DE102024107708B3

DE102024107708B3 - Batteriegehäuse mit Adapter

Info

Publication number: DE102024107708B3
Application number: DE102024107708.5A
Authority: DE
Inventors: Sebastian Stoll; Helge Claussen; Michael Rauscher
Original assignee: Webasto SE
Current assignee: Webasto SE
Priority date: 2024-03-18
Filing date: 2024-03-18
Publication date: 2025-04-24
Anticipated expiration: 2044-03-19

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Batteriegehäuse (10) zur Aufnahme von eine Mehrzahl von Batteriezellen umfassenden Batteriemodulen (24), umfassend mindestens zwei Adapter (20, 22) zum Lagern von mindestens einem Batteriemodul (24), wobei die Adapter (20, 22) in an sich gegenüberliegenden Innenwandflächen (14) des Gehäuses (10) angeordneten Aufnahmen mittels Schrauben (26) befestigt sind, wobei die jeweilige Schraubachse der Schrauben (26) zur Vertikalen, welche einer Stapelrichtung entspricht, geneigt ist.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Batteriegehäuse für Batteriemodule, insbesondere zum Bereitstellen einer stapelbaren Anordnung von Batteriemodulen innerhalb eines Batteriegehäuses.
Stand der Technik
Batterien werden insbesondere als Hochspannungsbatterien oder Traktionsbatterien verwendet, beispielsweise um elektrische Energie in einem elektrischen Fahrzeug (EV) bereitzustellen. Die Batterien umfassen dabei typischerweise mehrere Batteriemodule, wobei in jedem Batteriemodul eine Vielzahl an Batteriezellen angeordnet sind, beispielsweise in Form von Pouchzellen, prismatischen Zellen oder zylindrischen Zellen. Mit anderen Worten bilden Batteriemodule eine Art Unterbaugruppe, welche die Fertigung und Montage der Batterie strukturiert oder vorgibt. Die Anzahl der Batteriemodule, die innerhalb der Batterie angeordnet sein können, ist dabei typischerweise auf die Dimensionierung des Gehäuses beschränkt. Eine besondere Herausforderung, die sich dabei stellt, ist die Nutzung der vorhandenen Höhe innerhalb des Batteriegehäuses zur Ausbildung einer Batterie.
So hat es sich als eine Herausforderung erwiesen, Batteriemodule übereinander, in mehreren Lagen oder mehrstöckig anzuordnen. Eine solche Anordnung kann dann vorteilhaft sein, wenn der zur Verfügung stehende Bauraum um ein Mehrfaches höher als die einzelne Batteriezelle beziehungsweise das einzelne Batteriemodul in seiner vorgegebenen Ausrichtung ist.
Aus dem Stand der Technik sind zwar mehrlagige oder mehrschichtige Anordnungen bekannt. Diese sind jedoch typischerweise nur zweilagig. Um die zweischichtige Anordnung zu ermöglichen, kann beispielsweise ein Zwischenboden zur Montage der oberen Schicht vorgesehen sein oder es kann alternativ eine Schicht oberhalb des Gehäusedeckels angeordnet werden. Alternativ können zweilagige Batteriemodule eingesetzt werden, welche beispielsweise mittels einer zwischengelagerten Kühlplatte voneinander getrennt sind. Diese Bauweisen erfordern jedoch eine aufwändige Innenstruktur des Batteriegehäuses, welche mit einem hohen Materialaufwand einhergeht. Weiterhin sind für solche Konfigurationen eine hohe Anzahl von Montageschritten erforderlich, wobei die Montage aufgrund der vorgegeben Innenstruktur aufwändig ist. Die Gesamtkosten, die Innenstruktur und auch das Gesamtgewicht können die jeweilige Anwendung dabei erheblich limitieren, sodass in der Regel nicht mehr als zwei Batteriemodulschichten verwirklicht werden können.
Entsprechend besteht ein Bedarf, ein Batteriegehäuse bereitzustellen, welches eine einfachere und/oder verbesserte mechanische Befestigung von Batteriemodulen im Gehäuse und insbesondere eine mehrschichtige Anordnung ermöglicht.
Aus US 2021/0066688 A1 ist eine Anordnung eines Energiespeichers bekannt, welche als Stapel ausgebildet ist und wobei Adapter zur Befestigung vorgesehen sind. Weiterhin ist aus der JP 2001-097 049 A ein Batteriegehäuse für ein elektrisches Fahrzeug bekannt, wobei Schienen zur Halterung einer Batterie vorgesehen sind.
Darstellung der Erfindung
Ausgehend von dem bekannten Stand der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein entsprechend verbessertes Batteriegehäuse bereitzustellen. Insbesondere kann eine Aufgabe darin gesehen werden, eine mehrschichtige Anordnung von Batteriemodulen innerhalb eines Batteriegehäuses bei einer vereinfachten Montage zu ermöglichen.
Die Aufgabe wird durch ein Batteriegehäuse mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und des Anspruchs 2 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Figuren.
