Die Erfindung betrifft ein modulares Batteriegehäuse für eine Batterie, insbesondere für eine Traktionsbatterie, für ein Elektrofahrzeug, insbesondere für ein Elektrofahrzeug zugehörig der Gruppe mit Nutzfahrzeugen, Sonderfahrzeugen und mobilen Arbeitsmaschinen, mit einer Längsachse und mit einer Vielzahl an Batteriemodulen mit jeweils einem Modulgehäuse.

Die Erfindung betrifft ferner eine Batterie, insbesondere eine Traktionsbatterie, für ein Elektrofahrzeug, insbesondere für ein Elektrofahrzeug zugehörig der Gruppe mit Nutzfahrzeugen, Sonderfahrzeugen und mobilen Arbeitsmaschinen.

Die Erfindung betrifft auch ein Elektrofahrzeug zum Transport von Personen und/oder Gütern, insbesondere Lastkraftwagen.

Die Erfindung betrifft darüber hinaus auch eine Anordnung aus einem Elektrofahrzeug mit einem Tragrahmen aufweisend wenigstens zwei Rahmenlängsträger und wenigstens einen Rahmenquerträger und aus einem modularen Batteriegehäuse mit einer Vielzahl an Batteriemodulen.

Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zum Anordnen eines modularen Batteriegehäuses an einem Elektrofahrzeug.

Die Erfindung betrifft zudem eine Verwendung von Batteriemodulen eines modularen Batteriegehäuses.

Derzeit sind Diskussionen über die Themen Umweltschutz und Elektromobilität allgegenwärtig. E-Fahrzeuge sind im Betrieb emissionsfrei. Im Vergleich zum Verbrennungsmotor erzeugen sie keine direkten Emissionen.

Aus dem Stand der Technik sind diverse Lösungen bekannt, wie Kraftfahrzeuge oder Fahrzeuge vollelektrisch oder hybrid betrieben werden können. Hierzu wird häufig die Konstruktion des betreffenden Kraft- oder Fahrzeugs an die Antriebsart angepasst bzw. von vornherein so geplant.

Bekannt sind beispielsweise die DE 10 2012 000 812 A1 , die DE 10 2019 118 392 A1 , die DE 10 2019 208 949 A1 , die EP 3 174 132 A1 oder die WO 2022/115 126 A1.

Allerdings ist es ökologisch betrachtet nicht nachhaltig ständig ein neues Fahrzeug zu produzieren, nur um ein vollelektrisches oder hybrides Elektrofahrzeug zu erhalten. Denn jedes Elektrofahrzeug, das neu produziert werden muss, ist nicht ökologisch sinnvoll.

Der hier vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, dem Stand der Technik eine Verbesserung oder eine Alternative zur Seite zu stellen.

Nach einem ersten Aspekt der Erfindung löst die gestellte Aufgabe ein modulares Batteriegehäuse für eine Batterie, insbesondere für eine Traktionsbatterie, für ein Elektrofahrzeug, insbesondere für ein Elektrofahrzeug zugehörig der Gruppe mit Nutzfahrzeugen, Sonderfahrzeugen und mobilen Arbeitsmaschinen, mit einer Längsachse und mit einer Vielzahl an Batteriemodulen mit jeweils einem Modulgehäuse, bei welcher Batteriemodule in mindestens zwei Moduletagen vertikal übereinander angeordnet sind, wobei obere Batteriemodule der oberen Moduletage von einem unteren Batteriemodul der unteren Moduletage getragen werden, und wobei obere Batteriemodule der oberen Moduletage zur Aufnahme wenigstens eines Rahmenquerträgers eines Tragrahmens des Elektrofahrzeugs entlang der Längsachse des modularen Batteriegehäuses mit einem Abstand voneinander beabstandet auf dem unteren Batteriemodul der unteren Moduletage derart angeordnet sind, dass wenigstens ein Aufnahmeraum zur Aufnahme des wenigstens einen Rahmenquerträgers zwischen oberen Batteriemodulen angeordnet ist.

Durch das derart aufgebaute modulare Batteriegehäuse gelingt es eine Batterie, insbesondere eine Traktionsbatterie, nahezu beliebig an unterschiedliche Fahrzeuggeometrien anzupassen und platzoptimiert in ein Chassis des Elektrofahrzeugs einzubauen.

Begrifflich sei folgendes erläutert: Es sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass im Rahmen der hier vorliegenden Patentanmeldung unbestimmte Artikel und unbestimmte Zahlenangaben wie „ein...“, „zwei...“ usw. im Regelfall als mindestens-Angaben zu verstehen sein sollen, also als „mindestens ein...“, „mindestens zwei...“ usw., sofern sich nicht etwa aus dem Kontext oder dem konkreten Text einer bestimmten Stelle ergibt, dass etwa dort nur „genau ein...“, „genau zwei...“ usw. gemeint sein soll.

Weiterhin sind alle Zahlenangaben sowie Angaben zu Verfahrensparametern und/oder Vorrichtungsparametem im technischen Sinne zu verstehen, d.h. als mit den üblichen Toleranzen versehen zu verstehen.

Auch aus der expliziten Angabe der Einschränkung „wenigstens“ oder „mindestens“ o.ä. darf nicht geschlossen werden, dass bei der einfachen Verwendung von „ein“, also ohne die Angabe von „wenigstens“ o.ä., ein „genau ein“ gemeint ist.

Das modulare Batteriegehäuse kann besonders stabil und insbesondere besonders steif konstruiert werden, wenn das modulare Batteriegehäuse ein einziges unteres Batteriemodul aufweist, auf welchem wenigstens zwei obere Batteriemodule angeordnet sind.

Insbesondere sind wenigstens zwei obere Batteriemodule von einem einzigen unteren Batteriemodul vorteilhaft getragen, so dass auf zusätzliche Bauteile zum Tragen der einzelnen Batteriemodule verzichtet werden kann. Hierdurch kann das modulare Batteriegehäuse zudem besonders kompakt gebaut werden.

Das vorliegende modulare Batteriegehäuse kann äußerst kompakt in einem Elektrofahrzeug integriert werden, wenn einerseits das modulare Batteriegehäuse in Richtung seiner Längsachse zwischen zwei Rahmenlängsträger des Tragrahmens des Elektrofahrzeugs anordenbar ist und dass andererseits wenigstens ein Rahmenquerträger des Tragrahmens des Elektrofahrzeugs in dem modularen Batteriegehäuse anordenbar ist.

Ist der wenigstens eine Aufnahmeraum in Richtung der Längsachse des modularen Batteriegehäuses verlagerbar an der oberen Moduletage angeordnet, kann das vorliegende modulare Batteriegehäuse besonders einfach auf unterschiedlich platzierte Rahmenquerträger des Tragrahmens angepasst werden. Das modulare Batteriegehäuse kann auch besonders gut auf unterschiedlich dimensionierte Rahmenquerträger des Tragrahmens eingestellt werden, wenn der wenigstens eine Aufnahmeraum in Richtung der Längsachse des modularen Batteriegehäuses eine variabel einstellbare Breite aufweist.

Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn der wenigstens eine Aufnahmeraum eine Höhe aufweist, welche mindestens der Höhe eines oberen Batteriemoduls entspricht. Hierdurch kann der wenigstens eine Rahmenquerträger meistens vollständig neben oberen Batteriemodule angeordnet werden.

Das modulares Batteriegehäuse kann trotz hervorragender Integrität des wenigstens einen Rahmenquerträgers sehr beigesteif ausgestaltet werden, wenn der wenigstens eine Aufnahmeraum unten von dem unteren Batteriemodul, insbesondere von dessen Modulgehäuse, und seitlich in Richtung der Längsachse des modularen Batteriegehäuses von oberen Batteriemodulen, insbesondere von Modulgehäusen hiervon, begrenzt ist. Insbesondere kann bei einer derartigen Konstruktion die untere Moduletage entlang der Längsachse des modularen Batteriegehäuses weiterhin durchgängig und damit äußerst bauteilsteif ausgestaltet werden.

Eine Montage des modularen Batteriegehäuses an ein Elektrofahrzeug kann zudem besonders einfach quer zur Längsachse des modularen Batteriegehäuses erfolgen, wenn der wenigstens eine Aufnahmeraum oben und quer zur Längsachse des modularen Batteriegehäuses offen ausgebildet ist.

Ist der Abstand zwischen zwei oberen Batteriemodulen in Richtung der Längsachse des modularen Batteriegehäuses variabel einstellbar, kann das modulare Batteriegehäuse besonders einfach an unterschiedlich voneinander beabstandete Rahmenquerträger angepasst werden.

