bordnetzstecker und einem Bordnetz-Leitungsstrang zum Verbinden des Bordnetzsteckers mit den Bordnetzanschlüssen der Traktionsbatterie-Anschlusseinheit ausgebildet, wobei ein von der außerhalb des Gehäuses angeordneten externen elektrischen Einrichtung umfasstes Bordnetz des Fahrzeugs an den Bordnetzstecker anschließbar ist.In a first variant, the housing upper shell is further formed with an on-board power supply plug and an on-board power supply cable harness for connecting the on-board power supply plug to the on-board power supply connections of the traction battery connection unit, wherein an on-board power supply of the vehicle encompassed by the external electrical device arranged outside the housing can be connected to the on-board power supply plug.
In einer weiteren Variante ist die Gehäuseoberschale weiterhin mit einem Ladestecker und einem Lade-Leitungsstrang zum Verbinden des Ladesteckers mit den Ladeanschlüssen der Traktionsbatterie-Anschlusseinheit ausgebildet, wobei eine von der außerhalb des Gehäuses angeordneten externen elektrischen Einrichtung umfasste oder eine solche bildende Batterieladeeinrichtung an den Ladestecker anschließbar ist. In einer Abwandlung können die Ladeanschlüsse mit den Traktionsanschlüssen und kann der Lade-Leitungsstrang mit dem Traktions-Leitungsstrang übereinstimmen, d.h. der Traktionsstecker dient auch als Ladestecker.In a further variant, the housing upper shell is further configured with a charging plug and a charging cable harness for connecting the charging plug to the charging terminals of the traction battery connection unit, wherein a battery charging device encompassed by or forming an external electrical device arranged outside the housing can be connected to the charging plug. In a modification, the charging terminals can coincide with the traction terminals, and the charging cable harness can coincide with the traction cable harness, i.e., the traction plug also serves as a charging plug.
Ist die Gehäuseoberschale mit einem gesonderten Ladestecker mit Lade-Leitungsstrang ausgestattet, ist gemäß einer weiteren Variante zum Ladestecker optional eine Schalteinrichtung zum Verbinden oder Trennen des Ladesteckers mit oder von dem Lade-Leitungsstrang vorgesehen, d.h. damit kann die Batterieladeeinrichtung optional abgeschaltet werden oder es kann die Verbindung zur Batterieladeeinrichtung wunschgemäß nur in bestimmten Betriebssituationen hergestellt werden. Beispielsweise kann eine solche Verbindung nur dann hergestellt werden, wenn am Ladestecker eine hinreichende Ladespannung anliegt.If the housing's top shell is equipped with a separate charging plug with charging cable harness, a further variant of the charging plug optionally provides a switching device for connecting or disconnecting the charging plug to or from the charging cable harness. This allows the battery charging device to be optionally deactivated or, as desired, the connection to the battery charging device can be established only in certain operating situations. For example, such a connection can only be established when a sufficient charging voltage is present at the charging plug.
Ist optional eine solche Schalteinrichtung zum Verbinden oder Trennen des Ladesteckers mit oder von dem Lade-Leitungsstrang vorgesehen, kann zu dieser Schalteinrichtung optional ein Messleitungsstrang an der Gehäuseoberschale angeordnet sein, der zum Übertragen eines Messwertes einer Ladespannung am Ladestecker dient, wobei dieser Messwert bevorzugt an die Traktionsbatterie-Anschlusseinheit übertragen wird und gemäß diesem Messwert die Schalteinrichtung in der vorgenannten Weise steuerbar ist.If such a switching device is optionally provided for connecting or disconnecting the charging plug with or from the charging cable harness, a measuring cable harness can optionally be arranged on the upper housing shell for this switching device, which measuring cable harness serves to transmit a measured value of a charging voltage at the charging plug, wherein this measured value is preferably transmitted to the traction battery connection unit and the switching device can be controlled in the aforementioned manner according to this measured value.
In der schließlich erfindungsgemäß vorgesehenen Montageschnittstelle sind alle elektrischen Verbindungen zwischen den Anschlüssen der Traktionsbatterie-Anschlusseinheit und der Gehäuseoberschale hergestellt. In der Montageschnittstelle ist somit der Traktions-Leitungsstrang mit den Traktionsanschlüssen der Traktionsbatterie-Anschlusseinheit verbunden. Ferner ist dort je nach erfindungsgemäß vorgesehener Variante eine Verbindung des Bordnetz-Leitungsstrangs mit den Bordnetzanschlüssen der Traktionsbatterie-Anschlusseinheit und/oder eine Verbindung des Lade-Leitungsstrangs mit den Ladeanschlüssen der Traktionsbatterie-Anschlusseinheit und/oder eine Verbindung des Messleitungsstrangs mit Messleitungsanschlüssen der Traktionsbatterie-Anschlusseinheit ausgebildet.In the mounting interface finally provided according to the invention, all electrical connections between the connections of the traction battery connection unit and the housing upper shell are established. Thus, the traction wiring harness is connected to the traction connections of the traction battery connection unit in the mounting interface. Furthermore, depending on the variant provided according to the invention, a connection of the on-board electrical system wiring harness to the on-board electrical system connections of the traction battery connection unit and/or a connection of the charging wiring harness to the charging connections of the traction battery connection unit and/or a connection of the measuring wiring harness to measuring line connections of the traction battery connection unit is formed there.
Schließlich ist in einer bevorzugten Ausbildung in der Montageschnittstelle eine Verbindung wenigstens einer Pilotleitung mit Pilotleitungsanschlüssen der Traktionsbatterie-Anschlusseinheit und/oder eine Verbindung von Steuerleitungen zum Steuern der Schalteinrichtung mit Steuerleitungsanschlüssen der Traktionsbatterie-Anschlusseinheit vorgesehen, wobei die wenigstens eine Pilotleitung einer Erkennung eines Anschlusszustands wenigstens des Ladesteckers und/oder des Traktionssteckers und einer Übermittlung wenigstens eines diesbezüglichen Pilotsignals an die Traktionsbatterie-Anschlusseinheit dient.Finally, in a preferred embodiment, a connection of at least one pilot line with pilot line terminals is provided in the mounting interface. connections of the traction battery connection unit and/or a connection of control lines for controlling the switching device with control line connections of the traction battery connection unit, wherein the at least one pilot line serves to detect a connection state of at least the charging plug and/or the traction plug and to transmit at least one related pilot signal to the traction battery connection unit.
Durch die erfindungsgemäße Verteilung der vorbeschriebenen Konstruktionselemente, nämlich der Batteriemodule und der Traktionsbatterie-Anschlusseinheit auf die Gehäuseunterschale einerseits und des Traktionssteckers mit dem Traktions-Leitungsstrang, des Bordnetzsteckers mit dem Bordnetz-Leitungsstrang, des Ladesteckers mit dem Lade-Leitungsstrang und der Schalteinrichtung, des Messleitungsstrangs, der wenigstens einen Pilotleitung und der Steuerleitungen auf die Gehäuseoberschale andererseits, sowie die Ausbildung aller elektrischen Verbindungen zwischen den Anschlüssen der Traktionsbatterie-Anschlusseinheit und der Gehäuseoberschale in einer einzigen, gemeinsamen Montageschnittstelle wird eine vereinfachte Herstellung sowie Lagerhaltung ermöglicht, da zum Herstellen unterschiedlicher Varianten in der Ausstattung der Traktionsbatterie weniger unterschiedlich auszuführende Baugruppen zu fertigen und vorzuhalten sind. Bevorzugt sind dabei drei Varianten der Traktionsbatterie vorgesehen, nämlich
- • eine sogenannten „AC-Variante“, die lediglich den Traktionsstecker mit dem Traktions-Leitungsstrang in der Gehäuseoberschale aufweist, dazu optional den Bordnetzstecker mit dem Bordnetz-Leitungsstrang und/oder eine Pilotleitung zum Traktionsstecker,
- • eine sogenannte „DC-Variante“, die den Traktionsstecker mit dem Traktions-Leitungsstrang sowie den Ladestecker mit dem Lade-Leitungsstrang in der Gehäuseoberschale aufweist, dazu optional wieder den Bordnetzstecker mit dem Bordnetz-Leitungsstrang und/oder wenigstens eine, bevorzugt je eine Pilotleitung zum Traktionsstecker und zum Ladestecker, und
- • eine sogenannte „DC-Variante mit Schützen“, die den Traktionsstecker mit dem Traktions-Leitungsstrang, den Ladestecker mit dem Lade-Leitungsstrang sowie die Schalteinrichtung zum Verbinden oder Trennen von Ladestecker und Lade-Leitungsstrang in der Gehäuseoberschale aufweist, dazu optional wieder den Bordnetzstecker mit dem Bordnetz-Leitungsstrang und/oder wenigstens eine, bevorzugt je eine Pilotleitung zum Traktionsstecker und zum Ladestecker und/oder zur Schalteinrichtung optional den Messleitungsstrang.
- • a so-called “AC variant”, which only has the traction plug with the traction cable harness in the upper housing shell, plus optionally the on-board power supply plug with the on-board power supply harness and/or a pilot cable to the traction plug,
- • a so-called “DC variant”, which has the traction plug with the traction cable harness and the charging plug with the charging cable harness in the upper housing shell, optionally also the on-board power supply plug with the on-board power supply cable harness and/or at least one, preferably one pilot line each to the traction plug and to the charging plug, and
- • a so-called “DC variant with contactors”, which has the traction plug with the traction cable harness, the charging plug with the charging cable harness and the switching device for connecting or disconnecting the charging plug and charging cable harness in the upper housing shell, plus optionally the on-board network plug with the on-board network cable harness and/or at least one, preferably one pilot line each to the traction plug and to the charging plug and/or to the switching device, optionally the measuring cable harness.
Zu jeder dieser Varianten wird eine dementsprechend variiert ausgestattete Gehäuseoberschale mit der stets identisch ausgebildeten Gehäuseunterschale kombiniert, die stets gleich mit den Batteriemodulen und der Traktionsbatterie-Anschlusseinheit ausgebildet ist. Durch die erfindungsgemäße Montageschnittstelle wird die beliebige Kombination aller unterschiedlich ausgestatteten Gehäuseoberschalen mit der einheitlich ausgebildeten Unterschale ermöglicht.For each of these variants, a correspondingly differently equipped housing upper shell is combined with the identically designed housing lower shell, which is always identically designed with the battery modules and the traction battery connection unit. The mounting interface according to the invention enables any combination of all differently equipped housing upper shells with the uniformly designed lower shell.