Entsprechend wird ein Batteriegehäuse zur Aufnahme von jeweils eine Mehrzahl Batteriezellen umfassenden Batteriemodulen vorgeschlagen, umfassend mindestens zwei Adapter zum Lagern mindestens eines der Batteriemodule, wobei die Adapter in an sich gegenüberliegenden Innenwandflächen des Gehäuses vorgesehenen Aufnahmen mittels Schrauben befestigt sind und wobei die jeweilige Schraubachse der Schrauben in der jeweiligen Aufnahme zur Vertikalen, welche einer Stapelrichtung entspricht, geneigt ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Batteriegehäuse für mindestens zwei übereinander gestapelte Batteriemodulschichten ausgebildet ist. Dabei umfasst jede Batteriemodulschicht mindestens ein Batteriemodul, wobei das mindestens eine Batteriemodul der untersten Batteriemodulschicht direkt mit dem Batteriegehäuse verschraubt und jedes Batteriemodul einer über der untersten Batteriemodulschicht angeordneten Batteriemodulschicht mittels Adapter am Gehäuse befestigt sind. Alternativ oder zusätzlich zu der Befestigung der Batteriemodule in den Batteriemodulschichten ist vorgesehen, dass zumindest zwei Innenwandflächen, welche zumindest einen Teil der vorgegebenen Aufnahmen aufweisen, zur Vertikalen derart geneigt sind, dass eine Breite eines inneren Hohlraums des Batteriegehäuses sich in Stapelrichtung verbreitert.
Dadurch, dass die Schraubenachsen zur Vertikalen geneigt in die Aufnahmen eingeschraubt sind, kann eine besonders platzsparende Befestigung in einer Richtung senkrecht zur Stapelrichtung und von der jeweiligen Innenwandfläche wegführend gewährleistet werden. Entsprechend kann der vorhandene Bauraum, das heißt ein vom Gehäuse definierter, innerer Hohlraum sehr effizient für die Batteriemodule genutzt werden, sodass die Batteriemodule jeweils eine höhere Anzahl von Batteriezellen umfassen können und die entsprechende, sich daraus ergebende Batterie eine höhere Energiedichte aufweisen kann.
Während die Vertikale der Stapelrichtung entspricht und eine Höhe des Batteriegehäuses definierten kann, wird durch die Horizontale entsprechend eine Horizontalebene definiert, welche sich senkrecht zur Vertikalen erstreckt. Entsprechend wird dadurch, dass die Schraubenachsen zur Vertikalen geneigt in die Aufnahmen eingeschraubt sind, in einer bestimmten horizontalen Richtung, welche von der Innenwandfläche wegführt, ein vergrößerter Freiraum bereitgestellt. Die Erstreckung des Gehäuses ist dabei so zu verstehen, dass das Gehäuse eine Höhe in vertikaler Richtung, eine Länge in einer ersten horizontalen Richtung und eine Breite in einer zweiten horizontalen Richtung aufweist, wobei die Höhe, die Breite und die Länge orthogonal zueinander sind. Durch das Gehäuse ist entsprechend ein definiertes Innenvolumen gegeben beziehungsweise ein innerer Hohlraum definiert.
Darüber hinaus bewirkt die geneigte Anordnung beziehungsweise Verschraubung, dass die Schrauben von einer Oberseite des Gehäuses aus mit einem Schraubwerkzeug gut erreichbar sind und angezogen werden können, sodass die Montage der Adapter und der Batteriemodule erheblich erleichtert und gegebenenfalls automatisiert werden kann. Mit anderen Worten wird auf diese Weise eine verbesserte industrielle Fertigung ermöglicht.
Aufgrund der Adapter können eine vollflächige Zwischenplatte oder auch eine komplexe rahmenförmige Innenstruktur mit entsprechenden Halterungen und Stützen für eine mehrschichtige Anordnung der Batteriemodule entfallen. Dadurch wird nicht nur die Montage der Batterie an sich vereinfacht, sondern es lässt sich dadurch auch das resultierende Gewicht des Batteriegehäuses erheblich verringern, wobei gleichzeitig der Materialaufwand und die damit einhergehenden Kosten gesenkt werden können.
Gleichermaßen ermöglichen die Adapter, dass die Modularität der Batteriemodule beibehalten werden kann, zumal mehrere Batteriemodule anhand der Adapter und der vorgegebenen Aufnahmen einfach übereinander angeordnet und am Gehäuse befestigt werden können. Entsprechend kann die Höhe des Batteriegehäuses einfach an die Dimensionierung, Höhe und Anzahl der vorgesehenen Batteriemodule angepasst werden. Es sind somit weder mehrere aufeinander gestapelte separate Batterien (mit den jeweiligen Batteriegehäusen) erforderlich, noch muss die Anzahl von Batteriezellenlagen innerhalb eines Batteriemoduls an die vorgesehene Energiedichte der Batterie angepasst werden.
Das Batteriegehäuse kann insbesondere vier Seitenwände und eine Bodenplatte aufweisen, welche bevorzugt fest miteinander verbunden sind. In Stapelrichtung kann oberhalb des obersten Batteriemoduls, das heißt, des Batteriemoduls, welches am weitesten entfernt von einer Bodenplatte liegt, ein Gehäusedeckel vorgesehen sein. Beispielsweise ist der Gehäusedeckel im montierten Zustand der Batterie chassisseitig angeordnet beziehungsweise grenzt am Chassis eines elektrischen Fahrzeugs an und/oder ist damit verbunden. Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass die Oberseite vom Gehäuse unmittelbar mit einem Chassis verbunden wird, sodass ein Gehäusedeckel entsprechend optional entfallen kann.