Des Weiteren ist es für eine sehr gute Biegesteifigkeit des modularen Batteriegehäusen zweckmäßig, wenn das unterer Batteriemodul einen länglichen Grundkörper des modularen Batteriegehäuses aufweist, welcher sich entlang der Längsachse des modularen Batteriegehäuses erstreckt. Insofern ist es besonders zweckmäßig, wenn die oberen Batteriemodule jeweils einen Aufbaukörper aufweisen, welche auf einem länglichen Grundkörper des modularen Batteriegehäuses angeordnet sind. Hierdurch können die Aufbaukörper vorteilhaft von dem Grundkörper getragen werden und bedürfen keiner gesonderten Trageeinrichtung.

Insbesondere Batterieelemente der vorliegenden Batterie bzw. Traktionsbatterie können gut geschützt in dem modularen Batteriegehäuse untergebracht werden, wenn die Batteriemodule jeweils ein Modulgehäuse zur Aufnahme von wenigstens einem Batterieelement, vorzugsweise von mehreren Batterieelementen, aufweisen.

Der Begriff „Batterieelemente“ beschreibt im Sinne der Erfindung Speicherelemente zum Speichern von elektrischer Energie, oftmals auch als Batteriezellen oder dergleichen bezeichnet.

Vorzugsweise weist ein derartiges Batterieelement zum temporären Speichern von elektrischer Energie eine Vielzahl an Batterie- und/oder Kondensatorzellen auf.

Das modulare Batteriegehäuse kann besonders vorteilhaft mit einer Vielzahl an Batterieelementen bestückt werden, wenn das jeweilige Modulgehäuse eine Einschubrichtung zum Einschieben des wenigstens einen Batterieelements aufweist, wobei die Einschubrichtung quer zur Längsachse des modularen Batteriegehäuses angeordnet ist.

Eine Vielzahl an Batterieelementen kann betriebssicher an dem modularen Batteriegehäuse gelagert werden, wenn das jeweilige Modulgehäuse wenigstens zwei Aufnahmezeilen zum vertikalen Übereinanderanordnen von wenigstens zwei Batterieelementen aufweist.

Hierbei verkörpert eine derartige Aufnahmezeile mindestens ein Einschubfach zum Einschieben und Haltern wenigstens eines Batteriezellenelements an dem modularen Batteriegehäuse. Weist das jeweilige Modulgehäuse des oberen Batteriemoduls der oberen Moduletage eine einzige Aufnahmereihe auf, können obere Batteriemodule des modularen Batteriegehäuses derart schmal gebaut werden, dass zwischen ihnen noch vorteilhaft wenigstens ein Aufnahmeraum zur Aufnahme von wenigstens einem Rahmenquerträger angeordnet werden kann.

Die untere Moduletage bzw. deren länglicher Grundkörper können entlang der Längsachse des modularen Batteriegehäuses durchgängig ausgestaltet werden, wenn das Modulgehäuse des unteren Batteriemoduls der unteren Moduletage wenigstens zwei Aufnahmereihe aufweist, welche in Längsrichtung des modularen Batteriegehäuse horizontal nebeneinander angeordnet sind.

Hierdurch können die oberen Batteriemodule nahezu beliebig entlang der Längsachse des modularen Batteriegehäuses und an der unteren Moduletage positioniert werden.

Die unterer Moduletage kann nochmals biegesteifer in Richtung der Längsachse des modularen Batteriegehäuses realisiert werden, wenn das Modulgehäuse des unteren Batteriemoduls eine Trägerstruktur aufweist, mittels welcher die oberen Batteriemodule getragen sind.

Eine Integration des vorliegenden modularen Batteriegehäuses kann noch formgenauer vorgenommen werden, wenn die obere Moduletage in einem ersten Kopfbereich des modulares Batteriegehäuses schmaler baut als in einem dem ersten Kopfbereich gegenüberliegenden zweiten Kopfbereich des modulares Batteriegehäuses.

Eine derartige Konstruktion ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn beispielsweise der Bauraum zwischen zwei Rahmenlängsträger in etwa konisch ausgestaltet ist.

Die zwei Kopfbereiche des mobilen Batteriegehäuses liegen sich hierbei bezogen auf die Längsachse des mobilen Batteriegehäuses gegenüber.

Die Aufgabe der Erfindung löst nach einem zweiten Aspekt der Erfindung auch eine Batterie, insbesondere eine Traktionsbatterie, für ein Elektrofahrzeug, insbesondere für eine Elektrofahrzeug aus der Gruppe mit von Nutzfahrzeugen, Son- derfahrzeugen und mobilen Arbeitsmaschinen, wobei die Batterie in einen Montageraum des Elektrofahrzeugs einsetzbar ist, und wobei die Batterie über ein modulares Batteriegehäuse nach einem der hier beschreiben Merkmale verfügt, und wobei die Batterie über eine Vielzahl von Batteriemodulen verfügt. Es wird vorgeschlagen, dass die Batteriemodule jeweils über ein Modulgehäuse verfügen.

Die vorgeschlagene Batterie kann somit besonders vorteilhaft in einem Elektrofahrzeug implementiert werden.

Insbesondere ist eine Batterie, insbesondere eine Traktionsbatterie, für ein Elektrofahrzeug, insbesondere für ein Elektrofahrzeug zugehörig der Gruppe mit Nutzfahrzeugen, Sonderfahrzeugen und mobilen Arbeitsmaschinen, vorteilhaft, wobei die Batterie ein modulares Batteriegehäuse mit einer Längserstreckung aufweist, wobei das modulare Batteriegehäuse mindestens zwei Moduletagen mit vertikal übereinander angeordneten Batteriemodulen aufweist, wobei ein unteres Batteriemodul eine Trägerstruktur aufweist, auf welcher obere Batteriemodule beanstandet voneinander angeordnet sind.

Insbesondere können Fahrzeuge hierdurch auch besonders einfach umgerüstet werden.

Unter dem Begriff „Umrüsten“ wird vorliegend verstanden, dass ein Bestandsoder Gebrauchtfahrzeug als Grundlage dient, um dieses zu elektrifizieren.

Dadurch werden bereits hergestellte Fahrzeuge weiterverwendet, ohne, dass zur Erzeugung eines Elektro-Fahrzeug ein neues Fahrzeug mit einem angepassten Fahrzeugkonzept hergestellt werden muss.

Dies reduziert einerseits den Planungsaufwand und die Kosten für eine neue Fertigung und andererseits steigert es durch Weiterverwendung die Nachhaltigkeit von Fahrzeugen. Die Steigerung der Nachhaltigkeit reduziert dabei die CO2- Emission.

Eine Batterie ist vorliegend allgemein ein Speicher für elektrische Energie auf elektrochemischer Basis. Ein Akkumulator ist eine wiederaufladbare Batterie. Vorliegend wird eine wiederaufladbare Batterie offenbart. Wiederaufladbare Batterien werden auch als Sekundärbatterie bezeichnet.

Der Montageraum des Elektrofahrzeugs kann ein Bereich an einem Chassis des Elektrofahrzeugs sein.

Es kann sich dabei auch um einen nach außen hin abgeschlossenen Montageraum handeln, welcher in einem Innenraum des Elektrofahrzeugs gebildet ist.

Das modulare Batteriegehäuse ist vorzugsweise aus Stahl gebildet. Insbesondere ist bevorzugt, dass der Stahl als Blech vorliegt.

Das Blech hat bevorzugt eine mittlere Dicke im Bereich von 0,6 mm bis 4 mm, insbesondere bevorzugt hat das Blech eine mittlere Dicke von 1 mm.

Das modulare Batteriegehäuse verfügt bevorzugt über Montageelemente mittels derer es vorzugsweise an das Elektrofahrzeug fixiert werden kann.

Durch die Batteriemodule kann auf besonders einfache Weise eine Batterie mit einem mit einer defekten Zelle repariert werden.

Einzelne Batteriemodule können dabei beispielsweise aus der Batterie herausgenommen werden und beispielsweise ersetzt oder repariert werden.

Die Batteriemodule können eine einfache Vormontage der Batterie ermöglichen, da diese in verschiedene Größen unterschiedlicher modulare Batteriegehäuse eingesetzt werden können.

Die vorliegende Batterie verfügt bevorzugt über elektrische Verbindungen und Schnittstellen für externe Systeme, welche nicht ausschließlich einem Fahrantrieb zugeordnet sind.

In einer Ausgestaltung verfügt modulare Batteriegehäuse und/oder die Batterie innerhalb des Modulgehäuses jeweils über n Zellen mit jeweils mindestens einer positiven und mindestens einer negativen Elektrode, wobei n größer gleich zwei ist.

