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WO2019197079A1 - System zum einfügen mindestens eines batteriemoduls in einen batteriekasten - Google Patents

System zum einfügen mindestens eines batteriemoduls in einen batteriekasten Download PDF

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WO2019197079A1
WO2019197079A1 PCT/EP2019/055377 EP2019055377W WO2019197079A1 WO 2019197079 A1 WO2019197079 A1 WO 2019197079A1 EP 2019055377 W EP2019055377 W EP 2019055377W WO 2019197079 A1 WO2019197079 A1 WO 2019197079A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
battery
module
battery module
wall
battery box
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2019/055377
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English (en)
French (fr)
Inventor
Peter Wurster
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Audi AG
Original Assignee
Audi AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Audi AG filed Critical Audi AG
Priority to CN201980024307.6A priority Critical patent/CN111954942B/zh
Publication of WO2019197079A1 publication Critical patent/WO2019197079A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the invention relates to a system for inserting at least one battery module into a battery box and for releasing the at least one inserted battery module from the battery box and a method for inserting at least one battery module into a battery box and for releasing the at least one inserted battery module from the battery box.
  • a high-voltage battery or HV battery of an electric vehicle includes a plurality of battery modules, which are inserted into a battery box.
  • a battery for a vehicle and a method for manufacturing a battery are known from the publication DE 10 2011 102 765 A1, wherein it is provided that the battery comprises a plurality of battery cells, which are arranged in a housing.
  • the publication DE 10 2016 115 647 B3 describes a battery carrier for an electric vehicle and a method for assembling and mounting a battery carrier.
  • a handheld power tool described in the document DE 10 2016 211 710 A1 comprises a housing, a battery pack for supplying power to the handheld power tool and a battery interface for the detachable connection of the battery pack in the housing.
  • the inventive system is for inserting at least one battery module in a battery box, for example.
  • a battery box for example.
  • the at least one inserted battery module from the battery box formed and has at least one to be arranged on an outer wall or outer skin of the at least one battery module or Anordenbares and / or arranged fixing module for the at least one battery module and at least one opening or recess as a receiving module on an inner wall or inner skin of the battery box.
  • the at least one fixing module has a resilient and / or resilient snap element, for example a latching lug, and a release latch, wherein the snap element is inserted into the at least one battery module in the at least one opening or recess, for example an undercut , snaps and in this opening, for example. In the undercut, is arranged.
  • the at least one inserted battery module can be released and / or released again by the release tab, for example by applying the release tab of the at least one fixing module.
  • the release tab and the snap element are indirectly connected to each other directly or via a connecting element, wherein the release tab and the connecting element to each other at an angle greater than 0 ° and less than 180 °, in particular greater than 30 ° and less than 150 °, in particular greater than 60 ° and less than 120 Are oriented or arranged. In a possible embodiment, they are oriented or arranged substantially perpendicular to one another, ie they enclose an angle of, for example, 90 ° ⁇ 5 °.
  • the at least one fixing module has a connection element which is connected to the snap element, wherein the connection element is integrated into the outer wall and / or is formed as part of the outer wall.
  • connection element is to be connected in an alternative embodiment with the outer wall of the at least one battery module via at least one fastening means connected and / or connected.
  • the snap element is, for example, arranged between a recess of the release tab and / or the connecting element and the connection element.
  • the at least one opening is formed and / or arranged in a profile of the battery box.
  • the inner wall forms a surface of the profile.
  • the interior of the battery box is limited by several, for example. Side inner walls.
  • the snap element has two outer sides or legs, whereas the opening or recess has two inner sides. Each outer side gets into contact on each inner side.
  • a release angle ß is provided for the fixing module.
  • the system is, for example, designed for a battery box of a vehicle, for example a motor vehicle, in particular a car, and for at least one battery module for supplying the vehicle with electrical energy.
  • a battery arrangement comprises a battery box, at least one battery module and at least one embodiment of the presented system.
  • the system has at least one pair of a fixing module and an opening or recess, wherein the fixing module and the opening or recess of a respective pair are associated with each other and / or be.
  • the system comprises a plurality of such pairs of one fixing module and one opening or recess each.
  • the system has an opening or recess, which are assigned to a plurality of fixing modules, wherein a corresponding plurality of snap elements along the opening snap next to each other and are arranged therein. It is conceivable that an opening is assigned a single-digit number of, for example, six to eight fixing modules and thus a single-digit number of, for example, six to eight snap elements which snap into one opening.
  • the method according to the invention is provided for inserting at least one battery module into a battery box and for releasing the at least one inserted battery module from the battery box.
  • at least one fixing module is arranged on an outer wall or outer skin of the at least one battery module, and at least one opening or recess as an accommodating module for the at least one fixing module on an inner wall or inner skin of the battery box.
  • the at least one fixing module has a resilient and / or resilient snap element, for example a detent, and a release tab.
  • the snap element is snapped or snapped into the at least one opening or recess, for example an undercut, and arranged in the at least one opening.
  • the at least one already Inserted battery module can be solved by applying the release tab again.
  • An application of the release tab is provided, for example, if a battery module originally inserted into the battery module is replaced by the vehicle for a long period of use, if the vehicle has traveled several distances during several journeys, or if a defect occurs or is replaced by a new battery module ,
  • the at least one fixing module is deformed when removing the at least one battery module from the interior of the battery box by acting on the release tab of the at least one fixing module, wherein the snap element is stretched.
  • the proposed method is, for example, provided for joining battery modules in a battery box, whereby a battery assembly or a battery for high voltages (HV battery) is provided.
  • a battery assembly or a battery for high voltages HV battery
  • the at least one battery module is mounted in the battery box and also dismantled again.
  • a connection element of a respective fixing module is adapted to attach the fixing module to a respective battery module and / or to connect with this. It is possible to form the fixing module on the outer wall, wherein the connecting element is formed as a component of the outer wall and / or integrated therein. It is also possible to separately produce a fixing module and to fix this via the connecting element on the outer wall of the battery module, whereby it is possible, inter alia, an existing battery module subsequently equip with the fixing module. It is also possible, in addition to produce a respective complete fixing module in Fier ein the outer wall of the battery and form as part and / or additional extension of the outer wall.
  • the opening or recess as an undercut opening or undercut a profile, eg. An extruded profile form, this profile forms a total of a portion and / or region of the inner wall of the battery box.
  • a respective fixing module is divided into three sections, which merge into one another.
  • the connection element is flat.
  • the subsequent snap element has, for example, two outer sides or legs, wherein each such outer side is flat and flat.
  • a first outside which is directly connected to the attachment element, to the attachment element at an obtuse angle, d. H. oriented at an angle> 90 °.
  • the two outer sides of the snap element to each other at an acute angle, d. H. oriented at an angle ⁇ 90 °.
  • the connecting element which connects directly to the second outer side, in turn is oriented at an obtuse angle to this, wherein it is further provided that the connecting element is arranged parallel to the connecting element, wherein the connecting element and the connecting element are further arranged in a common plane.
  • the release tab is oriented to the connecting element and to the connecting element in a possible embodiment at an angle of, for example, 90 ° ⁇ 5 °. However, it is also possible that such an angle between connecting element and connecting element is larger or smaller, for example. Greater than 0 ° and smaller than 180 °.
  • the connection element When inserting the battery module in the battery box, usually in the interior walls bounded by internal space, this is in the Introduced inserting direction or in an insertion direction in the battery box and / or interior, wherein first the connection element, then the snap element and then the connecting element is inserted into the battery box, wherein it is further provided that the snap element disposed in the opening on the inner wall of the battery module becomes.
  • the release tab accessible from the outside, outside the battery box and / or the interior of the battery box and is only on an externally accessible portion of the inner wall that limits these arranged.
