DE102016202909B4

DE102016202909B4 - Energiespeichergehäuse, Fahrzeug mit einem Energiespeichergehäuse und Set aus Energiespeichergehäusen

Info

Publication number: DE102016202909B4
Application number: DE102016202909.6A
Authority: DE
Inventors: Semi Ben Salah
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2016-02-25
Filing date: 2016-02-25
Publication date: 2025-10-16
Anticipated expiration: 2036-02-26
Also published as: US20180361841A1; DE102016202909A1; CN108367661A; US10583727B2; WO2017144216A1

Abstract

Energiespeichergehäuse (2) zur Montage an eine Unterseite eines Fahrzeugs (1), mit einem ersten Teilgehäuse (3), das eine erste Vielzahl von elektrischen Energiespeichermodulen (10) umgibt, einem zweiten Teilgehäuse (4), das eine zweite Vielzahl von elektrischen Energiespeichermodulen (11) umgibt, und einem Verbindungskanal (5), der das erste mit dem zweiten Teilgehäuse verbindet, sich geradlinig vom ersten Teilgehäuse (3) zum zweiten Teilgehäuse (4) erstreckt und in seinem Inneren einen länglichen Hohlraum ausbildet, wobei der Verbindungskanal (5) längenveränderbar ist, und wobei der Verbindungskanal (5) mit dem ersten Teilgehäuse (3) und mit dem zweiten Teilgehäuse (4) verbunden ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Energiespeichergehäuse zur Montage an eine Unterseite eines Fahrzeugs sowie ein Fahrzeug mit solch einem Energiespeichergehäuse. Ferner betrifft die Erfindung ein Set aus Energiespeichergehäusen.
Bei Hochvoltspeichern für Elektro- und Hybridfahrzeugen sind durchgängige Flachspeicher zwischen Vorder- und Hinterachse bekannt. Gerade in flachen Fahrzeugen ist es aufgrund der niedrigen Sitzposition einer Rücksitzbank schwierig, zwischen Fahrbahn und Fußaufstandsfläche ausreichend viel Platz zur Integration eines durchgehenden Speichers zu finden.
Daher ist es oft erforderlich, für jedes Fahrzeugmodell die Platzierung eines Energiespeichers am Fahrzeugboden anzupassen und zu skalieren. Diese Anpassungen verursachen einen verhältnismäßig hohen Entwicklungsaufwand sowie hohe Werkzeuginvestitionen.
Aus der DE 10 2014 008 312 A1 ist ein Fahrzeug mit mehreren hintereinander angeordneten Gehäusen bekannt, in denen Hochvoltkomponenten angeordnet sind.
Aus der DE 11 2006 002 931 T5 ist ein Fahrzeug bekannt, bei dem eine Brennstoffzelle mit einem Wasserstofftank über ein flexibles Rohr verbunden ist, welches verformbar und ausziehbar ist.
Weiterer Stand der Technik zum technologischen Hintergrund ist aus der DE 10 2010 014 484 A1 , der DE 10 2011 102 019 A1 und der EP 2 662 230 A1 bekannt.