Durch diese Vereinheitlichung und Vereinfachung der Konstruktion des Gehäuses und seiner Ausstattung lassen sich Fertigungslinien für die Herstellung der damit ausgebildeten Traktionsbatterien einsparen bzw. vereinfachen, wodurch Kosten reduziert werden. Die Konstruktion ermöglicht ferner eine vereinfachte und verbesserte Prüfung der gefertigten Baugruppen, da die Gehäuseoberschalen mit den darin angeordneten Ausstattungen getrennt von den Gehäuseunterschalen mit den Batteriemodulen und der Traktionsbatterie-Anschlusseinheit geprüft werden können und es dabei einfacher möglich ist, alle Bestandteile dieser Ausstattungen gezielt einzeln zu prüfen. Das ermöglicht eine einfache Einhaltung erhöhter Qualitätsanforderungen; auch wird die Prüfung dadurch sicherer, dass weniger Schaltungselemente der Traktionsbatterie insgesamt unter Spannung geprüft werden müssen. Der Vorteil größerer Sicherheit ergibt sich auch für die Fertigung der Gehäuseoberschalen mit ihrer Ausstattung.This standardization and simplification of the design of the housing and its equipment allows for the elimination or simplification of production lines for the manufacture of the traction batteries formed with them, thereby reducing costs. The design also enables simplified and improved testing of the manufactured assemblies, as the housing upper shells with the equipment arranged therein can be tested separately from the housing lower shells with the battery modules and the traction battery connection unit, making it easier to specifically test all components of this equipment individually. This makes it easier to comply with increased quality requirements; testing is also more reliable because fewer circuit elements of the traction battery overall need to be tested under voltage. The advantage of greater safety also applies to the production of the housing upper shells and their equipment.
Erfindungsgemäß umfasst das Gehäuse die Montageschnittstelle:
- • ein mit der Traktionsbatterie-Anschlusseinheit verbundenes und/oder in der Traktionsbatterie-Anschlusseinheit geführtes erstes Adapterteil, in dem Traktionsanschlüsse, Ladeanschlüsse sowie optional die Bordnetzanschlüsse und/oder die Messanschlüsse enthalten und/oder geführt sind, und
- • ein mit der Gehäuseoberschale verbundenes und/oder in der Gehäuseoberschale geführtes zweites Adapterteil, in dem Anschlusselemente des Traktions-Leitungsstrangs, des Lade-Leitungsstrangs sowie optional des Bordnetz-Leitungsstrangs und/oder des Messleitungsstrangs enthalten und/oder geführt sind,
- • a first adapter part connected to the traction battery connection unit and/or guided in the traction battery connection unit, in which traction connections, charging connections and optionally the on-board network connections and/or the measuring connections are contained and/or guided, and
- • a second adapter part connected to the housing upper shell and/or guided in the housing upper shell, in which connection elements of the traction cable harness, the charging cable harness and optionally the on-board network cable harness and/or the measuring cable harness are contained and/or guided,
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.Advantageous embodiments of the invention are characterized in the subclaims.
Dabei ist als Montagerichtung hier eine räumliche Bewegungsrichtung bezeichnet, in der die beschriebenen Elemente - hier das erste und das zweite Adapterteil bzw. die Gehäuseoberschale und die Gehäuseunterschale mit der Traktionsbatterie-Anschlusseinheit - beim Montagevorgang zwecks ihrer Verbindung aufeinander zu bewegt werden. Bevorzugt ist die Montagerichtung geradlinig, d.h. die beschriebenen Elemente werden beim Montagevorgang zwecks ihrer Verbindung geradlinig aufeinander zu bewegt. Dabei enthält diese Bewegung insbesondere keinerlei Dreh- oder Schwenkbewegung oder Änderung einer Bewegungsrichtung. Besonders bevorzugt ist die Montagerichtung geradlinig senkrecht ausgerichtet, d.h. angelehnt an ein in üblicher Weise räumlich ausgerichtetes, kartesisches Koordinatensystem in dessen z-Achsen-Richtung. Demgemäß wird ein Zusammenführen der beschriebenen Elemente beim Montagevorgang in dieser Montagerichtung auch als z-Achsen-Montage bezeichnet. Diese z-Achsen-Montage zeichnet sich durch eine besonders einfache Handhabung der zu montierenden Elemente aus. Die beschriebenen Elemente sind somit derart gestaltet, dass ihre Montage durch eine aufeinander zu führende Bewegung wenigstens eines der zu montierenden Elemente in der Montagerichtung vornehmbar ist.The assembly direction here refers to a spatial direction of movement in which the described elements - here the first and second adapter parts or the upper housing shell and the lower housing shell with the traction battery connection unit - are moved towards one another during the assembly process for the purpose of connecting them. The assembly direction is preferably rectilinear, i.e. the described elements are moved towards one another in a rectilinear manner during the assembly process for the purpose of connecting them. In particular, this movement does not contain any rotating or pivoting movement or change in the direction of movement. The assembly direction is particularly preferably oriented in a rectilinear vertical direction, i.e. based on a conventionally spatially oriented, Cartesian coordinate system in its z-axis direction. Accordingly, bringing the described elements together during the assembly process in this assembly direction is also referred to as z-axis assembly. This z-axis assembly is characterized by particularly simple handling of the elements to be assembled. The described elements are thus designed such that their assembly can be carried out by a movement of at least one of the elements to be assembled towards one another in the assembly direction.
Gemäß der beschriebenen Weiterbildung der Erfindung sind vorteilhaft die Montagerichtungen beim Zusammenführen des ersten und des zweiten Adapterteils einerseits bzw. der Gehäuseoberschale und der Gehäuseunterschale mit der Traktionsbatterie-Anschlusseinheit andererseits identisch. Bevorzugt sind nun das erste und das zweite Adapterteil bzw. die Gehäuseoberschale und die Gehäuseunterschale mit der Traktionsbatterie-Anschlusseinheit derart ausgebildet bzw. angeordnet, dass mit einer einzigen aufeinander zu führenden Bewegung in der Montagerichtung zugleich sowohl die Gehäuseoberschale mit der Gehäuseunterschale als auch das erste Adapterteil mit dem zweiten Adapterteil zusammengefügt werden.According to the described development of the invention, the assembly directions when joining the first and second adapter parts, on the one hand, or the housing upper shell and the housing lower shell with the traction battery connection unit, on the other hand, are advantageously identical. Preferably, the first and second adapter parts, or the housing upper shell and the housing lower shell with the traction battery connection unit, are designed or arranged such that, with a single, mutually directed movement in the assembly direction, both the housing upper shell and the housing lower shell and the first adapter part and the second adapter part are joined simultaneously.
Dazu ist entsprechend der beschriebenen Weiterbildung der Erfindung zweckmäßig das erste Adapterteil mit der Traktionsbatterie-Anschlusseinheit verbunden und/oder in der Traktionsbatterie-Anschlusseinheit geführt, und ist weiterhin das zweite Adapterteil mit der Gehäuseoberschale verbunden und/oder in der Gehäuseoberschale geführt. Im ersten Adapterteil wiederum sind die Traktionsanschlüsse, die Ladeanschlüsse sowie optional die Bordnetzanschlüsse und/oder die Messanschlüsse enthalten und/oder geführt, und im zweiten Adapterteil sind Anschlusselemente des Traktions-Leitungsstrangs, des Lade-Leitungsstrangs sowie optional des Bordnetz-Leitungsstrangs und/oder des Messleitungsstrangs enthalten und/oder geführt.For this purpose, according to the described development of the invention, the first adapter part is expediently connected to the traction battery connection unit and/or guided in the traction battery connection unit, and the second adapter part is furthermore connected to the housing upper shell and/or guided in the housing upper shell. The first adapter part, in turn, contains and/or guides the traction connections, the charging connections, and optionally the on-board power supply connections and/or the measuring connections, and the second adapter part contains and/or guides connection elements of the traction wiring harness, the charging wiring harness, and optionally the on-board power supply wiring harness and/or the measuring wiring harness.
In diesem Zusammenhang ist der Begriff „verbunden“ im Sinne eines wenigstens weitgehend starren Verbindens der jeweils bezeichneten Elemente benutzt. Der Begriff „geführt“ bedeutet hier, dass ein geführtes Element durch ein führendes Element und/oder mit dem führenden Element in eine bestimmte Richtung und/oder in einem bestimmten Raumbereich bewegbar ist, ohne dass dafür eine starre Verbindung bestehen muss. Eine derart ausgestaltete Verbindung und Führung weist insbesondere die Eigenschaft auf, d.h. ist in der Weise ausgebildet, dass bei Bewegung des führenden Elements insbesondere in Montagerichtung das geführte Element dieselbe Bewegung innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereichs mit ausführt. Dabei ist bei einer so definierten „Verbindung“ der Toleranzbereich, in dem die Bewegung des verbundenen Elements vornehmbar ist, kleiner als bei einer „Führung“. Dadurch ist es bei einer „Führung“ möglich, Ungenauigkeiten, die in einer Positionierung der führenden Elemente zueinander beim Montagevorgang auftreten, bei der Positionierung der geführten Elemente zueinander auszugleichen, d.h. die geführten Elemente trotzdem in engen Toleranzen zusammenzufügen.In this context, the term "connected" is used to mean an at least largely rigid connection of the respective designated elements. The term "guided" here means that a guided element can be moved by a leading element and/or with the leading element in a specific direction and/or within a specific spatial area, without the need for a rigid connection. A connection and guide configured in this way has the particular property, i.e., is designed in such a way that when the leading element moves, particularly in the assembly direction, the guided element also executes the same movement within a predetermined tolerance range. With a "connection" defined in this way, the tolerance range within which the movement of the connected element is possible is smaller than with a "guide". This makes it possible with a "guide" to compensate for inaccuracies that occur in the positioning of the leading elements relative to one another during the assembly process when positioning the guided elements relative to one another, i.e., to nevertheless join the guided elements together within close tolerances.