Vorteilhafterweise sind die n Zellen Batterie- und/oder Kondensatorzellen. Bevorzugt ist n im Bereich zwischen 100 und 400, vorzugsweise zwischen 150 und 300, insbesondere bevorzugt zwischen 160 und 200. Hierdurch ist eine vorteilhafte Speicherung und Abgabe von elektrischer Energie möglich.

Das Batteriegehäuse ist bevorzugt zur Aufnahme von 20 bis 60 Batteriemodulen vorgesehen.

Durch die Kombination möglichst vieler Zellen kann die Kapazität der Batterie gesteigert werden. Die Möglichst vielen Zellen können durch die reine Anzahl der Zellen realisiert werden und/oder durch eine hohe Anzahl von Batteriemodulen, welche wiederum die Zellen enthalten.

Es ist von Vorteil, möglichst viele Zellen und/oder Batteriemodule innerhalb einer Batterie vorhalten zu können, dadurch kann die Energie pro Ladungsmenge, also die elektrische Spannung, und damit auch der Energieinhalt der Batterie erhöht werden.

Mehrere Zellen werden üblicherweise auch als Unterbaugruppe, Zellverbände oder Zellbaugruppen bezeichnet, so dass hieraus vorteilhaft Batterieelemente bereitgestellt werden können.

Die Zellen können entweder in einer Reihen- und/oder Parallelschaltung vorliegen. Es kann auch eine Kombination aus einer Reihen- und Parallelschaltung vorlie- gen.

Derartige Zusammenschlüsse werden üblicherweise als Block bezeichnet. Die Reihenschaltung (je nach Anwendung auch Spannungsteilerschaltung genannt) beschreibt in der Elektrotechnik die Hintereinanderschaltung zweier oder mehrerer Zellen in einer Schaltung so, dass sie einen einzigen Strompfad bilden. Zwei Zellen sind demnach in Reihe geschaltet, wenn deren elektrische Verbindung keine Abzweigung aufweist. Die Anzahl der in Reihe geschalteten Zellen ist theoretisch beliebig. Als Gegenstück zur Reihenschaltung gibt es als weitere wesentliche Grundschaltung die Parallelschaltung. Die Parallelschaltung, auch Nebenschaltung, ist in der Elektrotechnik die Verbindung von zweipoligen Zellen oder Netzwerken so, dass alle ihre gleichnamigen Pole jeweils gemeinsam verbunden sind. Werden bei gepolten Zellen ungleichnamige Pole miteinander verbunden, spricht man von einer antiparallelen Schaltung. Die Anzahl der parallelgeschalteten Zellen ist theoretisch beliebig.

Die Batterie kann über eine Schutzeinrichtung und/oder eine Überwachungsschal- tung verfügen.

Bei der Schutzeinrichtung und/oder der Überwachungsschaltung kann es sich um ein Batteriemanagementsystem (BMS) oder einfach Batteriemanagement handeln.

Die Schutzeinrichtung und/oder der Überwachungsschaltung ist eine Maßnahme, meist jedoch eine elektronische Schaltung, welche zur Überwachung, Regelung und zum Schutz von Batterien dient. Bei der Schutzeinrichtung und/oder der Überwachungsschaltung handelt es sich insbesondere um eine Einrichtung aus der Gruppe mit einer Ladezustandserkennung, einem Tiefentladeschutz, einem Überladeschutz, einer Spannungsschaltung, einer Überstromabschaltung und komplexen Systemen mit Datenschnittstellen zu höhergeordneten Einrichtungen in einem Elektrofahrzeug. Insbesondere bevorzugt verfügt die Schutzeinrichtung und/oder der Überwachungsschaltung über elektrische Verbindungen und Schnittstellen für externe Systeme.

In vielen Batterien umfasst das BMS auch eine automatische Umschaltung der Stromversorgung zwischen verschiedenen Energiequellen. Das Umschalten kann ein Umschalten zwischen einem Betrieb des Elektrofahrzeugs mit elektrischer Energie aus der Batterie oder elektrischer Energie von einer anderen Energiequelle sein. Die andere Energiequelle kann beispielsweise ein Ladegerät sein oder eine begrenzt speisefähige Schnittstelle sein. Unter einer begrenzt speisefähigen Schnittstelle ist eine Energiequelle zu verstehen, welche zumindest zeitweise weniger Energie und/oder keine konstante Spannung bereitstellen kann, als im Elektrofahrzeug zu einem bestimmten Moment benötigt. Der bestimmte Moment ist beispielsweise eine Beschleunigung des Elektrofahrzeugs oder ein Verbraucher, der mit dem Elektrofahrzeug gekoppelt ist. Ein solcher Verbraucher kann beispielsweise Teil eines Aufbaus des Elektrofahrzeugs sein. Als begrenzt speisefähige Schnittstelle kann eine Brennstoffzelle in dem Elektrofahrzeug vorhanden sein.

Je nach aktueller Leistung der begrenzt speisefähigen Schnittstelle kann ein elektrischer Verbraucher in dem Elektrofahrzeug, beispielsweise ein Elektromotor zum Antreiben des Elektrofahrzeugs, entweder die Batterie laden oder direkt den Elektromotor mit elektrischer Energie versorgen.

Die Schutzeinrichtung und oder die Überwachungsschaltung kann auch dazu eingerichtet sein das sowohl elektrische Energie aus der Batterie als auch aus der Speise wegen Datenschnittstelle an einen Verbraucher kann man beispielsweise einen Elektromotor des Elektrofahrzeugs geleitet wird.

Es können auch Betriebsdaten der Batterie angezeigt oder für Servicezwecke gespeichert werden. Das Batteriemanagement umfasst bevorzugt bei offenen Bleioder NiCd-Zellen auch das Ergänzen fehlenden Wassers.

BMS können insbesondere bei der Reihenschaltung mehrerer Akkuzellen zu einer Batterie und hier insbesondere bei Lithiumakkus notwendig werden.

In einer bevorzugten Ausgestaltung handelt es sich bei den n Zellen vorzugsweise um Batterie- und/oder Kondensatorzellen.

Bevorzugt handelt es sich bei den Zellen um Lithiumzellen, besonders bevorzugt um Lithiumpolymerzellen.

Eine Lithiumzelle, genauer eine Li-Ionen-Zelle, ist üblicherweise aus den folgenden Hauptkomponenten aufgebaut: Kathode, Anode, Elektrolyt und Separator.

Der Zellentyp wird normalerweise nach der verwendeten Kathodenmaterialien bezeichnet. Beispielsweise ist hier eine NCM- Zelle oder LFP-Zelle zu nennen.

In einer Ausgestaltung handelt es sich bei den Zellen um Lithium-Nickel-Mangan- Kobalt-Oxid-Zellen (NCM). NCM ist neben Lithium durch die Hauptbestandteile Nickel, Kobalt und Mangan und charakterisiert, während LFP neben Lithium die Hauptbestandteile Eisen und Phosphat aufweist.

NCM-Batterien sind aufgrund ihrer gleichmäßig hohen Qualität und ihrer hohen Energiedichte die am weitesten verbreitete Li-Technologie in der Batterieindustrie. Innerhalb des Weltbatteriemarktes wächst der Anteil der NCM-Batterie- Produktionskapazität stetig.

Die NCM-Batterie weist im Vergleich zur LFP-Batterie in der Regel eine höhere Nennleistung und Energiedichte auf, da sie üblicherweise eine höhere Lithiumdiffusionsrate und Elektronenmobilität aufweist.

Während sich Lithiumionen von üblichen NCM-Zellen in zwei verschiedene Richtungen bewegen können, können sich die Lithiumionen in üblichen LFP- Zellen nur in eine Richtung bewegen. Infolgedessen ist ein Lithium- Diffusionskoeffizient von NCM, um ein Vielfaches schneller als der von LFP. Im Falle der Elektronenmobilität ist NCM um circa 1000-mal schneller als LFP. Da also sowohl die Mobilität von Lithium als auch die der Elektronen höher ist, kann eine solche NCM-Zelle eine höhere Nennleistung und Energiedichte erzielen.

Die Lade-Entlade-Kurve von NCM- und die Lade-Entlade-Kurve von LFP-Zellen unterscheidet sich in der Regel stark: Der Ladezustand (State-of-Charge, SOC) von NCM-Zellen weist üblicherweise eine deutlich lineare Abhängigkeit von der Zellspannung auf. Auf den Ladezustand der LFP-Batterie kann aufgrund einer sehr flachen Lade-Entlade-Kurve oft nicht aus der Zellspannung geschlossen werden. Infolgedessen ist für NCM-Zellen eine in der Regel einfachere SOC- Bestimmung durch eine Spannungsmessung möglich, während die genaue Bestimmung des SOC für LFP-Zellen komplexer ist.

