DE102015009536A1

DE102015009536A1 - Gehäuse eines Batteriemoduls, Gehäusetopf, Batteriemodul und Verfahren zur Herstellung eines Gehäuses

Info

Publication number: DE102015009536A1
Application number: DE102015009536.6A
Authority: DE
Inventors: Karl-Ernst Hummel; Ulrich Dehnen; Jan Bolda; Andreas Kloz; Sascha Bauer; Michael Fasold; Markus Beylich
Original assignee: Mann and Hummel GmbH
Current assignee: Mann and Hummel GmbH
Priority date: 2015-07-27
Filing date: 2015-07-27
Publication date: 2016-07-14

Abstract

Es werden ein Gehäuse (12) eines Batteriemoduls (10), insbesondere eines Kraftfahrzeugs, zur Aufnahme von wenigstens zwei galvanischen Zellen (20), ein Gehäusetopf, Batteriemodul und ein Verfahren zur Herstellung eines Gehäuses beschrieben. Das Gehäuse (12) umfasst einen Gehäusetopf (14), der wenigstens eine Einbauöffnung (18) aufweist zum Einbau der wenigstens zwei galvanischen Zellen (20), die mit einem Gehäusedeckel (16) insbesondere öffenbar verschlossen ist oder werden kann. Der Gehäusetopf (14) weist wenigstens ein topfseitiges Spannteil (32) und der Gehäusedeckel (16) wenigstens ein deckelseitiges Spannteil (34) wenigstens einer Spanneinrichtung (30) auf zum Einspannen der wenigstens zwei galvanischen Zellen (20) wenigstens gegeneinander. Das wenigstens eine topfseitige Spannteil (32) ist wenigstens teilweise in Material wenigstens einer Wandung (19) des Gehäusetopfs (14) eingebettet und/oder das wenigstens eine deckelseitige Spannteil (34) ist wenigstens teilweise in Material wenigstens einer Wandung des Gehäusedeckels (16) eingebettet. Das wenigstens eine topfseitige Spannteil (32) weist zwei Spannschenkel (36) auf gegenüberliegenden Seiten der Einbauöffnung (18) auf. Wenigstens ein Spannschenkel (36) weist an einem freien Ende wenigstens eine Verbindungslasche (40) zum Verbinden mit dem deckelseitigen Spannteil (34) auf, die wenigstens teilweise in die Einbauöffnung (18) ragt.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Gehäuse eines Batteriemoduls, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, zur Aufnahme von wenigstens zwei galvanischen Zellen, mit einem Gehäusetopf, der wenigstens eine Einbauöffnung aufweist zum Einbau der wenigstens zwei galvanischen Zellen, die mit einem Gehäusedeckel insbesondere öffenbar verschlossen ist oder werden kann.
Ferner betrifft die Erfindung einen Gehäusetopf eines Gehäuses eines Batteriemoduls, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, zur Aufnahme von wenigstens zwei galvanischen Zellen, wobei der Gehäusetopf wenigstens eine Einbauöffnung aufweist zum Einbau der wenigstens zwei galvanischen Zellen, die mit einem Gehäusedeckel insbesondere offenbar verschlossen ist oder werden kann.
Außerdem betrifft die Erfindung ein Batteriemodul, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mit einem Gehäuse in dem wenigstens zwei galvanische Zellen angeordnet sind und der einen Gehäusetopf umfasst, der wenigstens eine Einbauöffnung aufweist zum Einbau der wenigstens zwei galvanischen Zellen, die mit einem Gehäusedeckel insbesondere öffenbar verschlossen ist.
Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Gehäuses eines Batteriemoduls, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, zur Aufnahme von wenigstens zwei galvanischen Zellen, bei dem ein Gehäusetopf des Gehäuses mit wenigstens einer mit einem Gehäusedeckel insbesondere öffenbar verschließbaren Einbauöffnung für die galvanischen Zellen hergestellt wird.
Stand der Technik
Vom Markt her bekannte Batteriemodule zum Versorgen von Elektro-Antriebsmotoren von Kraftfahrzeugen weisen ein Gehäuse auf, in dem mehrere wiederaufladbare Lithiumionenzellen angeordnet sind. Die Lithiumionenzellen werden hintereinander durch eine Einbauöffnung in einen Gehäusetopf des Gehäuses eingebracht. Die Einbauöffnung wird anschließend mit einem Gehäusedeckel verschlossen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gehäuse, einen Gehäusetopf, ein Batteriemodul und ein Verfahren zur Herstellung eines Gehäuses der eingangs genannten Art zu gestalten, bei denen das Gehäuse einfach und möglichst platzsparend realisiert werden kann und ermöglichen, dass die galvanischen Zellen einfach, platzsparend, sicher und stabil in dem Gehäuse angeordnet werden können.
Offenbarung der Erfindung
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Gehäusetopf wenigstens ein topfseitiges Spannteil und der Gehäusedeckel wenigstens ein deckelseitiges Spannteil wenigstens einer Spanneinrichtung aufweist zum Einspannen der wenigstens zwei galvanischen Zellen wenigstens gegeneinander, wobei das wenigstens eine topfseitige Spannteil wenigstens teilweise in Material wenigstens einer Wandung des Gehäusetopfs eingebettet ist und/oder das wenigstens eine deckelseitige Spannteil wenigstens teilweise in Material wenigstens einer Wandung des Gehäusedeckels eingebettet ist, wobei das wenigstens eine topfseitige Spannteil zwei Spannschenkel auf gegenüberliegenden Seiten der Einbauöffnung aufweist, wobei wenigstens ein Spannschenkel an einem freien Ende wenigstens eine Verbindungslasche zum Verbinden mit dem deckelseitigen Spannteil aufweist, die wenigstens teilweise in die Einbauöffnung ragt.
Erfindungsgemäß ist wenigstens eine Spanneinrichtung vorgesehen, mit der die galvanischen Zellen gegeneinander gedrückt, also eingespannt, werden können. Die gehäuseseitigen Spannteile und/oder die deckelseitigen Spannteile sind dabei platzsparend wenigstens teilweise in die jeweiligen Wandungen des Gehäuses eingebettet. Sie können auf diese Weise sowohl die galvanischen Zellen halten, als auch die entsprechenden Wandungen verstärken. Die Anforderungen an die Stabilität der Wandungen selbst können auf diese Weise verringert werden. So kann ein Materialbedarf für die Wandungen und damit das Gewicht und die Außenabmessungen des Gehäuses verringert werden.
Mit der wenigstens einen Spanneinrichtungen können auch insbesondere betriebsbedingte Ausdehnungen der galvanischen Zellen insbesondere aufgrund von Temperaturänderungen aufgenommen und/oder kompensiert werden. Entsprechende mechanische Belastungen auf die Wandungen des Gehäuses können so verringert werden.
Die wenigstens eine Spanneinrichtung kann als Zugankerkonstruktion wirken und/oder bezeichnet werden. Die topfseitigen Spannteile, insbesondere die Spannschenkel, können als Zuganker wirken und/oder bezeichnet werden. Die Spannteile können aus Flachmaterial realisiert sein. Flachmaterial kann einfach mit dem Material, insbesondere Kunststoff, der Wandungen wenigstens teilweise umspritzt werden.
Vorteilhafterweise können mehrere, bevorzugt zwei, Spanneinrichtungen wenigstens bezüglich ihrer Funktion, insbesondere bezüglich ihrer Position und/oder ihrer Ausgestaltung, parallel angeordnet sein. Auf diese Weise kann eine Redundanz erreicht werden. Andererseits können die Spanneinrichtungen so an unterschiedlichen Stellen der galvanischen Zellen ansetzen und ein gleichmäßigeres Verspannen ermöglichen.
Das wenigstens eine topfseitige Spannteil weist zwei Spannschenkel auf. Mit den Spannschenkeln können die galvanischen Zellen entsprechend auf gegenüberliegenden Seiten umfasst werden, so dass eine gleichmäßigere Krafteinwirkung beim Einspannen bewirkt werden kann.