  • a plurality of snap elements are formed on the outer wall or outer skin of the battery module, wherein a snap element is part or element of a fixing module, which is also at least partially formed on the outer wall.
  • the outer wall of a metal sheet for example. Steel sheet, and has a wall thickness of, for example, about 1, 5 mm.
  • a snap element of a fixing module on the outer wall of the battery module presses this against the inner wall of the battery box and thus also against cooling channels in the battery box, which are bounded by the inner wall to the outside.
  • a battery module and the battery box to compensate.
  • snap elements of several fixing modules it is possible to fix the battery module against cooling channels of the battery box floating. It is possible, in particular on a floor as the inner wall of the battery box to dispense with a gap between the inner wall of the battery box and the outer wall of the battery module and thus between a cooling channel and the battery module, whereby an otherwise to be used amount of thermally conductive filler or a so-called gap filler can be drastically reduced.
  • a release tab is arranged or attached to each fixing module, wherein the snap element by the Losing the fixing module deformed, for example. Stretched and can be destroyed depending on the definition.
  • a detachment or removal of a battery module from the battery box is possible, for example, in the context of an exchange of a battery module, which was inserted as part of the method in the battery box, wherein between the battery module and the battery box a connection is made.
  • a connection is made.
  • a fixing module in particular its snap element, and in each case an opening in the inner wall of the battery box form a pair of joining partners.
  • the opening in the inner wall with a front profile and a transverse profile, for example, designed as an extruded profile with continuous undercut.
  • the opening thus produced or a corresponding undercut is designed to receive the snap element on the outer wall of the battery module, wherein the snap element engages in the assembly or during insertion into the opening and / or behind.
  • the battery module is pressed firmly against the cooling channels, the process side, no gap is provided for the Gapfiller. In places, so it comes to putting the battery module on the cooling channels.
  • Figure 1 shows a schematic representation of a first known from the prior art arrangement of two different perspectives.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a second known from the prior art arrangement.
  • FIG. 3 shows a schematic representation of an embodiment of the system according to the invention and an embodiment of a fixing module of this system.
  • FIG 1 a shows a schematic representation of a battery box 2, as it is known from the prior art, which here has several compartments, each in a compartment, a battery module 4 can be arranged, which is indicated by Figure 1 b.
  • FIG. 2 Another known from the prior art arrangement is shown schematically in Figure 2.
  • this arrangement comprises a battery box 6, with a front profile 8 and a rear profile 10 or transverse profile.
  • this battery box 6 has a bottom 12, in which coolant channels 14 are arranged here.
  • a battery module 16 is arranged in the battery box 6 here, which is located between the two profiles 8, 10 and is arranged on the floor 12.
  • An interior of the battery box 6, in which the battery module 16 is located is here covered by a cover 18, which is screwed here with two screws 20 with the two profiles 8, 10. It is possible that the screws are designed here as so-called FDS screws.
  • Figure 2 also shows a flange 22 for screwing the battery module 16, a seal 24 and a spacer 26.
  • an underrun protection 28 and a protective profile 30 are further shown.
  • the battery module 16 is screwed from above via the screws 20 with the profiles 8, 10.
  • the battery module 16 is cooled from below by the cooling channels 14.
  • a certain gap is provided between the cooling channels 14 and the battery module 16, with a so-called gap filler is filled to ensure heat transfer from the battery module 16 to the cooling channels 14 can.
  • An embodiment of a battery arrangement 40 shown in a sectional view in FIG. 3a, has as components a battery box 42 and a battery module 44, which is arranged here in an interior of the battery box 42, this interior being enclosed by a plurality of inner walls.
  • the battery box 42 has as components a first profile 46, in particular a front profile, and a second profile 48, in particular a transverse profile, in which case the first profile 46 is designed as a front profile and / or designate.
  • a second profile 48 is designed and / or designated here as a transverse profile.
  • Both profiles 46, 48 have, as described in detail below, in each case at least one opening 76 and thus in each case at least one snap-fit point for the battery module 44 to be inserted.
  • the battery box 42 as a further module on a bottom 50, in which several cooling channels 52 are integrated here, said cooling channels 52 pass through the bottom 50.
  • the battery box 42 is disposed on an underrun protection 54 of a vehicle designed here as a motor vehicle and thus arranged in the vehicle.
  • a protective profile 56th is arranged between at least one profile 46, 48 and the underrun protection 54.
  • lateral inner walls are formed here by the profiles 46, 48, whereas a lower inner wall is formed by the bottom 50.
  • the battery module 44 is limited by a plurality of outer walls.
  • FIG. 3 a also shows two pairs of joining partners of the system according to the invention, wherein each of these two pairs has a fixing module 60 as the first joining partner, which is shown schematically enlarged in FIG. 3 b.
  • This fixing module 60 comprises as components a flat connecting element 62, here in a first leg 64 of a Snap element 66 passes, wherein this first leg 64 merges into a second leg 68 of the snap element 66.
  • the second leg 68 and thus also the snap element 66 passes into a connecting element 70, which in turn merges into a release tab 72 having a recess 74.
  • the snap element 66 and thus its two legs 64, 68 are arranged between the connection element 62 and the connection element 70, wherein the connection element 62 and the connection element 70 can lie in the same plane.
  • the two legs 64, 68 form with said plane a triangle, wherein the two legs 64, 68 are oriented here at an acute angle to each other. In this case, this acute angle is greater than a release angle ß, for example. At least twice as large as the release angle ß.
  • the release tab 72 is oriented perpendicular to the connecting element 62 and to the connecting element 70 and also a flat component.
  • connection element 62 is formed here as part of the outer wall of the battery module 44 and thus also integrated in this.
  • the fixing module 60 it is also possible to produce the fixing module 60 during the production of the outer wall of the battery module 44, wherein the connecting element 62 is integrated into the outer wall, whereas the snap element 66 with the legs 64, 68, the connecting element 70 and the release tab 72 of the fixing module 60 are formed as extensions of the outer wall and / or are to be designated.
  • connection element 62 it is also possible in each case to produce a fixing module 60, as is shown schematically in FIG. 3 b, and to fasten it subsequently on the outer wall of the battery module 44, it being possible here to fasten the connection element 62 to the outer wall.
  • FIG. 3a shows openings 76 as joining partners on the inner lateral walls of the battery box 42, and thus in the two profiles 46, 48, wherein in each case one profile 46, 48 passes through one lateral inner wall of the battery box 42 is limited.
  • an opening 76 is formed here as an undercut in the inner wall and / or in the profile 46, 48.
  • a fixing module 60 and an opening 76 in each case form joining partners to be assigned to each other, wherein each fixing module 60 is assigned, assigned or assigned to an opening 76 or is assigned to the interior of the battery box 42 when the battery module 44 is inserted.
  • a portion 78 is also referred to as a flange for a Batterieverschnappung.
  • a total of several, eg. Six to eight fixing modules 60 are introduced on the outer wall or outer skin of the battery module 44 at several points, each such a fixing module 60 formed as an integral part of the outer wall and prepared by a separation and / or forming process and thus produced becomes.
  • the two profiles 46, 48 which form the lateral inner walls of the battery box 42 are formed here as extruded profiles.
  • each one of the battery module 44 facing inside or in each case a profile 46, 48 has a continuous undercut as an opening 76 for receiving legs 64, 68 respectively a snap element 66, wherein in each case a snap element 66 engages on an outer wall of the battery module 44 in each case an opening 76 on the inner wall.
  • the release angle ⁇ of the snap element 66 or in particular of the leg 68 and the undercut or the opening 76 is small and is, for example, 15 ° to 25 °.