Hier bildet bei dieser Ausgestaltung die in der Gehäuseunterschale angeordnete Traktionsbatterie-Anschlusseinheit das führende Element für das erste Adapterteil, das demgegenüber ein geführtes Element darstellt. Entsprechend bildet die Gehäuseoberschale das führende Element für das zweite Adapterteil, das demgegenüber ein geführtes Element darstellt. Das erste Adapterteil bildet seinerseits ein führendes Element für Traktionsanschlüsse, Ladeanschlüsse sowie optional Bordnetzanschlüsse und/oder Messanschlüsse als im ersten Adapterteil geführte Elemente, und das zweite Adapterteil wiederum bildet ein führendes Element für Anschlusselemente des Traktions-Leitungsstrangs, des Lade-Leitungsstrangs sowie optional des Bordnetz-Leitungsstrangs und/oder des Messleitungsstrangs als im zweiten Adapterteil geführte Elemente. Eine „Führung“ z.B. des ersten Adapterteils durch die Traktionsbatterie-Anschlusseinheit ist dann z.B. dadurch gegeben, dass das erste Adapterteil mit vorgegebenem Spiel - quer zu oder auch in der Montagerichtung - an der Traktionsbatterie-Anschlusseinheit angeordnet ist. Auch kann ein flexibles bzw. federndes Verbindungselement zwischen der Traktionsbatterie-Anschlusseinheit und dem ersten Adapterteil im Gegensatz zu einer starren Verbindung eine „Führung“ bilden.In this embodiment, the traction battery connection unit arranged in the lower housing shell forms the guiding element for the first adapter part, which in contrast represents a guided element. Accordingly, the upper housing shell forms the guiding element for the second adapter part, which in contrast represents a guided element. The first adapter part, in turn, forms a guiding element for traction connections, charging connections, and optionally vehicle electrical system connections and/or measuring connections as elements guided in the first adapter part, and the second adapter part, in turn, forms a guiding element for connection elements of the traction wiring harness, the charging wiring harness, and optionally the vehicle electrical system wiring harness and/or the measuring wiring harness as elements guided in the second adapter part. "Guidance," for example of the first adapter part through the traction battery connection unit, is then provided, for example, by the fact that the first adapter part is arranged on the traction battery connection unit with a predetermined amount of play - transverse to or in the assembly direction. A flexible or spring-loaded connecting element between the traction battery connection unit and the first adapter part can also form a “guide” in contrast to a rigid connection.
Auf diese Weise werden die mit den bezeichneten Anschlüssen elektrisch zu verbindenden Anschlusselemente, d.h. die Traktionsanschlüsse mit den Anschlusselementen des Traktions-Leitungsstrangs, die Ladeanschlüsse mit den Anschlusselementen des Lade-Leitungsstrangs und, soweit vorgesehen, die Bordnetzanschlüsse mit den Anschlusselementen des Bordnetz-Leitungsstrangs und die Messanschlüsse mit den Anschlusselementen des Messleitungsstrangs, zugleich mit dem Montagevorgang der Gehäuseoberschale auf die Gehäuseunterschale wenigstens zum Vorbereiten ihrer Verbindung miteinander ohne zusätzlichen Eingriff oder zusätzliche Handhabungsschritte zusammengeführt, wobei das formschlüssige Ineinanderfassen der Adapterteile eine präzise, schnelle und sichere Ausrichtung, d.h. Positionierung, der bezeichneten Anschlüsse und Anschlusselemente zueinander gewährleistet. Dies ermöglicht einen einfachen, sicheren und schnellen Montagevorgang, d.h. eine vereinfachte Herstellung des erfindungsgemäßen Gehäuses, weil die Gehäuseoberschale sehr einfach durch Aufsetzen in der Montagerichtung, bevorzugt in z-Achsen-Richtung, d.h. in einer sehr einfachen Bewegung, von oben auf die Gehäuseunterschale gebracht und dabei vorteilhaft auch sofort verklebt werden kann, und mit diesem Aufsetzen zugleich die Anschlüsse und Anschlusselemente zum Herstellen der elektrischen Verbindungen zwischen der Gehäuseoberschale und der Gehäuseunterschale selbsttätig zusammengeführt werden. Eine derartige z-Achsen-Montage ist einfach, schnell und präzise, d.h. unter Einhaltung geringer Fertigungstoleranzen, ausführbar und daher auch gut automatisierbar sowie unfallsicher, da die Wahrscheinlichkeit und somit Gefahr einer Berührung von unter der Spannung der Batteriemodule stehenden Elementen verringert ist.In this way, the connection elements to be electrically connected to the designated connections, ie the traction connections with the connection elements of the traction wiring harness, the charging connections with the connection elements of the charging wiring harness and, as far as provided, the vehicle electrical system connections with the connection elements of the vehicle electrical system wiring harness and the measuring connections with the connection elements of the measuring cable harness, at the same time as the assembly process of the upper housing shell onto the lower housing shell, at least for preparing their connection to one another without additional intervention or additional handling steps, wherein the positive engagement of the adapter parts ensures precise, quick and secure alignment, i.e. positioning, of the designated connections and connection elements relative to one another. This enables a simple, safe and fast assembly process, i.e. simplified manufacture of the housing according to the invention, because the upper housing shell can be brought very easily onto the lower housing shell from above by placing it in the assembly direction, preferably in the z-axis direction, i.e. in a very simple movement, and can advantageously also be glued immediately, and with this placement at the same time the connections and connection elements for establishing the electrical connections between the upper housing shell and the lower housing shell are automatically brought together. Such a z-axis assembly is simple, fast and precise, i.e., can be carried out while maintaining small manufacturing tolerances, and is therefore also easy to automate and safe from accidents, since the probability and thus the risk of contact with elements under voltage of the battery modules is reduced.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gehäuses sind wenigstens einige der Traktionsanschlüsse, der Ladeanschlüsse sowie optional der Bordnetzanschlüsse und/oder der Messanschlüsse einerseits mit zugehörigen Anschlusselementen des Traktions-Leitungsstrangs, des Lade-Leitungsstrangs sowie optional des Bordnetz-Leitungsstrangs und/oder des Messleitungsstrangs andererseits steckbar und/oder schraubbar verbunden. Bevorzugt sind diese Verbindungen durch Stecken und/oder Schrauben in der z-Achsen-Richtung hergestellt. Die Verbindungen können unmittelbar beim Zusammenführen der Gehäuseoberschale und der Gehäuseunterschale und/oder im Anschluss an dieses Zusammenführen in einem gesonderten Montageschritt vorgenommen sein. Sie können bei diesem Zusammenführen bereits vollständig vorgenommen, insbesondere selbsttätig vorgenommen, oder durch einen ergänzenden Montagevorgang, der ein Stecken und/oder Schrauben umfasst, ausgeführt sein, wobei im letzteren Fall Anschlüsse und Anschlusselemente beim Zusammenführen der Gehäuseoberschale und der Gehäuseunterschale in Vorbereitung für das Stecken und/oder Schrauben zueinander ausgerichtet werden. Besonders bevorzugt sind die Verbindungen der Traktionsanschlüsse und Ladeanschlüsse einerseits mit zugehörigen Anschlusselementen des Traktions-Leitungsstrangs und des Lade-Leitungsstrangs andererseits schraubbar, d.h. durch Schrauben, z.B. mit Bolzen und Schraublaschen, ausgeführt, und die Verbindungen der Bordnetzanschlüsse und der Messanschlüsse einerseits mit zugehörigen Anschlusselementen des Bordnetz-Leitungsstrangs und des Messleitungsstrangs andererseits sind steckbar, d.h. durch Stecken, z.B. mit Steckvorrichtungen, ausgeführt. In Abwandlungen können die Verbindungen der Traktionsanschlüsse und/oder der Ladeanschlüsse ebenfalls steckbar ausgeführt sein, oder die Verbindungen der Bordnetzanschlüsse und/oder der Messanschlüsse können schraubbar ausgeführt sein.In a further preferred embodiment of the housing according to the invention, at least some of the traction connections, the charging connections, and optionally the on-board power supply connections and/or the measuring connections are connected, on the one hand, to associated connection elements of the traction wiring harness, the charging wiring harness, and optionally the on-board power supply wiring harness and/or the measuring wiring harness, on the other hand, in a pluggable and/or screwable manner. These connections are preferably established by plugging and/or screwing in the z-axis direction. The connections can be made directly when the housing upper shell and the housing lower shell are joined together and/or following this joining in a separate assembly step. They can already be completely made during this joining, in particular carried out automatically, or can be implemented by a supplementary assembly process that includes plugging and/or screwing, wherein in the latter case, the connections and connection elements are aligned with one another when the housing upper shell and the housing lower shell are joined together in preparation for the plugging and/or screwing. Particularly preferably, the connections of the traction connections and charging connections, on the one hand, to the associated connection elements of the traction wiring harness and the charging wiring harness, on the other hand, are screwable, i.e., implemented by screws, e.g., with bolts and screw tabs. The connections of the vehicle electrical system connections and the measuring connections, on the one hand, to the associated connection elements of the vehicle electrical system wiring harness and the measuring wiring harness, on the other hand, are pluggable, i.e., implemented by plugging, e.g., with plug-in devices. In modifications, the connections of the traction connections and/or the charging connections can also be pluggable, or the connections of the vehicle electrical system connections and/or the measuring connections can be screwable.