Üblicherweise liegt die Genauigkeit der SOC-Bestimmung für die NCM-Zellen bei 1 bis 2 %, während dies bei der LFP-Zelle um bis zu 10 % abweichen kann. Wenn eine genaue SOC-Berechnung nicht möglich ist, ist die Wahrscheinlichkeit, dass eine Zelle und/oder die Batterie außerhalb des gewünschten Bereichs betrieben wird höher, was zu einer deutlich höheren Leistungsverschlechterung führen kann. Die Zellen weisen bevorzugt eine 4S1 P Konfiguration auf.

Zur Erläuterung: Die Nennspannung beispielsweise einer Lithium-Polymer-Zelle beträgt 3,7 V. Wenn die Spannung 7,4 V betragen soll, müssen zwei Zelle in Reihe geschaltet sein (so dass, dass die Spannung addiert wird). Eine 2S Konfiguration bedeutet, dass zwei Zellen in Reihe geschaltet sind. Eine 4S Konfiguration bedeutet, dass vier Zellen in Reihe geschaltet sind. Ein vierzelliges (4S) Paket ist also 14,8V. Die Voltzahl wird in der Regel in der Mitte zwischen vollgeladen und vollentladen basierend auf einer 0,2C Entladung gemessen (wobei C die Nennkapazität der Zelle in mAh ist). Eine einzelne Lithiumzellen-Nennspannung wird normalerweise entweder als 3,6 V, 3,7 V oder 3,8 V angegeben.

Ein Lithiumzellenpack besteht in der Regel aus zwei oder mehr Zellen, die in Reihe für eine erhöhte Spannung von 7,4 V (2S1 P), 11 ,1 V (3S1 P), 14,8 V (4S1 P), 18,5 V (5S1 P) oder mehr geschaltet sind parallel, um eine erhöhte Batteriekapazität zu erreichen. Eine Pack-Konfiguration von Zellen wird also durch die Anzahl der Zellen in Reihe und die Anzahl der Zellen in parallel angezeigt. Eine 4S2P- Konfiguration würde entsprechend vier Zellen in Reihe und zwei Zellen parallel haben, wobei insgesamt 8 Zellen verwendet würden.

Die Batteriekapazität ist in der Regel die Menge an elektrischer Ladung, die eine Batterie bei der theoretischen Nennspannung liefern kann. Mit anderen Worten, es ist ein Maß dafür, wie viel Energie die Batterie halten kann. Die Einheit ist Amperestunden, üblicherweise Milliamperestunden (mAh oder mA h).

Zur Definition: Die elektrische Ladung Q (Ah) in Amperestunden ist gleich der elektrischen Ladung Q (mAh) in Milliampere, dividiert durch 1000:

Q (Ah) = Q (mAh) / 1000

Die Amperestunde entspricht also einer Milliampere-Stunde geteilt durch 1000:

Amperestunden = Milliamperestunden / 1000 oder Ah = mAh / 1000.

Die Kapazität deiner Batterie wird in der Regel also dadurch bestimmt, wie lange sie elektrische Energie abgeben kann, bevor sie wieder geladen werden sollte. Je höher die Zahl, desto länger die Laufzeit. Bevorzugt weist ein Batteriemodul eine Kapazität von 100 bis 350 Amperstunden auf. Insbesondere bevorzugt weist ein Batteriemodul bei einer 4S1 P-Konfiguration eine rechnerische Kapazität von 177Ah auf. Bei dieser Kapazität entspricht eine nominale Modulspannung bevorzugt zwischen 14,4 V bis 15,2 V und einer nominalen Energie von rund 2,60 kWh.

Im Gegensatz zur Batterie speichern Kondensatorzellen elektrische Energie in einem elektrischen Feld, wodurch sie wesentlich schneller aufgeladen und entladen werden können. Meistens sind Kondensatorzellen nicht in der Lage, die Spannung während der Entladung konstant zu halten. Bevorzugt kann dieser Effekt durch das BMS in oben beschriebener Weise kompensiert werden.

Bei den Kondensatorzellen kann es sich auch um Hybrid- bzw. Superkondensatorenzellen handeln. Die Hybrid- bzw. Superkondensatorzellen können die elektrische Energie sowohl statisch wie auch auf chemische Weise im Rahmen einer reversiblen Redoxreaktion speichern.

Die Kondensatorzellen können durch Zusammenschalten (in Reihe und/oder parallel) von mehreren Kondensatorzellen die Batterie bilden. Ducht das Zusammenschalten wird eine höhere Betriebsspannung erreicht. Es kann auch eine Kombination aus Reihe- und Parallelschaltung der Kondensatorzellen vorliegen.

In einer Ausgestaltung bildet das Modulgehäuse einen der elektrischen Anschlusspole.

Durch eine Ausgestaltung, bei der das Modulgehäuse einer der elektrischen Anschlusspole bildet, kann eine elektrische Verbindung zwischen mehreren Modulgehäusen vereinfacht werden. Eine derartige Gestaltung ist insbesondere bevorzugt bei parallel zusammengeschalteten Zellen.

In einer Ausgestaltung weisen die Batteriemodule untereinander einen identischen Grundaufbau auf.

Bei Batteriemodulen, welche untereinander einen identischen Grundaufbau aufweisen, ist eine Vormontage der Batteriemodule besonders einfach. Durch eine derartige identische Aufbauweise müssen Batteriemodule nicht an ihre jeweilige Einbauposition, ihren Einbauort oder unterschiedliche Batterien angepasst werden. Die untereinander identisch aufgebauten Batteriemodule können also unabhängig eines spezifischen Aufbaus der Batterie hergestellt werden. Auf diese Art und Weise ist eine besonders kostengünstige Produktion einer Batterie mit mehreren Batteriemodulen möglich.

In einer Ausgestaltung sind die Zellen in dem Modulgehäuse untereinander identisch aufgebaut.

Es ist also bevorzugt, dass die jeweiligen Zellen innerhalb eines Modulgehäuses untereinander einen gleichen Grundaufbau aufweisen. Kleinere Abweichungen, beispielsweise Leistungsabweichungen, zwischen einzelnen Zellen können beispielsweise durch die bereits beschriebene Schutzeinrichtung und/oder der Überwachungsschaltung ausgeglichen werden.

In einer Ausgestaltung sind jeweils zwei Batteriemodule zu einer Batterieeinheit zusammengefasst. Eine solche Batterieeinheit ist bevorzugt in das Batteriegehäuse einsetzbar.

Eine Batterieeinheit umfasst also bevorzugt jeweils zwei Batteriemodule. Dadurch kann sich beispielsweise der Einbau in das beschriebene Batteriegehäuse leichter gestalten, da weniger Handgriffe notwendig sind, um die Batterie zusammenzusetzen. Bevorzugt sind die beiden Batteriemodule einer Batterieeinheit untereinander elektrisch verbunden, so dass beim Aufbau einer oben beschriebenen Batterie lediglich die Batterieeinheiten untereinander und/oder mit einem zentralen Stromsammler verbunden werden müssen.

In einer besonders zweckmäßigen Ausgestaltung verfügt die Batterieeinheit über eine Trägerstruktur, auf der zwei Batteriemodule angeordnet sind.

Die Batterieeinheit und/oder die Batteriemodule sind bevorzugt stapelbar ausgebildet.

Eine stapelbare Ausgestaltung der Batterieeinheit und/oder der einzelnen Batteriemodule ermöglicht, dass mehrere Batterieeinheit und/oder der einzelnen Batteriemodule übereinander innerhalb des Batteriegehäuses positioniert werden können.

Es kann bevorzugt sein kann man das bei einer stapelbaren Ausgestaltung durch eine gewisse Beanstandung ein Zwischenraum verbleibt, sodass Anschlüsse für eine Kühlung und oder eine Elektrik funktional kontaktierbar bleiben.

Die Trägerstruktur kann über elektrische Anschlüsse verfügen, mittels derer sie mit weiteren Batterieeinheiten und/oder einem elektrischen Ableiter aus dem Batteriegehäuse elektrisch gekoppelt werden kann. Die Trägerstruktur kann einen elektrischen Anschluss der Batterieeinheit bilden.

Vorteilhafterweise ist die Batterieeinheit zum Einbau in das Batteriegehäuse vorgesehen.

In einer Ausgestaltung ist die Trägerstruktur als Kühlplatte ausgebildet bildet.

Bei dieser Ausgestaltung, in der die Trägerstruktur als Kühlplatte ausgebildet ist, kann auf besonders einfache Weise Wärme, welche beispielsweise beim Be- und/oder entladen der Zellen freigegeben wird, von den Zellen beziehungsweise den Batteriemodulen abtransportiert werden.