Die Vertikale entspricht wie angegebenen im Wesentlichen einer Stapelrichtung. Bevorzugt entspricht die Vertikale dabei einer Richtung, welche senkrecht zu einer Bodenplatte verläuft. Entsprechend können Batteriemodule in einem Gravitationsfeld übereinandergestapelt werden. Batteriemodule können dabei auch in einer Horizontalen nebeneinander angeordnet sein, sodass das Batteriegehäuse mindestens zwei übereinander gelagerte Batteriemodulschichten aufweisen kann, wobei jede Batteriemodulschicht mindestens zwei oder genau zwei nebeneinander gelagerte Batteriemodule umfassen kann. Es sind hier an den jeweiligen vorgegebenen Formfaktor angepasste Gestaltungen möglich.
Die Innenwandflächen, welche die vorgegebenen Aufnahmen für die Adapter aufweisen, sind einander zugewandt. Die Aufnahmen können dabei im Wesentlichen als Bohrloch in der Gehäusewand vorgesehen sein, wobei die Aufnahmen beziehungsweise der Gehäusewandabschnitt und die Bohrlöcher entsprechend ausgestaltet und ausgerichtet sind, um die Neigung der Schraubachse zur Vertikalen zu gewährleisten.
Die Neigung der jeweiligen Schraubachse liegt bevorzugt im Bereich zwischen 10 Grad und 50 Grad. Als besonders vorteilhafter Winkelbereich hat sich dabei eine Neigung zwischen 20 Grad und 40 Grad herausgestellt. Auf diese Weise kann nämlich einerseits eine verbesserte Befestigung des jeweiligen Adapters und des entsprechenden Batteriemoduls am Gehäusewand bereitgestellt werden. Andererseits können dadurch eine besonders platzsparende Befestigung und eine verbesserte Zugänglichkeit für das Verschrauben bereitgestellt werden.
Die Dimensionierung und insbesondere die Höhe des Batteriegehäuses kann aufgrund der vorgesehenen Aufnahmen und Adapter quasi beliebig gewählt sein. Entsprechend ist das Batteriegehäuse für mindestens zwei übereinander gestapelte Batteriemodulschichten ausgebildet sein, oder für drei oder mehr übereinander gestapelte Batteriemodulschichten, wobei jede Batteriemodulschicht mindestens ein Batteriemodul oder mindestens zwei nebeneinander angeordnete Batteriemodule umfasst.
Wie vorstehend erläutert, ist eine zweilagige Anordnung im Stand der Technik allenfalls in Kombination mit einer komplexen, rahmenförmigen Innenstruktur und Zwischenplatte möglich. Durch die Adapter und die vorgegebenen Aufnahmen ist jedoch ein nahezu vollständig modularer Aufbau möglich, wobei insbesondere auch drei Batteriemodulschichten innerhalb des Batteriegehäuses vorgesehen sein können, ohne dass dies jedoch einer komplexen Halterung bedarf oder auch mit einer massiven Erhöhung des Gesamtgewichts einhergeht.
Das mindestens eine Batteriemodul der untersten Batteriemodulschicht ist dabei direkt mit dem Batteriegehäuse verschraubt. Jedes Batteriemodul einer über der untersten Batteriemodulschicht angeordneten Batteriemodulschicht wird dabei mittels der Adapter am Gehäuse befestigt.
Mit anderen Worten kann ein Adapter für die bodenseitige oder unterste Batteriemodulschicht optional entfallen und können entsprechende Aufnahmen für eine direkte Verschraubung am untersten Gehäuseabschnitt vorgesehen sein. Für jede darüber gelagerte Batteriemodulschicht sind entsprechend Adapter mit der Gehäusewand verschraubt. Entsprechend können sowohl die Innenwandfläche für die Befestigung als auch der Bauraum beziehungsweise ein innerer Hohlraum des Gehäuses optimal für die Batteriemodule genutzt werden, zumal die Adapter in Stapelrichtung sukzessive für jede Batteriemodulschicht an der Innenwandfläche befestigt werden können.
Jeder Adapter und/oder jede Aufnahme für jede gestapelte Batteriemodulschicht kann gleich ausgebildet sein und/oder kann eine gleiche Erstreckung in Richtung der Horizontalen umfassen. So kann jeder Adapter beispielsweise die gleiche Erstreckung in einer horizontalen Richtung entlang der Innenwandfläche und/oder in einer horizontalen Richtung, welche in einer Richtung senkrecht zur Stapelrichtung und von der jeweiligen Innenwandfläche wegführt, aufweisen. Somit kann die Montage weiter vereinfacht werden. Im Falle von unterschiedlichen Abständen zwischen den Innenwandflächen für verschiedene Höhen des Batteriegehäuses kann dabei vorgesehen sein, dass die Batteriemodulgröße unterschiedlich für die jeweilige gestapelte Batteriemodulschicht ist.
