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Die Erfindung betrifft eine modulare Energiespeichervorrichtung, insbesondere eine Kraftfahrzeugbatterie, ein Verfahren zur Herstellung einer solchen modularen Energiespeichervorrichtung sowie ein Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, mit einer solchen modularen Energiespeichervorrichtung.
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Grundsätzlich wird durch die Vorgabe von Fahrzeugdimensionen bei der Entwicklung eines Fahrzeugs der zur Verfügung stehende Bauraum begrenzt. Strukturelle Komponenten des Fahrzeugchassis und/oder der Fahrzeugkarosserie, welche eine Stabilisierung des Fahrzeugs, insbesondere bei einem Aufprall, etwa bei einem Unfall, gewährleisten, nehmen dabei einen Teil dieses Bauraums ein. Der restliche Teil des Bauraums, in welchem weitere Fahrzeugkomponenten, etwa der Motor, Steuergeräte und/oder Zu- bzw. Ableitungen, anzuordnen sind, ist daher in der Regel beschränkt und von unregelmäßiger Form. Dabei weisen unterschiedliche Fahrzeugmodelle auch unterschiedlich dimensionierten, insbesondere verschieden geformten, Bauraum auf.
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung, die Speicherung von Energie in Fahrzeugen, insbesondere für Elektromotoren von Kraftfahrzeugen, zu verbessern, insbesondere flexibler zu gestalten.
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Diese Aufgabe wird von der modularen Energiespeichervorrichtung, insbesondere Kraftfahrzeugbatterie, einem Verfahren zur Herstellung einer solchen modularen Energiespeichervorrichtung sowie einem Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, mit einer solchen modularen Energiespeichervorrichtung gemäß der unabhängigen Ansprüche gelöst.
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Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine modulare Energiespeichvorrichtung, insbesondere Kraftfahrzeugbatterie, welche zumindest zwei separate, insbesondere gleichartige, Energiespeichermodule aufweist, die entlang einer Längsrichtung nebeneinander gestapelt sind, sodass die jeweils benachbarten Energiespeichermodule miteinander über an jedem der Energiespeichermodule vorgesehene Kopplungselemente elektrisch miteinander verbunden sind. Dabei weist jedes der Energiespeichermodule ein als Hohlkörper ausgebildetes Modulgehäuse zur Aufnahme von einer oder mehreren Energiespeicherzellen auf, das zugleich als Crash-Stütze bezüglich von quer zur Längsrichtung auftretenden, mechanischen Einwirkungen ausgebildet ist.
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Die Kopplung von mehr als einem Energiespeichermodul zum Aufbau einer Energiespeichervorrichtung erlaubt die Anpassung der Energiespeicherkapazität an eine benötigte Leistung. Zudem kann die Größe, etwa die Länge entlang der Längsrichtung, der modularen Energiespeichervorrichtung an den zur Verfügung stehenden Bauraum angepasst werden. Dadurch ist es vorteilhaft möglich, die Energiespeichervorrichtung mit einer hohen Kapazität auch in verschieden geformten Bauräumen, etwa in unterschiedlichen Fahrzeugmodellen oder -serien, anzuordnen.
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Dadurch, dass das Modulgehäuse eingerichtet ist, bezüglich quer zur Längsrichtung auftretenden, mechanischen Einwirkungen als Crash-Stütze zu wirken, ist die modulare Energiespeichervorrichtung besonders robust gegenüber bei einem Aufprall, insbesondere einem Unfall, auftretenden Belastungen. Vorzugsweise sind die Modulgehäuse dazu eingerichtet, die bei einem Aufprall, insbesondere bei einem Unfall, auf das die modulare Energiespeichervorrichtung tragende Fahrzeug und/oder die modulare Energiespeichervorrichtung einwirkenden mechanischen Belastungen, insbesondere Kräfte bzw. Drücke, gegenüber dem Fahrzeug abzustützen und damit die Energiespeicherzellen und/oder Insassen des Fahrzeugs vorteilhaft zu schützen.
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Insbesondere kann die modulare Energiespeichervorrichtung bzw. können die Modulgehäuse der Energiespeichermodule eingerichtet oder ausgebildet sein, zumindest einen Teil von strukturellen Komponenten eines Fahrzeugchassis und/oder einer Fahrzeugkarosserie, welche quer zur Längsachse des Fahrzeugs, insbesondere bei einem Pfahlcrash, einwirkende Belastungen abstützen, zu ersetzen bzw. deren Funktion zu übernehmen. Dadurch kann der im Fahrzeug vorhandene Bauraum weiter erhöht und/oder effizienter ausgenutzt werden.