Wenigstens ein Spannschenkel weist wenigstens eine Verbindungslasche auf, mit der das topfseitige Spannteil insbesondere lösbar mit einem entsprechenden deckelseitigen Spannteil verbunden werden kann. Wenigstens eine Verbindungslasche ragt wenigstens teilweise in die Einbauöffnung. Auf diese Weise kann ein entsprechender Platzbedarf für die wenigstens eine Verbindungslasche an einer Außenseite des Gehäuses verringert werden. Das Gehäuse kann insgesamt platzsparender aufgebaut werden.
Vorteilhafterweise kann die wenigstens eine Verbindungslasche gänzlich in die Einbauöffnung hineinragen. Auf diese Weise ragt kein Teil der wenigstens einen Verbindungslasche außen über den Gehäusetopf hinaus.
Vorteilhafterweise kann wenigstens eine Verbindungsstelle, insbesondere eine Verbindungsöffnung, der wenigstens einen Verbindungslasche mit dem entsprechenden deckelseitigen Spannteil innerhalb der Einbauöffnung angeordnet sein. Auf diese Weise können entsprechende Verbindungsmittel, insbesondere Schrauben, platzsparend ebenfalls im Bereich der Einbauöffnung untergebracht werden.
Wenigstens ein Spannschenkel kann an einem freien, der Einbauöffnung zugewandten Ende einen Richtungswechsel vollziehen. Der Richtungswechsel kann durch gewinkeltes Zusammenfügen, insbesondere Löten oder Schweißen, von mehreren Abschnitten des wenigstens einen Spannschenkels und/oder durch entsprechendes Umbiegen im Bereich des Endes realisiert werden. Der Bereich zwischen dem Richtungswechsel und dem Ende des wenigstens einen Spannschenkels kann wenigstens einen Teil wenigstens einer Verbindungslasche realisieren. Die wenigstens eine Verbindungslasche kann sich vorteilhafterweise parallel zu oder in einer Ebene erstrecken, die von einem die Einbauöffnung umgebenden Rand des Gehäusetopfs aufgespannt wird, also in der sich die Einbauöffnung befindet. Auf diese Weise kann ein Platzbedarf der wenigstens einen Verbindungslasche in Richtung senkrecht zur Einbauöffnung verringert werden.
Wenigstens eine Verbindungsstelle, insbesondere eine Verbindungsöffnung, zwischen der wenigstens einen Verbindungslasche und dem entsprechenden deckelseitigen Spannteil kann sich in einem Zwischenraum zwischen der entsprechenden Wandung des Gehäusetopfs, in/an dem der entsprechende Spannschenkel angeordnet ist, und einer Außenwand der zu der Einbauöffnung benachbarten galvanischen Zelle befinden oder mit diesem wenigstens teilweise fluchten. Auf diese Weise kann ein entsprechendes Verbindungsmittel, insbesondere eine Schraube, in den Zwischenraum hineinragen.
Vorteilhafterweise kann ein Zwischenraum zwischen der entsprechenden Wandung des Gehäusetopfs und einer Außenwand der benachbarten galvanischen Zelle insbesondere aus herstellungstechnischen Gründen ohnehin vorhanden oder erforderlich sein. Der Zwischenraum kann vorteilhafterweise durch eine Entformungsschräge beim Entformen des nach einem Spritz- und/oder Gussverfahrens insbesondere aus Kunststoff geformten Gehäuses realisiert werden.
Vorteilhafterweise kann wenigstens eine topfseitige Verbindungslasche mittels wenigstens einer materialschlüssigen und/oder formschlüssigen und/oder kraftschlüssigen Verbindung, insbesondere einer Passung, einer Steckverbindung, einer Klebeverbindung, einer Schweißverbindung, einer Lötverbindung, einer Klemmverbindung, einer Rastverbindung, einer Dreh- und/oder Steckverbindung, insbesondere einer Schraubverbindung und/oder einer bajonettartigen Verbindung, oder dergleichen oder einer Kombination aus mehreren Verbindungsarten, mittelbar oder unmittelbar, lösbar oder nicht zerstörungsfrei lösbar mit dem entsprechenden wenigstens einen deckelseitigen Spannteil verbunden sein oder werden.
Vorteilhafterweise können wenigstens zwei der galvanischen Zellen von der wenigstens einen Einbauöffnung aus betrachtet bezüglich einer Gehäuseachse hintereinander angeordnet sein oder werden. Die Gehäuseachse kann vorteilhafterweise senkrecht zu einer Ebene der Einbauöffnung verlaufen.
Vorteilhafterweise kann wenigstens eine der galvanischen Zellen, bevorzugt können alle galvanischen Zellen, eine prismatische Form aufweisen, insbesondere quaderförmig oder würfelförmig sein. Auf diese Weise können sie platzsparend in dem Gehäuse angeordnet werden. Vorteilhafterweise können wenigstens zwei der galvanischen Zellen identische oder gleiche Gestalt und/oder Größe aufweisen. So können sie einfach untereinander ausgetauscht werden. Außerdem muss so auf eine Reihenfolge und/oder eine individuelle Orientierung der galvanischen Zellen beim Einbau in das Gehäuse nicht geachtet werden.
Vorteilhafterweise kann wenigstens der Innenraum des Gehäuses eine prismatische Form aufweisen, insbesondere quaderförmig oder würfelförmig sein. Prismatische Gehäuse können einfach und platzsparend angeordnet werden. Ferner können sie einfach hergestellt, insbesondere entformt, werden. Außerdem können in einem prismatischen Gehäuse insbesondere entsprechend prismatische galvanische Zellen dicht gepackt angeordnet werden.
Vorteilhafterweise kann das Gehäuse wenigstens eine galvanische Primärzelle, insbesondere eine nicht wiederaufladbare Zelle, vorzugsweise eine Lithiumbatterie, und/oder wenigstens eine galvanische Sekundärzelle, insbesondere eine wiederaufladbare Zelle, vorzugsweise eine Lithiumionenzelle, und/oder wenigstens eine galvanische Tertiärzelle, insbesondere eine Brennstoffzelle, aufnehmen.
Vorteilhafterweise kann das Batteriemodul Teil eines Kraftfahrzeugs sein. Das Batteriemodul kann zur Energieversorgung eines Elektro-Antriebsmotors des Kraftfahrzeugs dienen. Die Erfindung ist jedoch nicht beschränkt auf ein Batteriemodul eines Antriebsmotors eines Kraftfahrzeugs. Vielmehr kann sie auch bei andersartigen Batteriemodulen von Kraftfahrzeugen verwendet werden. Das Batteriemodul kann auch außerhalb der Kraftfahrzeugtechnik, insbesondere bei Maschinen mit elektrischen Motoren, insbesondere Antriebsmotoren, zur Speicherung elektrischer Energie eingesetzt werden.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform können die Spannschenkel des topfseitigen Spannteils einstückig oder mehrstückig miteinander verbunden sein.
Auf diese Weise können zwischen den Spannschenkeln Kräfte direkter übertragen werden. So können die Wandungen des Gehäusetopfs noch besser von Kräften frei gehalten werden.
Die Spannschenkel können einstückig miteinander verbunden sein. Sie können auf diese Weise aus einem Stück geformt oder gebogen werden. Alternativ können die Spannschenkel auch aus mehreren Stücken zusammengesetzt sein.
Die Spannschenkel können auf der der Einbauöffnung gegenüberliegenden Seite mittels einem Bodenabschnitt des entsprechenden Spannteils einstückig oder mehrstückig miteinander verbunden sein. Auf diese Weise kann eine Aufnahmeweite des topfseitigen Spannteils im Bereich des Bodenabschnitts vergrößert werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann wenigstens ein topfseitiges Spannteil etwa U-förmig sein. Auf diese Weise können die galvanischen Zellen von dem topfseitigen Spannteil auf drei Seiten umgeben werden.
Vorteilhafterweise kann sich die Öffnung des „U” auf der Seite der Einbauöffnung befinden. Auf diese Weise können die galvanischen Zellen von dort in das topfseitige Spannteil eingeschoben werden. Die offene Seite des „U” kann anschließend mit dem deckelseitigen Spannteil geschlossen werden. So können die galvanischen Zellen auf vier Seiten mit der Spanneinrichtung umgeben werden. Auf diese Weise kann eine Krafteinwirkung beim Einspannen der galvanischen Zellen weiter verbessert werden.