Nach einer anderen bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Gehäuses sind alle Traktionsanschlüsse, Ladeanschlüsse sowie optional Bordnetzanschlüsse und/oder Messanschlüsse einerseits mit den zugehörigen Anschlusselementen des Traktions-Leitungsstrangs, des Lade-Leitungsstrangs sowie optional des Bordnetz-Leitungsstrangs und/oder des Messleitungsstrangs andererseits steckbar verbunden. Die steckbare Verbindung ermöglicht eine besonders schnelle und sichere Fertigung. Insbesondere können alle elektrischen Verbindungen zwischen der Gehäuseoberschale und der Gehäuseunterschale zugleich mit dem Zusammenführen und Verkleben der Gehäuseoberschale mit der Gehäuseunterschale gebildet werden; die genannten Anschlusselemente werden also über das Ausrichten zu den betreffenden Anschlüssen der Traktionsbatterie-Anschlusseinheit hinaus sofort mit diesen fertig verbunden. Optional ist auch ein dem Zusammenführen und Ausrichten in einem gesonderten Montageschritt nachfolgendes Stecken der Verbindungen möglich, was zugleich ein individuelles Überprüfen der Verbindung während des Montagevorgangs, insbesondere durch eine mit der Fertigung betraute Person, ermöglicht.According to another preferred embodiment of the housing according to the invention, all traction connections, charging connections, and optionally on-board power supply connections and/or measuring connections are pluggably connected to the associated connection elements of the traction wiring harness, the charging wiring harness, and optionally the on-board power supply wiring harness and/or the measuring wiring harness. This pluggable connection enables particularly fast and reliable production. In particular, all electrical connections between the housing upper shell and the housing lower shell can be formed simultaneously with the joining and bonding of the housing upper shell to the housing lower shell; thus, the aforementioned connection elements are immediately fully connected to the relevant connections of the traction battery connection unit beyond their alignment. Optionally, plugging the connections following the joining and alignment in a separate assembly step is also possible, which simultaneously enables individual checking of the connection during the assembly process, in particular by a person entrusted with production.
Ferner wird das Risiko einer Berührung spannungsführender Elemente beim allein durch Stecken vorgenommenen Montagevorgang weiter verringert. Auch das Risiko, dass z.B. ein Bolzen für eine schraubbare Verbindung während des Montagevorgangs in das Innere des Gehäuses gerät und dort Störungen, insbesondere Beschädigungen, durch Kurzschlüsse hervorruft, ist dadurch ausgeschlossen. Diese Vorteile rechtfertigen selbst einen möglicherweise erhöhten Aufwand für die Ausbildung der Verbindungen mit Steckvorrichtungen.Furthermore, the risk of contact with live elements during assembly performed solely by plugging in is further reduced. The risk of, for example, a bolt for a screw connection getting inside the housing during the assembly process and causing malfunctions, particularly damage, through short circuits is also eliminated. These advantages even justify the potentially increased effort required to design the connections with plug-in devices.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gehäuses
- • ist wenigstens eine, bevorzugt eine, Montageöffnung in der Gehäuseoberschale, bevorzugt an einer Oberseite der Gehäuseoberschale, angeordnet und
- • ist die Montageschnittstelle an einer Innenseite der Gehäuseoberschale im Bereich der wenigstens einen, bevorzugt einen, Montageöffnung in der Gehäuseoberschale von einer Außenseite des Gehäuses in der Montagerichtung, in der Gehäuseoberschale und Gehäuseunterschale zum Bilden des Gehäuses zusammengeführt sind, zugreifbar angeordnet.
- • at least one, preferably one, mounting opening is arranged in the housing upper shell, preferably on an upper side of the housing upper shell, and
- • the mounting interface is arranged on an inner side of the housing upper shell in the region of the at least one, preferably one, mounting opening in the housing upper shell from an outer side of the housing in the mounting direction in which the housing upper shell and housing lower shell are brought together to form the housing.
Gemäß dieser Ausführungsform ist die Gehäuseoberschale mit einer oder mehreren Montageöffnungen ausgestaltbar. Bevorzugt ist jedoch nur eine einzige Montageöffnung vorgesehen, um die Gehäuseoberschale möglichst einfach auszubilden und damit den Fertigungsaufwand gering zu halten, auch im Hinblick auf eine erforderliche, ggf. hermetische, Abdichtung des Gehäuses, die auch eine entsprechende Abdichtung der Montageöffnung erfordert. Die Anordnung der Montageöffnung an einer Oberseite der Gehäuseoberschale ermöglicht einen Zugriff durch die Montageöffnung auf das Innere des Gehäuses in der Montagerichtung, d.h. der z-Achsen-Richtung.According to this embodiment, the housing upper shell can be configured with one or more mounting openings. However, only a single mounting opening is preferably provided in order to keep the housing upper shell as simple as possible and thus minimize manufacturing costs, also with regard to a required, possibly hermetic, sealing of the housing, which also requires a corresponding sealing of the mounting opening. The arrangement of the mounting opening on an upper side of the housing upper shell enables access through the mounting opening to the interior of the housing in the assembly direction, i.e., the z-axis direction.
Bei dieser Ausführungsform ist vorteilhaft die Montageschnittstelle mit den Traktionsanschlüssen, den Ladeanschlüssen und optional den Bordnetzanschlüssen und/oder den Messanschlüssen sowie den zugehörigen Anschlusselementen des Traktions-Leitungsstrangs, des Lade-Leitungsstrangs und optional des Bordnetz-Leitungsstrangs und/oder des Messleitungsstrangs innerhalb des Gehäuses im Bereich, d.h. hinter, der Montageöffnung angeordnet. Durch die Montageöffnung hindurch ist die Montageschnittstelle damit von der Außenseite des Gehäuses in der Montagerichtung, d.h. in der z-Achsen-Richtung, zugänglich. Damit können alle Montagearbeiten, die noch nach dem Zusammenführen der Gehäuseoberschale mit der Gehäuseunterschale auszuführen sind, also insbesondere das Herstellen der elektrischen Verbindungen, ungehindert auch in der Montagerichtung, d.h. der z-Achsen-Richtung, vorgenommen werden; z.B. können Steckverbindungen durch eine Steckbewegung in der Montagerichtung ausgeführt sein, oder Bolzen für eine Schraubverbindung können in der Montagerichtung eingeschraubt sein. Dies vereinfacht die Herstellung und ermöglicht bzw. erleichtert ebenfalls eine Automatisierung dieses Montageschritts, d.h. eine einfache Ausführung durch Fertigungsroboter, da die einfache Steck- bzw. Schraubbewegung in der - gemeinsamen - Montagerichtung auch mit Fertigungsrobotern leicht und präzise ausführbar ist.In this embodiment, the mounting interface with the traction connections, the charging connections, and optionally the on-board power supply connections and/or the measuring connections, as well as the associated connection elements of the traction wiring harness, the charging wiring harness, and optionally the on-board power supply harness and/or the measuring wiring harness, is advantageously arranged within the housing in the area of, i.e., behind, the mounting opening. The mounting interface is thus accessible through the mounting opening from the outside of the housing in the mounting direction, i.e., in the z-axis direction. This allows all assembly work that still needs to be performed after the upper housing shell has been joined to the lower housing shell, in particular the establishment of the electrical connections, to be carried out unhindered in the mounting direction, i.e., the z-axis direction. For example, plug-in connections can be implemented by a plug-in movement in the mounting direction, or bolts for a screw connection can be screwed in the mounting direction. This simplifies production and also enables or facilitates automation of this assembly step, i.e. simple execution by production robots, since the simple plugging or screwing movement in the - common - assembly direction can also be carried out easily and precisely with production robots.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gehäuses zeichnet sich durch ein Zusammenwirken der folgenden, auf der vorstehenden Erläuterung fußenden Merkmale aus:
- • alle Anschlüsse und Anschlusselemente der Montageschnittstelle, d.h. alle Traktionsanschlüsse, Ladeanschlüsse sowie optional Bordnetzanschlüsse und/oder Messanschlüsse einerseits und alle zugehörigen Anschlusselemente des Traktions-Leitungsstrangs, des Lade-Leitungsstrangs sowie optional des Bordnetz-Leitungsstrangs und/oder des Messleitungsstrangs andererseits sind steckbar verbunden,
- • dabei sind alle Anschlüsse einerseits und alle zugehörigen Anschlusselemente andererseits in einer gemeinsamen, kombinierten Steckvorrichtung zusammengefasst angeordnet, so dass alle elektrischen Verbindungen zwischen der Gehäuseoberschale und der Gehäuseunterschale mit einem einzigen, gemeinsamen Montageschritt, d.h. Steckvorgang, in der Montagerichtung hergestellt sind, und
- • die Gehäuseoberschale weist eine Montageöffnung auf.
- • all connections and connection elements of the mounting interface, ie all traction connections, charging connections and optional on-board network connections and/or measuring connections on the one hand and all associated connection elements of the traction wiring harness, the charging wiring harness and optionally the on-board network wiring harness and/or the measuring wiring harness on the other hand are connected in a pluggable manner,
- • all connections on the one hand and all associated connection elements on the other hand are arranged in a common, combined plug-in device, so that all electrical connections between the housing upper shell and the housing lower shell are made with a single, common assembly step, ie plugging process, in the assembly direction, and
- • The upper housing shell has a mounting opening.
Die kombinierte Steckvorrichtung bildet dabei bevorzugt die Montageschnittstelle.The combined plug-in device preferably forms the assembly interface.
Diese Merkmalskombination vereinigt die Vorteile einer einfachen Gestaltung der Gehäuseoberschale mit geringstmöglicher Anzahl von Bauteilen und Dichtstellen mit den Vorteilen einer einfach, schnell und sicher herstellbaren elektrischen Verbindung mit hoher Fertigungsqualität. Selbst wenn dabei etwa durch die gemeinsame, kombinierte Steckvorrichtung Mehrkosten entstehen sollten, werden diese durch die genannten Vereinfachungen der Gestaltung und Montage der Gehäuseoberschale sowie der Fertigungsschritte beim Zusammenbau von Gehäuseoberschale und Gehäuseunterschale ausgeglichen.This combination of features combines the advantages of a simple design of the housing upper shell with the smallest possible number of components and sealing points with the advantages of a simple, quick, and reliable electrical connection with high manufacturing quality. Even if additional costs arise due to the common, combined connector, these are offset by the aforementioned simplifications in the design and assembly of the housing upper shell, as well as the manufacturing steps involved in assembling the housing upper shell and housing lower shell.
Die oben genannte Aufgabe wird ferner durch eine Gehäuseoberschale für ein Gehäuse der vorbeschriebenen Art gelöst.The above-mentioned object is further achieved by a housing upper shell for a housing of the type described above.
Die oben genannte Aufgabe wird außerdem gelöst durch eine Traktionsbatterie, die ein Gehäuse der vorbeschriebenen Art sowie wenigstens ein Batteriemodul umfasst.The above-mentioned object is also achieved by a traction battery which comprises a housing of the type described above and at least one battery module.