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein fahrzeugmodell-übergreifendes Energiespeichergehäuse bereitzustellen, welches die Anordnung einer der Rücksitzbank zugeordneten Fußaufstandsfläche nicht beeinträchtigt. Diese Aufgabe wird mit einem Energiespeichergehäuse gemäß Anspruch 1, einem Fahrzeug gemäß Anspruch 5 und einem Set gemäß Anspruch 8 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird ein Energiespeichergehäuse zur Montage an eine Unterseite eines Fahrzeugs bereitgestellt, mit einem ersten Teilgehäuse, das eine erste Vielzahl von elektrischen Energiespeichermodulen umgibt, einem zweiten Teilgehäuse, das eine zweite Vielzahl von elektrischen Energiespeichermodulen umgibt, und einem Verbindungskanal, der das erste mit dem zweiten Teilgehäuse verbindet, sich geradlinig vom ersten Teilgehäuse zum zweiten Teilgehäuse erstreckt und in seinem Inneren einen länglichen Hohlraum ausbildet, wobei der Verbindungskanal längenveränderbar ist, und wobei der Verbindungskanal mit dem ersten Teilgehäuse und mit dem zweiten Teilgehäuse verbunden ist. Durch den längenveränderbaren Verbindungskanal, kann ein zusammenhängendes Energiespeichergehäuse mit verhältnismäßig großer Gesamtfläche zur Verfügung gestellt werden, ohne die Fußabstellfläche im Bereich einer Rücksitzbank unerwünscht zu erhöhen, welches zur Montage an verschiedene Fahrzeugmodelle angepasst ist. Dadurch werden Kosten für Werkzeuge, aber auch Entwicklungsaufwand für die Integration ins Fahrzeug gespart.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das erste und zweite Teilgehäuse jeweils im Wesentlichen quaderförmig ausgebildet.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Verbindungskanal zumindest abschnittsweise mit einem Faltenbalg versehen.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist der Verbindungskanal teleskopartig ineinanderschiebbare Abschnitte auf.
Darüber hinaus stellt die Erfindung ein Fahrzeug mit einem Energiespeichergehäuse nach einem der vorhergehenden Ausführungsbeispiele bereit.
Gemäß einer Weiterbildung des Fahrzeugs erstreckt sich das erste und zweite Teilgehäuse jeweils zumindest über die Hälfte der Breite der Fahrzeugunterseite.
Gemäß einer Weiterbildung des Fahrzeugs ist das zweite Teilgehäuse hinter einem Fußbereich angeordnet, der einer Sitzeinrichtung zugeordnet ist, die hinter einem Fahrersitz angeordnet ist.
Darüber hinaus stellt die Erfindung ein Set aus Energiespeichergehäusen jeweils zur Montage an eine Unterseite eines Fahrzeugs bereit, wobei jedes Energiespeichergehäuse mit einem ersten Teilgehäuse, das eine erste Vielzahl von Energiespeichermodulen umgibt, einem zweiten Teilgehäuse, das eine zweite Vielzahl von elektrischen Energiespeichermodulen umgibt, und einem Verbindungskanal ausgebildet ist, der das erste mit dem zweiten Teilgehäuse verbindet, wobei alle erste Teilgehäuse des Sets identisch sind, alle zweite Teilgehäuse des Sets identisch sind und die Verbindungskanäle der Energiespeichergehäuse des Sets unterschiedliche Längen haben.
Gemäß einer Weiterbildung des Sets sind in jedem der Energiespeichergehäuse des Sets das erste Teilgehäuse, das zweite Teilgehäuse und der Verbindungskanal nicht zerstörungsfrei lösbar miteinander verbunden.
Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. In diesen Zeichnungen ist Folgendes dargestellt:

1 zeigt eine Seitenansicht eines Fahrzeugs mit dem erfindungsgemäßen Energiespeichergehäuse;
2 zeigt eine Unterseite des Fahrzeugs mit dem angebrachten Energiespeichergehäuse;
3 zeigt schematisch eine dreidimensionale Ansicht eines Sets aus Energiespeichergehäusen gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, und
4 zeigt schematisch eine Seitenansicht des Sets aus Energiespeichergehäusen gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.

1 zeigt eine Seitenansicht eines Fahrzeugs 1 mit einem erfindungsgemäßen Energiespeichergehäuse 2. Das Fahrzeug ist beispielsweise ein Hybrid- oder Elektrofahrzeug. Das Energiespeichergehäuse 2 umfasst ein erstes Teilgehäuse 3, ein zweites Teilgehäuse 4 und einen Verbindungskanal 5. Das Fahrzeug hat eine vordere Sitzreihe, welche eine Sitzeinrichtung 6, wie beispielsweise einen Fahrer- und Beifahrersitz enthält, und eine hintere Sitzreihe, welche in Fahrzeuglängsrichtung gesehen hinter der vorderen Sitzreihe angeordnet ist und eine Sitzeinrichtung 7, wie beispielsweise eine Rücksitzbank, enthält. Der vorderen Sitzreihe ist ein Fußbereich 8 zugeordnet, der einer oder mehrere Fußräume umfasst (ein durchgehender oder zwei abgetrennte Fußräume). Der hinteren Sitzreihe ist ein Fußbereich 9 zugeordnet, der einen oder mehrere Fußräume umfasst (ein durchgehender oder zwei abgetrennte Fußräume). Das erste Teilgehäuse 3 ist zwischen dem Fußbereich 8 und dem Fußbereich 9 und unterhalb der Sitzeinrichtung 6 der vorderen Sitzreihe angeordnet. Das zweite Teilgehäuse 4 ist hinter dem Fußbereich 9 und vorzugsweise unterhalb der Sitzeinrichtung 7 der hinteren Sitzreihe angeordnet. Der Bereich unterhalb des Fußbereichs 9 ist frei vom ersten und zweiten Teilgehäuse. Der Bereich unterhalb dem Fußbereich 9 ist auch frei von elektrischen Energiespeichern, welche elektrische Energie für den Antrieb des Fahrzeugs 1 liefern.
Das erste Teilgehäuse 3 umfasst eine Vielzahl von Energiespeichermodulen 10 und das zweite Teilgehäuse 4 umfasst eine Vielzahl von Energiespeichermodulen 11. Jedes der Energiespeichermodule 10, 11 umfasst eine Vielzahl von Energiespeicherzellen, die vorzugsweise in Serie geschaltet sind (eine Parallelschaltung ist auch möglich). Die Energiespeichermodule 10, 11 sind vorzugsweise parallel zueinander geschaltet (eine Serienschaltung ist auch möglich) und bilden zusammen einen elektrischen Energiespeicher, welcher eine elektrische Energie zum Antrieb des Fahrzeugs 1 liefert. Der elektrische Energiespeicher ist insbesondere ein Hochvoltspeicher mit einem Spannungsniveau von 48 V und mehr, vorzugsweise mehr als 150 V. Der Verbindungskanal 5 erstreckt sich geradlinig vom ersten Teilgehäuse 3 zum zweiten Teilgehäuse 4. Zusätzlich kann sich ein Kanal gleichen oder ähnlichen Querschnitts geradlinig vor dem ersten Teilgehäuse 3 und/oder hinter dem zweiten Teilgehäuse 4 erstrecken.
2 zeigt eine Unterseite des Fahrzeugs 1, wobei aus dieser Darstellung die Platzierung des Energiespeichergehäuses 2 erkennbar ist. Wie zu erkennen ist, haben das erste Teilgehäuse 3 und das zweite Teilgehäuse 4 im Wesentlichen die gleiche Breite (quer zur Fahrzeuglängsrichtung auf der Fahrzeugunterseite). Die minimale Breite der jeweiligen Teilgehäuse 3 und 4 entspricht dabei zumindest der Hälfte der maximalen Breite der Fahrzeugunterseite. Die Teilgehäuse 3 und 4 können direkt an einen Fahrzeugunterboden 12 montiert sein. Vorzugsweise ist jedoch eine Montagehalterung am Fahrzeugunterboden 12 befestigt, die beispielsweise der Kontur des Energiespeichergehäuses 2 entspricht, plattenartig ausgebildet ist und an der das Energiespeichergehäuse 2 befestigt wird, beispielsweise mittels einer Schraubverbindung.
3 zeigt schematisch ein Set aus Energiespeichergehäusen gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das Set umfasst mehrere Energiespeichergehäuse 2, jeweils mit dem ersten Teilgehäuse 3, dem zweiten Teilgehäuse 4 sowie den dazwischen befindlichen Verbindungskanälen 5. In 3 ist zusätzlich zum Verbindungskanal 5 vor dem Teilgehäuse 3 ein Kanal 13 angeordnet.