Alternativ kann jedoch auch vorgesehen sein, dass für eine in Stapelrichtung vorgegebene Höhe von Aufnahmen im Batteriegehäuse ein entsprechend ausgestalteter Adapter vorgesehen ist, wobei Adapter für unterschiedliche vorgegebene Höhen insbesondere eine unterschiedliche Erstreckung in der Horizontalen aufweisen können, das heißt, in einer Richtung im Wesentlichen senkrecht zur Stapelrichtung und bevorzugt in einer Richtung, welche von der jeweiligen Innenwandfläche wegführt. So kann ein Adapter verglichen mit einem anderen Adapter beispielsweise eine längere Erstreckung in Richtung der zugewandten und gegenüberliegenden Innenwandfläche aufweisen. Somit kann insbesondere eine horizontale Verbreiterung des inneren Hohlraums in Stapelrichtung berücksichtigt und einen ansonsten eventuell auftretenden Spalt zwischen dem Adapter und einer Auflage des jeweiligen Batteriemoduls überbrückt werden.
Zumindest ein Adapter kann als Adapterleiste ausgebildet sein, welche sich entlang einer jeweiligen Innenwandfläche im Wesentlichen senkrecht zur Stapelrichtung erstreckt und eine Mehrzahl von Befestigungsmittel zum Befestigen eines jeweiligen Batteriemoduls oder von mehreren nebeneinander angeordneten Batteriemodulen aufweist. Die Adapterleiste kann entsprechend eine durchgehende Lagerungsfläche für das Batteriemodul oder für mehrere Batteriemodule bereitstellen. Dabei kann die Adapterleiste für ein jeweiliges Batteriemodul ausgebildet sein, wobei die Mehrzahl der Befestigungsmittel eine sichere und stabile Befestigung des Batteriemoduls an mehreren Punkten am Gehäuse ermöglicht. Die Erstreckung der Adapterleiste kann dabei insbesondere in einer Längsrichtung erfolgen, welche von einer längeren Seitenwand des Gehäuses und/oder eine Stapelrichtung von Batteriezellen innerhalb des jeweiligen Batteriemoduls definiert wird.
Alternativ, oder zusätzlich, können zumindest zwei Adapter jeweils ein einzelnes Befestigungsmittel zum Befestigen eines Batteriemoduls aufweisen und entlang einer jeweiligen Innenwandfläche im Wesentlichen senkrecht zur Stapelrichtung voneinander beabstandet angeordnet sein. So können für ein verhältnismäßiges kleines Batteriemodul zwei Adapter nebeneinander angeordnet sein, wobei auf der gegenüberliegenden Innenwandfläche beispielsweise ebenfalls zwei Adapter entsprechend an der entsprechenden Innenwandfläche befestigt sind, um das Batteriemodul gleichmäßig zu lagern und zu befestigen. Es kann an einer Innenwandfläche jedoch auch zumindest ein Adapter in Form einer Adapterleiste vorgesehen sein. Weiterhin können für größere Batteriemodule mehr als zwei Adapter in Reihe angeordnet sein, um eine verbesserte Gewichts- und Lastenverteilung und eine verbesserte Befestigung am Gehäusewand zu ermöglichen.
Das Befestigungsmittel kann dabei eine Lagerfläche aufweisen, welche sich im Wesentlichen senkrecht zur Stapelrichtung erstreckt und wobei die Lagerfläche mindestens eine Bohrung mit einem Innengewinde zum Aufnehmen einer Befestigungsschraube des jeweiligen Batteriemoduls aufweist. Die Lagerfläche kann sich beispielsweise sowohl entlang der Innenwandfläche als auch in Richtung der gegenüberliegenden Innenwandfläche erstrecken. Insbesondere kann die Lagerfläche dabei an der Bohrung und einer entsprechenden Dimensionierung einer Auflagefläche angepasst sein.
Das Befestigungsmittel kann ausschließlich eine Bohrung aufweisen. Die Bohrung kann dabei selbst das Innengewinde aufweisen oder es kann in der Bohrung eine Hülse mit einem Innengewinde eingesetzt und fest mit dem Adapter verbunden sein.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung gemäß der Erfindung kann das Batteriegehäuse zumindest vier einen inneren Hohlraum des Gehäuses definierende Seitenwände umfassen. Das Batteriegehäuse kann mehrteilig ausgebildet sein. Bevorzugt ist das Gehäuse oder das Kerngehäuse aus einem einzelnen Teil ausgebildet. Das Batteriegehäuse kann ebenfalls eine Bodenplatte umfassen, welche bevorzugt ebenfalls einteilig mit dem Gehäuse ausgebildet ist.