Die oben genannte Aufgabe wird auch gelöst durch ein elektrisch antreibbares Fahrzeug, das mit einer Traktionsbatterie der vorbezeichneten und beschriebenen Art ausgestattet ist.The above-mentioned object is also achieved by an electrically driven vehicle which is equipped with a traction battery of the type described above.
Die Gehäuseunterschale, die Gehäuseoberschale, die Traktionsbatterie sowie das Fahrzeug der erfindungsgemäß ausgestalteten Art weisen ebenfalls die Merkmale, Eigenschaften und Vorteile auf, die vorstehend für das erfindungsgemäße Gehäuse erläutert sind.The housing lower shell, the housing upper shell, the traction battery and the vehicle of the type designed according to the invention also have the features, properties and advantages explained above for the housing according to the invention.
Die beschriebene, erfindungsgemäße Gestaltung der Traktionsbatterie und deren Gehäuseunterschale sowie Gehäuseoberschale und insbesondere die modulare Anordnung der Elemente der Traktionsbatterie auf die Gehäuseunterschale und die Gehäuseoberschale ermöglicht eine auch örtlich völlig getrennte Vorfertigung der Gehäuseunterschale einerseits und der Varianten der Gehäuseoberschale andererseits, die erst im letzten Fertigungsabschnitt zusammengebaut werden. Damit ist die Möglichkeit gegeben, Fertigungsanlagen für die Herstellung der Traktionsbatterien noch flexibler zu gestalten. Beispielsweise kann die Fertigung der einheitlich aufgebauten Gehäuseunterschale in einen darauf spezialisierten Fertigungsbetrieb ausgelagert werden; die fertig vormontierten Gehäuseunterschalen werden dann als Zulieferteil der Fertigungsanlage für den Zusammenbau von Gehäuseunterschale und Gehäuseoberschale zugeführt. Entsprechendes kann auch bei der Fertigung der Gehäuseoberschale durchgeführt werden.The described inventive design of the traction battery and its housing lower shell and housing upper shell, and in particular the modular arrangement of the traction battery elements on the housing lower shell and the housing upper shell, enables completely separate prefabrication of the housing lower shell on the one hand and the variants of the housing upper shell on the other, which are only assembled in the final production stage. This makes it possible to make production facilities for the manufacture of traction batteries even more flexible. For example, the production of the uniformly constructed housing lower shell can be outsourced to a specialized manufacturing facility; the pre-assembled housing lower shells are then supplied to the production facility for the assembly of the housing lower shell and housing upper shell. The same can also be done for the production of the housing upper shell.
Die oben genannte Aufgabe wird schließlich gelöst durch ein Verfahren zum Montieren eines Gehäuses einer Traktionsbatterie eines elektrisch antreibbaren Fahrzeugs, d.h. zum Zusammenbauen des Gehäuses aus einer Gehäuseoberschale und einer Gehäuseunterschale, wobei das erfindungsgemäße Verfahren die folgenden Verfahrensschritte aufweist:
- • in einem ersten Schritt werden eine Gehäuseoberschale und eine Gehäuseunterschale zum Bilden des Gehäuses in einer Montagerichtung zusammengeführt und miteinander formschlüssig verbunden, dabei werden
- ◯ ein mit einer in der Gehäuseunterschale des Gehäuses angeordneten Traktionsbatterie-Anschlusseinheit verbundenes und/oder in der Traktionsbatterie-Anschlusseinheit geführtes erstes Adapterteil, in dem Traktionsanschlüsse, undLadeanschlüsse und optional Bordnetzanschlüsse und/oder Messanschlüsse enthalten und/oder geführt sind, und
- ◯ ein mit der Gehäuseoberschale des Gehäuses verbundenes und/oder in der Gehäuseoberschale geführtes zweites Adapterteil, in dem Anschlusselemente eines Traktions-Leitungsstrangs, eines Lade-Leitungsstrangs und optional eines Bordnetz-Leitungsstrangs und/oder eines Messleitungsstrangs enthalten und/oder geführt sind,
- • in einem zweiten Schritt werden bei und/oder nach dem formschlüssig ineinander fassend Zusammenführen und dadurch mechanischen Verbinden des ersten und des zweiten Adapterteils miteinander die
- ◯ die Traktionsanschlüsse, die Ladeanschlüsse und optional die Bordnetzanschlüsse und/oder die Messanschlüsse und die
- ◯ Anschlusselemente des Traktions-Leitungsstrangs und des Lade-Leitungsstrangs sowie optional des Bordnetz-Leitungsstrangs und/oder des Messleitungsstrangs
- • In a first step, a housing upper shell and a housing lower shell are brought together in an assembly direction to form the housing and connected to each other in a form-fitting manner,
- ◯ a first adapter part connected to a traction battery connection unit arranged in the lower housing shell of the housing and/or guided in the traction battery connection unit, in which traction connections, charging connections and optionally on-board network connections and/or measuring connections are contained and/or guided, and
- ◯ a second adapter part connected to the housing upper shell of the housing and/or guided in the housing upper shell, in which connection elements of a traction cable harness, a charging cable harness and optionally an on-board network cable harness and/or a measuring cable harness are contained and/or guided,
- • In a second step, during and/or after the form-fitting joining and thereby mechanical connection of the first and second adapter parts, the
- ◯ the traction connections, the charging connections and optionally the on-board network connections and/or the measuring connections and the
- ◯ Connection elements of the traction wiring harness and the charging wiring harness as well as optionally the on-board network wiring harness and/or the measuring wiring harness
Sofern bei diesem zweiten Schritt vorhandene Stecker, insbesondere für Bordnetz und/oder Messleitungsstrang, nicht schon beim Zusammenführen, insbesondere Aufsetzen, der Gehäuseoberschale auf die Gehäuseunterschale und damit beim Zusammenführen des ersten und zweiten Adapterteils selbsttätig gesteckt bzw. verrastet werden, erfolgt dies Stecken bzw. Verrasten vorhandener Stecker nach dem Verschrauben zu verschraubender elektrischer Verbindungen, wobei insbesondere Traktions- und/oder Lade-Leitungsstrang mit den Traktionsanschlüssen bzw. den Ladeanschlüsse verschraubt werden.
- • Optional zu dem vorbeschriebenen zweiten Verfahrensschritt des Herstellens der elektrischen Verbindungen, d.h. in einer an dessen Stelle tretenden Variation, werden die
- ◯ die Traktionsanschlüsse und die Ladeanschlüsse sowie optional dieBordnetzanschlüsse und/oder die Messanschlüsse einerseits und die
- ◯ die Anschlusselemente des Traktions-Leitungsstrangs, des Lade-Leitungsstrangs sowie optional des Bordnetz-Leitungsstrangs und/oder des Messleitungsstrangs andererseits
- • Optionally to the above-described second process step of establishing the electrical connections, i.e. in a variation replacing it, the
- ◯ the traction connections and the charging connections as well as optionally the on-board network connections and/or the measuring connections on the one hand and the
- ◯ the connection elements of the traction wiring harness, the charging wiring harness and optionally the on-board network wiring harness and/or the measuring wiring harness on the other hand
Dabei ist zum Durchführen des zweiten Verfahrensschritts für die Montageschnittstelle die Montageöffnung in der Oberseite der Gehäuseoberschale vorgesehen, und durch die Montageöffnung wird das Verschrauben und/oder Stecken und/oder Verrasten in der Montagerichtung, insbesondere der z-Achsen-Richtung, d.h. in gebräuchlicher Arbeitslage bei der Fertigung von oben, vorgenommen. Erster und zweiter Verfahrensschritt sind bevorzugt automatisch, d.h. durch einen Fertigungsroboter oder dergleichen, nacheinander oder zugleich oder in einem zeitlichen Verlauf, bei dem die Verfahrensschritte einander zeitlich überlappen, mit einfachen und damit präzise ausführbaren Bewegungen dieses Fertigungsroboters durchführbar. Abschließend wird, ebenfalls vorzugsweise automatisch und ausschließlich in der Montagerichtung, die Montageöffnung verschlossen. Damit wird eine kostengünstige und qualitativ hochwertige Fertigung erzielt.To carry out the second method step for the mounting interface, the mounting opening is provided in the top of the housing upper shell, and the screwing and/or plugging and/or locking in the mounting direction, in particular the z-axis direction, i.e., in the usual working position during production, from above. The first and second process steps are preferably carried out automatically, i.e., by a production robot or the like, one after the other or simultaneously, or in a temporal sequence in which the process steps overlap, with simple and thus precisely executable movements of this production robot. Finally, the assembly opening is closed, also preferably automatically and exclusively in the assembly direction. This achieves cost-effective, high-quality production.