Mittels der Kühlplatte kann jedoch auch Wärme in die Zellen eingebracht werden, um beispielsweise die Zellen auf eine gewünschte Betriebstemperatur zu bringen.

Besonders bevorzugt steht die Trägerstruktur an mindestens einer Seite über die Batteriemodule über, so dass an dieser Position Anschlüsse für die Kühlung und/oder die Elektrik positioniert sein können.

Insbesondere bei einer stapelbaren Ausgestaltung ist es bevorzugt, dass Anschlüsse für die Kühlung und oder die Elektrik von der Batterieeinheit über einen Anschlusssegment nach oben geführt werden kann, so dass die Anschlüsse nach einem Positionieren innerhalb des Batteriegehäuses verbunden werden können.

Es ist bevorzugt, dass die Batterieeinheit und/oder der einzelnen Batteriemodule derart ausgebildet sind, dass sie zunächst einzeln in das Batteriegehäuse eingebracht werden können. Diese Gestaltung ist besonders bevorzugt kombiniert mit der Möglichkeit, dass die Batterieeinheit und/oder der einzelnen Batteriemodule erst nach einem Einsetzten in das Batteriegehäuse mit elektrischen Anschlüssen und/oder Kühlanschlüssen funktional koppelbar ausgebildet sind. Durch eine derartige Gestaltung elektrischen Anschlüssen und/oder Kühlanschlüssen, die erst nach einem Verbringen in das Gehäuse koppelbar sind, kann ein Hantieren mit hochvoltigen Batterieeinheiten und/oder der einzelnen Batteriemodulen vermieden werden.

Die Batterieeinheiten und/oder die einzelnen Batteriemodule weisen bevorzugt eine Nominalspannung von kleiner gleich 60 Volt auf.

Bei einer geringen Nominalspannung können die einzelnen Batterieeinheiten und/oder der einzelnen Batteriemodule geringere Sicherheitsmaßnahmen beim Handling erfordern, da die einzelnen Batterieeinheiten und/oder die einzelnen Batteriemodule im unverbundenen Zustand.

Vorzugsweise sind die Zellen innerhalb des Batteriemoduls derart angeordnet, dass potenziell entstehende Wärme beim Be- und/oder Entladen der Zellen unmittelbar in dem Bereich der Kühlplatte freigegeben wird. Es kann also vorgesehen sein, dass elektrische Ableiter der jeweiligen Zellen an einer Unterseite der Zellen angeordnet sind, um mit der Kühlplatte speziell in diesem Bereich Wärme ableiten zu können.

In einer Ausgestaltung weist die Trägerstruktur mindestens einen Flüssigkeitskanal auf, welcher von einem Kühlmedium durchströmt werden kann. Es kann vorgesehen sein, dass der Flüssigkeitskanal Wärme, welche im Bereich der Trägerstruktur auftritt über die Trägerstruktur verteilt kann, so dass einzelne wärmere oder kältere Bereiche ausgeglichen werden.

Vorzugsweise ist die Batterie mit einem externen Kühlsystem koppelbar ist, mittels welchem das Kühlmedium durch den Flüssigkeitskanal durchströmt werden kann.

In einer zweckmäßigen Ausgestaltung ist es vorteilhaft, wenn das Batteriegehäuse Verstrebungen aufweist, um dem Batteriegehäuse eine erhöhte Festigkeit zu verleihen. Die Trägerstruktur kann insbesondere an einem Boden des Batteriegehäuses angeordnet sein, um in diesem Bereich die Festigkeit des Batteriegehäuses zu erhöhen. Diese Verstrebungen können auch dem Schutz der Batteriemodule dienen. Diese Verstrebungen können vor mechanischen äußeren Einwirkungen schützen, die das Batteriegehäuse verformen könnten und somit auch den Batteriemodulen Schaden zufügen könnten.

In einer Ausgestaltung verfügt das Batteriegehäuse über Montagebereiche, um die Batterieeinheiten fest mit dem Batteriegehäuse zu verbinden.

Diese Montagebereiche können beispielsweise als Schienen ausgebildet sein, welche die Batterieeinheiten in dem Batteriegehäuse aufnehmen können. Wenn das Batteriegehäuse dazu vorgesehen ist, dass die einzelnen Batterieeinheiten und oder Batteriemodule von oben in das Batteriegehäuse eingesetzt werden, ist es bevorzugt, dass diese Schienen vertikal angeordnet sind. Bei einer Gestaltung, bei der das Batteriegehäuse dazu vorgesehen ist, dass die einzelnen Batterieeinheiten und oder die Batteriemodule seitlich in das Batteriegehäuse eingesetzt werden, ist es bevorzugt, dass die Schienen horizontal angeordnet sind.

In einer Ausgestaltung ist das Batteriegehäuse modular aufgebaut, um an unterschiedliche Aufnahmeräume verschiedener Elektrofahrzeuge und/oder an verschiedene Einbaupositionen anpassbar zu sein.

Die modulare Ausgestaltung des Batteriegehäuses kann beispielsweise einen länglichen Grundkörper aufweisen. Der längliche Grundkörper ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass er in eine Vielzahl von Aufnahmeräumen verschiedener Elektrofahrzeuge aufgenommen werden kann. Oberhalb des länglichen Grundkörpers können mehrere Aufbaukörper positioniert sein. Die Aufbaukörper können an unterschiedlichen Positionen des länglichen Grundkörpers angeordnet werden, so dass beispielsweise strukturelle Elemente des Elektrofahrzeugs, für welches die Batterie vorgesehen ist, zwischen den Aufbaukörpern verlaufen können.

Die Batterie verfügt in einer Ausführungsform über voneinander beabstandet Aufbaukörper an unterschiedlichen Positionen des länglichen Grundkörpers. Dadurch können beispielsweise Aussparungen für Strukturelle Bauteile eines Elektrofahrzeugs geschaffen werden.

Durch die modulare Ausgestaltung kann ein Innenvolumen der Batterie maximiert werden, da das Batteriegehäuse besonders einfach an externe Begebenheiten anpassbar ist.

Eine Integration kann weiter verbessert werden, wenn die Batterie über Aussparungen für strukturelle Bauteile des Elektrofahrzeugs verfügt.

Darüber hinaus ist es zweckmäßig, wenn die Batterieeinheit und /oder das Batteriemodul stapelbar ausgebildet ist bzw. sind, sodass mehrere Batterieeinheiten und/oder Batteriemodule übereinander innerhalb des Batteriegehäuses positioniert werden können.

Ferner ist es vorteilhaft, wenn das modulare Batteriegehäuse und/oder die Batterie sich noch durch mindestens eines der folgenden zusätzlichen Merkmale auszeichnet, nämlich dass das Batteriegehäuse zur Aufnahme von 20 bis 60 Batteriemodulen vorgesehen ist, das Batteriegehäuse zur Aufnahme von 10 bis 30 Batterieeinheiten vorgesehen ist und dass die Batteriemodule eine Nominalspannung von kleiner gleich 60 Volt aufweisen.

Nach einem zweiten Aspekt löst die gestellte Aufgabe ein Elektrofahrzeug zum Transport von Personen und/oder Gütern, insbesondere Lastkraftwagen, vorgeschlagen, welches über einen Tragrahmen als tragendes Chassis verfügt. Bei derartigen Tragrahmen wird teilweise auch von Leiterrahmen gesprochen, diese Begriffe sollen im Kontext dieser Anmeldung als Synonyme verstanden werden.

Der Tragrahmen verfügt über mindestens zwei Rahmenlängsträger, welche quer zur Fahrzeuglängsachse voneinander beabstandet sind, so dass zwischen den Rahmenlängsträgern entlang der Fahrzeuglängsachse ein Aufnahmeraum verbleibt. Diese Rahmenlängsträger werden auch als Längsholme oder Längsstreben bezeichnet. Der Tragrahmen dient der Stabilisierung des Elektrofahrzeugs. Der Tragrahmen verfügt weiterhin über eine Rahmenquerträger, welche die Rahmenlängsträger untereinander verbinden. Diese Rahmenquerträger werden auch als Querholme oder Querstreben bezeichnet.

Ein solcher Tragrahmen ist zur Aufnahme von weiteren Fahrzeugkomponenten vorgesehen. Solche Fahrzeugkomponenten können Teile einer Karosserie und/oder andere Anbauteile sein. Bei den Fahrzeugkomponenten kann es sich auch zumindest um Teile einer Nutzlast handeln. Das Elektrofahrzeug verfügt über eine Antriebseinheit mit mindestens einer Achse mit einem Differenzial, welche mit dem Tragrahmen verbunden ist. Die Antriebseinheit verfügt über einen Elektromotor zum Antreiben der Achse. Es können auch mehrere Elektromotoren zum Antreiben einer Achse vorgesehen sein. Alternativ hierzu können mehrere Elektromotoren für jeweils eine Achse vorgesehen sein.