Vorzugsweise sind das erste Teilgehäuse 3 und das zweite Teilgehäuse 4 im Wesentlichen quaderförmig. Der Verbindungskanal 5 hat eine maximale Breite, die vorzugsweise maximal ein Drittel der maximalen Breite des Teilgehäuses 3 und des Teilgehäuses 4 beträgt. Im Inneren bildet der Verbindungskanal einen länglichen Hohlraum aus, der zur Aufnahme von elektrischen Verbindungen und Kühlleitungen angepasst ist. Die elektrischen Verbindungen umfassen einerseits Leitungen zur Energieentnahme und Energiezufuhr aus/zum Energiespeicher und andererseits Steuerleitungen zur elektronischen Steuerung des Energiespeichers. Ferner kann der längliche Hohlraum optional zur Aufnahme sonstiger Versorgungs- und Steuerungsleitungen angepasst sein. An der Verbindungsstelle zwischen dem ersten Teilgehäuse 3 und dem Verbindungskanal 5 sowie an der Verbindungsstelle zwischen dem zweiten Teilgehäuse 4 und dem Verbindungskanal 5 ist der Verbindungskanal mit dem jeweiligen Teilgehäuse vorzugsweise über eine nicht-zerstörungsfrei lösbare Verbindung, wie beispielsweise Nietverbindung, Schweißverbindung, Lötverbindung oder Klebeverbindung, verbunden. Es kann aber auch eine lösbare Verbindung, wie beispielsweise eine Schraub- oder Klickverbindung vorgesehen sein. Ebenfalls könnte der Verbindungskanal 5 und die Teilgehäuse 3 und 4 materialdurchgehend einstückig ausgebildet sein.
Die Energiespeicher 2 unterscheiden sich innerhalb des Sets nur dadurch, dass die Verbindungskanäle 5 im am Fahrzeug montierten Zustand eine unterschiedliche Länge haben, wie aus 3 ersichtlich. Dies kann dadurch erreicht werden, dass der Verbindungskanal 5 längenveränderbar ist, indem zumindest ein Abschnitt des Verbindungskanals 5 längenveränderbar ausgebildet ist, beispielsweise durch einen Faltenbalg, einen materialelastischen Abschnitt oder durch teleskopartig ineinanderschiebbare Abschnitte. Je nachdem wie weit dieser längenveränderbare Abschnitt auseinandergezogen wird, ergeben sich die in 3 dargestellten unterschiedlichen Längen des Verbindungskanals 5. Der Vorteil ist, dass somit ein identischer Energiespeicher 2 zur Montage an unterschiedliche Fahrzeugmodelle, die sich beispielsweise in ihren Längsabmessungen unterscheiden, montierbar ist. Damit ergeben sich Synergieeffekte und eine Anpassung des Energiespeichergehäuses 2 an bestimmte Fahrzeugmodelle kann unterbleiben. Eine weitere Möglichkeit diese Vorteile zu erzielen ist, dass die Verbindungskanäle 5 der jeweiligen Energiespeichergehäuse 2 innerhalb eines Sets unterschiedlich lang abgeschnitten werden oder in unterschiedlichen Längen zur Verfügung gestellt werden. In diesem Fall ist der Verbindungskanal 5 selbst nicht längenveränderbar, aber es kann lediglich durch Bereitstellung des Verbindungskanals 5 in unterschiedlichen Längen, bei identischem erstem Teilgehäuse 3 und zweitem Teilgehäuse 4 ein Set aus unterschiedlich langen Energiespeichergehäusen 2 bereitgestellt werden. Die jeweiligen Energiespeichergehäuse 2 innerhalb eines Sets wären dann jeweils für unterschiedliche Fahrzeugmodelle angepasst.
4 zeigt eine Seitenansicht des Sets aus Energiespeichergehäusen 2 und deren Montage an jeweilige Unterseiten von Fahrzeugen 1 unterschiedlichen Fahrzeugmodells. Die Energiespeichergehäuse 2 sind an jeweilige Bodenbleche 14a, 14b und 14c montiert. Die Bodenbleche 14a bis 14c erstrecken sich dabei hinsichtlich der Fahrzeuglängsrichtung im Bereich des Teilgehäuses 3 oberhalb des Teilgehäuses 3 und hinsichtlich der Fahrzeuglängsrichtung im Bereich des Teilgehäuses 4 oberhalb des Teilgehäuses 4. Hinsichtlich der Fahrzeuglängsrichtung im Bereich des Fußraums 8 und 9 erstreckt sich das Bodenblech Großteils (mehr als die Hälfte in Fahrzeuglängsrichtung) in einer Höhe unterhalb des Verbindungskanal 5. Wie zu erkennen ist unterscheiden sich die Bodenbleche 14a, 14b und 14c dadurch, dass der Bodenblechabschnitt von einem hinteren Ende des ersten Teilgehäuses 3 bis zu einem vorderen Ende des zweiten Teilgehäuses 4 unterschiedlich lang in Richtung der Fahrzeuglängsachse ist.
Während die Erfindung detailliert in den Zeichnungen und der vorangehenden Beschreibung veranschaulicht und beschrieben wurde, ist diese Veranschaulichung und Beschreibung als veranschaulichend oder beispielhaft und nicht als beschränkend zu verstehen und es ist nicht beabsichtigt die Erfindung auf die offenbarten Ausführungsbeispiele zu beschränken. Die bloße Tatsache, dass bestimmte Merkmale in verschiedenen abhängigen Ansprüchen genannt sind, soll nicht andeuten, dass eine Kombination dieser Merkmale nicht auch vorteilhaft genutzt werden könnte.

