DE102018205949A1 - Electrically driven motor vehicle with a traction battery consisting of at least one housing with battery cells - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug mit einer aus wenigstens einem Gehäuse (10') mit Batteriezellen bestehenden Traktionsbatterie. Das Gehäuse (10') beinhaltet elektrische Kontakte (111) zum Abgriff einer durch die Batteriezellen erzeugten Spannung.Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass das Gehäuse (10') wenigstens zwei Stecköffnungen (14') enthält, die den Zugang zu den Kontakten (111) freigeben und in die jeweils zumindest ein Teil eines Steckverbinders (25") eingeführt und somit die Spannung abgreifbar ist. Ferner sind Dichtmittel (255) vorhanden, die in Montageposition eines Steckverbinders (25") einen Eintritt von Flüssigkeit in das Gehäuse (10') verhindern.The invention relates to an electrically driven motor vehicle with a traction battery consisting of at least one housing (10 ') with battery cells. The housing (10 ') includes electrical contacts (111) for tapping a voltage generated by the battery cells. According to the invention, it is proposed that the housing (10') contains at least two plug-in openings (14 ') which allow access to the contacts (111). Furthermore, sealing means (255) are provided which, in the mounting position of a connector (25 "), allow liquid to enter the housing (10 '). prevent.
Description
Die Erfindung betrifft elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug mit einer aus wenigstens einem Gehäuse mit Batteriezellen bestehenden Traktionsbatterie mit den Merkmalen vom Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to an electrically drivable motor vehicle with a traction battery comprising at least one housing with battery cells having the features of the preamble of
Aus der den Oberbegriff des Patentanspruch 1 bildenden
In der
Schließlich ist in der
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug gemäß den Merkmalen vom Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bereitzustellen, bei dem eine zuverlässige Dichtheit der Traktionsbatterie im Montagezustand gewährleistet werden kann.The present invention is based on the object to provide an electrically driven motor vehicle according to the features of the preamble of
Vorliegende Aufgabe wird mit einem elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeug mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausbildungen beziehungsweise Weiterbildungen der Erfindung sind den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.This object is achieved with an electrically driven motor vehicle having the features of
Die Erfindung geht daher zunächst aus von einem elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeug mit einer aus wenigstens einem Gehäuse mit Batteriezellen bestehenden Traktionsbatterie. Das Gehäuse beinhaltet elektrische Kontakte zum Abgriff einer durch die Batteriezellen erzeugten Spannung.
Als elektrisch antreibbare Kraftfahrzeuge kommen beispielsweise Hybridfahrzeuge (HEV = Hybrid Electric Vehicle), Plug-In-Hybridfahrzeuge (PHEV = Plug-In Hybrid Electric Vehicle) oder auch reine Elektrofahrzeuge, also Batteriefahrzeuge (BEV = Battery Electric Vehicle) in Betracht.The invention is therefore initially based on an electrically driven motor vehicle with a traction battery consisting of at least one housing with battery cells. The housing includes electrical contacts for tapping a voltage generated by the battery cells.
For example, hybrid vehicles (HEV = hybrid electric vehicle), plug-in hybrid vehicles (PHEV = plug-in hybrid electric vehicle) or even pure electric vehicles, ie battery vehicles (BEV = Battery Electric Vehicle) come into consideration as electrically driven vehicles.
Die Erfindung schlägt nun vor, dass das Gehäuse wenigstens zwei Stecköffnungen enthält, die den Zugang zu den Kontakten freigeben. In die Stecköffnungen ist jeweils zumindest ein Teil eines Steckverbinders eingeführt und somit die Spannung abgreifbar. Ferner sind Dichtmittel vorhanden, die in Montageposition eines Steckverbinders einen Eintritt von Flüssigkeit in das Gehäuse verhindern.The invention now proposes that the housing contains at least two plug-in openings which enable access to the contacts. In the insertion openings at least a part of a connector is inserted in each case and thus the voltage can be tapped. Furthermore, sealing means are provided which prevent the insertion of liquid into the housing in the mounting position of a connector.
Auf diese Weise ist auf einfache Weise eine Abdichtung des Gehäuses bzw. der Traktionsbatterie durch den oder die Steckverbinder möglich. Der notwendige Abdichtungsbereich eines Gehäuses reduziert sich auf einen kleinen Bereich der Stecköffnungen. Der Aufwand für eine Abdichtung des Gehäuses kann dadurch minimiert werden.In this way, a seal of the housing or the traction battery by the one or more connectors is possible in a simple manner. The necessary sealing area of a housing is reduced to a small area of the plug-in openings. The cost of a seal of the housing can be minimized.