Als Voraussetzung zum Durchführen der aufgeführten Variation des zweiten Verfahrensschritts sind alle Leitungen in einer kombinierten Steckvorrichtung mit insbesondere in Form von Steckern und Buchsen ausgeführten Anschlüssen bzw. Anschlusselementen an der Gehäuseoberschale bzw. an der Traktionsbatterie-Anschlusseinheit der Gehäuseunterschale zusammengefasst. Diese Steckvorrichtung, d.h. deren Stecker und Buchsen, werden beim Aufsetzen der Gehäuseoberschale auf die Gehäuseunterschale wie das erste Adapterteil und das zweite Adapterteil zusammengeführt, z.B. mit Hilfe einer konisch ausgebildeten Führung, und gesteckt und/oder verrastet. Zum Durchführen dieser Variation des zweiten Verfahrensschritts wird keine Montageöffnung benötigt, und auch bei einer Automatisierung wird der Fertigungsablauf des zweiten Verfahrensschritts durch Reduzieren auf eine einzige, einfache Bewegung des Zusammenführens in der Montagerichtung bedeutend vereinfacht.As a prerequisite for implementing the described variation of the second process step, all cables are combined in a combined plug-in device with connections or connection elements, particularly in the form of plugs and sockets, on the upper housing shell or on the traction battery connection unit of the lower housing shell. This plug-in device, i.e., its plugs and sockets, are brought together like the first adapter part and the second adapter part when the upper housing shell is placed on the lower housing shell, e.g., using a conical guide, and are plugged and/or locked. No assembly opening is required to implement this variation of the second process step, and even with automation, the production process of the second process step is significantly simplified by reducing the assembly to a single, simple movement in the assembly direction.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im nachfolgenden näher beschrieben, wobei übereinstimmende Elemente in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen sind und auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird. Es zeigen:
-
1 ein grob schematisches Blockschaltbild eines Beispiels für eine erfindungsgemäß in einer sogenannten „AC-Variante“ gestaltete Traktionsbatterie für ein elektrisch antreibbares Fahrzeug, -
2 ein grob schematisches Blockschaltbild einer gemäß einer sogenannten „DC-Variante“ gestalteten Abwandlung der Traktionsbatterie gemäß1 , -
3 ein grob schematisches Blockschaltbild einer weiteren, gemäß einer sogenannten "DC-Variante mit Schützen gestalteten Abwandlung der Traktionsbatterie gemäß1 und2 , -
4 eine Unteransicht, d.h. Innenansicht, eines Beispiels einer Gehäuseoberschale mit darin angeordneten Elementen, insbesondere elektrischen Schaltungselementen, der Traktionsbatterie in der Ausführung der sogenannten „AC-Variante“ gemäß dem grob schematischen Blockschaltbild von1 in grob schematischer Darstellung, wiedergegeben in einer ersten Blickrichtung entgegen der Montagerichtung, d.h. z-Achsen-Richtung, -
5 eine Unteransicht, d.h. Innenansicht, eines Beispiels einer Gehäuseoberschale mit darin angeordneten Elementen, insbesondere elektrischen Schaltungselementen, der Traktionsbatterie in der Ausführung der sogenannten „DC-Variante“ gemäß dem grob schematischen Blockschaltbild von2 in grob schematischer Darstellung, ebenfalls wiedergegeben in der ersten Blickrichtung entgegen der Montagerichtung, -
6 eine Unteransicht, d.h. Innenansicht, eines Beispiels einer Gehäuseoberschale mit darin angeordneten Elementen, insbesondere elektrischen Schaltungselementen, der Traktionsbatterie in der Ausführung der sogenannten „DC-Variante mit Schützen“ gemäß dem grob schematischen Blockschaltbild von3 in grob schematischer Darstellung, ebenfalls wiedergegeben in der ersten Blickrichtung entgegen der Montagerichtung, -
7 die Unteransicht, d.h. Innenansicht, des Beispiels der Gehäuseoberschale mit darin angeordneten Elementen, insbesondere elektrischen Schaltungselementen, der Traktionsbatterie in der Ausführung der sogenannten „DC-Variante mit Schützen“ gemäß dem grob schematischen Blockschaltbild von3 , d.h. gemäß6 , in detaillierter Darstellung, ebenfalls wiedergegeben in der ersten Blickrichtung entgegen der Montagerichtung, -
8 eine Ausschnittvergrößerung einer Unteransicht, d.h. Innenansicht, des Beispiels der Gehäuseoberschale mit darin angeordneten Elementen, insbesondere elektrischen Schaltungselementen, der Traktionsbatterie in der Ausführung der sogenannten „DC-Variante mit Schützen“ gemäß der detaillierten Darstellung gemäß7 , dargestellt in einer perspektivischen Ansicht aus gegenüber7 veränderter, zweiter Blickrichtung, mit einer Wiedergabe eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäß ausgebildeten Montageschnittstelle, -
9 eine Ausschnittvergrößerung einer Ansicht einer Gehäuseunterschale eines Beispiels einer erfindungsgemäß ausgebildeten Traktionsbatterie mit einer Traktionsbatterie-Anschlusseinheit und einer Wiedergabe des in8 abgebildeten Ausführungsbeispiels der Montageschnittstelle in perspektivischer, schematischer Darstellung aus einer dritten Blickrichtung, -
10 eine weitere Ausschnittvergrößerung einer Ansicht der Gehäuseunterschale des Beispiels der erfindungsgemäß ausgebildeten Traktionsbatterie gemäß9 mit der Traktionsbatterie-Anschlusseinheit und einer Wiedergabe des in den8 und9 abgebildeten Ausführungsbeispiels der Montageschnittstelle in perspektivischer, schematischer Darstellung aus einer gegenüber9 veränderten, vierten Blickrichtung, -
11 die zusammengefügten Adapterteile des in den8 ,9 und10 abgebildeten Ausführungsbeispiels der Montageschnittstelle, wiedergegeben in einer Draufsicht mit einer der ersten Blickrichtung entgegengesetzten fünften Blickrichtung, d.h. einer Blickrichtung in der Montagerichtung, -
12 eine Gesamtansicht des Beispiels der erfindungsgemäß ausgebildeten Traktionsbatterie in einer der Ausführungen der sogenannten „DC-Variante“ oder der sogenannten „DC-Variante mit Schützen“ im gebrauchsbereiten Fertigungszustand nach Zusammenbau der gemäß den Darstellungen der2, 3 oder 5 bis 8 ausgebildeten Gehäuseoberschale mit der gemäß den Darstellungen der9 oder10 ausgebildeten Gehäuseunterschale, umfassend Traktionsstecker, Ladestecker, Bordnetzstecker und Montageöffnung, in schematischer, perspektivischer Darstellung, wiedergegeben in einer sechsten Blickrichtung, und -
13 eine Ausschnittvergrößerung des Beispiels der erfindungsgemäß ausgebildeten Traktionsbatterie gemäß12 mit einer detaillierten Ansicht des Traktionssteckers, des Bordnetzsteckers und der Montageöffnung, in schematischer, perspektivischer Darstellung, wiedergegeben in der sechsten Blickrichtung.
-
1 a roughly schematic block diagram of an example of a traction battery designed according to the invention in a so-called “AC variant” for an electrically driven vehicle, -
2 a roughly schematic block diagram of a modification of the traction battery designed according to a so-called “DC variant” according to1 , -
3 a roughly schematic block diagram of another modification of the traction battery according to a so-called "DC variant with contactors"1 and2 , -
4 a bottom view, ie inside view, of an example of a housing upper shell with elements arranged therein, in particular electrical circuit elements, of the traction battery in the design of the so-called “AC variant” according to the roughly schematic block diagram of1 in a roughly schematic representation, shown in a first viewing direction opposite to the mounting direction, ie z-axis direction, -
5 a bottom view, ie inside view, of an example of a housing upper shell with elements arranged therein, in particular electrical circuit elements, of the traction battery in the design of the so-called “DC variant” according to the roughly schematic block diagram of2 in a roughly schematic representation, also shown in the first viewing direction opposite to the assembly direction, -
6 a bottom view, ie inside view, of an example of a housing upper shell with elements arranged therein, in particular electrical circuit elements, of the traction battery in the design of the so-called “DC variant with contactors” according to the roughly schematic block diagram of3 in a roughly schematic representation, also shown in the first viewing direction opposite to the assembly direction, -
7 the bottom view, ie inside view, of the example of the upper housing shell with elements arranged therein, in particular electrical circuit elements, of the traction battery in the design of the so-called “DC variant with contactors” according to the roughly schematic block diagram of3 , i.e. according to6 , in a detailed representation, also shown in the first viewing direction opposite to the mounting direction, -
8 an enlarged detail of a bottom view, i.e. inside view, of the example of the upper housing shell with elements arranged therein, in particular electrical circuit elements, of the traction battery in the design of the so-called “DC variant with contactors” according to the detailed illustration according to7 , shown in a perspective view from opposite7 changed, second viewing direction, with a reproduction of an embodiment of a mounting interface designed according to the invention, -
9 an enlarged detail of a view of a housing lower shell of an example of a traction battery designed according to the invention with a traction battery connection unit and a reproduction of the8 illustrated embodiment of the mounting interface in a perspective, schematic representation from a third viewing direction, -
10 a further enlarged detail of a view of the housing bottom shell of the example of the traction battery designed according to the invention according to9 with the traction battery connection unit and a reproduction of the8 and9 illustrated embodiment of the mounting interface in perspective, schematic representation from a opposite9 changed, fourth perspective, -
11 the assembled adapter parts of the8 ,9 and10 illustrated embodiment of the mounting interface, shown in a plan view with a fifth viewing direction opposite to the first viewing direction, ie a viewing direction in the mounting direction, -
12 an overall view of the example of the traction battery designed according to the invention in one of the versions of the so-called “DC variant” or the so-called “DC variant with contactors” in the ready-to-use manufacturing state after assembly of the according to the representations of the2, 3 or 5 to 8 designed housing upper shell with the according to the illustrations of the9 or10 formed housing lower shell, comprising traction plug, charging plug, vehicle electrical system plug and mounting opening, in a schematic, perspective view, shown in a sixth viewing direction, and -
13 an enlarged detail of the example of the traction battery designed according to the invention according to12 with a detailed view of the traction plug, the on-board power supply plug and the mounting opening, in a schematic, perspective representation, shown in the sixth viewing direction.