  • the resulting insertion angle e 90 ° - ⁇ gives an orientation of at least one leg 64, 68 of the
  • the release tab 72 is disposed outside the interior of the battery box 42 and freely accessible for disassembly of at least one battery module 44 from above. If the battery module 44 already inserted into the battery box 42 is to be removed therefrom and thus dismantled, the following steps are to be carried out.
  • the entire battery assembly 40 is electrically isolated from the vehicle, this is necessary because each one battery module 44 is accessible only from above.
  • the release tab 72 is unfolded.
  • the release tab 72 is, for example, bent vertically upwards with a tool designed as a screwdriver, it being possible for the release tab 72 to be gripped by the tool via its recess 74.
  • the snap element 66 is deformed and destroyed depending on the definition.
  • a tip of the tool for example, designed as a screwdriver is usually inserted through the recess 74 in the release tab 72.
  • the tool is manually or manually levered against the battery box 42, usually against its profiles 46, 48, wherein the snap element 66 is being pulled straight, wherein the two legs 64, 68 are arranged substantially parallel to each other in the same plane, in the the inner wall of the battery box 42 and the outer wall of the battery module 44, the connecting element 62 and the connecting element 74 are already arranged.
  • each release tab 72 is pulled out of each fixing module 60 and, depending on the definition, the snap element 66 is stretched, reshaped and / or destroyed.
  • fixing modules 60 or snap elements 66 of defective battery modules 44 are deformed and / or destroyed. Then it is possible to remove a defective battery module from the interior of the battery box 42 upwards.
  • a sixth step it is optionally possible to arrange and / or apply new thermally conductive filling material, for example to apply it in order to ensure a sufficient cooling capacity of the newly inserted battery module 44, it being possible to apply such thermally conductive filling material also on a bottom of the battery module ,
  • the new battery module 44 is inserted into the interior, wherein this is fixed in a plurality of fixing modules 60 in openings 76 of inner walls of the battery box 42 floating. Such insertion can be automated or manual by hand.
  • the battery assembly thereby provided with the battery module 44, which is fixed in the battery box 42, again mounted in the vehicle or disposed therein.
  • the battery assembly 40 ( Figure 3a) is now also for a flat electric vehicle suitable as a vehicle, since it is physically small in the z-direction.
  • the insertion or joining the battery module 44 can be shortened in the battery box 42 in time, since it is no longer necessary to screw the battery module 44 via a plurality of screws with the battery box 42.
  • a fixing module 60 can be assigned to a snap-in point of an opening 76. It is also possible that in each case an opening 76 extends along each of a profile 46, 48 elongated. In this case, it is possible for an opening 76 to be assigned a plurality of adjacently arranged fixing modules 60, with each snap element 66 being snapped along the opening 76 into this opening 76 at a plurality of snap-fit points next to one another.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein System zum Einfügen mindestens eines Batteriemoduls (44) in einen Batteriekasten (42) und zum Lösen des mindestens einen eingefügten Batteriemoduls (44) aus dem Batteriekasten (42), wobei das System mindestens ein Fixiermodul (60) an mindestens einer Außenwand des mindestens einen Batteriemoduls (44) und mindestens eine Öffnung (76) an mindestens einer Innenwand des Batteriekastens (44) aufweist, wobei das mindestens eine Fixiermodul (60) ein Schnappelement (66) und eine Löselasche (72) aufweist, wobei das Schnappelement (66) bei einem Einsetzen des mindestens einen Batteriemoduls (44) in den Batteriekasten (42) in die mindestens eine Öffnung (76) einschnappt und in der mindestens einen Öffnung (76) angeordnet wird, wobei das mindestens eine eingefügte Batteriemodul (44) durch Beaufschlagen der Löselasche (72) des mindestens einen Fixiermoduls (60) lösbar ist.

Description

System zum Einfügen mindestens eines Batteriemoduls in einen
Batteriekasten
BESCHREIBUNG:
Die Erfindung betrifft ein System zum Einfügen mindestens eines Batteriemoduls in einen Batteriekasten und zum Lösen des mindestens einen eingefügten Batteriemoduls aus dem Batteriekasten und ein Verfahren zum Einfügen mindestens eines Batteriemoduls in einen Batteriekasten und zum Lösen des mindestens einen eingefügten Batteriemoduls aus dem Batteriekasten.
Eine Hochvoltbatterie bzw. HV-Batterie eines Elektrofahrzeugs umfasst eine Vielzahl an Batteriemodulen, die in einen Batteriekasten eingesetzt sind.
Eine Batterie für ein Fahrzeug und ein Verfahren zum Fertigen einer Batterie sind aus der Druckschrift DE 10 2011 102 765 A1 bekannt, wobei vorgesehen ist, dass die Batterie eine Mehrzahl von Batteriezellen umfasst, die in einem Gehäuse angeordnet sind.
Die Druckschrift DE 10 2016 115 647 B3 beschreibt einen Batterieträger für ein Elektrofahrzeug sowie ein Verfahren zum Bestücken und Montieren eines Batterieträgers. Eine in der Druckschrift DE 10 2016 211 710 A1 beschriebene Handwerkzeugmaschine umfasst ein Gehäuse, einen Akkupack zur Energieversorgung der Handwerkzeugmaschine und eine Akkuschnittstelle zur lösbaren Verbindung des Akkupacks in dem Gehäuse. Vor diesem Hintergrund war es eine Aufgabe, eine Montage eines Batteriemoduls in einen Batteriekasten sowie eine Demontage des Batteriemoduls zu ermöglichen.
Diese Aufgabe wird durch ein System und ein Verfahren mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Ausführungsformen des Systems und des Verfahrens gehen aus den abhängigen Patentansprüchen hervor.
Das erfindungsgemäße System ist zum Einfügen mindestens eines Batteriemoduls in einen Batteriekasten, bspw. in einen Innenraum des Batteriekastens, und zum Lösen des mindestens einen eingefügten Batteriemoduls aus dem Batteriekasten ausgebildet und weist mindestens ein an einer Außenwand bzw. Außenhaut des mindestens einen Batteriemoduls anzuordnendes bzw. anordenbares und/oder angeordnetes Fixiermodul für das mindestens ein Batteriemodul und mindestens eine Öffnung bzw. Ausnehmung als Aufnahmemodul an einer Innenwand bzw. Innenhaut des Batteriekastens auf. Dabei weist das mindestens eine Fixiermodul ein federndes und/oder federelastisches Schnappelement, bspw. eine Rastnase, und eine Löselasche auf, wobei das Schnappelement bei einem Einsetzen des mindestens einen Batteriemoduls in den Batteriekasten in die mindestens eine Öffnung bzw. Ausnehmung, bspw. einen Hinterschnitt, einschnappt und in dieser Öffnung, bspw. in dem Hinterschnitt, angeordnet wird. Außerdem ist das mindestens eine eingefügte Batteriemodul durch die Löselasche, bspw. durch Beaufschlagen der Löselasche des mindestens einen Fixiermoduls wieder lösbar und/oder zu lösen.
Hierbei sind die Löselasche und das Schnappelement miteinander direkt oder über ein Verbindungselement indirekt verbunden, wobei die Löselasche und das Verbindungselement zueinander unter einem Winkel größer 0° und kleiner 180°, insbesondere größer 30° und kleiner 150°, insbesondere größer 60° und kleiner 120° orientiert bzw. angeordnet sind. In möglicher Ausgestaltung sind sie im Wesentlichen senkrecht zueinander orientiert bzw. angeordnet, d. h. sie schließen einen Winkel von bspw. 90° ± 5° ein. Das mindestens eine Fixiermodul weist ein Anbindungselement auf, das mit dem Schnappelement verbunden ist, wobei das Anbindungselement in die Außenwand integriert und/oder als Teil der Außenwand ausgebildet ist. Das Anbindungselement ist in alternativer Ausgestaltung mit der Außenwand des mindestens einen Batteriemoduls über mindestens ein Befestigungsmittel zu verbinden, verbindbar und/oder verbunden. Das Schnappelement ist bspw. zwischen einer Aussparung der Löselasche und/oder dem Verbindungselement sowie dem Anbindungselement angeordnet.