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In einer bevorzugten Ausführung sind die Modulgehäuse quaderförmig ausgebildet. Vorzugsweise ergibt sich durch Kopplung der zumindest zwei Modulgehäuse eine flache und längliche Energiespeichervorrichtung, welche einfach und platzsparend in einem Fahrzeugboden, etwa im Fahrzeugchassis, insbesondere entlang der Längsachse des Fahrzeugs, verbaut werden kann, wodurch ein vorteilhaftes Tiefliegen eines Fahrzeugschwerpunkts gewährleistet, zumindest aber unterstützt werden kann.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführung sind die Modulgehäuse, insbesondere bei in einem Fahrzeugboden verbauten Energiespeichermodulen, zumindest auf einer dem Fahrzeugboden bzw. der Straßenoberfläche zugewandten Seite, perforationsbeständig ausgebildet. Insbesondere weisen die Modulgehäuse eine Schicht aus einem zumindest teilweise perforationsbeständigen Material, etwa Aramide Polyamide, insbesondere Kevlar, Nomex, Teijinconex, Twaron oder Technora, auf. Dadurch kann das Risiko einer Beschädigung der modularen Energiespeichervorrichtung und/oder des Fahrzeugbodens, etwa bei einem Aufsetzen des Fahrzeugs oder bei Einschlag von bei der Fahrt aufgewirbelten Steinen, deutlich verringert werden. Insbesondere lässt sich somit auch die Betriebssicherheit der modularen Energiespeichervorrichtung und/oder der Insassen des Fahrzeugs erhöhen.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführung weist die modulare Energiespeichervorrichtung des Weiteren ein Versorgungsmodul zur Steuerung der Energiespeicherzellen aneinander gekoppelter Energiespeichermodule mit einem Kopplungselement zur elektrischen Verbindung des Versorgungsmoduls mit einem ersten der entlang der Längsrichtung nebeneinander gestapelten Energiespeichermodule auf, wobei das Versorgungsmodul eingerichtet ist, in einem ersten Betriebsmodus den Energiespeicherzellen aneinander gekoppelter Energiespeichermodule elektrischen Strom zur Verfügung zu stellen und in einem zweiten Betriebsmodus elektrischen Strom aus den Energiespeicherzellen abzuführen. Vorzugsweise ist das Versorgungsmodul zudem dazu eingerichtet, eine, insbesondere elektrische, Verbindung mit einem die Energiespeichervorrichtung tragenden Fahrzeug herzustellen und die Energiespeicherzellen anhand von Steuerungsbefehlen, welche von dem Fahrzeug empfangen werden, zu Steuern.
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Wird, etwa von einer in einem Generatormodus laufenden elektrischen Maschine, elektrischer Strom zur Verfügung gestellt, kann das Versorgungsmodul den Strom in dem ersten Betriebsmodus in der Weise an die Energiespeicherzellen verteilen, dass die Energiespeicherzellen insbesondere gleichmäßig geladen werden.
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Wird, etwa von einer in einem Lastmodus laufenden elektrischen Maschine, elektrischer Strom benötigt, kann das Versorgungsmodul den Strom in dem zweiten Betriebsmodus in der Weise von den Energiespeicherzellen abzuführen, dass die Energiespeicherzellen insbesondere gleichmäßig entladen werden.
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Insgesamt kann die Kopplung des Energiespeichermoduls an ein erstes Energiespeichermodul eine schonende, flexible und zuverlässige Nutzung der Energiespeicherzellen ermöglichen.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführung weisen die Energiespeichermodule jeweils einen Kühlmediumkanal auf, der so konfiguriert ist, dass bei der Verbindung der Energiespeichermodule mittels der Kopplungselemente die Kühlmediumkanäle der einzelnen Energiespeichermodule zu einer durchgängigen Kühlmediumleitung verbunden werden. Vorzugsweise ist das Versorgungsmodulmodul des Weiteren dazu eingerichtet, zur Temperierung der Energiespeichermodule die Kühlmediumleitung mit einem fluiden Kühlmedium zu versorgen. Bevorzugt ist das Versorgungsmodul auch an einen Kühlmediumkreislauf eines die Energiespeichervorrichtung tragenden Fahrzeugs anschließbar ausgebildet. Vorzugsweise ist das Energiespeichermodul zudem dazu eingerichtet, den Fluss des Kühlmediums durch die Kühlmediumleitung zu steuern, und insbesondere an die von der Energiespeichervorrichtung im ersten Betriebsmodus aufgenommene elektrische Leistung und/oder an die von der Energiespeichervorrichtung im zweiten Betriebsmodus abgegebene elektrische Leistung anzupassen.