Durch die einteilige Ausgestaltung kann eine vereinfachte Montage bereitgestellt werden und es wird dadurch ebenfalls eine verbesserte mechanische Robustheit erzielt. Insbesondere kann das Batteriegehäuse dabei als Gussteil ausgebildet sein. Auf diese Weise kann ein einteiliger Gusskern bereitgestellt werden, wodurch die mechanische Robustheit weiter verbessert werden kann. Dadurch, dass aufgrund der Adapter auf eine komplexe, rahmenförmige Innenstruktur, welche ein Gießverfahren beeinträchtigen würde, verzichtet werden kann, wird durch das Batteriegehäuse entsprechend ein gussgerechteres Design ohne Materialansammlung ermöglicht. Mit anderen Worten sind im Gehäuseinneren keine sonstigen Auflageflächen oder Halterungen, welche sich üblicherweise senkrecht zur Innenwandfläche in den inneren Hohlraum des Gehäuses erstrecken, vorhanden, welche ein Gießverfahren unmöglich machen. Stattdessen sind erfindungsgemäß Adapter vorgesehen, welche einfach in die Gehäusewand beziehungsweise in das Gussteil eingeschraubt werden können. Alternativ kann die einteilige Ausgestaltung jedoch auch durch eine Schweißkonstruktion bereitgestellt sein, wobei beispielsweise mehrteilige Profile zusammengeschweißt sind.
In dieser Hinsicht sind die Neigung der Verschraubung der Adapter und der entsprechenden Ausgestaltung der vorgegebenen Aufnahmen ebenfalls besonders vorteilhaft, zumal diese ebenfalls eine Zugänglichkeit eines inneren Hohlraums beziehungsweise des Gusskerns ermöglichen, sodass das Gussgehäuse vorteilhaft verarbeitet werden kann, beispielsweise für Fräsarbeiten oder zum Vorsehen von Gewindestellen im Gehäuse.
Zumindest zwei Innenwandflächen, welche zumindest einen Teil der vorgegebenen Aufnahmen aufweisen, sind zur Vertikalen, insbesondere nach außen hin, geneigt. Aufgrund der Neigung verbreitert sich insbesondere eine Breite eines inneren Hohlraums des Batteriegehäuses sich in Stapelrichtung. Mit anderen Worten können zumindest die sich gegenüberliegenden Innenwandflächen mit den vorgegebenen Aufnahmen nach außen hin geneigt sein, sodass ein Abstand zwischen den Innenwandflächen sich zumindest teilweise in Stapelrichtung vergrößert beziehungsweise eine Breite zwischen den Innenwandflächen sich in Stapelrichtung sich zumindest teilweise und/oder Stufenweise verbreitert. Die Innenwandflächen erstrecken sich somit in Stapelrichtung vom inneren Hohlraum des Gehäuses weg.
Eine solche Ausgestaltung unterstützt nicht nur die Neigung der Verschraubungen für die Adapter, sondern ist auch vorteilhaft für die Fertigung des Batteriegehäuses als einzelnes Gussteil. Die Neigung der Innenwandflächen kann dabei insbesondere als Entformschräge ausgebildet sein.
Bevorzugt liegt die Neigung der Innenwandflächen im Bereich zwischen 0,5 Grad und 5 Grad, besonders bevorzugt zwischen 1 Grad und 4 Grad. Relativ zur Vertikalen ist die Neigung somit gering, jedoch groß genug, um die Montage der Adapter zu vereinfachen und/oder eine Ausgestaltung des Batteriegehäuses als Einzelteil in Form eines Gussteils zu ermöglichen.
Obwohl in jeder Batteriemodulschicht ein einzelnes Batteriemodul vorgesehen sein kann, kann das Batteriegehäuse auch für eine Mehrzahl von Batteriemodulen in jeder Batteriemodulschicht ausgestaltet sein. Dies kann beispielsweise die Dimensionierung der einzelnen Batteriemodule verringern und dadurch die Handhabung erleichtern. Weiterhin können solche Ausgestaltungen vorteilhaft im Hinblick auf Kühlung, Steuerung und/oder Brandsicherheit der Batterie sein und/oder im Falle eines Ausfalls eines Batteriemoduls gewährleisten, dass die bereitgestellte Energie nicht erheblich reduziert wird.
Entsprechend kann das Batteriegehäuse mindestens eine Zwischenwand umfassen, welche zwischen den Innenwandflächen, welche zumindest einen Teil der vorgegebenen Aufnahmen aufweisen, angeordnet ist und welche voneinander getrennte Aufnahmeräume zum Aufnehmen von nebeneinander angeordneten Batteriemodulen definiert. An den Zwischenwandflächen ist dabei jeweils mindestens ein Adapter an einer jeweiligen vorgegebenen Aufnahme mittels Schrauben befestigt, wobei die jeweilige Schraubachse der Schrauben zur Vertikalen geneigt ist. Die mindestens eine Zwischenwand kann dabei als separates Teil im Gehäuse montiert oder einteilig mit dem Gehäuse ausgebildet sein.