Die Spannschenkel können die Schenkel des „U” bilden. Die Schenkel können mittels dem Bodenabschnitt verbunden sein. Der Bodenabschnitt kann vorteilhafterweise auf der der Einbauöffnung gegenüberliegenden Seite sein. Bei montiertem Gehäusedeckel können die galvanischen Zellen zwischen dem Bodenabschnitt und dem entsprechenden deckelseitigen Spannteil eingespannt werden, wobei die Spannschenkel entsprechende Zugkräfte zwischen dem Bodenabschnitt und dem deckelseitigen Spannteil übertragen. Die galvanischen Zellen können auf diese Weise vollständig und stabil in einem so gebildeten Rahmen der wenigstens einen Spanneinrichtung eingespannt werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann wenigstens ein topfseitiges Spannteil und/oder wenigstens ein deckelseitiges Spannteil wenigstens in den Bereichen der jeweiligen Verbindungslaschen aus biegbarem und/oder schweißbarem und/oder lötbarem und/oder klebbarem Material oder einer Materialmischung, insbesondere aus/mit Metall, sein.
Spannteile aus/mit biegbarem Material können in ihre entsprechende Form gebogen werden.
Spannteile aus oder mit schweißbarem und/oder lötbarem und/oder klebbarem Material können einfach aus mehreren Stücken stabil zusammengesetzt werden. Spannteile aus oder mit derartigen Materialien können einfach miteinander oder mit anderen Bauteilen verbunden werden.
Vorteilhafterweise kann wenigstens eines der Spannteile wenigstens teilweise aus oder mit Metall sein. Entsprechendes Metall kann einfach gebogen, geschweißt, gelötet und/oder geklebt werden. Ferner können Spannteile aus/mit Metall insbesondere bezogen auf den benötigten Materialbedarf und/oder die benötigten Abmessungen, insbesondere Materialdicken, verhältnismäßig große Zugkräfte übertragen werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann wenigstens eine Wandung des Gehäusetopfs und/oder wenigstens eine Wandung des Gehäusedeckels mittels eines Formverfahrens, insbesondere eines Spritz- und/oder Gussverfahrens, insbesondere mit/aus Kunststoff realisiert sein.
Mittels Formverfahren können einfach flächige Wandungen realisiert werden. Mittels Spritz- und/oder Gussverfahren können einfach die entsprechenden Spannteile wenigstens teilweise in das geformte Material der Wandungen eingebettet, insbesondere eingespritzt oder eingegossen, werden. Das Einbetten der Spannteile kann dabei vorteilhafterweise beim Formen, insbesondere Spritzen und/oder Gießen, der Wandungen erfolgen. Die Spannteile können dazu in entsprechende Formwerkzeuge eingelegt werden und anschließend mit dem Material der Wandungen umspritzt oder umgossen werden.
Vorteilhafterweise kann die wenigstens eine Verbindungslasche zumindest im Bereich wenigstens einer Verbindungsstelle nicht vollständig in das Material der wenigstens einen Wandung eingebettet sein. Auf diese Weise kann wenigstens die Verbindungsstelle insbesondere zum Verbinden mit dem Gehäusedeckel, insbesondere dem deckelseitigen Spannteil, frei zugänglich sein.
Kunststoff kann einfach geformt, insbesondere gespritzt und/oder gegossen, werden. Kunststoff kann zur Herstellung fließfähig gemacht werden und so entsprechende, auch komplexe, Konturen insbesondere der Spannteile einfach umgeben.
Vorteilhafterweise kann bei einem Entformen des nach einem Formverfahren realisierten Gehäusetopfs ein entsprechendes Kernwerkzeug aus dem Innenraum herausgezogen werden. Dabei kann eine etwaige Entformungsschräge dazu führen, dass die lichte Weite des Innenraums des Gehäusetopfs aufseiten der Einbauöffnung größer ist als aufseiten einer Rückwand. Durch die entsprechende größere lichte Weite auf Seiten der Einbauöffnung kann wenigstens ein Zwischenraum zwischen den entsprechenden Innenseiten der Wandungen und den Außenseiten der galvanischen Zellen realisiert werden. In dem wenigstens einen Zwischenraum können etwaige Verbindungsmittel, insbesondere Schrauben, zum Verbinden wenigstens einer Verbindungslasche und dem entsprechenden deckelseitigen Spannteil platzsparend hineinragen. Zudem kann gegebenenfalls wenigstens eine Verbindungslasche nach innen in den Zwischenraum ragen. Auf diese Weise kann eine Materialdicke der wenigstens einen Verbindungslasche dicker ausgeführt werden als bei einer Verbindungslasche, welche an der Stirnseite mit der galvanischen Zelle überlappt. Durch die größere Materialdicke kann gegebenenfalls eine Verbindungsöffnung, insbesondere ein Gewindeloch oder eine Gewindebohrung, mit einer größeren axialen Tiefe in der wenigstens einen Verbindungslasche realisiert werden,
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann wenigstens eine Verbindungslasche mehrstückig, insbesondere zweistückig, realisiert sein.
Auf diese Weise kann ein Abschnitt der Verbindungslasche, insbesondere ein schenkelseitiger Verbindungslaschenabschnitt, bei einer Vormontage am topfseitigen Spannteil vorgesehen sein. In einer späteren Montagephase kann die Verbindungslasche mit wenigstens einem weiteren Abschnitt, insbesondere einem freien Verbindungslaschenabschnitt, vervollständigt werden.
Vorteilhafterweise kann ein schenkelseitiger Verbindungslaschenabschnitt an wenigstens einem Spannschenkel fest realisiert sein. Ein entsprechender freier Verbindungslaschenabschnitt kann mit dem schenkelseitigen Verbindungslaschenabschnitt fest verbunden werden. Der wenigstens eine schenkelseitige Verbindungslaschenabschnitt kann mit dem freien Verbindungslaschenabschnitt so ausgestaltet sein, dass diese einen Durchgangsbereich innerhalb der Einbauöffnung, der zum Einbau der galvanischen Zellen benötigt wird, frei lassen. So können die galvanischen Zellen einfach eingebaut werden, ohne dass die Verbindungslasche dabei im Weg ist.
Wenigstens ein schenkelseitiger Verbindungslaschenabschnitt und/oder ein freier Verbindungslaschenabschnitt kann aus einem Flachmaterial, insbesondere Blech, sein oder derartiges Flachmaterial aufweisen. Alternativ kann ein Winkelmaterial verwendet werden.
Der freie Verbindungslaschenabschnitt kann vorteilhafterweise mittels einem Schweißverfahren, insbesondere mittels Anpunkten, mit dem schenkelseitigen Verbindungslaschenabschnitt verbunden werden.
Alternativ oder zusätzlich kann wenigstens eine Verbindungslasche einstückig realisiert sein. Die wenigstens eine Verbindungslasche kann so vor oder nach dem Einbau der galvanischen Zellen insbesondere durch entsprechendes umbiegen des Endes des entsprechenden Spannschenkels realisiert werden. Hierzu kann vorteilhafterweise eine Verdünnung der Materialdicke, insbesondere eine Prägung, Stanzung oder dergleichen, entlang einer Biegelinie vorgesehen sein, welche das Biegen vereinfacht. Nach dem Biegen kann die Biegelinie zusätzlich insbesondere mittels Schweißpunkten verstärkt werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann wenigstens eine Verbindungslasche wenigstens eine Verbindungsöffnung, insbesondere ein Gewindeloch, aufweisen.
In die wenigstens eine Verbindungsöffnung kann ein entsprechendes insbesondere dreh- und/oder steckbares Verbindungsmittel, insbesondere eine Schraube, eingebracht werden. Die wenigstens eine Verbindungsöffnung kann vorteilhafterweise gegebenenfalls mit einem entsprechenden Zwischenraum zwischen der Wandung des Gehäusetopfs und der Außenseite der vorderen galvanischen Zelle fluchten. So kann das entsprechende Verbindungsmittel in den Zwischenraum hineinragen.