Die mindestens eine Öffnung ist in einem Profil des Batteriekastens eingeformt und/oder angeordnet. Dabei bildet die Innenwand eine Oberfläche des Profils. Der Innenraum des Batteriekastens ist durch mehrere, bspw. seitliche Innenwände begrenzt. Beim Einfügen wird das Batteriemodul in einer Einfügerichtung in den Innenraum eingefügt.
In Ausgestaltung weist das Schnappelement zwei Außenseiten bzw. Schenkel auf, wohingegen die Öffnung bzw. Ausnehmung zwei Innenseiten aufweist. Dabei gerät jede Außenseite an je einer Innenseite in Anlage.
Außerdem ist für das Fixiermodul ein Lösewinkel ß vorgesehen. Ein aus dem Lösewinkel ß berechenbarer Einfügewinkel e = 90°-ß gibt an, wie mindestens eine Außenseite bzw. mindestens ein Schenkel des Schnappelements sowie mindestens eine Innenseite der Öffnung relativ zu der vorgesehenen Einfügerichtung orientiert ist. Hierbei ist die Einfügerichtung jeweils parallel zu der Außenwand und der Innenwand orientiert. Entsprechend ist jeweils eine Außenseite des Schnappelements und jeweils eine Innenseite der Öffnung unter dem Einfügewinkel von e = 90°-ß relativ zu der Einfügerichtung orientiert. Da eine Öffnung bzw. eine Aussparung in der Innenwand einen Offset zu dem Schnappelement bildet, ist der Lösewinkel ß bzw. Einfügewinkel e = 90°-ß für das Schnappelement und die Öffnung gleich. Das System ist bspw. für einen Batteriekasten eines Fahrzeugs, bspw. eines Kraftfahrzeugs, insbesondere ein Auto, und für mindestens ein Batteriemodul zum Versorgen des Fahrzeugs mit elektrischer Energie ausgebildet.
Entsprechend weist eine Batterieanordnung einen Batteriekasten, mindestens ein Batteriemodul und mindestens eine Ausführungsform des vorgestellten Systems auf.
Das System weist mindestens ein Paar aus einem Fixiermodul und einer Öffnung bzw. Ausnehmung auf, wobei das Fixiermodul und die Öffnung bzw. Ausnehmung eines jeweiligen Paars einander zugeordnet sind und/oder werden. So ist es bspw. möglich, dass das System mehrere derartige Paare aus je einem Fixiermodul und je einer Öffnung bzw. Ausnehmung umfasst. Alternativ oder ergänzend ist es möglich, dass das System eine Öffnung bzw. Aussparung aufweist, der mehrere Fixiermodule zugeordnet werden, wobei entsprechend mehrere Schnappelemente entlang der Öffnung nebeneinander einschnappen und darin angeordnet werden. Dabei ist es denkbar, dass einer Öffnung eine einstellige Anzahl an bspw. sechs bis acht Fixiermodulen und somit eine einstellige Anzahl an bspw. sechs bis acht Schnappelementen zugeordnet wird, die in die eine Öffnung einschnappen.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist zum Einfügen mindestens eines Batteriemoduls in einen Batteriekasten und zum Lösen des mindestens einen eingefügten Batteriemoduls aus dem Batteriekasten vorgesehen. Dabei wird an einer Außenwand bzw. Außenhaut des mindestens einen Batteriemoduls mindestens ein Fixiermodul und an einer Innenwand bzw. Innenhaut des Batteriekastens mindestens eine Öffnung bzw. Ausnehmung als Aufnahmemodul für das mindestens eine Fixiermodul angeordnet. Das mindestens eine Fixiermodul weist ein federndes und/oder federelastisches Schnappelement, bspw. eine Rastnase, und eine Löselasche auf. Das Schnappelement wird bei einem Einsetzen des mindestens einen Batteriemoduls in den Batteriekasten in die mindestens eine Öffnung bzw. Ausnehmung, bspw. einen Hinterschnitt, eingeschnappt bzw. eingerastet und in der mindestens einen Öffnung angeordnet. Das mindestens eine bereits eingefügte Batteriemodul kann durch Beaufschlagen der Löselasche auch wieder gelöst werden.
Ein Beaufschlagen der Löselasche ist bspw. dann vorgesehen, wenn ein in den Batteriekasten ursprünglich eingesetztes Batteriemodul nach längerer Nutzung durch das Fahrzeug, wenn das Fahrzeug während mehrerer Fahrten mehrere Strecken zurückgelegt hat, oder bei einem auftretenden Defekt ausgetauscht bzw. durch ein neues Batteriemodul ersetzt wird.
In Ausgestaltung wird die Löselasche des mindestens einen Fixiermoduls beim Einfügen auf einem Abschnitt der Innenwand, der die Innenwand begrenzt und von außen zugänglich ist, angeordnet.
In weiterer Ausgestaltung wird das mindestens eine Fixiermodul bei einem Entfernen des mindestens einen Batteriemoduls aus dem Innenraum des Batteriekastens durch Beaufschlagen der Löselasche des mindestens einen Fixiermoduls verformt, wobei das Schnappelement gestreckt wird.
Das vorgestellte Verfahren ist bspw. zum Fügen von Batteriemodulen in einen Batteriekasten vorgesehen, wodurch eine Batterieanordnung bzw. eine Batterie für hohe Spannungen (HV-Batterie) bereitgestellt wird. Mit einer Ausführungsform des Systems wird bei Durchführung einer Ausführungsform des Verfahrens das mindestens eine Batteriemodul in dem Batteriekasten montiert und auch wieder demontiert.
Bei einer Ausgestaltung des Systems ist es möglich, dass ein Anbindungselement eines jeweiligen Fixiermoduls dazu ausgebildet ist, das Fixiermodul an einem jeweiligen Batteriemodul zu befestigen und/oder mit diesem zu verbinden. Dabei ist es möglich, das Fixiermodul an der Außenwand anzuformen, wobei das Anbindungselement als Komponente der Außenwand ausgebildet und/oder darin integriert ist. Es ist auch möglich, ein Fixiermodul separat herzustellen und dieses über das Anbindungselement an der Außenwand des Batteriemoduls zu befestigen, wodurch es u. a. möglich ist, ein bereits vorhandenes Batteriemodul nachträglich mit dem Fixiermodul auszustatten. Es ist weiterhin möglich, auch ein jeweilig komplettes Fixiermodul bei Fierstellung der Außenwand der Batterie ergänzend herzustellen und als Teil und/oder ergänzenden Fortsatz der Außenwand auszubilden.
Beim Fierstellen der Innenwand des Batteriekastens ist es ebenfalls möglich, die Öffnung bzw. Ausnehmung als hinterschnittene Öffnung bzw. Hinterschnitt eines Profils, bspw. eines Strangpressprofils, auszubilden, wobei dieses Profil insgesamt einen Abschnitt und/oder Bereich der Innenwand des Batteriekastens bildet.