In
Als derartige Anschlüsse weist die Traktionsbatterie-Anschlusseinheit 204 einen ersten Traktionsanschluss 206 und einen zweiten Traktionsanschluss 207 auf, die einerseits zum Abgeben elektrischer Energie von der Traktionsbatterie 200 an einen Traktionsantrieb des elektrisch antreibbaren Fahrzeugs und andererseits zum Zuführen eines Ladestroms zum Aufladen der Batteriemodule 201 vorgesehen sind. Der erste und zweite Traktionsanschluss 206, 207 bilden damit in diesem Beispiel zugleich einen ersten Ladeanschluss 206a bzw. zweiten Ladeanschluss 207a der Traktionsbatterie-Anschlusseinheit 204. Es sind jedoch auch Abwandlungen der Traktionsbatterie-Anschlusseinheit 204 möglich, die von den Traktionsanschlüssen getrennte Ladeanschlüsse aufweisen.As such connections, the traction
Weiterhin ist die Traktionsbatterie-Anschlusseinheit 204 gemäß
Die Traktionsbatterie-Anschlusseinheit 204 weist ferner Messanschlüsse 209 auf. Auch hier sind bevorzugt mehrere Messanschlüsse 209 vorgesehen, die in
Außerdem ist die Traktionsbatterie-Anschlusseinheit 204 gemäß
Die Batteriemodule 201 und die Traktionsbatterie-Anschlusseinheit 204 mit den Traktionsanschlüssen 206 und 207, den Bordnetzanschlüssen 208, den Messanschlüssen 209 und den Steuerleitungsanschlüssen 210 sind gemeinsam in einer Gehäuseunterschale 101 eines nachfolgend noch näher beschriebenen Gehäuses 100 der Traktionsbatterie 200 aufgenommen.The
Die in
Die Gehäuseoberschale 102 der in
Alle vorbeschriebenen elektrischen Verbindungen zwischen den Anschlüssen der Traktionsbatterie-Anschlusseinheit 204 und der Gehäuseoberschale 102 sind in einer erfindungsgemäß vorgesehenen Montageschnittstelle 222 hergestellt. In dieser Montageschnittstelle 222 ist somit der Traktions-Leitungsstrang 211 über das erste Anschlusselement 214 mit dem ersten Traktionsanschluss 206 und über das zweite Anschlusselement 215 mit dem zweiten Traktionsanschluss 207 verbunden. Ferner ist dort eine Verbindung des Bordnetz-Leitungsstrangs 219 über das dritte Anschlusselement 220 mit den Bordnetzanschlüssen 208 der Traktionsbatterie-Anschlusseinheit 204 ausgebildet.All of the above-described electrical connections between the terminals of the traction
Die Montageschnittstelle 222 umfasst auch die Messanschlüsse 209 und die Steuerleitungsanschlüsse 210 der Traktionsbatterie-Anschlusseinheit 204. In
Die Montageschnittstelle 222 umfasst ein mit der Traktionsbatterie-Anschlusseinheit 204 verbundenes erstes Adapterteil 225, in dem die Traktionsanschlüsse 206, 207, die Bordnetzanschlüsse 208, die Messanschlüsse 209 und die Steuerleitungsanschlüsse 210 enthalten sind, und ein mit der Gehäuseoberschale 102 verbundenes zweites Adapterteil 226, in dem die Anschlusselemente 214, 215 des Traktions-Leitungsstrangs 211, das dritte Anschlusselement 220 des Bordnetz-Leitungsstrangs 219 sowie hier optional das vierte Anschlusselement 223 und das fünfte Anschlusselement 224 enthalten sind. Zum Herstellen der vorbeschriebenen elektrischen Verbindungen zwischen den Anschlüssen der Traktionsbatterie-Anschlusseinheit 204 und der Gehäuseoberschale 102 sind die Adapterteile 225, 226 zusammengeführt.The mounting
In
Der Lade-Leitungsstrang 242 umfasst einen ersten Lade-Leiter 243 und einen zweiten Lade-Leiter 244, wobei der erste Lade-Leiter 243 dazu bestimmt ist, über die Traktionsbatterie-Anschlusseinheit 204 mit dem Pluspol 202 der Batteriemodule 201 der Traktionsbatterie 240 verbunden zu werden, und der zweite Lade-Leiter 244 dazu bestimmt ist, über die Traktionsbatterie-Anschlusseinheit 204 mit dem Minuspol 203 der Batteriemodule 201 der Traktionsbatterie 240 verbunden zu werden. Zu diesem Zweck ist der erste Lade-Leiter 243 mit dem ersten Anschlusselement 214 des ersten Traktions-Leiters 212 des Traktions-Leitungsstrangs 211 verbunden, und der zweite Lade-Leiter 244 ist mit dem zweiten Anschlusselement 215 des zweiten Traktions-Leiters 213 des Traktions-Leitungsstrangs 211 verbunden. Auf diese Weise ist der erste Lade-Leiter 243 mit dem ersten Traktionsanschluss 206 verbunden, der - wie auch bei der „AC-Variante“ - zugleich den ersten Ladeanschluss 206a bildet, und ist der zweite Lade-Leiter 244 mit dem zweiten Traktionsanschluss 207 verbunden, der - ebenfalls wie bei der „AC-Variante“ - zugleich den zweiten Ladeanschluss 206b bildet.The charging
Zum Verbinden des Lade-Leitungsstrangs 242 der Traktionsbatterie 240, d.h. zum Verbinden der Batteriemodule 201, mit wenigstens einer außerhalb des Gehäuses 140 angeordneten externen elektrischen Einrichtung, insbesondere einer als Batterieladeeinrichtung ausgebildeten externen elektrischen Einrichtung, ist der Lade-Leitungsstrang 242 mit dem Ladestecker 241 verbunden. Der Ladestecker 241 umfasst einen ersten Kontakt 245, der an den ersten Lade-Leiter 243 angeschlossen ist, und einen zweiten Kontakt 246, der an den zweiten Lade-Leiter 244 angeschlossen ist. Der Ladestecker 241 ist in der Gehäuseoberschale 142 angeordnet und kann - vergleichbar dem Traktionsstecker 216 - mit einem dazu passenden, z.B. buchsenartigen Gegenstück der außerhalb des Gehäuses 140 angeordneten externen elektrischen Einrichtung, hier insbesondere der Batterieladeeinrichtung, verbunden werden.To connect the charging
Auch in der „DC-Variante“ der Traktionsbatterie 240 nach
In
Die Schalteinrichtung 281 umfasst ein erstes DC-Schütz 282, das in den ersten Lade-Leiter 243 des Lade-Leitungsstrangs 242 eingefügt ist zum Verbinden des ersten Lade-Leiters 243 mit dem ersten Kontakt 245 des Ladesteckers 241 bzw. zum Trennen des ersten Lade-Leiters 243 vom ersten Kontakt 245, sowie ein zweites DC-Schütz 283, das in den zweiten Lade-Leiter 244 eingefügt ist zum Verbinden des zweiten Lade-Leiters 244 mit dem zweiten Kontakt 246 des Ladesteckers 241 bzw. zum Trennen des zweiten Lade-Leiters 244 vom zweiten Kontakt 246. An die DC-Schütze 282, 283 der Schalteinrichtung 281 sind Steuerleitungen 284 zum Steuern der Schalteinrichtung 281, d.h. zum Schalten der DC-Schütze 282, 283, geführt. Diese Steuerleitungen 284 sind an das fünfte Anschlusselement 224 im zweiten Adapterteil 226 der Montageschnittstelle 222 angeschlossen und dadurch mit den Steuerleitungsanschlüssen 210 der Traktionsbatterie-Anschlusseinheit 204 verbunden. Dadurch können die -Schütze 282, 283 über die Traktionsbatterie-Anschlusseinheit 204 gesteuert, d.h. geschaltet, werden.The
Ferner ist die Gehäuseoberschale 182 mit einem Messleitungsstrang 285 zum Übertragen eines Messwertes einer Ladespannung am Ladestecker 241, d.h. an dessen erstem und zweitem Kontakt 245, 246, an die Traktionsbatterie-Anschlusseinheit 204 ausgestattet. Der Messleitungsstrang 285 ist dazu an das vierte Anschlusselement 223 geführt und von dort über die Messanschlüsse 209 mit der Traktionsbatterie-Anschlusseinheit 204 verbunden. Dadurch kann von der Traktionsbatterie-Anschlusseinheit 204 eine Ladespannung am Ladestecker 241 überwacht und können die DC-Schütze 282, 283 abhängig von der Ladespannung geschaltet werden.Furthermore, the housing
Optional können die Gehäuseoberschalen 102, 142 bzw. 182 der Traktionsbatterie 200, 240 bzw. 280 außerdem mit wenigstens einer Pilotleitung ausgestattet sein, die jedoch in den
Auf die vorbeschriebene Weise sind lediglich durch geringfügige Variation der Ausstattung ausschließlich der Gehäuseoberschalen 102, 142 bzw. 182 bei unveränderter Ausgestaltung der Gehäuseunterschale 101 drei unterschiedliche Varianten der Traktionsbatterie 200, 240 bzw. 280 herstellbar.In the manner described above, three different variants of the
In
An diesem rechts abgebildeten Ende der Gehäuseoberschale 102 ist in der Haube 103 in einem eingerahmten Bereich eine Öffnung zum Einbau des Traktionssteckers 216 vorgesehen, von der ausgehend der Traktions-Leitungsstrang 211 mit dem ersten Traktions-Leiter 212 und dem zweiten Traktions-Leiter 213 zur Montageschnittstelle 222 führt, deren Lage ebenfalls durch einen eingerahmten Bereich in
Die Haube 103 weist an ihrem in bestimmungsgemäßer Einbaulage im Fahrzeug dem Fahrzeugheck zugewandten Ende - in
In der Gehäuseoberschale 182 ist die in der „DC-Variante mit Schützen“ gegenüber der „DC-Variante“ zusätzlich vorgesehene, das erste DC-Schütz 282 und das zweite DC-Schütz 283 umfassende Schalteinrichtung 281 unmittelbar am Ladestecker 241 angeordnet. Demgemäß sind sowohl die Steuerleitungen 284 zwischen der Montageschnittstelle 222 und der Schalteinrichtung 281 als auch der Messleitungsstrang 285 zwischen der Montageschnittstelle 222 und dem Ladestecker 241 entlang der Innenfläche der Haube 103 der Gehäuseoberschale 182 parallel zum Lade-Leitungsstrang 242 mit dem ersten Lade-Leiter 243 und dem zweiten Lade-Leiter 244 verlegt und dort ebenfalls - z.B. auch mittels der Befestigungselemente 144 - fixiert.In the housing
Vorzugsweise können dabei die Steuerleitungen 284 mit der zum Ladestecker führenden Pilotleitung 247 zu einem gemeinsam verlegten Leitungsstrang, d.h. Kabelbaum, zusammengefasst sein. Besonders bevorzugt ist dieser gemeinsam verlegte Leitungsstrang ferner kombiniert mit dem Bordnetz-Leitungsstrang 219, insbesondere vom Bordnetz-Leitungsstrang 219 ebenso umfasst wie die vorstehend erwähnte Pilotleitung von der Montageschnittstelle 222 zum Traktionsstecker 216. Dementsprechend ist bei dieser besonders bevorzugten Ausgestaltung das fünfte Anschlusselement 224 der Steuerleitungen 284 mit dem dritten Anschlusselement 220 des Bordnetz-Leitungsstrangs 219 kombiniert bzw. von dem dritten Anschlusselement 220 umfasst. Bei diesen Kombinationen sind ausschließlich Leitungen mit niedrigen Spannungen im Spannungsbereich des Bordnetzes des Fahrzeugs zu einem Niederspannungskabelbaum zusammengefasst. Dagegen ist der Messleitungsstrang 285, der zum Führen einer Ladespannung, d.h. einer Spannung in der Höhe der Batteriespannung, ausgebildet ist, von diesem Niederspannungskabelbaum getrennt verlegt und in der Montageschnittstelle 222 an das vierte Anschlusselement 223 geführt. Preferably, the