Gemäß einer ersten Weiterbildung dichten die Dichtmittel jeweils senkrecht zu einer Steckrichtung angeordnete Kontaktflächen zwischen dem Gehäuse und dem Steckverbinder ab. Als Steckrichtung soll diejenige Richtung verstanden werden, in der das Gehäuse mit einem Steckverbinder zusammengesteckt wird. Durch die Weiterbildung kann die Abdichtung auf einfache Weise zeitgleich mit Herstellung der elektrischen Verbindung realisiert werden.According to a first development, the sealing means each seal perpendicular to a direction of insertion arranged contact surfaces between the housing and the connector. As a plug-in direction that direction should be understood, in which the housing is plugged together with a connector. Due to the development of the seal can be realized in a simple manner at the same time with the preparation of the electrical connection.
In zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung kann der Steckverbinder in seiner Montageposition mit seiner Kontaktfläche unter Vorspannung in Richtung der Kontaktfläche des Gehäuses gehalten werden. Mit anderen Worten wird der Steckverbinder gegen das Gehäuse gedrückt bzw. gezogen. Dies erhöht die Zuverlässigkeit der Abdichtung.In an advantageous embodiment of the invention, the connector can be held in its mounting position with its contact surface under bias in the direction of the contact surface of the housing. In other words, the connector is pressed or pulled against the housing. This increases the reliability of the seal.
Eine konstruktiv einfache Lösung zur Umsetzung dieses Gedankens kann dadurch realisiert werden, indem jeder Steckverbinder einen durch die Stecköffnung geführten Teil aufweist. Zudem sind in einer die Stecköffnung umgrenzenden Wandung Rastmittel vorhanden, die rastend mit Gegenrastmitteln des innerhalb der Stecköffnung befindlichen Teils vom Steckverbinder zusammenwirken.A structurally simple solution for implementing this idea can be realized by each connector has a guided through the insertion opening part. In addition, latching means are present in a wall surrounding the plug opening, which latching elements interact with latching means of the part located within the plug opening of the plug connector.
Nach einer zweckmäßigen Ausgestaltung können die Dichtmittel alternativ oder zusätzlich auch jeweils parallel zu einer Steckrichtung verlaufende Kontaktflächen zwischen dem Gehäuse und dem Steckverbinder abdichten. Die Kontaktflächen werden dann durch eine die Stecköffnung umgrenzende Wandung und einen innerhalb der Stecköffnung befindlichen Teil des Steckverbinders gebildet. Diese Lösung führt ebenfalls zu einer zuverlässigen Abdichtung des Gehäuses bzw. kann die Zuverlässigkeit der Abdichtung noch erhöhen. According to an expedient embodiment, the sealing means may alternatively or additionally also seal in each case parallel to a plug-in direction extending contact surfaces between the housing and the connector. The contact surfaces are then formed by a wall surrounding the plug opening and a part of the connector located within the plug opening. This solution also leads to a reliable sealing of the housing or can increase the reliability of the seal even more.
Die Abdichtung kann sehr kostengünstig erfolgen, wenn die Dichtmittel durch O-Ringe gebildet sind. O-Ringe sind in allen Größen handelsüblich und müssen daher nicht individuell ausgelegt werden.The seal can be done very inexpensively if the sealants are formed by O-rings. O-rings are commercially available in all sizes and therefore do not need to be designed individually.
Bei der Verwendung von O-Ringen ist es zweckmäßig, wenn der oder die Steckverbinder Nuten aufweisen, in die die O-Ringe eingelassen sind. Hierdurch ist ein zuverlässiger Sitz der O-Ringe auch im Betrieb des Kraftfahrzeugs gewährleistet.When using O-rings, it is expedient if the connector or have grooves in which the O-rings are recessed. As a result, a reliable seat of the O-rings is ensured even during operation of the motor vehicle.
In einer anderen Weiterbildung der Erfindung nimmt das Gehäuse zwei Zellenstapel auf. Jeder Zellenstapel weist an einer Stirnseite zwei Steckkontakte zum Abgriff der Spannung (<60 V) des Zellenstapels auf. Die Stirnseiten der Zellenstapel mit den Steckkontakten liegen sich gegenüber und sind aufeinander zu gerichtet. Sie liegen also wesentlich enger zusammen, als die Stirnseiten der Zellenstapel ohne Steckkontakte. Diese Weiterbildung ermöglicht eine örtliche Konzentration der Stecköffnungen am Gehäuse und trägt somit auch zu einer einfachen und kompakten Bauweise bei.In another development of the invention, the housing accommodates two cell stacks. Each cell stack has two plug contacts for tapping off the voltage (<60 V) of the cell stack on one end face. The end faces of the cell stack with the plug contacts are opposite each other and are directed towards each other. So they are much closer together than the front sides of the cell stack without plug contacts. This development allows a local concentration of the insertion openings on the housing and thus contributes to a simple and compact design.