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Dadurch, dass das Versorgungsmodul bevorzugt sowohl das Laden bzw. Entladen der Energiespeicherzellen als auch die Versorgung der Energiespeicherzellen mit dem Kühlmedium steuert, kann die Temperierung der modularen Energiespeichervorrichtung besonders gezielt gesteuert und entsprechend besonders effizient durchgeführt werden.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführung weisen die Kopplungselemente zumindest derjenigen der Energiespeichermodule, die zwischen zwei benachbarten der Energiespeicher- und Versorgungsmodulen angeordnet sind, jeweils einen Vorsprung und/oder eine Ausnehmung auf, die jeweils auf zwei einander im Wesentlichen gegenüberliegenden, im Wesentlichen senkrecht zur Längsrichtung ausgerichteten Querseiten des Modulgehäuses des jeweiligen Energiespeichermoduls in der Weise angeordnet sind, dass bei der Nebeneinanderstapelung der Energiespeichermodule und/oder des Versorgungsmoduls entlang der Längsrichtung jeweils ein Vorsprung eines Moduls in jeweils eine Ausnehmung eines benachbarten Moduls eingreift. Dadurch wird insbesondere eine korrekte Kopplung der Energiespeichermodule, etwa durch Vermeiden einer falschen Polung der elektrischen Verbindung zwischen zwei nebeneinander angeordneten Energiespeichermodulen, gewährleistet. Insbesondere wird zudem eine regelmäßige Anordnung der nebeneinander gestapelten Energiespeichermodule gewährleistet, indem sichergestellt wird, dass die Modulgehäuse miteinander und/oder dem Versorgungsmodul, insbesondere die parallel zur Längsrichtung verlaufenden Kanten der Modulgehäuse und oder des Versorgungsmoduls, fluchten.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführung weisen die Kopplungselemente einen mechanischen, insbesondere aus dem Stand der Technik bekannten, Verbindungsmechanismus, etwa einen Clip-Mechanismus, auf, mittels dem jeweils ein Vorsprung eines Moduls in jeweils einer Ausnehmung eines benachbarten Moduls mechanisch fixiert werden kann. Dadurch kann eine erhöhte Stabilität der elektrischen Verbindungen zwischen den Energiespeichermodulen und/oder des Versorgungsmoduls gewährleistet werden.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführung weist die modulare Energiespeichervorrichtung des Weiteren eine entlang der Längsrichtung verlaufende Fixierungseinrichtung auf, welche eingerichtet ist, die entlang der Längsrichtung nebeneinander gestapelten Energiespeichermodule und/oder das Versorgungsmodul in dem Stapel mechanisch zu fixieren. Vorzugsweise weist die Fixierungseinrichtung dabei eine Form auf, welche der zu fixierenden modularen Energiespeichervorrichtung, insbesondere den nebeneinander gestapelten Modulen, angepasst ist. Die Fixierungseinrichtung kann etwa in Längsrichtung die gleiche Länge aufweisen wie die nebeneinander gestapelten Module. Bevorzugt ist die Fixierungseinrichtung zudem dazu eingerichtet, die nebeneinander gestapelten Module zumindest teilweise zu umgreifen. Dadurch kann die Fixierung besonders einfach und zuverlässig ausgeführt werden, indem die nebeneinander gestapelten Module in die Fixierung eingepasst werden.