Durch die mindestens eine Zwischenwand kann ein Bauraum oder Aufnahmeraum für die Batteriemodule, welcher einem inneren Hohlraum des Batteriegehäuses entsprechen kann, in verschiedene Kammern oder Abschnitte unterteilt werden, wobei diese entweder gleichdimensioniert oder unterschiedlich dimensioniert sein können. Bei einer gleichdimensionierten Unterteilung der Kammern oder Abschnitte können beispielsweise Batteriemodule mit einer einheitlich vorgegebenen Dimensionierung eingesetzt werden, während bei einer unterschiedlichen Dimensionierung der Kammern oder Abschnitte Batteriemodule mit unterschiedlicher Dimensionierung eingesetzt werden können. Alternativ können bei einer unterschiedlichen Dimensionierung der Kammern oder Abschnitte Batteriemodule einer einheitlichen Bauart in einer Kammer bzw. einem Abschnitt und weitere Batteriekomponenten, wie z.B. elektrische oder elektronische Schalt- oder Steuerkomponenten, mittels analoger Montagemaßnahmen über Adapter in einer anderen Kammer bzw. einem anderen Abschnitt eingesetzt werden. Durch all diese Varianten jeweils für sich genommen kann sich die Modularität weiter vergrößern lassen. Wenn die Zwischenwand beziehungsweise die Zwischenwände nicht einteilig mit dem Gehäuse ausgebildet ist/sind, so kann auf diese Weise ebenfalls eine Anpassung an die vorhandene Dimensionierung der einzusetzenden Batteriemodule vorgenommen werden.
Kurze Beschreibung der Figuren
Bevorzugte weitere Ausführungsformen der Erfindung werden durch die nachfolgende Beschreibung der Figuren näher erläutert. Dabei zeigen:

1 zeigt in einer perspektivischen Seitenansicht ein Batteriegehäuse mit Adaptern gemäß der Erfindung;
2 zeigt eine Schnittdarstellung des Batteriegehäuses gemäß 1 mit aufgenommenen und befestigten Batteriemodulen;
3 zeigt eine perspektivische Detailansicht eines befestigten Adapters gemäß einer Ausführungsform;
4 zeigt in einer isometrischen Ansicht ein befestigter Adapter gemäß einer alternativen Ausführung; und
5 zeigt eine Schnittdarstellung des Adapters gemäß 4.

Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele anhand der Figuren beschrieben. Dabei werden gleiche, ähnliche oder gleichwirkende Elemente in den unterschiedlichen Figuren mit identischen Bezugszeichen versehen, und auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente wird teilweise verzichtet, um Redundanzen zu vermeiden.
In 1 ist schematisch ein Batteriegehäuse 10 in einer perspektivischen Seitenansicht gezeigt. Das Batteriegehäuse 10 umfasst Seitenwände 12, welche einen inneren Hohlraum 16 definieren. Im vorliegenden Beispiel sind sämtliche Seitenwände 12 zusammen mit einer Bodenplatte (nicht gezeigt) einteilig miteinander ausgebildet in Form eines Gussteils. Zu sehen ist, dass an zwei sich gegenüberliegenden Seitenwänden 12 an deren Innenwandflächen 14 weiterhin Adapter 20, 22 befestigt sind, wobei der jeweilige Adapter 20 als Adapterleiste ausgebildet ist, welche sich in Längsrichtung entlang der Seitenwand 12 erstreckt. Die Adapterleiste stellt auf diese Weise eine durchgehende Lagerstruktur für ein im inneren Hohlraum 16 aufzunehmendes Batteriemodul (nicht gezeigt) bereit.
In dieser exemplarischen Ausgestaltung weist die Adapterleiste 20 zudem insgesamt fünf Befestigungsmittel auf, welche die Befestigung des jeweiligen Batteriemoduls an der Adapterleiste 20 und somit am Batteriegehäuse 10 ermöglichen. Um dies zu veranschaulichen sind Schrauben eingeschraubt, welche in der Vertikalen aus der Adapterleiste 20 hervorragen.
Die Befestigungsmittel, hier in Form der Schrauben, sind in der vertikalen Richtung, die hier auch der vorgesehenen Stapelrichtung der Batteriemodule entspricht, angeordnet.
Eine alternative Ausgestaltung bietet der Adapter 22, welcher als Einzeladapter 22 ausgebildet ist. Diese Einzeladapter 22 sind in Längsrichtung beabstandet zueinander an der entsprechenden Innenwandfläche 14 angebracht, wodurch sie gemeinsam eine unterbrochene Lagerstruktur für ein aufzunehmendes Batteriemodul bereitstellen.
Sowohl die Adapterleiste 20 als auch die Einzeladapter 22 sind dabei an vorgegebenen Aufnahmen an der entsprechenden Innenwandfläche 14 befestigt. Auf diese Weise kann eine vorgegebene Höhe für die Befestigung der Batteriemodule festgelegt sein, sodass die übereinander gestapelten Batteriemodule im montierten Zustand eine vorgegebene Beabstandung zueinander aufweisen.
Weiterhin ist im vorliegenden Beispiel ebenfalls eine Zwischenwand 18 vorgesehen, welche den inneren Hohlraum 16 in zwei voneinander getrennte Aufnahmeräume trennt. Zur Befestigung der Batteriemodule sind entsprechend ebenfalls Adapter 20, 22 vorgesehen, wobei im vorliegenden Beispiel lediglich Einzeladapter 22 gezeigt sind. Auf diese Weise können Batteriemodule nicht nur übereinandergestapelt, sondern ebenfalls nebeneinander angeordnet sein. In der vorliegenden Ausführungsform können zwei Batteriemodule nebeneinander angeordnet sein.
Die Zwischenwand 18 ist vorliegend an der Gehäusewand befestigt, kann jedoch optional auch einstückig oder einteilig mit dem Batteriegehäuse ausgebildet sein.