Bei einer möglichen Ausgestaltung ist ein jeweiliges Fixiermodul in drei Abschnitte aufgeteilt, die ineinander übergehen. Dabei ist das Anbindungselement eben ausgebildet. Das daran anschließende Schnappelement weist bspw. zwei Außenseiten bzw. Schenkel auf, wobei jeweils eine derartige Außenseite flach und eben ausgebildet ist. Allerdings ist eine erste Außenseite, die direkt mit dem Anbindungselement verbunden ist, zu dem Anbindungselement unter einem stumpfen Winkel, d. h. unter einem Winkel >90° orientiert. Dagegen sind die beiden Außenseiten des Schnappelements zueinander unter einem spitzen Winkel, d. h. unter einem Winkel <90°orientiert. Das Verbindungselement, das direkt an die zweite Außenseite anschließt, ist zu dieser wiederum unter einem stumpfen Winkel orientiert, wobei weiterhin vorgesehen ist, dass das Verbindungselement parallel zu dem Anbindungselement angeordnet ist, wobei das Anbindungselement und das Verbindungselement weiterhin in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sind. Die Löselasche ist zu dem Verbindungselement sowie zu dem Anbindungselement in möglicher Ausgestaltung unter einem Winkel von bspw. 90° ± 5° orientiert. Es ist jedoch auch möglich, dass ein derartiger Winkel zwischen Verbindungselement und Anbindungselement größer oder kleiner, bspw. größer als 0° und kleiner als 180° ist.
Beim Einsetzen des Batteriemoduls in den Batteriekasten, üblicherweise in den von Innenwänden begrenzten Innenraum, wird dieses in der Einfügerichtung bzw. in einer Einsetzrichtung in den Batteriekasten und/oder Innenraum eingeführt, wobei zunächst das Anbindungselement, danach das Schnappelement und danach das Verbindungselement in den Batteriekasten eingesetzt wird, wobei weiterhin vorgesehen ist, dass das Schnappelement in der Öffnung an der Innenwand des Batteriemoduls angeordnet wird. Dagegen verbleibt die Löselasche, von außen zugänglich, außerhalb des Batteriekastens und/oder des Innenraums des Batteriekastens und wird lediglich auf einem von außen zugänglichen Abschnitt der Innenwand, der diese begrenzt, angeordnet.
Zum Bereitstellen einer Ausführungsform des System werden an der Außenwand bzw. Außenhaut des Batteriemoduls mehrere Schnappelemente ausgeformt, wobei jeweils ein Schnappelement Teil bzw. Element eines Fixiermoduls ist, das ebenfalls zumindest teilweise an der Außenwand ausgeformt wird. Üblicherweise besteht die Außenwand aus einem Blech aus Metall, bspw. Stahlblech, und weist eine Wanddicke von bspw. ca. 1 ,5 mm auf. Jeweils ein Schnappelement eines Fixiermoduls an der Außenwand des Batteriemoduls drückt dieses gegen die Innenwand des Batteriekastens und somit auch gegen Kühlkanäle in dem Batteriekasten, die durch die Innenwand nach außen begrenzt sind. Durch Gestaltung jeweils eines Schnappelements ist es möglich, im Rahmen von Prozessgrenzen des vorgestellten Verfahrens Abweichungen von Bauteilen untereinander, d. h. einem Batteriemodul und dem Batteriekasten, auszugleichen. Mit Schnappelementen mehrerer Fixiermodule ist es möglich, das Batteriemodul gegen Kühlkanäle des Batteriekastens schwimmend zu fixieren. Dabei ist es möglich, insbesondere auf einem Boden als Innenwand des Batteriekastens auf einen Spalt zwischen der Innenwand des Batteriekastens und der Außenwand des Batteriemoduls und somit zwischen einem Kühlkanal und dem Batteriemodul zu verzichten, wodurch eine ansonsten zu verwendende Menge an thermisch leitfähigem Füllmaterial bzw. einem sogenannten Gapfiller drastisch reduziert werden kann.
Weiterhin ist vorgesehen, dass an jedem Fixiermodul eine Löselasche angeordnet bzw. angebracht ist, wobei das Schnappelement durch die Löselasche des Fixiermoduls verformt, bspw. gestreckt und je nach Definition zerstört werden kann. Hierbei werden die Schenkel des Schnappelements, die ursprünglich jeweils unter dem Einfügewinkel e = 90°- ß relativ zu der Einfügerichtung orientiert sind, unter einem stumpfen Winkel relativ zu der Einfügerichtung, maximal weitgehend parallel zu der Einfügerichtung und somit maximal weitgehend parallel zu der Außenwand orientiert. Dabei ist der Einfügewinkel e = 90°-ß von dem Lösewinkel ß abhängig. Ein Lösen bzw. Entfernen eines Batteriemoduls aus dem Batteriekasten ist bspw. im Rahmen eines Austausches eines Batteriemoduls möglich, das im Rahmen des Verfahrens in dem Batteriekasten eingefügt wurde, wobei zwischen dem Batteriemodul und dem Batteriekasten eine Verbindung hergestellt wird. Durch Vorsehen der Löselasche ist eine Lösbarkeit einer derartigen Verbindung zwischen dem Batteriemodul und dem Batteriekasten sichergestellt.
Dabei bilden jeweils ein Fixiermodul, insbesondere dessen Schnappelement, und jeweils eine Öffnung in der Innenwand des Batteriekastens ein Paar aus Fügepartnern. Dabei wird die Öffnung in der Innenwand mit einem vorderen Profil und einem Querprofil bspw. als Strangpressprofil mit durchgehendem Hinterschnitt ausgeführt. Die dabei hergestellte Öffnung bzw. ein entsprechender Hinterschnitt ist zur Aufnahme des Schnappelements an der Außenwand des Batteriemoduls ausgebildet, wobei das Schnappelement bei der Montage bzw. beim Einfügen in die Öffnung einrastet und/oder hinterrastet.
Durch eine Ausführungsform des Verfahrens mit einer Ausführungsform des Systems ergibt sich, dass jeweils ein Batteriemodul in dem Batteriekasten schwimmend und "auf Block" gegen die Kühlkanäle fixiert wird. Hierdurch wird ein Spalt zwischen dem Batteriemodul und mindestens einem Kühlkanal des Batteriekastens unabhängig von herrschenden Maßabweichungen auf ein Minimum reduziert.
In diesem Fall wird das Batteriemodul fest gegen die Kühlkanäle gedrückt, wobei verfahrensseitig kein Spalt für den Gapfiller vorgesehen wird. Stellenweise kommt es also zu einem Aufsetzen des Batteriemoduls auf die Kühlkanäle.
Da nun eine geringere Menge an dem sogenannten Gapfiller bzw. Füllmaterial benötigt wird, ist es möglich, Kosten und Gewicht einzusparen. Da die Batterie nun direkt mit dem Batteriekasten verbunden ist, ist eine Kühlleistung durch die Kühlkanäle verbessert. Außerdem ist es möglich, beim Fügen des Batteriemoduls eine Fertigungszeit zu reduzieren, da jeweils ein Batteriemodul in den Batteriekasten lediglich eingesetzt wird, wobei jeweils ein an einem Batteriemodul angeordnetes Schnappelement eines Fixiermoduls in jeweils einer Öffnung des Batteriekastens selbsttätig hinterrastet. Durch Anbringen der Löselasche wird die Lösbarkeit jeweils eines Batteriemoduls gewährleistet. Dabei ist es möglich, jeweils ein Batteriemodul auch ohne besonderes Werkzeug in jeder herkömmlichen Werkstatt zu demontieren und somit aus dem Batteriekasten zu entfernen. Außerdem ist es möglich, eine Höhe bzw. z-Maßkette des Batteriekastens oder einer Batterieanordnung um eine Höhe eines ansonsten zu verwendenden Schraubenkopfs zu reduzieren.
Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Die Erfindung ist anhand von Ausführungsformen in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen schematisch und ausführlich beschrieben.
Figur 1 zeigt in schematischer Darstellung eine erste aus dem Stand der Technik bekannte Anordnung aus zwei unterschiedlichen Perspektiven.
Figur 2 zeigt in schematischer Darstellung eine zweite aus dem Stand der Technik bekannte Anordnung. Figur 3 zeigt in schematischer Darstellung eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems sowie eine Ausführungsform eines Fixiermoduls dieses Systems.