Es ist höchst vorteilhaft, wenn am Gehäuse wenigstens eine Wartungsöffnung geöffnet werden kann, welche einen Zugang zu einem Wartungsschacht freigibt. Durch den Wartungsschacht wird ein Aufnahmeraum für wenigstens eine Batteriezellenmanagement-Steuereinrichtung gebildet. Der Wartungsschacht ist von einem Aufnahmeraum für die Batteriezellen abgetrennt. Durch den Wartungsschacht wird also ein in sich abgeschlossener Aufnahmeraum für die Batteriezellenmanagement-Steuereinrichtung gebildet.It is highly advantageous if at least one maintenance opening can be opened on the housing, which opens an access to a maintenance shaft. Through the maintenance shaft, a receiving space for at least one battery cell management control device is formed. The maintenance shaft is separated from a receiving space for the battery cells. Thus, a self-contained receiving space for the battery cell management control device is formed by the maintenance shaft.
Auf diese Weise ist eine leichte und gefahrlose Wartung beziehungsweise ein leichter Austausch der Batteriezellenmanagement-Steuereinrichtung möglich. Durch die Abtrennung des Aufnahmeraums der Batteriezellenmanagement-Steuereinrichtung von demjenigen für die Batteriezellen muss im Wartungsfall der Aufnahmeraum für die Batteriezellen also nicht freigelegt werden. Auf diese Weise wird das Risiko einer Beschädigung der Batteriezellen vermieden und die Wartung ist gefahrlos möglich.In this way, an easy and safe maintenance or a simple replacement of the battery cell management control device is possible. Due to the separation of the receiving space of the battery cell management control device from that for the battery cells, therefore, the receiving space for the battery cells does not have to be exposed in case of maintenance. In this way, the risk of damage to the battery cells is avoided and maintenance is possible safely.
Die Traktionsbatterie kann durch mehrere Gehäuse mit Batteriezellen gebildet sein, die austauschbar am Kraftfahrzeug befestigt sind. Durch die einzelnen Gehäuse werden also quasi einzelne Batteriemodule ausgebildet, wobei abgreifbare (ungefährliche) Einzelspannungen der einzelnen Gehäuse zu einer abgreifbaren Gesamtspannung der Traktionsbatterie zusammengeschaltet sind. Der Abgriff der Einzelspannungen kann durch die Stecköffnungen gefahrlos und sicher erfolgen. Überdies bietet eine derartige modulare Bauweise auch den Vorteil, dass bei Schäden oder Fehlfunktionen einzelner Batteriezellen nicht wie üblich die gesamte Traktionsbatterie mit einem Gehäuse ausgebaut werden muss, sondern lediglich das betroffene Batteriemodul. Des Weiteren führt dies zu einer deutlich leichteren Händelbarkeit im Falle eines notwendigen Austauschs. Denn das Einzelgewicht der Batteriemodule liegt um ein Vielfaches niedriger als das Gesamtgewicht bislang üblicher Traktionsbatterien.The traction battery may be formed by a plurality of housing with battery cells, which are replaceably mounted on the motor vehicle. Quasi individual battery modules are thus formed by the individual housings, whereby tappable (harmless) individual voltages of the individual housings are connected together to form a tapped total voltage of the traction battery. The tapping of the individual voltages can be done safely and safely through the insertion openings. Moreover, such a modular design also has the advantage that in case of damage or malfunction of individual battery cells not the usual traction battery must be removed with a housing, but only the affected battery module. Furthermore, this leads to a much easier tradability in case of a necessary exchange. Because the individual weight of the battery modules is many times lower than the total weight of conventional traction batteries.