In 2 ist das Batteriegehäuse 10 mit darin aufgenommenen und befestigten Batteriemodulen 24 gezeigt. Die Adapter 20, 22 sind dabei nur teilweise gezeigt. Zu sehen ist aber, dass im vorliegenden Beispiel drei Batteriemodule 24 beziehungsweise drei Batteriemodulschichten übereinandergestapelt sind und jede Batteriemodulschicht dabei zwei nebeneinander angeordnete Batteriemodule 24 aufweist, welche durch die Zwischenwand 18 voneinander getrennt sind. In der Schnittdarstellung ist zu sehen, dass die Batteriemodule 24 mittels senkrecht, also in Stapelrichtung der Batteriemodule, eingeschraubten Befestigungsschrauben an den jeweiligen Adaptern 20, 22 befestigt sind. Dabei ist die untersten Batteriemodule direkt am Gehäuse befestigt, während die darüber angeordneten Batteriemodule mittels der Adapter 20, 22 am Gehäuse befestigt sind.
Weiterhin ist zu erkennen, dass die sich gegenüberliegenden Seitenwände 12 zur Vertikalen, welche im Wesentlichen senkrecht zur Bodenplatte 13 verläuft, in Stapelrichtung leicht nach außen hin geneigt sind und somit nach oben hin voneinander wegführen.
Detailansichten der Verschraubungen für die Adapterleiste 20 und den Einzeladapter sind in 3 beziehungsweise in den 4 und 5 gezeigt.
Entsprechend ist in 3 die Adapterleiste 20 gezeigt, wobei die Adapterleiste 20 oberhalb eines bereits aufgenommenen Batteriemoduls 24 angeordnet ist. Die Adapterleiste 20 stellt im vorliegenden Beispiel eine Lagerstruktur für das noch einzusetzende, oberste Batteriemodul dar. In dieser Schnittdarstellung ist gut ersichtlich, dass die Schraube 26 und deren Schraubachse zur Vertikalen geneigt sind. Daraus ergibt sich eine sehr platzsparende Befestigungsmöglichkeit.
Zudem sind in dieser Figur die Befestigungsmittel 28 detaillierter gezeigt. Die Befestigungsmittel 28 sind vorliegend als Hülsen oder Nietenmutter ausgebildet, welche jeweils ein Innengewinde zur Aufnahme einer entsprechenden Befestigungsschraube aufweisen, wie in 2 gezeigt. Die Hülsen sind dabei fest mit der Adapterleiste 20 verbunden.
Eine alternative Ausführungsform des Adapters ist in den 4 und 5 gezeigt, wobei der Adapter als Einzeladapter 22 ausgebildet ist. Auf diese Weise kann eine noch größere Modularität bereitgestellt werden, wobei die Befestigungsmöglichkeit für die Batteriemodule durch die Einzeladapter 22 noch platzsparender ausgestaltet werden kann.
In den 4 und 5 ist die hülsenförmige Struktur des Befestigungsmittels 28 detaillierter gezeigt. Weiterhin ist in 5 eindeutig gezeigt, wie die Schraube 26 über einen Neigungswinkel 30 relativ zur Vertikalen geneigt ist. Dadurch, dass die Neigung der Seitenwände 12 zur Vertikalen im vorliegenden Beispiel geringer ist, ist die Schraube 26 ebenfalls zur Seitenwand 12 hin geneigt. Im vorliegenden, nicht beschränkenden Beispiel liegt der Neigungswinkel im Bereich zwischen 20 Grad und 40 Grad. Dieser Bereich hat sich als besonders vorteilhaft sowohl hinsichtlich der Lastenverteilung als auch hinsichtlich der strukturellen Stabilität der Befestigung gegenüber der Seitenwand 12. Es ist jedoch zu verstehen, dass der Bereich des Neigungswinkels 30 je nach Anwendung und Ausgestaltung der Batteriemodule beziehungsweise des Adapters und der Aufnahmen alternativ gewählt werden kann, insbesondere im Bereich zwischen 10 Grad und 50 Grad.
Soweit anwendbar, können alle einzelnen Merkmale, die in den Ausführungsbeispielen dargestellt sind, miteinander kombiniert und/oder ausgetauscht werden, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen.
Bezugszeichenliste

10: Batteriegehäuse
12: Seitenwand
13: Bodenplatte
14: Innenwandfläche
16: Innerer Hohlraum
18: Zwischenwand
20: Adapter
22: Adapter
24: Batteriemodul
26: Schraube
28: Befestigungsmittel
30: Neigungswinkel

Claims

Batteriegehäuse (10) zur Aufnahme von eine Mehrzahl von Batteriezellen umfassenden Batteriemodulen (24), umfassend mindestens zwei Adapter (20, 22) zum Lagern von mindestens einem Batteriemodul (24), wobei die Adapter (20, 22) in an sich gegenüberliegenden Innenwandflächen (14) des Gehäuses (10) angeordneten Aufnahmen mittels Schrauben (26) befestigt sind, wobei die jeweilige Schraubachse der Schrauben (26) zur Vertikalen, welche einer Stapelrichtung entspricht, geneigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Batteriegehäuse (10) für mindestens zwei übereinander gestapelte Batteriemodulschichten ausgebildet ist und wobei jede Batteriemodulschicht mindestens ein Batteriemodul (24) umfasst, wobei das mindestens eine Batteriemodul (24) der untersten Batteriemodulschicht direkt mit dem Batteriegehäuse (10) verschraubt und jedes Batteriemodul (24) einer über der untersten Batteriemodulschicht angeordneten Batteriemodulschicht mittels Adapter (20, 22) am Gehäuse (10) befestigt sind.