Die Figuren werden zusammenhängend und übergreifend beschrieben. Gleichen Bezugsziffern sind dieselben Komponenten zugeordnet.
Figur 1 a zeigt in schematischer Darstellung einen Batteriekasten 2, wie er aus dem Stand der Technik bekannt ist, der hier mehrere Fächer aufweist, wobei jeweils in einem Fach ein Batteriemodul 4 angeordnet werden kann, was durch Figur 1 b angedeutet ist.
Eine weitere aus dem Stand der Technik bekannte Anordnung ist in Figur 2 schematisch dargestellt. Dabei umfasst diese Anordnung einen Batteriekasten 6, mit einem vorderen Profil 8 und einem hinteren Profil 10 bzw. Querprofil. Außerdem weist dieser Batteriekasten 6 einen Boden 12 auf, in dem hier Kühlmittelkanäle 14 angeordnet sind. Außerdem ist in dem Batteriekasten 6 hier ein Batteriemodul 16 angeordnet, das sich zwischen den beiden Profilen 8, 10 befindet und auf dem Boden 12 angeordnet ist. Ein Innenraum des Batteriekastens 6, in dem sich das Batteriemodul 16 befindet, ist hier durch einen Deckel 18 abgedeckt, der hier mit zwei Schrauben 20 mit den beiden Profilen 8, 10 verschraubt ist. Dabei ist es möglich, dass die Schrauben hier als sogenannte FDS-Schrauben ausgebildet sind. Diesbezüglich zeigt Figur 2 auch einen Flansch 22 für eine Verschraubung des Batteriemoduls 16, eine Dichtung 24 und einen Abstandshalter 26. In Figur 2 sind weiterhin ein Unterfahrschutz 28 und ein Schutzprofil 30 gezeigt.
Bei dem hier vorgestellten Stand der Technik wird das Batteriemodul 16 von oben über die Schrauben 20 mit den Profilen 8, 10 verschraubt. Das Batteriemodul 16 wird von unten durch die Kühlkanäle 14 gekühlt. Um Maßabweichungen ausgleichen zu können, wird zwischen den Kühlkanälen 14 und dem Batteriemodul 16 ein gewisser Spalt vorgesehen, der mit einem sogenannten Gapfiller aufgefüllt wird, um eine Wärmeübertragung von dem Batteriemodul 16 auf die Kühlkanäle 14 gewährleisten zu können.
Eine in Figur 3a in Schnittdarstellung dargestellte Ausführungsform einer Batterieanordnung 40 weist als Komponenten einen Batteriekasten 42 und ein Batteriemodul 44 auf, das hier in einem Innenraum des Batteriekastens 42 angeordnet ist, wobei dieser Innenraum hier von mehreren Innenwänden umschlossen ist. Der Batteriekasten 42 weist als Komponenten ein erstes Profil 46, insbesondere ein vorderes Profil, und ein zweites Profil 48, insbesondere ein Querprofil auf, wobei hier das erste Profil 46 als vorderes Profil ausgebildet und/oder zu bezeichnen ist. Ein zweites Profil 48 ist hier als Querprofil ausgebildet und/oder zu bezeichnen. Beide Profile 46, 48 weisen, wie nachfolgend detailliert beschrieben, jeweils mindestens eine Öffnung 76 und somit jeweils mindestens einen Einschnapppunkt für das einzufügende Batteriemodul 44 auf.
Außerdem weist der Batteriekasten 42 als weiteres Modul einen Boden 50 auf, in den hier mehrere Kühlkanäle 52 integriert sind, wobei diese Kühlkanäle 52 den Boden 50 durchsetzen. Außerdem ist der Batteriekasten 42 auf einem Unterfahrschutz 54 eines hier als Kraftfahrzeug ausgebildeten Fahrzeugs angeordnet und somit auch in dem Fahrzeug angeordnet. Dabei befindet sich hier zwischen mindestens einem Profil 46, 48 und dem Unterfahrschutz 54 ein Schutzprofil 56.
Bei dem Batteriekasten 42 ist vorgesehen, dass seitliche Innenwände hier durch die Profile 46, 48 gebildet werden, wohingegen eine untere Innenwand durch den Boden 50 gebildet wird. Außerdem ist das Batteriemodul 44 durch mehrere Außenwände begrenzt.
Figur 3a zeigt auch zwei Paare von Fügepartnern des erfindungsgemäßen Systems, wobei jedes dieser beiden Paare als ersten Fügepartner ein Fixiermodul 60 aufweist, das hier in Figur 3b vergrößert schematisch dargestellt ist. Dieses Fixiermodul 60 umfasst als Komponenten ein flaches Anbindungselement 62, das hier in einen ersten Schenkel 64 eines Schnappelements 66 übergeht, wobei dieser erste Schenkel 64 in einen zweiten Schenkel 68 des Schnappelements 66 übergeht. Außerdem geht der zweite Schenkel 68 und somit auch das Schnappelement 66 in ein Verbindungselement 70 über, das wiederum in eine Löselasche 72 übergeht, die eine Aussparung 74 aufweist.
Es ist vorgesehen, dass das Schnappelement 66 und somit dessen beide Schenkel 64, 68 zwischen dem Anbindungselement 62 und dem Verbindungselement 70 angeordnet sind, wobei das Anbindungselement 62 und das Verbindungselement 70 in derselben Ebene liegen können. Die beiden Schenkel 64, 68 bilden mit besagter Ebene ein Dreieck, wobei die beiden Schenkel 64, 68 hier unter einem spitzen Winkel zueinander orientiert sind. Dabei ist dieser spitze Winkel größer als ein Lösewinkel ß, bspw. mindestens doppelt so groß wie der Lösewinkel ß. Außerdem ist die Löselasche 72 senkrecht zu dem Anbindungselement 62 sowie zu dem Verbindungselement 70 orientiert und ebenfalls ein flaches Bauteil.
Zudem ist hier vorgesehen, dass das Anbindungselement 62 hier als Teil der Außenwand des Batteriemoduls 44 ausgebildet und somit auch in diese integriert ist. Dabei ist es möglich, das Fixiermodul 60 bereits beim Herstellen der Außenwand des Batteriemoduls 44 ebenfalls herzustellen, wobei das Anbindungselement 62 in die Außenwand integriert wird, wohingegen das Schnappelement 66 mit den Schenkeln 64, 68, das Verbindungselement 70 und die Löselasche 72 des Fixiermoduls 60 als Fortsätze der Außenwand ausgebildet und/oder zu bezeichnen sind.
Alternativ hierzu ist es auch möglich, jeweils ein Fixiermodul 60, wie es in Figur 3b schematisch dargestellt ist, herzustellen und erst nachträglich auf der Außenwand des Batteriemoduls 44 zu befestigen, wobei es hier möglich ist, das Anbindungselement 62 an der Außenwand zu befestigen.
Als weitere Komponenten des Systems zeigt Figur 3a Öffnungen 76 als Fügepartner an den hier seitlichen Innenwänden des Batteriekastens 42 und somit in den beiden Profilen 46, 48, wobei jeweils ein Profil 46, 48 durch eine seitliche Innenwand des Batteriekastens 42 begrenzt ist. Jeweils eine derartige Öffnung 76 ist hier als Hinterschnitt in der Innenwand und/oder in dem Profil 46, 48 ausgebildet. Jeweils ein Fixiermodul 60 und jeweils eine Öffnung 76 bilden hier einander zuzuordnende Fügepartner, wobei jeweils ein Fixiermodul 60 jeweils einer Öffnung 76 zuzuordnen, zuordenbar oder zugeordnet ist bzw. beim Einfügen des Batteriemoduls 44 in den Innenraum des Batteriekastens 42 zugeordnet wird. Es ist alternativ oder ergänzend auch möglich, einer Öffnung 76, die sich entlang jeweils eines Profils 46, 48 erstreckt, mehrere nebeneinander angeordnete Fixiermodule 60 zuzuordnen.