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Die Fixierungseinrichtung ist insbesondere dazu eingerichtet, auf die Fixierungseinrichtung quer zur Längsrichtung einwirkende mechanischen Belastungen, insbesondere Kräfte, die bei einem Aufprall, insbesondere bei einem Unfall, auftreten, auf die Modulgehäuse der Energiespeichermodule zu verteilen, wodurch die Belastung eines einzelnen Gehäuses vorteilhaft reduziert werden kann. Dabei kann die Fixierungseinrichtung als, insbesondere starrer, Stahlträger ausgebildet sein.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführung weist die Fixierungseinrichtung zwei Fixierungsschienen auf, welche an zwei einander gegenüberliegenden Seiten der entlang der Längsrichtung nebeneinander gestapelten Module der Energiespeichervorrichtung angeordnet sind. Dadurch kann die Steifigkeit entlang der Längsrichtung der gekoppelten Module vorteilhaft erhöht werden, indem die Bildung von Spalten zwischen den einzelnen Modulen bei einer Biegung der nebeneinander gestapelten Module quer zur Längsachse verhindert wird. Vorzugsweise sind die zwei Fixierungsschienen jeweils als Stahlträger ausgebildet.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführung verschließt die Fixierungseinrichtung die Modulgehäuse der Energiespeichermodule spritzwasser- und/oder staubdicht. Insbesondere kann die Fixierungseinrichtung dazu ausgebildet sein, die als Hohlkörper ausgebildeten Modulgehäuse zu versiegeln. Vorzugsweise wirkt die Fixierungseinrichtung dabei als Deckel der Modulgehäuse. Dadurch kann ein Schutz der in den Modulgehäusen angeordneten Energiespeicherzellen gegenüber schädigenden Umwelteinflüssen sichergestellt werden, ohne dass dafür weitere Komponenten notwendig wären. Dadurch kann weiterer Bauraum eingespart werden.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführung weisen die Modulgehäuse der Energiespeichermodule jeweils auf wenigstens einer ihrer Seiten eine gegenüber quer zur Längsrichtung auftretenden, mechanischen Einwirkungen stabilisierende Oberflächenstruktur auf. Vorzugsweise ist die stabilisierende Oberflächenstruktur dabei als Sicke und/oder Verdickung ausgebildet, welche die Steifigkeit des jeweiligen Gehäuses vorteilhaft erhöht. Dadurch können die Modulgehäuse quer zur Längsrichtung, insbesondere bei einem Aufprall, auftretende Belastungen zuverlässiger abstützen.
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Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer modularen Energiespeichervorrichtung nach dem ersten Aspekt der Erfindung, aufweisend die folgenden Schritte: Bereitstellen von zumindest zwei Energiespeicherzellen, zumindest zwei als Hohlkörper ausgebildeten Modulgehäusen und einer Versorgungseinheit; Einführen jeweils zumindest einer Energiespeicherzelle in jedes der Modulgehäuse; spritzwasser- und/oder staubdichtes Versiegeln jedes der Modulgehäuse; und Stapeln der Energiespeichermodule und des Versorgungsmoduls nebeneinander entlang einer Längsrichtung und elektrisches Verbinden der Energiespeichermodule und des Versorgungsmoduls entlang der Längsrichtung.
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In einer bevorzugten Ausführung sind zumindest zwei der als Hohlkörper ausgebildeten Modulgehäuse aus faserverstärktem Kunststoff, insbesondere kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK), gefertigt. Dadurch kann das Gesamtgewicht der modularen Energiespeichervorrichtung vorteilhaft reduziert werden. Gleichzeitig weisen derart gefertigte Modulgehäuse eine hohe Steifigkeit auf, wodurch, insbesondere bei einem Aufprall, quer zur der Längsrichtung auf die Energiespeichermodule einwirkende mechanische Belastungen zuverlässiger abgestützt werden können. Vorzugsweise werden oder sind die Gehäuse mittels eines Strangziehverfahrens hergestellt.
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Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft ein Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, mit einer modularen Energiespeichervorrichtung nach dem ersten Aspekt der Erfindung.
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In einer bevorzugten Ausführung weist die modulare Energiespeichervorrichtung eine Fixierungseinrichtung auf, mittels der die modulare Energiespeichervorrichtung im Fahrzeugchassis so angeordnet und mechanisch fixiert ist, dass quer zur Längsrichtung der modularen Energiespeichereinrichtung auftretende, mechanische Einwirkungen auf die Fixierungseinrichtung auf zumindest zwei, bevorzugt auf sämtliche der Modulgehäuse zumindest teilweise übertragen werden. Dadurch kann sowohl die modulare Energiespeichereinrichtung als auch das Fahrzeug gegenüber, insbesondere bei einem Aufprall, etwa einem Unfall, quer zur Längsrichtung einwirkende Belastungen, etwa Kräften oder Drücken, steifer bzw. robuster gemacht werden. Somit kann die Betriebssicherheit der modularen Energiespeichervorrichtung und/oder den Insassen des Fahrzeugs weiter erhöht werden.