Eine andere Weiterbildung schlägt schließlich vor, dass jeder Steckverbinder eine im Umriss viereckförmige Grundplatte aufweist, mit zwei jeweils zwei Steckkontakte aufweisenden Hälften. Die Hälften sind wiederum über eine im Querschnitt brückenartige Verbindung einstückig miteinander verbunden. Die brückenartige Verbindung kann vorzugsweise senkrecht zur Verbindungsrichtung halbkreisartig gebogen sein. Auf diese Weise können Relativbewegungen zwischen den Gehäusen durch die Steckverbinder in gewissem Maße ausgeglichen werden, ohne dass die Steckverbinder beschädigt werden.Another development finally proposes that each connector has an outline quadrangular base plate, with two each two plug contacts having halves. The halves are in turn connected integrally with each other via a cross-sectionally bridge-like connection. The bridge-like connection may preferably be bent semicircularly perpendicular to the connecting direction. In this way, relative movements between the housings through the connectors can be compensated to some extent without damaging the connectors.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden anhand der Figuren in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Dadurch werden auch noch weitere Vorteile der Erfindung deutlich. Gleiche Bezugszeichen, auch in unterschiedlichen Figuren, beziehen sich auf gleiche, vergleichbare oder funktional gleiche Bauteile. Dabei werden entsprechende oder vergleichbare Eigenschaften und Vorteile erreicht, auch wenn eine wiederholte Beschreibung oder Bezugnahme darauf nicht erfolgt. Die Figuren sind nicht oder zumindest nicht immer maßstabsgetreu. In manchen Figuren können Proportionen oder Abstände übertrieben dargestellt sein, um Merkmale eines Ausführungsbeispiels deutlicher hervorheben zu können.Preferred embodiments of the invention are illustrated in the figures and will be explained in more detail with reference to the figures in the following description. As a result, even further advantages of the invention become apparent. The same reference numerals, even in different figures, refer to the same, comparable or functionally identical components. In this case, corresponding or comparable properties and advantages are achieved, even if a repeated description or reference does not occur. The figures are not or at least not always true to scale. In some figures, proportions or distances may be exaggerated to more clearly highlight features of an embodiment.
Es zeigen, jeweils schematisch
-
1 die Ansicht eines Gehäuses mit Batteriezellen und Batteriezellenmanagement-Steuereinrichtungen von oben, -
2 eine Ansicht des Gehäuses von der Unterseite, -
3 eine perspektivische Explosionsdarstellung des Gehäuses, -
4 eine perspektivische Darstellung des zusammengebauten Gehäuses, -
5 eine Darstellung mehrerer Gehäuse von oben, welche über Steckverbinder elektrisch verbunden sind, -
6 eine Schnittdarstellung gemäß Schnittverlauf VI aus5 , -
7 eine Darstellung eines Steckverbinders im Umriss von oben, -
8 eine Darstellung des Steckverbinders aus Ansicht VIII der7 , -
9 eine Darstellung eines Steckverbinders im Umriss von oben, in einer zweiten Ausführungsform, -
10 eine Darstellung des Steckverbinders aus AnsichtX der9 , -
11 eine Schnittansicht gemäß Schnittverlauf XI aus7 , -
12 eineSchnittdarstellung vergleichbar mit 11 , jedoch im Montagezustand des Steckverbinders mit dem abzudichtenden Gehäuse, -
13 ein elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug mit mehreren montierten Gehäusen, teilweise als Explosionsdarstellung und -
14 eine andere Explosionsdarstellung des Kraftfahrzeugs.
-
1 the view of a housing with battery cells and battery cell management control devices from above, -
2 a view of the housing from the bottom, -
3 an exploded perspective view of the housing, -
4 a perspective view of the assembled housing, -
5 an illustration of a plurality of housing from above, which are electrically connected via connectors, -
6 a sectional view according to section line VI5 . -
7 an illustration of a connector in outline from above, -
8th a representation of the connector from view VIII of7 . -
9 an illustration of a connector in outline from above, in a second embodiment, -
10 a representation of the connector from viewX of the9 . -
11 a sectional view according to section line XI7 . -
12 a sectional view comparable to11 but in the assembled state of the connector with the housing to be sealed, -
13 an electrically driven motor vehicle with several mounted housings, partially exploded and -
14 another exploded view of the motor vehicle.