Beim Einfügen und/oder Montieren des Batteriemoduls 44 wird dieses mit mehreren an der Außenwand angeordneten Fixiermodulen 60 in den von den Innenwänden begrenzten Innenraum des Batteriekastens 42 in einer Einfügerichtung (Pfeil 61 ) parallel zu den Innenwänden eingefügt und auf dem Boden 50 mit den Kühlkanälen 52 angeordnet. Währenddessen schnappen die beiden Schenkel 64, 68 des Schnappelements 66 in die Öffnungen 76 an den seitlichen Innenwänden ein, wobei das Batteriemodul 44 in dem Innenraum des Batteriekastens 42 fixiert wird. Dabei gerät je ein Schenkel 64, 68 an jeweils einer Innenseite der Öffnung 76 in Anlage. Außerdem ergibt sich, dass jeweils eine Löselasche 72 auf einem oberen Abschnitt 78 bzw. einer oberen Kante jeweils einer seitlichen Innenwand bzw. jeweils eines Profils 46, 48 in Anlage gerät und darauf aufliegt. Ein derartiger Abschnitt 78 ist auch als Flansch für eine Batterieverschnappung zu bezeichnen.
Insgesamt werden an der Außenwand bzw. Außenhaut des Batteriemoduls 44 an mehreren Stellen mehrere, bspw. sechs bis acht Fixiermodule 60 eingebracht, wobei jeweils ein derartiges Fixiermodul 60 als integraler Bestandteil der Außenwand ausgeformt und mit einem Trenn- und/oder Umformverfahren hergestellt und somit erzeugt wird. Die beiden Profile 46, 48, die die seitlichen Innenwände des Batteriekastens 42 bilden, sind hier als Strangpressprofile ausgebildet. Dabei weist jeweils eine dem Batteriemodul 44 zugewandte Innenseite bzw. jeweils ein Profil 46, 48 einen durchgängigen Hinterschnitt als Öffnung 76 zur Aufnahme von Schenkeln 64, 68 jeweils eines Schnappelements 66 auf, wobei jeweils ein Schnappelement 66 an jeweils einer Außenwand des Batteriemoduls 44 in jeweils eine Öffnung 76 an der Innenwand hinterrastet.
Der Lösewinkel ß ist sowohl in Figur 3a als auch in Figur 3b angedeutet, wobei ein daraus resultierender Einfügewinkel e = 90°-ß (Figur 3b) eine Orientierung bzw. Neigung des zweiten Schenkels 68 relativ zu einer Außenwand des Batteriemoduls 44 und relativ zu einer Innenwand des Batteriekastens 42 zeigt. Der Lösewinkel ß zeigt eine Orientierung des zweiten Schenkels 68 relativ zu der Löselasche 72. Entsprechend ist eine Innenseite der Öffnung 76, an der der erste Schenkel 68 in Anlage gerät, unter dem Einfügewinkel e = 90°-ß relativ zu der Innenseite des Batteriekastens 42 bzw. relativ zu der Außenseite des Batteriemoduls 44 orientiert.
Dabei ist der Lösewinkel ß von dem Schnappelement 66 bzw. insbesondere von dem Schenkel 68 und dem Hinterschnitt bzw. der Öffnung 76 klein und beträgt bspw. 15° bis 25°. Der daraus abgeleitete Einfügewinkel e = 90°-ß gibt eine Orientierung mindestens eines Schenkels 64, 68 des
Schnappelements 66 relativ zu der Außenwand des Batteriemoduls 44 und einer Innenseite der Öffnung 76 bzw. dem Hinterschnitt relativ zu der Innenwand an. Durch diesen kleinen Lösewinkel ß ergibt sich u. a., dass es zu keinem Abgleiten des Schnappelements 66 kommt. Somit ist eine Schnappverbindung zwischen der Außenwand des Batteriemoduls 44 und der Innenwand des Batteriekastens 42, die jeweils ein Paar aus einem Fixiermodul 60 und einer Öffnung 76 als Fügepartner aufweist, nur unter Verformung des Fixiermoduls 60 und somit nicht zerstörungsfrei lösbar, wodurch sich u. a. ergibt, dass das Batteriemodul 44 auch bei einem Unfall des Fahrzeugs in dem Batteriekasten 42 sicher fixiert wird. Jeweils eine Löselasche 72 ist am Ende eines Fixiermoduls 60 angeordnet bzw. angebracht. Dabei ist die Löselasche 72 außerhalb des Innenraums des Batteriekastens 42 angeordnet und zur Demontage mindestens eines Batteriemoduls 44 von oben frei zugänglich. Falls das in den Batteriekasten 42 bereits eingefügte Batteriemodul 44 aus diesem entfernt und somit demontiert werden soll, sind nachfolgend angegebene Schritte durchzuführen.
In einem ersten Schritt wird die gesamte Batterieanordnung 40 von dem Fahrzeug elektrisch getrennt, dies ist erforderlich, da jeweils ein Batteriemodul 44 jeweils nur von oben zugänglich ist. In einem zweiten Schritt wird die Löselasche 72 ausgeklappt. Dabei wird die Löselasche 72 bspw. mit einem als Schraubendreher ausgebildeten Werkzeug senkrecht nach oben gebogen, wobei es möglich ist, dass die Löselasche 72 über ihre Aussparung 74 von dem Werkzeug ergriffen wird.
In einem dritten Schritt wird das Schnappelement 66 verformt und je nach Definition zerstört. Wenn die Löselasche 72 nach oben gebogen ist, wird üblicherweise eine Spitze des bspw. als Schraubendreher ausgebildeten Werkzeugs durch die Aussparung 74 in der Löselasche 72 gesteckt. Weiterhin wird das Werkzeug manuell bzw. händisch gegen den Batteriekasten 42, üblicherweise gegen dessen Profile 46, 48, gehebelt, wobei das Schnappelement 66 gerade gezogen wird, wobei dessen beide Schenkel 64, 68 zueinander weitgehend parallel in derselben Ebene angeordnet werden, in der auch die Innenwand des Batteriekastens 42 sowie die Außenwand des Batteriemoduls 44, das Anbindungselement 62 und das Verbindungselement 74 bereits angeordnet sind. Durch eine Veränderung der ursprünglichen Form des Schnappelements 66 wird dieses je nach Definition zerstört. Da das Batteriemodul 44 üblicherweise über mehrere Paare aus Fixiermodulen 60 und Öffnungen 76 in dem Batteriekasten 42 fixiert ist, wird jede Löselasche 72 von jedem Fixiermodul 60 herausgezogen und je nach Definition das Schnappelement 66 gestreckt, umgeformt und/oder zerstört. Zum Entfernen eines defekten Batteriemoduls ist in einem vierten Schritt vorgesehen, dass Fixiermodule 60 bzw. Schnappelemente 66 von defekten Batteriemodulen 44 verformt und/oder zerstört werden. Dann ist es möglich, jeweils ein defektes Batteriemodul aus dem Innenraum des Batteriekastens 42 nach oben herauszunehmen. Ein eventuell noch vorhandener Gapfiller bzw. ein entsprechendes thermisch leitfähiges Füllmaterial, das sich noch auf dem Boden 50 und/oder den Kühlkanälen 52 befinden kann, wird in einem fünften Schritt üblicherweise unter Nutzung eines scharfen Gegenstands entfernt. Weiterhin ist in einem sechsten Schritt optional neues thermisch leitfähiges Füllmaterial anzuordnen und/oder aufzutragen, bspw. zu applizieren, um eine ausreichende Kühlleistung des neu einzusetzenden Batteriemoduls 44 sicherzustellen, wobei es möglich ist, derartiges thermisch leitfähiges Füllmaterial auch auf einem Boden des Batteriemoduls zu applizieren.