Claims

Energiespeichergehäuse (2) zur Montage an eine Unterseite eines Fahrzeugs (1), mit einem ersten Teilgehäuse (3), das eine erste Vielzahl von elektrischen Energiespeichermodulen (10) umgibt, einem zweiten Teilgehäuse (4), das eine zweite Vielzahl von elektrischen Energiespeichermodulen (11) umgibt, und einem Verbindungskanal (5), der das erste mit dem zweiten Teilgehäuse verbindet, sich geradlinig vom ersten Teilgehäuse (3) zum zweiten Teilgehäuse (4) erstreckt und in seinem Inneren einen länglichen Hohlraum ausbildet, wobei der Verbindungskanal (5) längenveränderbar ist, und wobei der Verbindungskanal (5) mit dem ersten Teilgehäuse (3) und mit dem zweiten Teilgehäuse (4) verbunden ist.
Energiespeichergehäuse (2), wobei das erste und zweite Teilgehäuse jeweils im Wesentlichen quaderförmig ausgebildet ist.
Energiespeichergehäuse (2) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Verbindungskanal (5) zumindest abschnittsweise mit einem Faltenbalg versehen ist.
Energiespeichergehäuse (2) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Verbindungskanal (5) teleskopartig ineinanderschiebbare Abschnitte aufweist.
Fahrzeug (1) mit einem Energiespeichergehäuse (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Fahrzeug (1) gemäß Anspruch 5, wobei sich das erste und zweite Teilgehäuse (3, 4) jeweils zumindest über die Hälfte der Breite der Fahrzeugunterseite erstrecken.
Fahrzeug (1) gemäß einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei das zweite Teilgehäuse (4) hinter einem Fußbereich (9) angeordnet ist, der einer Sitzeinrichtung (7) zugeordnet ist, die hinter einem Fahrersitz angeordnet ist.
Set aus Energiespeichergehäusen (2) jeweils zur Montage an eine Unterseite eines Fahrzeugs (1), wobei jedes Energiespeichergehäuse (2) mit einem ersten Teilgehäuse (3), das eine erste Vielzahl von Energiespeichermodulen (2) umgibt, einem zweiten Teilgehäuse (4), das eine zweite Vielzahl von elektrischen Energiespeichermodulen (2) umgibt, und einem Verbindungskanal (5) ausgebildet ist, der das erste mit dem zweiten Teilgehäuse (4) verbindet, wobei alle erste Teilgehäuse (3) des Sets identisch sind, alle zweite Teilgehäuse (4) des Sets identisch sind und die Verbindungskanäle (5) der Energiespeichergehäuse (2) des Sets unterschiedliche Längen haben.
Set gemäß Anspruch 8, wobei in jedem der Energiespeichergehäuse (2) des Sets das erste Teilgehäuse (3), das zweite Teilgehäuse (4) und der Verbindungskanal (5) nicht zerstörungsfrei lösbar miteinander verbunden sind.