Das Elektrofahrzeug verfügt über eine Batterie zum Speichern von elektrischer Energie für den Elektromotor.

Es wird vorgeschlagen, dass das Elektrofahrzeug die Batterie des Elektrofahrzeugs in dem Aufnahmeraum zwischen den Rahmenlängsträgern im parallel zur Fahrzeuglängsachse angeordnet ist.

Vorzugsweise ist die Batterie nach der oben beschriebenen Art ausgebildet.

Als parallel soll vorliegend verstanden werden, dass die Orientierung der Haupterstreckungsachse der Brennstoffbehälter nicht mehr als 12 Grad von der Haupterstreckungsachse der Rahmenlängsträger abweicht.

In einer Ausgestaltung verfügt das Elektrofahrzeug neben der Batterie als Quelle elektrischer Energie für den Elektromotor zusätzlich über eine Brennstoffzelle.

Die Brennstoffzelle wandelt eine chemische Reaktionsenergie eines kontinuierlich zugeführten Brennstoffes und eines Oxidationsmittels in elektrische Energie um.

Üblicherweise ist ein Elektrofahrzeug mit einer Brennstoffzelle mit einem Brennstoffspeicher zum Vorhalten eines Brennstoffes für die Brennstoffzelle ausgerüstet. Die Brennstoffzellentechnologie in der Verkehrsindustrie erzeugt elektrische Energie für den Antrieb von Elektrofahrzeugen oder Elektrofahrzeugen. Diese Umwandlung von chemischer Energie in elektrische Energie hat einen Wirkungsgrad von etwa 40-50 %. Brennstoffzellen können mit beispielsweise Wasserstoff, niedermolekularen Alkoholen (Methanol, Ethanol) oder Ammoniak betrieben werden. Beispielsweise bei der Bildung von Wasser durch die Verbindung von Wasserstoff mit Sauerstoffmolekülen wird elektrische Energie frei. Ein solches Elektrofahrzeug ist dazu eingerichtet, einen Tank mitzuführen, in welchem der Brennstoff vorgehalten wird.

Mach einem weiteren Aspekt der Erfindung löst die Aufgabe eine Anordnung aus einem Elektrofahrzeug mit einem Tragrahmen aufweisend wenigstens zwei Rahmenlängsträger und wenigstens einen Rahmenquerträger und aus einem modularen Batteriegehäuse mit einer Vielzahl an Batteriemodulen, wobei der wenigstens eine Rahmenquerträger zumindest teilweise innerhalb des modularen Batteriegehäuses angeordnet ist.

Hierdurch kann das Batteriegehäuse besonders tief zwischen den zwei Rahmenlängsträger integriert werden.

Ein Montageraum zwischen zwei Rahmenlängsträgern kann besonders gut ausgenutzt werden, wenn Rahmenquerträger quer durch das modulare Batteriegehäuse hindurchlaufen angeordnet ist, insbesondere von einem ersten Rahmenlängsträger zu einem dem ersten Rahmenlängsträger gegenüberliegend angeordneten zweiten Rahmenlängsträger.

Ein vorhandener Rahmenquerträger kann vorteilhaft in das Batteriegehäuse bzw. der Batterie integriert werden, wenn der wenigstens eine Rahmenquerträger zwischen zwei Batteriemodulen angeordnet ist.

Eine Batterie kann besonders gut gegen äußere mechanische Einflüsse geschützt werden, insbesondere wenn diese äußeren mechanischen Einflüsse seitlich auf das Fahrzeug bzw. Elektrofahrzeug einwirken, wenn alle Batteriemodule des modularen Batteriegehäuses innen zwischen den wenigstens zwei Rahmenlängs- trägem angeordnet sind und dass das Batteriegehäuse bzw. Halterungen hiervon außen an den wenigstens zwei Rahmenlängsträgern befestigt sind.

Insbesondere durch außen an den wenigstens zwei Rahmenlängsträgern befestigten Halterungen kann das modulare Batteriegehäuse vorteilhafter montiert und demontiert werden.

Das Batteriegehäuse kann trotz der vorgeschlagenen Integration besonders beigesteif ausgestaltet werden, wenn eine obere Moduletage des Batteriegehäuses bis zwischen den wenigstens zwei Rahmenlängsträgern angeordnet ist, und eine untere Moduletage des Batteriegehäuses bis unterhalb der wenigstens zwei Rahmenlängsträger angeordnet ist, insbesondere vollständig unterhalb der wenigstens zwei Rahmenlängsträger.

Jedenfalls kann eine Batterie an einem Fahrzeug, insbesondere an einem Elektrofahrzeug, trotz vorhandener Rahmenquerträger mithilfe des vorliegenden mobilen Batteriegehäuses vorteilhaft in einem Tragrahmen integriert werden.

Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe von einem Verfahren zum Anordnen eines modularen Batteriegehäuses an einem Elektrofahrzeug gelöst, bei welchem das modulare Batteriegehäuse mit fertig vormontierten Batteriemodulen als Einheit von unten zwischen wenigstens zwei Rahmenlängs- trägern des Elektrofahrzeugs eingebracht wird, wobei während des Einbringens des modularen Batteriegehäuses zwischen den wenigstens zwei Rahmenlängsträger wenigstens ein Rahmenquerträger des Elektrofahrzeugs zwischen fertig vormontierten Batteriemodulen verbracht wird.

Eine vorteilhaft Verfahrensvariante sieht vor, dass der wenigstens eine Rahmenquerträger zumindest teilweise in das modulare Batteriegehäuse hinein versenkt wird.

Hierbei wird der der wenigstens eine Rahmenquerträger von oben in einen hierfür vorgesehenen Aufnahmeraum eingeführt.

Dies kann durch ein entsprechendes Anheben des Batteriegehäuses und/oder durch ein Absenken des Fahrzeugs erfolgen. Das modulare Batteriegehäuse kann mit dem Tragrahmen besonders innig verbunden werden, wenn der wenigstens eine Rahmenquerträger bis unterhalb einer Oberseite des modularen Batteriegehäuses angeordnet wird.

Das modulare Batteriegehäuse kann tief in den Tragrahmen des Elektrofahrzeugs integriert werden, wenn der wenigstens eine Rahmenquerträger bis oberhalb einer Oberseite einer unteren Moduletage des modularen Batteriegehäuses und bis unterhalb einer Oberseite einer oberen Moduletage des modularen Batteriegehäuses angeordnet wird. Dennoch kann eine hohe Biegesteifigkeit an dem modularen Batteriegehäuse erzielt werden.

Eine das modulare Batteriegehäuse aufweisende Batterie kann besonders unfallsicher an dem Tragrahmen des Elektrofahrzeugs angeordnet werden, wenn das modulare Batteriegehäusemit fertig vormontierten Batteriemodulen ausschließlich innen zwischen wenigstens zwei Rahmenlängsträgern des Elektrofahrzeugs angeordnet wird.

Die Aufgabe löst nach einem weiteren Aspekt der Erfindung zudem eine Verwendung von Batteriemodulen eines modularen Batteriegehäuses zum Ausbilden eines Aufnahmeraums für einen Rahmenquerträger eines Elektrofahrzeugs, insbesondere für ein Elektrofahrzeug zugehörig der Gruppe mit Nutzfahrzeugen, Sonderfahrzeugen und mobilen Arbeitsmaschinen.

Durch die Verwendung der Batteriemodule kann ein derartiger Aufnahmeraum ohne weitere Bauteile zur Verfügung gestellt werden.

Es versteht sich, dass Merkmale der vorstehend bzw. in den Ansprüchen beschriebenen Lösungen gegebenenfalls auch kombiniert werden können, um die vorliegend erzielbaren Vorteile und Effekte entsprechend kumuliert umsetzen zu können.

Die Erfindung sei nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Dort zeigen Fig. 1 schematisch Perspektive Aussicht von schräg hinten eines Elektrofahrzeugs, welches als Nutzfahrzeug ausgebildet ist, mit einem modularen Batteriegehäuse bzw. mit einer Batterie;

Fig. 2 schematisch eine perspektivische Schnittansicht des modularen Batteriegehäuses bzw. der Batterie aus Figur 1 im Detail; und

Fig. 3 schematisch eine längsgeschnittene Seitenansicht der linken Seite des modularen Batteriegehäuses bzw. der Batterie aus den Figuren 1 und 2.

Das in Figur 1 dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt ein Elektrofahrzeug 100, welches als Nutzfahrzeug (nicht nochmals beziffert) ausgebildet ist, wobei in diesem Ausführungsbeispiel das Nutzfahrzeug als eine Sattelzugmaschine ausgebildet ist.