In einem siebten Schritt wird, wie bereits voranstehend erläutert, das neue Batteriemodul 44 in den Innenraum eingesetzt, wobei dieses über mehrere Fixiermodule 60 in Öffnungen 76 von Innenwänden des Batteriekastens 42 schwimmend fixiert wird. Ein derartiges Einsetzen kann automatisiert oder von Hand manuell durchgeführt werden. Außerdem wird die dabei bereitgestellte Batterieanordnung mit dem Batteriemodul 44, das in dem Batteriekasten 42 fixiert ist, wieder in dem Fahrzeug angebracht bzw. darin angeordnet.
Mit dem vorgestellten System ist es u. a. möglich, eine zentrale Anforderung an eine Batterieanordnung 40 für ein Fahrzeug zu erfüllen, die dazu ausgebildet ist, eine hohe Spannung bereitzustellen. Dabei weist diese Batterieanordnung nur eine geringe Höhe in z-Richtung (Pfeil 61 ) auf, so dass diese auch für ein flaches Fahrzeug geeignet ist. Da im Vergleich zu dem Stand der Technik auf die Schrauben 20 verzichtet wird, ist es möglich, die Höhe der Batterieanordnung 40 in z-Richtung zu minimieren. Außerdem kann auf den ansonsten üblichen Spalt zwischen dem Batteriemodul 16 und den Kühlkanälen 14 (Figur 2) verzichtet werden, da es nun möglich ist, jeweils ein Batteriemodul 44 direkt auf Kühlkanälen 52 anzuordnen. Hierdurch wird eine Wärmeübertragung zwischen dem Batteriemodul 44 und den Kühlkanälen 52 verbessert und somit auch eine Kühlleistung erhöht. Es ist auch möglich, auf ein kostenintensives Einbringen des Gapfillers zu verzichten. Somit wird für das Kraftfahrzeug auch Gewicht eingespart. Die Batterieanordnung 40 (Figur 3a) ist nun auch für ein flaches Elektrofahrzeug als Fahrzeug geeignet, da sie in z-Richtung kleinbauend ist. Außerdem kann das Einfügen bzw. Fügen das Batteriemoduls 44 in den Batteriekasten 42 zeitlich verkürzt werden, da es nun nicht mehr erforderlich ist, das Batteriemodul 44 über mehrere Schrauben mit dem Batteriekasten 42 zu verschrauben.
Es ist vorgesehen, dass beim Einfügen des Batteriemoduls 44 in den Innenraum des Batteriekastens 42 mindestens ein Fixiermodul 60 einer Öffnung 76 zugeordnet und dessen Schnappelement 66 darin eingeschnappt wird. Dabei kann ein Fixiermodul 60 einem Einschnapppunkt einer Öffnung 76 zugeordnet werden. Es ist weiterhin möglich, dass sich jeweils eine Öffnung 76 entlang jeweils eines Profils 46, 48 länglich erstreckt. In diesem Fall ist es möglich, dass einer Öffnung 76 mehrere nebeneinander angeordnete Fixiermodule 60 zugeordnet werden, wobei jedes Schnappelement 66 entlang der Öffnung 76 in diese Öffnung 76 an mehreren Einschnapppunkten nebeneinander eingeschnappt werden.
BEZUGSZIFFERN:
2 Batteriekasten
4 Batteriemodul
6 Batteriekasten
8, 10 Profil
12 Boden
14 Kühlkanal
16 Batteriemodul
18 Deckel
20 Schraube
22 Flansch
24 Dichtung
26 Abstandshalter
28 Unterfahrschutz
30 Schutzprofil
40 Batterieanordnung
42 Batteriekasten
44 Batteriemodul
46, 48 Profil
50 Boden
52 Kühlkanal
54 Unterfahrschutz
56 Schutzprofil
60 Fixiermodul
61 Pfeil
62 Anbindungselement
64 Schenkel
66 Schnappelement
68 Schenkel
70 Verbindungselement
72 Löselasche
74 Aussparung
76 Öffnung
78 Abschnitt

Claims

PATENTANSPRÜCHE:
System zum Einfügen mindestens eines Batteriemoduls (44) in einen Batteriekasten (42) und zum Lösen des mindestens einen eingefügten Batteriemoduls (44) aus dem Batteriekasten (42), wobei das System mindestens ein Fixiermodul (60) an mindestens einer Außenwand des mindestens einen Batteriemoduls (44) und mindestens eine Öffnung (76) an mindestens einer Innenwand des Batteriekastens (44) aufweist, wobei das mindestens eine Fixiermodul (60) ein Schnappelement (66) und eine Löselasche (72) aufweist, wobei das Schnappelement (66) bei einem Einsetzen des mindestens einen Batteriemoduls (44) in den Batteriekasten (42) in die mindestens eine Öffnung (76) einschnappt und in der mindestens einen Öffnung (76) angeordnet wird, wobei das mindestens eine eingefügte Batteriemodul (44) durch Beaufschlagen der Löselasche (72) des mindestens einen Fixiermoduls (60) lösbar ist.
System nach Anspruch 1 , bei dem die Löselasche (72) und das Schnappelement (66) miteinander verbunden sind.
System nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das mindestens eine Fixiermodul (60) ein Anbindungselement (62) aufweist, das mit dem Schnappelement (66) verbunden ist, wobei das Anbindungselement (62) in die Außenwand integriert ist.
System nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei dem die mindestens eine Öffnung (76) in einem Profil (46, 48), das durch die Innenwand des Batteriekastens (42) begrenzt ist, eingeformt ist.
System nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei dem das Schnappelement (66) zwei Außenseiten (64, 68) aufweist, wobei die mindestens eine Öffnung (76) zwei Innenseiten aufweist, wobei je eine Außenseite an je einer Innenseite in Anlage gerät.
6. System nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei dem für das mindestens eine Fixiermodul (60) ein Lösewinkel ß vorgesehen ist.
7. System nach einem der voranstehenden Ansprüche, das für einen Batteriekasten (42) eines Fahrzeugs und für mindestens ein Batteriemodul (44) zum Versorgen des Fahrzeugs mit elektrischer Energie ausgebildet ist.
8. Verfahren zum Einfügen mindestens eines Batteriemoduls (44) in einen Batteriekasten (42) und zum Lösen des mindestens einen eingefügten Batteriemoduls (44) aus dem Batteriekasten (42), wobei an einer Außenwand des mindestens einen Batteriemoduls (44) mindestens ein Fixiermodul (60) angeordnet wird, wobei an einer Innenwand des Batteriekastens (44) mindestens eine Öffnung (76) angeordnet wird, wobei das mindestens eine Fixiermodul (60) ein Schnappelement (66) und eine Löselasche (72) aufweist, wobei das Schnappelement (66) bei einem Einsetzen des mindestens einen Batteriemoduls (44) in den Batteriekasten (42) in die mindestens eine Öffnung (76) eingeschnappt und in der mindestens einen Öffnung (76) angeordnet wird, wobei das mindestens eine eingefügte Batteriemodul (42) durch die Löselasche (72) des mindestens einen Fixiermoduls (60) gelöst werden kann.
9. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem die Löselasche (72) des mindestens einen Fixiermoduls (60) beim Einfügen auf einem Abschnitt (78) der Innenwand angeordnet wird.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, bei dem das Fixiermodul (60) bei einem Entfernen des mindestens einen Batteriemoduls (44) aus dem Batteriekasten (42) durch Beaufschlagen der Löselasche (72) verformt wird.
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