Das erste 225 und das zweite Adapterteil 226 sind in der Montagerichtung, d.h. der z-Achsen-Richtung, in der auch die Gehäuseoberschale 102, 142 bzw. 182 und Gehäuseunterschale 101 zum Bilden des Gehäuses 100, 140 bzw. 180 zusammengeführt sind, formschlüssig zusammengeführt und fassen ineinander. Dazu ist insbesondere das zweite Adapterteil 226 mit in Montagerichtung konisch zulaufenden Führungen, hier insbesondere Führungsflächen, ausgestaltet, an denen entlang das erste Adapterteil 225 beim Zusammenführen entlang gleitet und auf diese Weise zentriert, d.h. ausgerichtet, wird. Im übrigen sind auch hier das erste 225 und das zweite Adapterteil 226 zwecks möglichst weitgehender Verwendung von Gleichteilen für alle Varianten der Traktionsbatterie 200, 240, 280 identisch.The first 225 and the
Die in der Wanne 105 der Gehäuseunterschale 101 an deren motorraumseitigem Ende angeordnete Traktionsbatterie-Anschlusseinheit 204 ist in
Die Montageschnittstelle 222 ist gemäß der Darstellung der
Diese Gestaltung der Montageschnittstelle 222 schafft zugleich eine zuverlässige elektrische Isolierung zwischen den unterschiedliche Spannungen führenden Anschlüssen und Anschlusselementen.This design of the mounting
In
Zusammenfassend schlägt die Erfindung ein Gehäuse einer Traktionsbatterie eines elektrisch antreibbaren Fahrzeugs vor. Zur Vereinfachung seiner Herstellung umfasst das Gehäuse eine Gehäuseunterschale zum Aufnehmen von Batteriemodulen der Traktionsbatterie, worin eine Traktionsbatterie-Anschlusseinheit angeordnet ist, eine Gehäuseoberschale mit einem Traktionsstecker mit Traktions-Leitungsstrang zum Verbinden des Traktionssteckers mit Traktionsanschlüssen der Traktionsbatterie-Anschlusseinheit, optional einem Bordnetzstecker mit Bordnetz-Leitungsstrang zum Verbinden des Bordnetzsteckers mit Bordnetzanschlüssen der Traktionsbatterie-Anschlusseinheit, optional einem Ladestecker mit Lade-Leitungsstrang zum Verbinden des Ladesteckers mit Ladeanschlüssen der Traktionsbatterie-Anschlusseinheit, zum Ladestecker optional eine Schalteinrichtung zum Verbinden oder Trennen von Ladestecker und Lade-Leitungsstrang, zur Schalteinrichtung optional einen Messleitungsstrang zum Übertragen eines Messwertes einer Ladespannung am Ladestecker, eine Montageschnittstelle zum Herstellen aller elektrischen Verbindungen zwischen der Traktionsbatterie-Anschlusseinheit und der Gehäuseoberschale. Weiter wird ein Verfahren zum Montieren dieses Gehäuses vorgeschlagen.In summary, the invention proposes a housing for a traction battery of an electrically driven vehicle. To simplify its manufacture, the housing comprises a housing lower shell for accommodating battery modules of the traction battery, in which a traction battery connection unit is arranged, a housing upper shell with a traction plug with a traction cable harness for connecting the traction plug to traction connections of the traction battery connection unit, optionally an on-board power supply plug with an on-board power supply cable harness for connecting the on-board power supply plug to on-board power supply connections of the traction battery connection unit, optionally a charging plug with a charging cable harness for connecting the charging plug to charging connections of the traction battery connection unit, optionally a switching device for connecting or disconnecting the charging plug and the charging cable harness for the charging plug, optionally a measuring cable harness for transmitting a measured value of a charging voltage at the charging plug, a mounting interface for establishing all electrical connections between the traction battery connection unit and the housing upper shell. A method for assembling this housing is also proposed.
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 100100
- Gehäuse von 200Housing of 200
- 101101
- Gehäuseunterschale von 200, 240, 280Housing base of 200, 240, 280
- 102102
- Gehäuseoberschale von 200Housing top shell of 200
- 103103
- Haube von 102, 142, 182Hood of 102, 142, 182
- 104104
- Befestigungselemente für 212, 213 an 102, 142, 182Fasteners for 212, 213 to 102, 142, 182
- 105105
- Wanne von 101Tub of 101
- 106106
- Schrauben zum Befestigen von 226 an 102, 142, 182Screws for attaching 226 to 102, 142, 182
- 107107
- Erste Führungen in 225, 226 fürFirst tours in 225, 226 for
- 108108
- Zweite Führungen in 225, 226 fürSecond leads in 225, 226 for
- 109109
- Dritte Führungen in 225, 226 fürThird leads in 225, 226 for
- 110110
- Vierte Führungen in 225, 226 fürFourth leads in 225, 226 for
- 111111
- Montageöffnung in 103Mounting opening in 103
- 112112
- Deckel zu 111Lid for 111
- 113113
- Dichtungslage zwischen 111 und 112Sealing position between 111 and 112
- 140140
- Gehäuse von 240Housing of 240
- 142142
- Gehäuseoberschale von 240Housing top shell of 240
- 144144
- Befestigungselemente für 242 mit 243, 244Fasteners for 242 with 243, 244
- 180180
- Gehäuse von 280Housing of 280
- 182182
- Gehäuseoberschale von 280Housing top shell of 280
- 184184
- Befestigungselemente für 284, 285Fasteners for 284, 285
- 200200
- Blockschaltbild Traktionsbatterie, „AC-Variante“Block diagram of traction battery, “AC variant”
- 201201
- Batteriemodule von 200Battery modules of 200
- 202202
- Pluspol von 201Positive pole of 201
- 203203
- Minuspol von 201Negative pole of 201
- 204204
- Traktionsbatterie-Anschlusseinheit von 200, 240, 280Traction battery connection unit of 200, 240, 280
- 205205
- Batteriemessleitungen von 201 an 204Battery test leads from 201 to 204
- 206206
- Erster Traktionsanschluss / erster Ladeanschluss 206a von 204First traction connection / first charging connection 206a of 204
- 207207
- Zweiter Traktionsanschluss / zweiter Ladeanschluss 207a von 204Second traction connection / second charging connection 207a of 204
- 208208
- Bordnetzanschlüsse von 204On-board power connections of 204
- 209209
- Messanschlüsse von 204Measuring connections of 204
- 210210
- Steuerleitungsanschlüsse von 204Control line connections of 204
- 211211
- Traktions-LeitungsstrangTraction cable harness
- 212212
- Erster Traktions-Leiter von 211First traction conductor of 211
- 213213
- Zweiter Traktions-Leiter von 211Second traction conductor of 211
- 214214
- Erstes Anschlusselement von 212 zur Verbindung mit 206First connecting element of 212 for connection with 206
- 215215
- Zweites Anschlusselement von 213 zur Verbindungmit 207Second connecting element of 213 for connection to 207
- 216216
- Traktionsstecker zu 211Traction plug for 211
- 217217
- Erster Kontakt von 216, angeschlossen an 212First contact from 216, connected to 212
- 218218
- Zweiter Kontakt von 216, angeschlossen an 213Second contact of 216, connected to 213
- 219219
- Bordnetz-Leitungsstrang, mehrpoligOn-board power supply wiring harness, multi-pole
- 220220
- Drittes Anschlusselement von 219, mehrpolig, zur Verbindung mit 208Third connection element of 219, multi-pole, for connection with 208
- 221221
- Bordnetzstecker zu 219, mehrpoligOn-board power connector for 219, multi-pin
- 222222
- Montageschnittstelle von 200, 240, 280Mounting interface of 200, 240, 280
- 223223
- Viertes Anschlusselement von 285 zur Verbindung mit 209Fourth connecting element of 285 for connection with 209
- 224224
- Fünftes Anschlusselement von 284 zur Verbindung mit 210Fifth connecting element of 284 for connection with 210
- 225225
- Erstes Adapterteil von 222 zu 204First adapter part from 222 to 204
- 226226
- Zweites Adapterteil von 222 zu 102, 142, 182Second adapter part from 222 to 102, 142, 182
- 240240
- Blockschaltbild Traktionsbatterie, „DC-Variante“Block diagram of traction battery, “DC variant”
- 241241
- LadesteckerCharging plug
- 242242
- Lade-LeitungsstrangCharging wiring harness
- 243243
- Erster Lade-Leiter von 242First charging conductor of 242
- 244244
- Zweiter Lade-Leiter von 242Second charging conductor of 242
- 245245
- Erster Kontakt von 241, angeschlossen an 243First contact from 241, connected to 243
- 246246
- Zweiter Kontakt von 241, angeschlossen an 244Second contact of 241, connected to 244
- 247247
- Pilotleitung von 222 an 241Pilot line from 222 to 241
- 280280
- Blockschaltbild Traktionsbatterie, „DC-Variante mit Schützen“Block diagram of traction battery, “DC variant with contactors”
- 281281
- Schalteinrichtungswitching device
- 282282
- Erstes DC-Schütz von 281First DC contactor of 281
- 283283
- Zweites DC-Schütz von 281Second DC contactor of 281
- 284284
- Steuerleitungen von 210 bzw. 224 an 282, 283Control lines from 210 or 224 to 282, 283
- 285285
- Messleitungsstrang von 209 bzw. 223 an 245, 246 von 241Measuring cable harness from 209 or 223 to 245, 246 from 241
- ZZ
-
Ausschnitt aus
12 Excerpt from12
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