In der
Etwa in der Mitte der Längserstreckung
In Längsrichtung
Das Gehäuse
Des Weiteren sind Hochvolt (HV)-Stecköffnungen
Jede der HV-Stecköffnungen
Die Wartungsbox
Mit
In der
Die Wartungsbox
Jede Wartungsöffnung
Bei einer notwendigen Wartung einer Batteriezellenmanagement-Steuereinrichtung
Alternativ zum Ausführungsbeispiel ist es auch denkbar, dass die Wartungsschächte
Aus der
Jeder Zellstapel
Nach Einschieben der Zellenstapel
Nach Einstecken der Batteriezellenmanagement-Steuereinrichtungen
In
In dieser Darstellung sind eine der Seitenwandungen
Die in der Mitte des Gehäuses
Die Seitenwandungen
Aus dieser Figur und der vorherigen Figur ist erkennbar, dass die Wartungsbox
Durch die aufeinandertreffenden Wandstärken des Gehäuses
Die
Aus den
Ferner ist ersichtlich, dass in der Grundplatte
Die
Der
Um zu erreichen, dass der Steckverbinder
Zusätzlich oder alternativ kann die Abdichtung auch zwischen Kontaktflächen
In der
Die Figur ist teilweise in Explosionsdarstellung dargestellt. So ist neben fünf Gehäusen
Weiterhin ist ersichtlich, dass sämtliche Wartungsöffnungen
Nach Entfernen eines Unterfahrschutzes
Schließlich ist anhand von
Durch die beschriebene Modulbauweise werden die Flexibilität und das Handling bei der Wartung enorm erleichtert. Zudem ermöglichen die jedem Gehäuse
Des Weiteren kann auf diese Weise die Nutzung eines Gehäuses
Mit
Ferner sind die Steckverbinder
Schließlich sind noch weitere Versorgungsleitungen
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 10, 10'10, 10 '
- Gehäusecasing
- 1111
- Batteriezellenbattery cells
- 11'11 '
- Zellenstapelcell stack
- 1212
- Wartungsboxmaintenance box
- 1313
- Batteriezellenmanagement-SteuereinrichtungenBattery cell management controllers
- 14, 14'14, 14 '
- Stecköffnungenplug openings
- 1515
- Wartungsöffnungmaintenance opening
- 1616
- Deckelcover
- 1717
- Wartungsschachtmaintenance shaft
- 1818
- Aufnahmeraumaccommodation space
- 1919
- drahtlose Kommunikationsschnittstelle, drahtlose Kommunikationsmittelwireless communication interface, wireless communication means
- 2020
- Längsträgerlongitudinal beams
- 2121
- Steckerleistepower strip
- 2222
- UnterfahrschutzUnderride protection
- 2323
- Kühlkanälecooling channels
- 2424
- Schwellerverstärkung aus FaserverbundkunststoffSill reinforcement made of fiber composite plastic
- 25, 25', 25"25, 25 ', 25 "
- SteckverbinderConnectors
- 2626
- Verbindungsleisteconnecting strip
- 2727
- Versorgungsleitungensupply lines
- 2828
- Aussparungenrecesses
- 2929
- Anschlussflanscheflanges
- 101101
- Seitenwandungensidewalls
- 102102
- Stirnwandungenend walls
- 103103
- untere Wandunglower wall
- 104104
- obere Wandung, Kontaktflächeupper wall, contact surface
- 105105
- Kontaktfläche, WandungContact surface, wall
- 110110
- VerschaltungselektronikVerschaltungselektronik
- 111111
- Steckkontakte (Pluspol)Plug contacts (positive pole)
- 112112
- Steckkontakte (Minuspol)Plug contacts (negative pole)
- 113113
- Leiterbahnconductor path
- 141141
- radiale Bohrungenradial bores
- 142142
- Federelementespring elements
- 143143
- Rastmittellatching means
- 250250
- Grundplattebaseplate
- 250a, b250a, b
- Hälftenhalves
- 251, 251', 251"251, 251 ', 251 "
- Steckkontakteplug contacts
- 252252
- brückenartige Verbindungbridge-like connection
- 253253
- Kontaktflächecontact area
- 254254
- Kontaktflächecontact area
- 255 255
- Dichtmittel; O-RingeSealant; O-rings
- 256256
- umlaufende Nutencircumferential grooves
- 257257
- Gegenrastmittel; RastmuldeSecuring means; catch recess
- 258258
- Kontaktflächecontact area
- 259259
- Einführschrägen bevels
- AA
- Aufnahmeraumaccommodation space
- FxFx
- Kraftforce
- FyFy
- Kraftforce
- FzFz
- Kraftforce
- KK
- elektrisch antreibbares Kraftfahrzeugelectrically driven motor vehicle
- I1I1
- Längserstreckung des GehäusesLongitudinal extension of the housing
- I2I2
- Längserstreckung des KraftfahrzeugsLongitudinal extension of the motor vehicle
- MEME
- Mittenebenemidplane
- SS
- Steckrichtungplug-in direction
- S1, S2S1, S2
- Stirnseitenfront sides
- TT
- Traktionsbatterietraction battery
- VV
- Verschlussmechanismuslocking mechanism
- ww
- lichte Weiteclear width
- XX
- FahrzeuglängsrichtungVehicle longitudinal direction
- YY
- FahrzeugquerrichtungVehicle transverse direction
- ZZ
- FahrzeughochrichtungVehicle vertical direction
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 112009002264 T5 [0002]DE 112009002264 T5 [0002]
- WO 2016/005028 A1 [0003]WO 2016/005028 A1 [0003]
- DE 112011101352 A1 [0004]DE 112011101352 A1 [0004]
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