Insbesondere ist nach der Darstellung nach der Figur 1 die Sattelzugmaschine ohne Sattelauflieger dargestellt.

Das Elektrofahrzeug 100 verfügt über strukturelle Bauteile, wie ein Chassis 102 mit einem Tragrahmen 10, welcher auch als Leiterrahmen bekannt ist.

Das Chassis 102 ist als tragendes Chassis 102 ausgebildet.

Das Chassis 102 dient neben der Aufnahme von Fahrzeugkomponenten wie beispielsweise einer Karosserie (nicht nochmals beziffert) und einer Nutzlast ebenfalls der Aufnahme von weiteren Anbauteilen.

Das Chassis 102 ist derart ausgebildet, dass es neben den bereits genannten Funktionen auch der Stabilisierung des Elektrofahrzeugs 100 dient.

In diesem Ausführungsbeispiel verfügt der Tragrahmen 10 über zwei Rahmen- längsträger 12, 14, auch Längsholme genannt, welche zumindest abschnittsweise parallel zu einer Fahrzeuglängsachse 2 verlaufen.

Insbesondere im vorderen Bereich des Elektrofahrzeugs 100 kann es von Vorteil sein, dass die Rahmenlängsträger 12, 14 nicht parallel zueinander verlaufen, sondern in einem Winkel aufeinander zulaufen. Eine derartige Gestaltung ermög- licht beispielsweise im Bereich von lenkbaren Rädern eine einfache Positionierung dieser.

Die Rahmenlängsträger 12, 14 sind quer zur Fahrzeuglängsachse 2 voneinander beabstandet angeordnet, so dass zwischen den Rahmenlängsträgern 12, 14 entlang der Fahrzeuglängsachse 2 einen Montageraum 4 verbleibt.

Der Tragrahmen 10 verfügt auch über eine Vielzahl von Rahmenquerträgem 16, 18, welche auch Querstreben genannt werden, welche die Rahmenlängsträger 12, 14 untereinander verbinden.

Diese Rahmenquerträger 16, 18 verlaufen quer zur Fahrzeuglängsachse 2.

Das Elektrofahrzeug 100 verfügt über eine Antriebseinheit mit einer angetriebenen hinteren Achse 22, welche über ein Differenzial 24 verfügt, und welche mit dem Tragrahmen 10 verbunden ist. Die Antriebseinheit ist in den Figuren nicht weiter dargestellt.

Die Antriebseinheit verfügt über einen Elektromotor (nicht gezeigt) zum Antreiben der Achse 22 und über eine Brennstoffzelle (nicht gezeigt), welche als eine Energiequelle für den Elektromotor vorgesehen ist.

Das Elektrofahrzeug 100 verfügt außerdem über einen Brennstoffspeicher 199, welcher zum Vorhalten eines Brennstoffes vorgesehen ist.

In diesem Ausführungsbeispiel umfasst der Brennstoff Wasserstoff, welcher für die Brennstoffzelle vorgesehen ist.

Der Brennstoffspeicher 199 ist in Figur 1 nur teilweise sichtbar, da dieser von Seitenteilen und anderen Verkleidungsteilen verdeckt ist.

Die Figuren 2 und 3 zeigen ein erstes mögliches Ausführungsbeispiel einer Batterie 200 mit einem modularen Batteriegehäuse 202.

Das modulare Batteriegehäuse 202 weist eine Längsachse 210 auf, welche bei ordnungsnacher Montage des modularen Batteriegehäuses 202 bzw. der Batterie 200 an dem Tragrahmen 10 mit der Fahrzeuglängsachse 2 des Elektrofahrzeugs 100 in die gleiche Richtung verlaufen, nämlich in Fahrtrichtung 6 des Elektrofahrzeugs 100.

Das modulare Batteriegehäuse 202 weist zwei Kopfseiten 220 auf.

Das modulare Batteriegehäuse 202 weist ferner eine Vielzahl an Batteriemodulen 300 (hier nur exemplarisch beziffert) auf, wobei jedes Batteriemodul 300 ein eigenes Modulgehäuse 302 (ebenfalls nur exemplarisch beziffert) aufweist.

Das modulare Batteriegehäuse 202 weist darüber hinaus mindestens zwei Moduletagen 212 und 214, auf, nämlich eine untere Moduletage 212 und eine obere Moduletage 214, wobei die zwei Moduletagen 212 und 214 vertikal übereinander angeordnet sein.

Hierbei sind obere Batteriemodule 300 der oberen Moduletage 214 von einem einzigen unteren Batteriemodul 300 der unteren Moduletage 212 getragen.

Des Weiteren weist das modulare Batteriegehäuse 202 zwei Aufnahmeräume 203 zur Aufnahme der Rahmenquerträger 16 und 18 des Tragrahmens 10 des Elektrofahrzeugs 100 aus der Figur 1 in die Batterie 200 auf, wobei der jeweilige Aufnahmeraum 203 jeweils eine Aussparung in dem modularen Batteriegehäuse 202 ist, genauer gesagt an der oberen Moduletage 214.

Hierbei ist der vordere Aufnahmeraum 203 zwischen zwei Batteriemodule 300, nämlich dem vorderen Batteriemodul 300 und dem mittleren Batteriemodul 300, und der hintere Aufnahmeraum 203 zwischen dem mittleren Batteriemodule 300 und einem weiteren hinteren Funktionsmodul 306 angeordnet sind.

In dem hinteren Kopfbereich 220 (siehe weiteres Funktionsmodul 306) baut das modulare Batteriegehäuse 302 schmaler als in seinem vorderen Kopfbereich 220, zumindest in Bezug auf die oberen Moduletage 214.

Zur Realisierung der Aufnahmeräume 203 sind die Batteriemodule 300 und das weitere Funktionsmodul 306 jeweils mit einem Abstand 310 (nur hinsichtlich Figur 3 exemplarisch beziffert) voneinander beanstandet angeordnet. Hierbei ist der Abstand 310 zwischen dem mittleren Batteriemodule 300 und dem Funktionsmodul 306 größer, gewählt als der Abstand 310 zwischen den zwei Batteriemodulen 300, da der hintere Rahmenquerträger 16 breiter ausgebildet ist als der vordere Rahmenquerträger 18.

Die beiden oberen Batteriemodule 300 sowie das weitere Funktionsmodul 306 der oberen Moduletage 214 sind hierbei derart auf dem unteren Batteriemodul 300 der unteren Moduletage 212 lösbar, aber fest befestigbar, dass die oberen Module 300 und 306 verlagerbar auf der unteren Moduletage 212 angeordnet sind, dass die Aufnahmeräume 203 jeweils eine variabel einstellbare Breite 310A (vgl. Bezugszeichen 310) besitzen.

Es hat sich im Rahmen vorliegender Erfindung als vorteilhaft herausgestellt, dass die Positionen der oberen Module 300 bzw. 306 insbesondere in Abhängigkeit von elektrischen Anschlüssen oder dergleichen des unteren Moduls 300 gewählt werden können. So können Module 300 bzw. 306 der oberen Moduletage 214 mit dem Modul 300 der unteren Moduletage 212 konstruktiv sehr einfach und somit vorteilhaft wechselwirken, sei es elektrisch, fluidisch oder dergleichen.

Ferner weisen die Aufnahmeräume 203 eine Höhe 311 (nur exemplarisch in Figur 2 gezeigt) auf, so dass die Rahmenquerträger 16 bzw. 18 hinsichtlich ihrer Höhe (nicht eingezeichnet) vorzugsweise vollständig in dem jeweiligen Aufnahmeraum 203 verbracht werden können.

Das unterer Batteriemodul 300 weist einen länglichen Grundkörper 222 auf, welcher sich entlang der Längsachse 210 des modularen Batteriegehäuses 202 erstreckt, so dass die untere Moduletage 212 äußerst biegesteif ausgebildet ist.

Entsprechend sind an der oberen Moduletage 214 Aufbaukörper 224 auf die untere Moduletage 212 und damit auf den Grundkörper 222 aufgebaut angeordnet, wobei die Aufbaukörper 224 in diesem Ausführungsbeispiel die oberen Batteriemodule 300 und das weiterer Funktionsmodul 306 umfassen.

Derartige Batterieelemente 400A können bedarfsweise auch zu Batterieeinheiten 400 zusammengefasst werden. Hier weist das jeweilige Modulgehäuse 302 wenigstens zwei horizontal orientierte Aufnahmezeilen 314 (nur exemplarisch in Figur 2 beziffert) zum vertikalen Übereinanderanordnen von wenigstens zwei Batterieelementen 400A innerhalb des jeweiligen Batteriemoduls 300 auf.