Vorteilhafterweise kann die wenigstens eine Verbindungsöffnung rund sein. Auf diese Weise kann ein entsprechendes Verbindungsmittel präziser in der Verbindungsöffnung positioniert und gehalten werden.
Vorteilhafterweise kann das entsprechende deckelseitige Spannteil wenigstens eine entsprechende deckelseitige Verbindungsöffnung aufweisen. Durch die deckelseitige Verbindungsöffnung kann ein entsprechendes Verbindungsmittel hindurchgeführt werden.
Wenigstens eine Verbindungsöffnung kann mittels Bohren, Stanzen, Fräsen oder dergleichen Material trennende und/oder abtragende Methode realisiert sein.
Vorteilhafterweise kann wenigstens eine Verbindungsöffnung von einem Innengewinde umgeben sein. Das Innengewinde kann mittels bohren, schneiden oder dergleichen realisiert sein. Mit dem Innengewinde kann ein entsprechendes Außengewinde eines geeigneten Verbindungsmittels, insbesondere einer Schraube, eine Schraubverbindung bilden. Mit einer Schraubverbindung können Zugkräfte in Richtung einer Achse der Schraubverbindung besonders gut übertragen werden. Wenigstens eine Verbindungsöffnung kann eine Gewindebohrung sein.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann wenigstens eine Verbindungsöffnung zwischen und/oder mit zwei Abschnitten, insbesondere Verbindungslaschenabschnitten, wenigstens einer zweistückigen Verbindungslasche realisiert sein.
Auf diese Weise kann die wenigstens eine Verbindungsöffnung platzsparend näher an der Wandung des Gehäusetopfs angeordnet werden.
Ein schenkelseitiger Teil der wenigstens einen Verbindungsöffnung kann in einem schenkelseitigen Verbindungslaschenabschnitt realisiert sein. Der schenkelseitige Verbindungslaschenabschnitt kann als Zugankerendbereich wirken. Ein weiterer Teil der wenigstens einen Verbindungsöffnung kann in einem freien Verbindungslaschenabschnitt realisiert sein. Der freie Verbindungslaschenabschnitt kann in einer späteren Montagephase mit dem schenkelseitigen Verbindungslaschenabschnitt verbunden werden. Dadurch kann die wenigstens eine Verbindungsöffnung vervollständigt werden.
Vorteilhafterweise kann der freie Verbindungslaschenabschnitt in Form einer Lasche so ausgeführt sein, dass zusammen mit dem schenkelseitigen Verbindungslaschenabschnitt eine insbesondere runde Verbindungsöffnung entsteht.
Vorteilhafterweise kann wenigstens eine Verbindungsöffnung insbesondere nach Verbindung der Verbindungslaschenabschnitte wenigstens teilumfänglich mit einem Innengewinde umgeben werden. Das Innengewinde kann in das die Verbindungsöffnung umgebene Material der Verbindungslasche eingeschnitten werden. Wenigstens ein Teil des Innengewindes kann alternativ vor dem Zusammenbau der Abschnitte der Verbindungslasche in/an wenigstens einem der Abschnitte realisiert werden. Das Innengewinde kann sich auch nur über einen Teil der Verbindungsöffnung insbesondere an einem der Abschnitte der Verbindungslasche erstrecken.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann wenigstens eine Verbindungslasche eine Materialdicke von wenigstens etwa 10 mm aufweisen, gegebenenfalls kann eine Tiefe wenigstens einer Verbindungsöffnung in Richtung der Materialdicke wenigstens etwa 10 mm betragen. Auf diese Weise ist eine größere Kraftaufnahme möglich.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann ein vom Zentrum der Einbauöffnung aus betrachtet äußerer Rand wenigstens einer Verbindungsstelle, insbesondere einer Verbindungsöffnung, wenigstens einer Verbindungslasche mit einer Innenseite der Wandung des Gehäusetopfs, in die der Spannschenkel wenigstens teilweise eingebettet ist, und/oder einer Innenseite des Spannschenkels wenigstens fluchten, insbesondere in einen Bereich des wenigstens einen Spannschenkels ragen oder diesen überlappen. Auf diese Weise kann ein noch breiterer Bereich des Zwischenraums zur Aufnahme eines Verbindungsmittels, insbesondere einer Schraube, genutzt werden. Insbesondere kann ein Bereich des wenigstens einen Spannschenkels platzsparend zur Aufnahme wenigstens eines Teils des Verbindungsmittels genutzt werden.
Vorteilhafterweise kann eine Verbindungsöffnung wenigstens einer in die Einbauöffnung ragenden Verbindungslasche mit einem Zwischenraum zwischen der Innenseite der Wandung des Gehäusetopfs, in die der Spannschenkel wenigstens teilweise eingebettet ist, und/oder der Innenseite des Spannschenkels einerseits und einer Außenseite einer der Einbauöffnung zugewandten galvanischen Zelle andererseits wenigstens teilweise überlappen.
Vorteilhafterweise kann die wenigstens eine Verbindungsöffnung in einen Bereich des wenigstens einen Spannschenkels ragen. Ein Anteil eines Abschnitts der wenigstens einen Verbindungslasche aufseiten des wenigstens einen Spannschenkels, insbesondere eines schenkelseitigen Verbindungslaschenabschnitts, zur Realisierung der wenigstens einen Verbindungsöffnung kann relativ zu einem Anteil eines Abschnitts auf der freien Seite der wenigstens einen Verbindungslasche, insbesondere eines freien Verbindungslaschenabschnitts, variieren. Die wenigstens eine Verbindungsöffnung kann sich teilweise in die Materialdicke des wenigstens einen Spannschenkels erstrecken. Auf diese Weise kann die Erstreckung der Verbindungslasche in die Einbauöffnung, also das Aufmaß der Verbindungslasche, weiter verringert werden.
Vorteilhafterweise kann sich die wenigstens eine Verbindungsöffnung in dem Abschnitt auf Seiten des Spannschenkels, insbesondere in dem schenkelseitigen Verbindungslaschenabschnitt, etwa über die Hälfte der Materialdicke des wenigstens einen Spannschenkels erstrecken. Auf diese Weise kann ein großer Teil des dortigen Umfangs der Verbindungsöffnung von dem Spannschenkel getragen werden. So können insbesondere Zugkräfte besser zwischen der Verbindungslasche und dem Spannschenkel übertragen werden.
Vorteilhafterweise kann die Materialdicke des wenigstens einen Spannschenkels im Bereich der Verbindungslasche, insbesondere des schenkelseitigen Verbindungslaschenabschnitts, zwischen etwa 2 mm und etwa 4 mm, insbesondere etwa 3 mm, betragen. Der freie Verbindungslaschenabschnitt kann eine Materialbreite in der Ebene der Verbindungslasche von zwischen etwa 2 mm und etwa 4 mm, insbesondere etwa 3 mm, aufweisen. Die Verbindungsöffnung kann ein Durchmesser von etwa 7 mm und etwa 9 mm, insbesondere etwa 8 mm, aufweisen. Es kann sich vorteilhafterweise um ein so genanntes M8 Gewinde handeln. Das gesamte Aufbaumaß der wenigstens einen Verbindungslasche in Richtung der Einbauöffnung kann sich aus der halben Materialdicke des wenigstens einen Spannschenkels, nämlich zwischen etwa 1 mm und etwa 2 mm, insbesondere etwa 1,5 mm, dem Durchmesser der Verbindungsöffnung, nämlich zwischen etwa 7 mm und etwa 9 mm, insbesondere etwa 8 mm, und der Materialbreite des freien Verbindungslaschenabschnitts, nämlich zwischen etwa 2 mm und etwa 4 mm, insbesondere etwa 3 mm, zusammensetzen, und kann somit zwischen etwa 10 mm und etwa 15 mm, insbesondere etwa 12,5 mm, betragen.
Alternativ kann sich die wenigstens eine Verbindungsöffnung aufseiten des schenkelseitigen Verbindungslaschenabschnitts über die gesamte Materialdicke des wenigstens einen Spannschenkels erstrecken. Die Materialdicke des wenigstens einen Spannschenkels trägt somit nichts zum Aufbaumaß der Verbindungslasche bei. Das Aufbaumaß der wenigstens einen Verbindungslasche in Richtung der Einbauöffnung kann somit auf zwischen etwa 9 mm und etwa 13 mm, insbesondere etwa 11 mm, reduziert werden.