Batteriegehäuse (10) zur Aufnahme von eine Mehrzahl von Batteriezellen umfassenden Batteriemodulen (24), umfassend mindestens zwei Adapter (20, 22) zum Lagern von mindestens einem Batteriemodul (24), wobei die Adapter (20, 22) in an sich gegenüberliegenden Innenwandflächen (14) des Gehäuses (10) angeordneten Aufnahmen mittels Schrauben (26) befestigt sind, wobei die jeweilige Schraubachse der Schrauben (26) zur Vertikalen, welche einer Stapelrichtung entspricht, geneigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Batteriegehäuse (10) für mindestens zwei übereinander gestapelte Batteriemodulschichten ausgebildet ist und zumindest zwei Innenwandflächen (14), welche zumindest einen Teil der vorgegebenen Aufnahmen aufweisen, zur Vertikalen derart geneigt sind, dass eine Breite eines inneren Hohlraums des Batteriegehäuses (10) sich in Stapelrichtung verbreitert.
Batteriegehäuse (10) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Neigung der jeweiligen Schraubachse im Bereich zwischen 10 Grad und 50 Grad liegt, bevorzugt zwischen 20 Grad und 40 Grad.
Batteriegehäuse (10) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Batteriegehäuse (10) für drei oder mehr übereinander gestapelte Batteriemodulschichten ausgebildet ist und/oder wobei jede Batteriemodulschicht mindestens zwei nebeneinander angeordnete Batteriemodule (24) umfasst.
Batteriegehäuse (10) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei jeder Adapter (20, 22) und/oder jede Aufnahme für jede gestapelte Batteriemodulschicht gleich ausgebildet ist und/oder eine gleiche Erstreckung in Richtung der Horizontalen umfasst.
Batteriegehäuse (10) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei zumindest ein Adapter (20, 22) als Adapterleiste (20) ausgebildet ist, die sich entlang einer jeweiligen Innenwandfläche im Wesentlichen senkrecht zur Stapelrichtung erstreckt und eine Mehrzahl von Befestigungsmitteln (28) zum Befestigen eines jeweiligen Batteriemoduls (24) oder von mehreren nebeneinander angeordneten Batteriemodulen (24) aufweist.
Batteriegehäuse (10) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei zumindest zwei Adapter (22) jeweils ein einzelnes Befestigungsmittel (28) zum Befestigen eines Batteriemoduls (24) aufweisen und entlang einer jeweiligen Innenwandfläche (14) im Wesentlichen senkrecht zur Stapelrichtung voneinander beabstandet sind.
Batteriegehäuse (10) gemäß Anspruch 6 oder 7, wobei das Befestigungsmittel (28) eine Lagerfläche aufweist, welche sich im Wesentlichen senkrecht zur Stapelrichtung erstreckt, wobei die Lagerfläche mindestens eine Bohrung mit einem Innengewinde zum Aufnehmen einer Befestigungsschraube des jeweiligen Batteriemoduls (24) aufweist.
Batteriegehäuse (10) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, welches zumindest vier einen inneren Hohlraum (16) des Gehäuses (10) definierende Seitenwände (12) umfasst.
Batteriegehäuse (10) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, welches aus einem einzelnen Teil ausgebildet ist.
Batteriegehäuse (10) gemäß Anspruch 9, welches als Gussteil oder aus einer Schweißkonstruktion ausgebildet ist.
Batteriegehäuse (10) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche rückbezogen auf Anspruch 2, wobei die Neigung der Innenwandflächen (14) im Bereich zwischen 0,5 Grad und 5 Grad liegt, bevorzugt zwischen 1 Grad und 4 Grad.
Batteriegehäuse (10) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche rückbezogen auf Anspruch 2, wobei die Neigung der Innenwandflächen (14) als Entformschräge ausgebildet ist.
Batteriegehäuse (10) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, umfassend mindestens eine Zwischenwand (18), welche zwischen den Innenwandflächen (14), welche zumindest einen Teil der vorgegebenen Aufnahmen aufweisen, angeordnet ist und voneinander getrennte Aufnahmeräume zum Aufnehmen von nebeneinander angeordneten Batteriemodulen (24) definiert, wobei an den Zwischenwandflächen jeweils mindestens ein Adapter (20, 22) an einer jeweiligen vorgegebenen Aufnahme mittels Schrauben befestigt ist, wobei die jeweilige Schraubachse der Schrauben (26) zur Vertikalen geneigt ist.
Batteriegehäuse (10) gemäß Anspruch 14, wobei die mindestens eine Zwischenwand (18) im Gehäuse (10) als separates Teil im Gehäuse (10) montiert oder einteilig mit dem Gehäuse (10) ausgebildet ist.