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Die in Bezug auf den ersten Aspekt der Erfindung und dessen vorteilhafte Ausgestaltung beschriebenen Merkmale und Vorteile gelten auch für den zweiten Aspekt der Erfindung und dessen vorteilhafte Ausgestaltung sowie umgekehrt.
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Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den Figuren. Es zeigen wenigstens teilweise schematisch:
- 1 ein Beispiel einer erfindungsgemäßen modularen Energiespeichervorrichtung in einer Explosionsansicht;
- 2 ein Beispiel der Kopplung zweier Energiespeichermodule; und
- 3 durch ein Fixierungselement fixierte Energiespeichermodule.
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In 1 ist eine modulare Energiespeichervorrichtung 1 mit zwei Energiespeichermodulen 2, zehn Energiespeicherzellen 3 und einem Versorgungsmodul 4 dargestellt. Dabei ist insbesondere die Anzahl von Energiespeichermodulen 4 und Energiespeicherzellen 3 rein beispielhaft gewählt.
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Die zehn Energiespeicherzellen 3 sind zur Speicherung, insbesondere elektrischer, Energie eingerichtet und sind bzw. werden hier beispielhaft in zwei Stapeln je fünf Energiespeicherzellen 3 angeordnet. Jeweils einer dieser Stapel ist bzw. wird in jeweils eines der Modulgehäuse 5, welche als quaderförmige Hohlkörper ausgebildet sind und entsprechende Gehäuseöffnungen 5' aufweisen, eingeführt.
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Dadurch ist jeder Stapel von Energiespeicherzellen 3, insbesondere nach Verschließen des jeweiligen Modulgehäuses 5, vor äußeren Einwirkungen, insbesondere vor Stößen, Staub und/oder Feuchtigkeit, welche eine Energiespeicherzelle 3 beschädigen könnten, geschützt.
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Die Energiespeichermodule 2 sind bzw. werden in einer Längsrichtung 6, welche durch einen Pfeil angedeutet ist, hintereinander angeordnet, wobei senkrecht zur Längsrichtung 6 ausgerichtete Querseiten 7 der Modulgehäuse 5 und/oder des Versorgungsmoduls 4 einander gegenüberliegen. In dieser Anordnung sind bzw. werden die Energiespeichermodule 2 miteinander und/oder mit dem Versorgungsmodul 4 gekoppelt.
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Durch eine unterschiedliche Anzahl von hintereinander angeordneten Energiespeichermodulen 2 kann die Größe, insbesondere die Gesamtlänge entlang der Längsrichtung 6, der modularen Energiespeichervorrichtung 1 variiert und somit an vorhandenen Bauraum angepasst werden. Insgesamt kann somit sowohl die Kapazität als auch die Form der Energiespeichereinrichtung 1 flexibel eingestellt werden.
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Die Energiespeichermodule 2 weisen auf den Querseiten 7 Kopplungselemente 8 auf. Die Versorgungseinheit 4 weist ebenfalls ein Kopplungselement 8 auf, welches aufgrund der perspektivischen Darstellung in 1 jedoch nicht sichtbar ist.
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Mittels der Kopplungselemente 8 sind bzw. werden die Energiespeichermodule 2, insbesondere die Querseiten 7 der Modulgehäuse 5, und/oder die Versorgungseinheit 4 miteinander gekoppelt, insbesondere elektrisch miteinander verbunden. Zu diesem Zweck weisen die Kopplungselemente 8 vorzugsweise elektrische Kontakte 14 auf, die bei Kopplung der Energiespeichermodule 2 leitend miteinander verbunden werden. Anhand der dadurch hergestellten elektrischen Verbindung zwischen dem Versorgungsmodul 4 und den Energiespeicherzellen 3 in den Modulgehäusen 5 kann das Versorgungsmodul 4 den Energiespeicherzellen 3 elektrische Ladung in einem ersten Betriebsmodus, insbesondere gleichmäßig, zuführen und/oder in einem zweiten Betriebsmodus, insbesondere gleichmäßig, entziehen.
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Die Energiespeichermodule 2 weisen zudem einen Kühlmediumkanal 9 auf, dessen Querschnitt im vorliegenden Beispiel dargestellt ist. Bei Kopplung der Energiespeichermodule 2 und/oder des Versorgungsmoduls 4 miteinander bilden die Kühlmediumkanäle 9 vorzugsweise eine durchgängige Kühlmediumleitung, die sich durch alle hintereinander gestapelten Energiespeichermodule 2 erstreckt, und über die Kühlmedium an alle Energiespeicherzellen 3 geliefert werden kann.