Es können auch unterschiedliche Materialdicken und/oder Materialbreiten insbesondere im Bereich des Spannschenkels, des schenkelseitigen Verbindungslaschenabschnitts und/oder des freien Verbindungslaschenabschnitts vorgesehen sein.
Vorteilhafterweise kann sich ein die Verbindungsöffnung umgebendes Gewinde in das Material auf der Innenseite des Spannschenkels erstrecken. Dort kann das Außengewinde der Verbindungsschraube zusätzlich angreifen und Zugkräfte übertragen.
Alternativ kann auch ein massives Material an der dem Gehäusetopf zugewandten Innenseite der Verbindungslasche angebracht werden. In das massive Material kann eine Bohrung, insbesondere mit einem Gewinde eingebracht werden.
Ferner wird die technische Aufgabe erfindungsgemäß bei dem Gehäusetopf dadurch gelöst, dass der Gehäusetopf wenigstens ein topfseitiges Spannteil wenigstens einer Spanneinrichtung aufweist, das zum Einspannen der wenigstens zwei galvanischen Zellen wenigstens gegeneinander mit wenigstens einem deckelseitigen Spannteil des Gehäusedeckels lösbar oder nicht zerstörungsfrei lösbar verbunden werden kann, wobei das wenigstens eine topfseitige Spannteil wenigstens teilweise in Material wenigstens einer Wandung des Gehäusetopfs eingebettet ist, wobei das wenigstens eine topfseitige Spannteil zwei Spannschenkel auf gegenüberliegenden Seiten der Einbauöffnung aufweist, wobei wenigstens ein Spannschenkel an einem freien Ende wenigstens eine Verbindungslasche zum Verbinden mit dem deckelseitigen Spannteil aufweist, die wenigstens teilweise in die Einbauöffnung ragt.
Außerdem wird die technische Aufgabe erfindungsgemäß bei dem Batteriemodul dadurch gelöst, dass der Gehäusetopf wenigstens ein topfseitiges Spannteil und der Gehäusedeckel wenigstens ein deckelseitiges Spannteil wenigstens einer Spanneinrichtung aufweist zum Einspannen der wenigstens zwei galvanischen Zellen wenigstens gegeneinander, wobei das wenigstens eine topfseitige Spannteil wenigstens teilweise in Material wenigstens einer Wandung des Gehäusetopfs eingebettet ist und/oder das wenigstens eine deckelseitige Spannteil wenigstens teilweise in Material wenigstens einer Wandung des Gehäusedeckels eingebettet ist, wobei das wenigstens eine topfseitige Spannteil zwei Spannschenkel auf gegenüberliegenden Seiten der Einbauöffnung aufweist, wobei wenigstens ein Spannschenkel an einem freien Ende wenigstens eine Verbindungslasche zum Verbinden mit dem deckelseitigen Spannteil aufweist, die wenigstens teilweise in die Einbauöffnung ragt.
Des Weiteren wird die technische Aufgabe erfindungsgemäß bei dem Verfahren zur Herstellung des Gehäuses dadurch gelöst, dass wenigstens ein topfseitiges Spannteil mit wenigstens zwei gegenüberliegenden Spannschenkeln wenigstens einer Spanneinrichtung, welche zum Einspannen der wenigstens zwei galvanischen Zellen wenigstens gegeneinander dienen soll, mit wenigstens einem Abschnitt, insbesondere einem schenkelseitigen Verbindungslaschenabschnitt, einer Verbindungslasche zum Verbinden mit dem deckelseitigen Spannteil realisiert wird, das wenigstens eine topfseitige Spannteil mit wenigstens einem Spannschenkel wenigstens teilweise in Material wenigstens einer Wandung des Gehäusetopfs so eingebettet wird, dass die Spannschenkel auf gegenüberliegenden Seiten der Einbauöffnung angeordnet sind und wenigstens eine Verbindungslasche wenigstens teilweise in die Einbauöffnung ragt.
Vorteilhafterweise kann wenigstens ein schenkelseitiger Abschnitt, insbesondere ein schenkelseitiger Verbindungslaschenabschnitt, der wenigstens eine Verbindungslasche mit dem wenigstens einen topfseitigen Spannteil gefertigt werden. Das wenigstens eine topfseitige Spannteil mit dem wenigstens einen schenkelseitigen Verbindungslaschenabschnitt kann wenigstens teilweise in das Material der wenigstens einen Wandung des Gehäusetopfs eingebettet werden. Vorteilhafterweise kann dabei der wenigstens eine schenkelseitige Verbindungslaschenabschnitt von dem Material frei bleiben. Ein weiterer Abschnitt der wenigstens einen Verbindungslasche, insbesondere ein freier Verbindungslaschenabschnitt, kann in einer späteren Herstellungsphase, insbesondere nach Einbau der galvanischen Zellen, zur Vervollständigung der wenigstens einen Verbindungslasche mit dem wenigstens einen schenkelseitigen Verbindungslaschenabschnitt verbunden werden.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann wenigstens ein topfseitiges Spannteil mit wenigstens einem ersten Abschnitt, insbesondere einem schenkelseitigen Verbindungslaschenabschnitt, einer Verbindungslasche versehen werden, das wenigstens eine topfseitige Spannteil kann in ein Spritzgusswerkzeug für den Gehäusetopf eingebracht werden, der Gehäusetopf kann aus Kunststoff gespritzt werden, ein zweiter Abschnitt der Verbindungslasche, insbesondere ein freier Verbindungslaschenabschnitt, kann mit dem ersten Abschnitt, insbesondere dem schenkelseitigen Verbindungslaschenabschnitt, fest verbunden, insbesondere verschweißt, verlötet, verklebt, oder dergleichen, werden, wobei das Verbinden des zweiten Abschnitts mit dem ersten Abschnitt vor oder nach dem Gießen des Gehäusetopfs erfolgen kann.
Im Übrigen gelten die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Gehäuse, dem erfindungsgemäßen Gehäusetopf, dem erfindungsgemäßen Batteriemodul und dem erfindungsgemäßen Verfahren und deren jeweiligen vorteilhaften Ausgestaltungen aufgezeigten Merkmale und Vorteile untereinander entsprechend und umgekehrt. Die einzelnen Merkmale und Vorteile können selbstverständlich untereinander kombiniert werden, wobei sich weitere vorteilhafte Wirkungen einstellen können, die über die Summe der Einzelwirkungen hinausgehen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Der Fachmann wird die in der Zeichnung, der Beschreibung und den Ansprüchen in Kombination offenbarten Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen. Es zeigen schematisch
1 eine isometrische Darstellung eines Batteriemoduls mit Lithiumionenzellen, welche mittels zwei Spanneinrichtungen gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel in einem Gehäuse eingespannt sind;
2 einen Querschnitt des Batteriemoduls aus der 1;
3 eine Detailansicht des Querschnitts des Batteriemoduls aus der 2 im Bereich eines Gehäusedeckels;
4 eine Vorderansicht des Batteriemoduls aus der 1 im Bereich des Gehäusedeckels;
5 eine isometrische Darstellung eines Gehäusetopfs des leeren Gehäuses des Batteriemoduls aus der 1, wobei schenkelseitige Verbindungslaschenabschnitte von zweistückigen Verbindungslaschen der Spanneinrichtungen zur Verbindung mit jeweiligen freien Verbindungslaschenabschnitten vorbereitet sind;
6 einen Querschnitt des leeren Gehäusetopfs aus der 5;
7 eine Detailansicht des Querschnitts des Gehäusetopfs aus der 6 im Bereich einer Einbauöffnung für die Lithiumionenzellen;
8 eine Vorderansicht des Gehäusetopfs aus der 5 im Bereich der Einbauöffnung, wobei der gezeigte freie Verbindungslaschenabschnitt noch von dem vorbereiteten schenkelseitigen Verbindungslaschenabschnitt getrennt ist;
9 eine isometrische Darstellung des offenen Gehäusetopfs aus der 5 mit den eingebauten Lithiumionenzellen, wobei die Verbindungslaschenabschnitte der insgesamt vier zweistückigen Verbindungslaschen miteinander verbunden sind;
10 einen Querschnitt des Gehäusetopfs mit den Lithiumionenzellen aus der 9;
11 eine Vorderansicht des Gehäusetopfs aus der 10 im Bereich der Einbauöffnung;
12 eine Detailansicht des Querschnitts des Gehäusetopfs aus der 11 im Bereich der Einbauöffnung;
13 eine Detailansicht des Querschnitts eines Gehäusetopfs mit einer Spanneinrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel;
14 eine Vorderansicht des Gehäusetopfs aus der 13 im Bereich der Einbauöffnung.