Darüber hinaus besitzt das jeweilige Modulgehäuse 302 des jeweiligen oberen Batteriemoduls 300 an der oberen Moduletage 214 eine einzige vertikal orientierte Aufnahmereihe 316 (nur exemplarisch in Figur 2 beziffert).

Im Gegensatz hierzu besitzt die das Modulgehäuse 302 des einzigen unteren Batteriemoduls 300 der unteren Moduletage 212 wenigstens zwei Aufnahmereihe 316.

Für ein vorteilhaft erhöhtes Tragvermögen weist die untere Moduletage 212 eine verstärkte Trägerstruktur 402 auf, insbesondere der längliche Grundkörper 222 hiervon.

Eine derartige verstärkte Trägerstruktur 402 weist etwa partiell vorgesehene Verstärkungsbereiche, Verstärkungselemente oder ähnliches auf, wie beispielsweise aufgedickte Wandbereiche, zusätzliche Verstrebungen oder dergleichen.

Mittels des modularen Batteriegehäuses 202 kann auch die Batterie 200 modular ausgelegt werden.

Die Batterie 200 ist insofern auch als modulare Batterie 200 ausgebildet und verfügt über einen länglichen Grundkörper 222 an ihrer Unterseite (untere Moduletage 212).

Oberhalb des länglichen Grundkörpers 222 sind in diesem Ausführungsbeispiel die drei Aufbaukörper 224 positioniert.

Zwei von diesen Aufbaukörpern 224 sind ebenfalls für die Aufnahme von Batterieelementen 400A ausgebildet.

Ein dritter kleinerer Aufbaukörper 224 ist zur Aufnahme einer Schutzeinrichtung und einer Überwachungsschaltung vorgesehen. Die Batterie 200 verfügt an längst ihrer Haupterstreckungsachse (vgl. Längsachse 210) an jeder Seite jeweils drei Montageelemente 208 (siehe Figur 1 ), mit welchen sie an den Tragrahmen 10 (rechter und linker Rahmenlängsträger 14, 16) von dem Elektrofahrzeug 100 fixiert werden kann.

Die Montageelemente 208 (vgl. Figur 1 ) sind zum Verschrauben mit den Rahmen- längsträgern 12, 14 des Elektrofahrzeugs 100 vorgesehen.

Zwischen den Aufbaukörpern 224 sind die zwei Aussparungen 203 angeordnet, wobei diese Aussparungen 203 derart positioniert sind, dass in diesem hierdurch jeweils bereitgestellten Bereich die Rahmenquerträger 16, 18 des Elektrofahrzeugs 100 verlaufen können.

Nach der Darstellung nach der Figur 2 ist die Batterie 200 aus Figur 1 noch ohne Batterieelemente 400A in einer Schnittdarstellung gezeigt. Am Boden der Batterie 200 bzw. des länglichen Grundkörpers 222 sind Verstrebungen 204 angeordnet, welche die Festigkeit des Batteriegehäuses 202 erhöhen.

In dem länglichen Grundkörper 222 sind seitlich Montagebereiche 206 angeordnet, welche zum Verbinden von Batterieeinheiten 400 mit dem Batteriegehäuse 202 vorgesehen sind.

Die Montagebereiche 206 sind als Schienenelemente (nicht nochmals beziffert) ausgebildet, welche von oben mit den Batterieelementen und/oder Batteriemodulen 300 bestückt werden können.

In den Aufbaukörpern 224 sind ebenfalls Montagebereiche 206 angeordnet. Die Montagebereiche 206 in den Aufbaukörpern 224 sind gegenüber den Montagebereichen 206 des länglichen Grundkörpers 222 um 90 Grad gedreht, also an den jeweiligen Stirnseiten angeordnet.

Insofern weisen der längliche Grundkörper 222 und die Aufbaukörper 224 entsprechend zueinander gedrehte Einschubrichtungen zum Einschieben von Batterieelementen 400A auf. Nach der Darstellung nach der Figur 3 ist die Batterie 200 aus den Figuren 1 und 2 von der Seite gezeigt. Zu sehen sind die Vielzahl von Batteriemodulen 300, welche mit Batterieelementen 400A bestückt sind.

In dieser Darstellung sind jeweils zwei bzw. drei Batterieelemente 400A in jeweils einem Batteriemodule 300 in einer Schnittdarstellung dargestellt sind.

Die Batteriemodule 300 weisen untereinander teilweise einen identischen Grundaufbau auf.

Es sind jeweils zwei bzw. drei Batterieelemente 400A zu jeweils einer Batterieeinheit 400 zusammengefasst.

Die Batterieelemente 400A stehen jeweils auf einer Trägerstruktur 402, welche als Kühlplatte 404 ausgebildet ist.

Die Kühlplatten 404 haben jeweils einen Flüssigkeitskanal 406, welcher von einem Kühlmedium, in diesem Fall einer Kühlflüssigkeit, durchströmt werden kann.

Jede der Trägerstrukturen 402 weist einen hier nicht explizit gezeigten Kühlmediumseingang und einen hier ebenfalls nicht explizit gezeigten Kühlmediumsausgang auf.

Die jeweils übereinander gestapelten Trägerstrukturen 402 sind in Serie an das Kühlmedium angekoppelt.

Das heißt, der Ablauf der untersten Trägerstruktur 402 ist an den Zulauf der darüber angeordneten Trägerstruktur 402 fluidisch angeschlossen bzw. mit diesem fluid wirkverbunden.

Die Flüssigkeitskanäle 406 sind außerhalb der Batterie 200 an ein hier nicht dargestelltes externes Kühlsystem des Elektrofahrzeugs 100 gekoppelt.

Durch dieses externe Kühlsystem wird von der der Kühlflüssigkeit aufgenommene Wärme der Batterie 200 aufgenommen und kann beispielsweise an die Umgebung abgegeben werden. Zu sehen sind elektrische Verbindungselemente 320 (siehe nur Figur 2), welche die jeweils übereinander gestapelten Batterieelemente 400A an ihren elektrischen Anschlusspolen 304 elektrisch kontaktieren.

Mit den elektrischen Verbindungselementen 320 sind die übereinander gestapelten Batterieelemente 400A in Serie miteinander verbunden.

In dem kleinen Aufbaukörper 224 (vgl. weiteres Funktionsmodul 306) sind keine Batterieeinheit 400 oder Batterieelemente 400A angeordnet.

Dieser kleine Aufbaukörper 224 ist für die Unterbringung der Schutzeinrichtung bzw. der Überwachungsschaltung vorgesehen, welche nach der Darstellung der Figur 3 jedoch noch eingebaut sind.

Jedenfalls ist nach der Darstellung nach der Figur 1 eine Anordnung aus dem Elektrofahrzeug 100 mit seinem Tragrahmen 10 aufweisend die zwei Rahmen- längsträger 12 und 14 und die zwei Rahmenquerträger 16 und 18, und aus dem modular aufgebauten Batteriegehäuse 202 mit seiner Vielzahl an Batteriemodulen 300, wobei sich die Anordnung insbesondere dadurch auszeichnet, dass die Rahmenquerträger 16 und 18 zumindest teilweise innerhalb des modularen Batteriegehäuses 202 angeordnet sind.

Die hier gezeigte Ausführungsform stellt nur ein mögliches Beispiel für die vorliegende Erfindung dar und darf daher nicht einschränkend verstanden werden. Alternative durch den Fachmann in Erwägung gezogene Ausführungsformen sind gleichermaßen vom Schutzbereich der vorliegenden Erfindung umfasst.

Bezugszeichenliste

2 Fahrzeuglängsachse

4 Montageraum

10 Tragrahmen

12 rechter Rahmenlängsträger

14 linker Rahmenlängsträger

16 hinterer Rahmenquerträger

18 vorderer Rahmenquerträger

100 Elektrofahrzeug

102 Chassis bzw. tragendes Chassis

199 Brennstoffspeicher

200 Batterie

202 modulares Batteriegehäuse

203 Aussparungen bzw. Aufnahmeräume

204 Verstrebung

206 Montagebereich

208 Montageelement

210 Längsachse des modularen Batteriegehäuses

212 untere Moduletage

214 obere Moduletage

220 Kopfseiten

222 länglicher Grundkörper

224 Aufbaukörper

300 Batteriemodule

302 Modulgehäuse

304 elektrische Anschlusspole

306 weiteres Funktionsmodul

310 Abstand

310A variable Breite

311 Höhe

314 Aufnahmezeilen

316 Aufnahmereihen

320 elektrisch Verbindungselemente 400 Batterieeinheiten

400A Batterieelemente

402 Trägerstruktur 404 Kühlplatte

406 Flüssigkeitskanal