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Das Versorgungsmodul 4 ist vorzugsweise dazu eingerichtet, sowohl den Fluss von Kühlmedium durch die durchgängige Kühlmediumleitung als auch die Menge der den Energiespeicherzellen 3 entnommenen elektrischen Ladung, insbesondere die durch die elektrischen Kontakte 12 beim Laden im ersten Betriebsmodus oder beim Entladen im zweiten Betriebsmodus fließende Stromstärke, zu regulieren. Insbesondere ist das Versorgungsmodul 4 dazu eingerichtet, den Fluss des Kühlmediums in Abhängigkeit der in den Energiespeicherzellen 3 umgesetzten elektrischen Leistung derart zu steuern, dass keine Überhitzung der Energiespeicherzellen 3 auftritt und/oder Kühlmedium nicht unnötig, etwa bei nicht oder nur kaum belasteten Energiespeicherzellen 3, zur Verfügung gestellt wird.
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Das Versorgungsmodul 4 weist eine Schnittstelle 10 auf, die in der vorliegenden Figur beispielhaft auf der Oberseite des Versorgungsmoduls 4 angeordnet ist. Alternativ kann die Schnittstelle 10 aber auch auf einer anderen Seite des Versorgungsmoduls 4 angeordnet sein.
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Die Schnittstelle 10 ist dazu eingerichtet, das Versorgungsmodul 4 mit einem Fahrzeug, insbesondere mit einem elektrischen System und/oder einem Kühlsystem und/oder einer Steuereinheit, etwa einer Motorsteuerung, des Fahrzeugs, zu verbinden. Über die Schnittstelle 10 kann somit in der Energiespeichervorrichtung 1 gespeicherte Energie entnommen bzw. der Energiespeichervorrichtung 1 zu speichernder Energie zu Verfügung gestellt, und/oder der Betrieb der Energiespeichervorrichtung 1, insbesondere ein Kühlmediumsfluss, kontrolliert und/oder gesteuert werden.
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Die Energiespeichermodule 2 weisen jeweils eine stabilisierende Oberflächenstruktur 11 auf. Im dargestellten Beispiel ist diese stabilisierende Oberflächenstruktur 11 auf einer Oberseite der Modulgehäuse 2 angeordnet.
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Alternativ oder zusätzlich kann die stabilisierende Struktur 11 auch auf einer anderen Seite, insbesondere auf der Querseite 7, angeordnet (nicht dargestellt) sein. Insbesondere kann die stabilisierende Oberflächenstruktur 11 auch auf mehreren Seiten der Modulgehäuse 5 vorgesehen sein. Vorzugsweise ist die stabilisierende Oberflächenstruktur 11 als Profil, etwa als Sicke oder als Ausbuchtung, in der Oberfläche der Modulgehäuse 5 ausgebildet, wodurch bevorzugt die Steifigkeit der Modulgehäuse 5 erhöht wird. Somit werden die Modulgehäuse 5, insbesondere gegenüber quer zur Längsrichtung 6 einwirkende, durch einen Aufprall verursachte Belastungen, besonders robust.
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Eine stabilisierende Oberflächenstruktur ist bevorzugt dazu eingerichtet, insbesondere quer zur Längsrichtung 6 einwirkenden Belastungen, etwa Kräfte, umzuleiten und/oder zu dispergieren. Dadurch kann die Funktion der Modulgehäuse 5 als Crash-Stütze gegenüber quer zur Längsrichtung 6, insbesondere bei einem Aufprall, auftretenden, mechanischen Belastungen besonders zuverlässig gemacht werden.
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In 2 sind Kopplungselemente 8 zwei einander gegenüberliegender Energiespeichermodule 2 schematisch dargestellt. Ein Vorsprung 8' des einen Energiespeichermoduls 2 greift bei der Kopplung in eine Ausnehmung 8" eines anderen Energiespeichermoduls 2 ein. Dadurch sind die Energiespeichermodule 2 bei der Kopplung gemäß einer durch die Positionierung der Kopplungselemente 8 an den Energiespeichermodulen 2 (siehe 1) vorgegebenen Anordnung ausgerichtet.
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Vorzugsweise weisen die Kopplungselemente 8 einen Rastmechanismus (nicht dargestellt) auf, welcher dazu eingerichtet ist, eine einfache, insbesondere unbeabsichtigte, Trennung der Energiespeichermodule 2 voneinander zu verhindern.
