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Title:
SYSTEM FOR INSERTING AT LEAST ONE BATTERY MODULE INTO A BATTERY CASE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/197079
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a system for inserting at least one battery module (44) into a battery case (42) and for releasing the at least one inserted battery module (44) from the battery case (42), wherein the system has at least one securing module (60) on at least one outer wall of the at least one battery module (44) and at least one opening (76) on at least one internal wall of the battery case (44), wherein the at least one securing module (60) has a snap element (66) and a releasing tab (72), wherein, when the at least one battery module (44) is inserted into the battery case (42), the snap element (66) snaps into the at least one opening (76) and is arranged in the at least one opening (76), wherein the at least one inserted battery module (44) can be released by applying a force to the releasing tab (72) of the at least one securing module (60).

More Like This:
JP2004059124BLISTER PACKAGE
Inventors:
WURSTER, Peter (Salamanderplatz 9, Kornwestheim, 70806, DE)
Application Number:
EP2019/055377
Publication Date:
October 17, 2019
Filing Date:
March 05, 2019
Export Citation:
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Assignee:
AUDI AG (I/GG-P, Ingolstadt, 85045, DE)
International Classes:
H01M2/10; B60K1/04; B60R16/04
Foreign References:
EP0508248A11992-10-14
EP2230164A12010-09-22
DE102005036448A12007-02-08
DE102012014775A12014-01-30
DE102011102765A12012-11-29
DE102016115647B32017-12-14
DE102016211710A12018-01-04
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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.

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