In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Ausführungsform(en) der Erfindung
In der 1 ist ein Batteriemodul 10 in isometrischer Darstellung gezeigt. Die 2 und 3 zeigen das Batteriemodul 10 in einem Längsschnitt, 4 in einer Vorderansicht im Detail. Das Batteriemodul 10 kann beispielsweise in einem Kraftfahrzeug zur Versorgung eines Elektro-Antriebsmotors Verwendung finden. Die 5 bis 12 zeigen das Batteriemodul 10 in unterschiedlichen Herstellungsphasen, Perspektiven und Schnitten. Der besseren Übersichtlichkeit wegen wurde in den 1 bis 12 auf die Darstellung von elektrischen Anschlüssen, Ent- und Belüftungen, Befestigungsmitteln und dergleichen verzichtet. Die Darstellungen sind des Weiteren nicht maßstabsgetreu.
Das Batteriemodul 10 umfasst ein Gehäuse 12 mit einem Gehäusetopf 14 und einem von diesem trennbaren Gehäusedeckel 16. Das Gehäuse 12 ist insgesamt etwa quaderförmig. Der Gehäusetopf 14 weist eine Einbauöffnung 18 auf, welche beispielsweise in den 5 bis 13 erkennbar ist. Die Einbauöffnung 18 ist bei dem in den 1 bis 4 gezeigten betriebsfertigen Batteriemodul 10 mit dem Gehäusedeckel 16 verschlossen.
Zur einfacheren Orientierung sind in den 1 bis 12 die jeweils entsprechenden Achsen eines kartesischen X-Y-Z-Koordinatensystems gezeigt. Die Orientierung des Batteriemoduls 10 im Raum ist für die Erfindung nicht wesentlich und kann beliebig sein.
Die Ebene der Einbauöffnung 18 verläuft parallel zur X-Z-Ebene und senkrecht zur Y-Achse. Zwei gegenüberliegende Seitenwände 19 des Gehäusetopfs 14 erstrecken sich parallel zur X-Y-Ebene. Seine in der 1 obere Wand und seine untere Wand erstrecken sich jeweils parallel zur Y-Z-Ebene und verbinden jeweils die gegenüberliegenden Seitenwände 19. Die Rückwand des Gehäusetopfs 14 erstreckt sich bezüglich der Y-Achse axial gegenüberliegend zur Einbauöffnung 18 parallel zur X-Z-Ebene und verbindet einerseits die Seitenwände 19 miteinander und andererseits die obere Wand und die untere Wand miteinander. Die Seitenwände 19, die obere Wand, die untere Wand und die Rückwand sind die Wandungen des Gehäusetopfs 14.
Durch die Einbauöffnung 18 können beispielhaft fünf in ihrer Form und Größe identische, jeweils etwa quaderförmige, wiederaufladbare Lithiumionenzellen 20 in Richtung einer Gehäuseachse 22 hintereinander in den Gehäusetopf 14 eingebracht werden. Die Gehäuseachse 22 erstreckt sich mittig senkrecht zur Ebene der Einbauöffnung 18, also parallel zur Y-Achse.
Die Wandungen des Gehäusetopfs 14 und des Gehäusedeckels 16 sind jeweils einstückig aus Kunststoff geformt. Eine in der 6 bezeichnete Länge 24 des Innenraums des Gehäusetopfs 14 axial zur Gehäuseachse 22 beträgt beispielhaft etwa 300 mm. Die lichte Weite des Gehäusetopfs 14 in Richtung der Z-Achse aufseiten der Einbauöffnung 18 ist etwa 32 mm größer als aufseiten des Gehäusebodens. Die Seitenwände 19 stoßen unter einem Winkel 26 abweichend von 90 Grad auf die Rückwand des Gehäusetopfs 14. Aufseiten der Einbauöffnung 18 sind die entsprechenden Ränder der Seitenwände 19 des Gehäusetopfs 14 entsprechend um einen Abstand 28 von etwa 16 mm von einer gedachten Ebene parallel zur X-Y-Ebene beabstandet, die durch die Kante zwischen der jeweiligen Seitenwand 19 und der Rückwand des Gehäusetopfs 14 verläuft. Der Abstand 28 definiert bei eingebautem Lithiumionenzellen 20 einen Zwischenraum 29.
Das Gehäuse 12 verfügt ferner über zwei gleiche Spanneinrichtungen 30 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, mit denen die Lithiumionenzellen 20 in Richtung der Gehäuseachse 22 gegeneinander verspannt und gehalten werden. Die Spanneinrichtungen 30 erstrecken sich jeweils mit einer gedachten Mittelebene parallel zur X-Z-Ebene.
Die Spanneinrichtungen 30 umfassen jeweils ein topfseitiges Spannteil 32 und ein deckelseitiges Spannteil 34. Die Spannteile 32 und 34 sind jeweils als Flachmaterial aus biegbarem und schweißbarem Metall, beispielsweise Blech, gefertigt. Alternativ können die deckelseitigen Spannteile 34 aus Winkelmaterial sein.
Die topfseitigen Spannteile 32 sind in Richtung der X-Achse betrachtet jeweils etwa U-förmig. Die offene Seite des „U” ist jeweils der Einbauöffnung 18 zugewandt. Die Schenkel des jeweiligen „U” bilden jeweils einen Spannschenkel 36. Die Spannschenkel 36 eines jeweiligen topfseitigen Spannteils 32 sind über einen Bodenabschnitt 38 einstückig miteinander verbunden. Die Spannschenkel 36 und der Bodenabschnitt 38 sind in den Kunststoff der Seitenwände 19 des Gehäusetopfs 14 eingebettet. Die einem Innenraum des Gehäusetopfs 14 zugewandten Seiten der Spannschenkel 36 und der Bodenabschnitt 38 sind beispielhaft frei von Kunststoff. Hierbei muss gewährleistet sein, dass die Spannschenkel 36 mit dem Kunststoff des Gehäusetopfs 14 fest verbunden sind. Alternativ können die Spannschenkel 36 auch in den Kunststoff eingebettet sein.
Die topfseitigen Spannteile 32 weiten sich von der Rückwand des Gehäusetopfs 14 zur Einbauöffnung 18 in Richtung der Gehäuseachse 22 betrachtet entsprechend der Seitenwände 19 auf. Auf der Seite der Einbauöffnung 18 ragen die Enden der Spannschenkel 36 aus den Seitenwänden 19 heraus. An den Enden der Spannschenkel 36 sind jeweilige Verbindungslaschen 40 angeordnet, die parallel zur X-Z-Ebene in die Einbauöffnung 18 ragen.
Die Verbindungslaschen 40 sind, wie in der 8 angedeutet, jeweils zweistückig. Sie bestehen aus einem schenkelseitigen Verbindungslaschenabschnitt 42 und einem freien Verbindungslaschenabschnitt 44. Der jeweilige schenkelseitige Verbindungslaschenabschnitt 42 ist am freien Ende des entsprechenden Spannschenkels 36 realisiert. Die schenkelseitigen Verbindungslaschenabschnitte 42 sind so jeweils einstückig mit den entsprechenden Spannschenkeln 36 verbunden und zumindest abschnittsweise frei von Kunststoff, um die Verbindung mit den freien Verbindungslaschenabschnitten 44 herstellen zu können. Der jeweilige freie Verbindungslaschenabschnitt 44 ist beispielhaft mittels einer Punktverschweißung entlang einer beispielsweise in den 11 und 12 angedeuteten Schweißlinie 45 mit dem entsprechenden schenkelseitigen Verbindungslaschenabschnitt 42 fest verbunden.