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Die Energiespeichermodule 2 weisen im dargestellten Beispiel jeweils einen Kühlmediumkanal 9 auf, der durch das jeweilige Energiespeichermodul 2 verläuft. Die Kühlmediumkanäle 9 sind insbesondere im Bereich der Kopplungselemente 8 angeordnet, so dass die Kühlmediumkanäle 9 bei Kopplung der Energiespeichermodule 2 mittels der Kopplungselemente 8 in der Weise verbunden sind oder werden, dass die Kühlmediumkanäle 9 eine durchgängige Kühlmediumleitung bilden.
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Das Versorgungsmodul (nicht dargestellt) weist ebenfalls ein Kopplungselement 8 auf, damit ein Energiespeichermodul 2 an das Versorgungsmodul gekoppelt werden kann. Bevorzugt weist das Kopplungselement 8 des Versorgungsmoduls einen Vorsprung 8' oder eine Vertiefung 8" auf.
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In 3 sind zwei Energiespeichermodule 2 und ein Versorgungsmodul 4 in einer Seitenansicht (oben) und in einer Draufsicht (unten) dargestellt, die durch eine Fixierungseinrichtung 12 fixiert sind oder werden.
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Die Fixierungseinrichtung 12 weist hierbei zwei Fixierungsschienen 12' auf, die im Wesentlichen parallel zur Längsrichtung 6 der Energiespeichervorrichtung 1 verlaufen und sich im Wesentlichen über die gesamte Länge der Energiespeichervorrichtung 1 erstrecken. Dabei sind die Fixierungsschienen 12' auf zwei einander gegenüberliegenden Seiten der Modulgehäuse 5 der Energiespeichermodule 2 mit den Energiespeichermodulen 2 verbunden.
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Anhand der Fixierungseinrichtung 12 werden die Energiespeichermodule 2 und das Versorgungsmodul 4 relativ zueinander ausgerichtet, insbesondere entlang der Längsrichtung 6 der Energiespeichervorrichtung 1, und derart miteinander verbunden, dass von außen, insbesondere periodisch, einwirkende Kräfte, etwa durch Vibrationen, die Kopplung der Energiespeichermodule 2 und des Versorgungsmoduls 4, insbesondere mittels Kopplungselementen (nicht dargestellt), nicht aufheben oder unterbrechen können.
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Wie im oberen Teil der 3 zu erkennen, verschließt die Fixierungseinrichtung 12 die Gehäuseöffnungen (siehe 1) der Modulgehäuse 5. Dadurch werden die von den Modulgehäusen 5 aufgenommenen Energiespeicherzellen (siehe 1) besonders zuverlässig im Inneren der Modulgehäuse 5 fixiert und vor äußeren Einflüssen, etwa Feuchtigkeit oder Staub, geschützt.
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Die Fixierungseinrichtung 12 ist bevorzugt dazu eingerichtet, die Energiespeichervorrichtung 1 an einem Ort zu fixieren, etwa im Chassis eines Fahrzeugs, und vorzugsweise gegenüber diesem Ort abzustützen. Im vorliegenden Beispiel weisen die Fixierungsschienen 12', insbesondere über die gesamte Länge der Fixierungsschienen 12' verteilte, Schraublöcher 13 auf, anhand welcher durchgreifende Schrauben eine starre Verbindung, etwa mit einem Fahrzeugchassis, herstellen können.
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Die Verbindung der Fixierungseinrichtung 12 bzw. der Energiespeichervorrichtung 1 mittels Schrauben ist dabei rein beispielhaft und kann durch jede beliebige andere Verbindungstechnik ersetzt werden. Vorzugsweise wird diese Verbindung jedoch von der Fixierungseinrichtung 12 getragen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Energiespeichervorrichtung
- 2
- Energiespeichermodul
- 3
- Energiespeicherzelle
- 4
- Versorgungsmodul
- 5
- Modulgehäuse
- 5'
- Gehäuseöffnung
- 6
- Längsrichtung
- 7
- Querseite
- 8
- Kopplungselement
- 9
- Kühlmediumkanal
- 10
- Schnittstelle
- 11
- stabilisierende Struktur
- 12
- Fixierungseinrichtung
- 12'
- Fixierungsschiene
- 13
- Schraublöcher
- 14
- elektrischer Kontakt