Ein Verbindungsbereich des jeweiligen schenkelseitigen Verbindungslaschenabschnitts 42, der mit dem entsprechenden freien Verbindungslaschenabschnitt 44 verbunden ist, erstreckt sich beispielhaft etwa parallel zur X-Y-Ebene. Auf seiner der Einbauöffnung 18 zugewandten Seite weist der schenkelseitige Verbindungslaschenabschnitt 42 eine zylindrische Einbuchtung mit einem kreisbogenförmigen Profil auf. Die Einbuchtung befindet sich bezüglich der X-Achse etwa mittig im Verbindungsbereich des schenkelseitigen Verbindungslaschenabschnitts 42. Die Einbuchtung wird mit einer entsprechenden zylindrischen Einbuchtung mit einem kreisbogenförmigen Profil auf Seiten des freien Verbindungslaschenabschnitts 44 zu einem kreiszylindrischen topfseitigen Verbindungsloch 46 vervollständigt. Das Verbindungsloch 46 hat eine Bohrung mit einem M8 Gewinde.
Die entsprechenden Bogenabschnitte der Einbuchtungen der Verbindungslaschenabschnitte 42 und 44 sind mit einem Innengewinde 48 ausgestattet.
Der freie Verbindungslaschenabschnitt 44 weist auf seiner dem schenkelseitigen Verbindungslaschenabschnitt 42 zugewandten Seite einen etwa parallel zur X-Y-Ebene verlaufenden ebenen Verbindungsbereich auf. Im Bereich des Verbindungslochs 46 ist der freie Verbindungslaschenabschnitt 44 in Richtung der Z-Achse erweitert. In diesem Bereich ragt der freie Verbindungslaschenabschnitt 44 in den Zwischenraum 29, ohne diesen zu überragen.
Eine Materialdicke 54 der Spannschenkel 36 in Richtung der z-Achse ist deutlich kleiner als eine Materialdicke 56 der freien Verbindungslaschenabschnitte 44 in Richtung der y-Achse. Die Materialdicke 56 der freien Verbindungslaschenabschnitte 44 beträgt wenigstens etwa 10 mm.
Die beiden deckelseitigen Spannteile 34 sind jeweils gerade und verlaufen parallel zur Z-Achse in einer gemeinsamen Ebene parallel zur X-Z-Ebene. Sie erstrecken sich zwischen den beiden Seitenwänden 19 des Gehäusetopfs 14. An ihren Enden weisen die deckelseitigen Spannteile 34 jeweils ein deckelseitiges Verbindungsloch 50 auf. Die deckelseitigen Spannteile 34 sind jeweils in den Kunststoff des Gehäusedeckels 16 so eingebettet, dass ihre Enden mit den deckelseitigen Verbindungslöchern 50 frei gehalten werden.
Im montierten Zustand überlappen die Enden der deckelseitigen Spannteile 34 mit den deckelseitigen Verbindungslöchern 50 die jeweiligen Verbindungslaschen 40 der topfseitigen Spannteile 32 von der Außenseite. Jeweils ein deckelseitiges Verbindungsloch 50 fluchtet mit einem topfseitigen Verbindungsloch 46. Durch die deckelseitigen Verbindungslöcher 50 führen zum Verbinden mit der entsprechenden Verbindungslasche 40 jeweils eine Schraube 52. Die Schrauben 52 sind in die entsprechenden Innengewinde der topfseitigen Verbindungslöcher 46 eingeschraubt. Die dem Innenraum des Gehäusetopfs 14 zugewandte Innenseite des Gehäusedeckels 16 liegt an der entsprechenden Stirnwand der vorderen Lithiumionenzelle 20 an und drückt so die Lithiumionenzellen 20 gegen die Bodenabschnitte der entsprechenden topfseitigen Spannteile 32 in der Rückwand des Gehäusetopfs 14. So werden die Lithiumionenzellen 20 gegeneinander verspannt. Die topfseitigen Spannteile 32 wirken dabei jeweils als eine Art Zuganker.
Zur Herstellung des Batteriemoduls 10 werden die topfseitigen Spannteile 32 aus Flachmaterial entsprechend gebogen, wobei die schenkelseitigen Verbindungslaschenabschnitte 42 mit den entsprechenden Einbuchtungen für die Verbindungslöcher 46 versehen werden.
Der Gehäusetopf 14 wird mittels einem Spritzgussverfahren aus Kunststoff geformt, wobei die topfseitigen Spannteile 32 vorher in das Formwerkzeug eingelegt werden, so dass sie in die Wandungen mit eingebettet werden. Die Innenseiten der topfseitigen Spannteile 32 werden dabei nicht umspritzt. Die schenkelseitigen Verbindungslaschenabschnitte 42 werden dabei nicht umspritzt und sind frei zugänglich. Alternativ wird die Innenseite der Spannteile 32 mit umspritzt, wobei die Verbindungslaschenabschnitte 42 ausgespart werden. Eine beim Entformen des Gehäusetopfs 14 auftretende Entformungsschräge wird dabei genutzt, um den Weitenunterschied zwischen der Rückwand und der Einbauöffnung 18, also den Zwischenraum 29, zu realisieren. Der so vorgefertigte Gehäusetopf 14 ist in den 5 bis 8 gezeigt.
Der Gehäusedeckel 16 wird ebenfalls aus Kunststoff nach einem Spritzgussverfahren geformt, wobei die mit den deckelseitigen Verbindungslöchern 50 vorgefertigten deckelseitigen Spannteile 34 beim Formprozess in die Wandung mit eingebettet werden.
Die vorgefertigten freien Verbindungslaschenabschnitte 44 werden jeweils mittels Punktschweißen entlang der Schweißlinien 45 mit den entsprechenden schenkelseitigen Verbindungsabschnitten 42 verbunden. Die Innengewinde der Verbindungslöcher 46 werden geschnitten.
Alternativ hierzu werden die Verbindungslaschenabschnitte ohne Einbuchtungen ausgeführt und aneinander befestigt, sodass ein klozartiges Element entsteht. In dieses Element wird zur Herstellung des Verbindungslochs 46 eine Bohrung eingebracht und das Gewinde 48 geschnitten.
Die vorgefertigten Lithiumionenzellen 20 werden hintereinander durch die Einbauöffnung 18 in Richtung der Gehäuseachse 22 in den Gehäusetopf 14 gesteckt. Die Stirnwand der letzten, also der vorderen, Lithiumionenzelle 20 schließt etwa mit dem Rand des Gehäusetopfs 14 ab, welcher die Einbauöffnung 18 umgibt. Der noch offene Gehäusetopf 14 mit den eingebauten Lithiumionenzellen 20 ist in den 9 bis 12 gezeigt.
Schließlich wird der Gehäusedeckel 16 auf die Einbauöffnung 18 gesetzt. Die Schrauben 52 werden durch die deckelseitigen Verbindungslöcher 50 hindurch in die entsprechenden topfseitigen Verbindungslöcher 46 geschraubt. Dabei werden mit den deckelseitigen Spannteilen 34 und den topfseitigen Spannteilen 32 die Lithiumionenzellen 20 in Richtung der Gehäuseachse 22 verspannt. Das betriebsbereite Batteriemodul 10 ist in den 1 bis 4 gezeigt.
In den 13 und 14 ist eine Spanneinrichtung 30 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel gezeigt. Diejenigen Elemente, die zu denen des ersten Ausführungsbeispiels aus den 1 bis 12 ähnlich sind, sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Das zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel dadurch, dass sich die Einbuchtungen für die Verbindungslöcher 46 aufseiten der schenkelseitigen Verbindungslaschenabschnitte 42 über die gesamte Materialdicke 54 der jeweiligen Spannschenkel 36 erstrecken. Die Materialdicke 54 der Spannschenkel 36 trägt somit nichts zum Aufbaumaß der Verbindungslaschen 40 in Richtung der z-Achse bei. Das Aufbaumaß der Verbindungslaschen 40 in Richtung der z-Achse zur Einbauöffnung 18 reduziert sich somit im Vergleich zum ersten Ausführungsbeispiel.
Prinzipiell sind die Verbindungslöcher 46 beliebig in dem Material von Spannschenkel 36 und Verbindungslaschenabschnitt 42 anordenbar. Beispielsweise kann sich das Verbindungsloch 46 vollständig im Material des spannschenkelseitigen Verbindungslaschenabschnitts 42 oder vollständig im Material des Verbindungslaschenabschnitts 44 befinden.

Claims

Gehäuse (12) eines Batteriemoduls (10), insbesondere eines Kraftfahrzeugs, zur Aufnahme von wenigstens zwei galvanischen Zellen (20), mit einem Gehäusetopf (14), der wenigstens eine Einbauöffnung (18) aufweist zum Einbau der wenigstens zwei galvanischen Zellen (20), die mit einem Gehäusedeckel (16) insbesondere öffenbar verschlossen ist oder werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäusetopf (14) wenigstens ein topfseitiges Spannteil (32) und der Gehäusedeckel (16) wenigstens ein deckelseitiges Spannteil (34) wenigstens einer Spanneinrichtung (30) aufweist zum Einspannen der wenigstens zwei galvanischen Zellen (20) wenigstens gegeneinander, wobei das wenigstens eine topfseitige Spannteil (32) wenigstens teilweise in Material wenigstens einer Wandung (19) des Gehäusetopfs (14) eingebettet ist und/oder das wenigstens eine deckelseitige Spannteil (34) wenigstens teilweise in Material wenigstens einer Wandung des Gehäusedeckels (16) eingebettet ist, wobei das wenigstens eine topfseitige Spannteil (32) zwei Spannschenkel (36) auf gegenüberliegenden Seiten der Einbauöffnung (18) aufweist, wobei wenigstens ein Spannschenkel (36) an einem freien Ende wenigstens eine Verbindungslasche (40) zum Verbinden mit dem deckelseitigen Spannteil (34) aufweist, die wenigstens teilweise in die Einbauöffnung (18) ragt.
Gehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannschenkel (36) des topfseitigen Spannteils (32) einstückig oder mehrstückig miteinander verbunden sind.
Gehäuse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein topfseitiges Spannteil (32) etwa U-förmig ist.
Gehäuse nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein topfseitiges Spannteil (32) und/oder wenigstens ein deckelseitiges Spannteil (34) wenigstens in den Bereichen der jeweiligen Verbindungslaschen (40) aus biegbarem und/oder schweißbarem und/oder lötbarem und/oder klebbarem Material oder einer Materialmischung, insbesondere aus/mit Metall, ist.
Gehäuse nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Wandung des Gehäusetopfs (14) und/oder wenigstens eine Wandung des Gehäusedeckels (16) mittels eines Formverfahrens, insbesondere eines Spritz- und/oder Gussverfahrens, insbesondere mit/aus Kunststoff realisiert ist.
Gehäuse nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Verbindungslasche (40) mehrstückig, insbesondere zweistückig, realisiert ist.
Gehäuse nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Verbindungslasche (40) wenigstens eine Verbindungsöffnung (46), insbesondere ein Gewindeloch, aufweist.
Gehäuse nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Verbindungsöffnung (46) zwischen und/oder mit zwei Abschnitten, insbesondere Verbindungslaschenabschnitten (42, 44), wenigstens einer zweistückigen Verbindungslasche (40) realisiert ist.
Gehäuse nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Verbindungslasche (40) eine Materialdicke von wenigstens etwa 10 mm aufweist, gegebenenfalls eine Tiefe wenigstens einer Verbindungsöffnung (46) in Richtung der Materialdicke wenigstens etwa 10 mm beträgt.
Gehäuse nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein vom Zentrum der Einbauöffnung (18) aus betrachtet äußerer Rand wenigstens einer Verbindungsstelle, insbesondere einer Verbindungsöffnung (46), wenigstens einer Verbindungslasche (40) mit einer Innenseite der Wandung (19) des Gehäusetopfs (14), in die der Spannschenkel (36) wenigstens teilweise eingebettet ist, und/oder einer Innenseite des Spannschenkels (36) wenigstens fluchtet, insbesondere in einen Bereich des wenigstens einen Spannschenkels (36) ragt oder diesen überlappt.
Gehäusetopf (14) eines Gehäuses (12) eines Batteriemoduls (10), insbesondere eines Kraftfahrzeugs, zur Aufnahme von wenigstens zwei galvanischen Zellen (20), wobei der Gehäusetopf (14) wenigstens eine Einbauöffnung (18) aufweist zum Einbau der wenigstens zwei galvanischen Zellen (20), die mit einem Gehäusedeckel (16) insbesondere öffenbar verschlossen ist oder werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäusetopf (14) wenigstens ein topfseitiges Spannteil (32) wenigstens einer Spanneinrichtung (30) aufweist, das zum Einspannen der wenigstens zwei galvanischen Zellen (20) wenigstens gegeneinander mit wenigstens einem deckelseitigen Spannteil (34) des Gehäusedeckels (16) lösbar oder nicht zerstörungsfrei lösbar verbunden werden kann, wobei das wenigstens eine topfseitige Spannteil (32) wenigstens teilweise in Material wenigstens einer Wandung (19) des Gehäusetopfs (14) eingebettet ist, wobei das wenigstens eine topfseitige Spannteil (32) zwei Spannschenkel (36) auf gegenüberliegenden Seiten der Einbauöffnung (18) aufweist, wobei wenigstens ein Spannschenkel (36) an einem freien Ende wenigstens eine Verbindungslasche (40) zum Verbinden mit dem deckelseitigen Spannteil (34) aufweist, die wenigstens teilweise in die Einbauöffnung (18) ragt.
Batteriemodul (10), insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mit einem Gehäuse (12) in dem wenigstens zwei galvanische Zellen (20) angeordnet sind und das einen Gehäusetopf (14) umfasst, der wenigstens eine Einbauöffnung (18) aufweist zum Einbau der wenigstens zwei galvanischen Zellen (20), die mit einem Gehäusedeckel (16) insbesondere öffenbar verschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäusetopf (14) wenigstens ein topfseitiges Spannteil (32) und der Gehäusedeckel (16) wenigstens ein deckelseitiges Spannteil (34) wenigstens einer Spanneinrichtung (30) aufweist zum Einspannen der wenigstens zwei galvanischen Zellen (20) wenigstens gegeneinander, wobei das wenigstens eine topfseitige Spannteil (32) wenigstens teilweise in Material wenigstens einer Wandung (19) des Gehäusetopfs (14) eingebettet ist und/oder das wenigstens eine deckelseitige Spannteil (34) wenigstens teilweise in Material wenigstens einer Wandung des Gehäusedeckels (16) eingebettet ist, wobei das wenigstens eine topfseitige Spannteil (32) zwei Spannschenkel (36) auf gegenüberliegenden Seiten der Einbauöffnung (18) aufweist, wobei wenigstens ein Spannschenkel (36) an einem freien Ende wenigstens eine Verbindungslasche (40) zum Verbinden mit dem deckelseitigen Spannteil (34) aufweist, die wenigstens teilweise in die Einbauöffnung (18) ragt.
Verfahren zur Herstellung eines Gehäuses (12) eines Batteriemoduls (10), insbesondere eines Kraftfahrzeugs, zur Aufnahme von wenigstens zwei galvanischen Zellen (20), bei dem ein Gehäusetopf (14) des Gehäuses (12) mit wenigstens einer mit einem Gehäusedeckel (16) insbesondere öffenbar verschließbaren Einbauöffnung (18) für die galvanischen Zellen (20) hergestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein topfseitiges Spannteil (32) mit wenigstens zwei gegenüberliegenden Spannschenkeln (36) wenigstens einer Spanneinrichtung (30), welche zum Einspannen der wenigstens zwei galvanischen Zellen (20) wenigstens gegeneinander dienen soll, mit wenigstens einem Abschnitt, insbesondere einem schenkelseitigen Verbindungslaschenabschnitt (42), einer Verbindungslasche (40) zum Verbinden mit dem deckelseitigen Spannteil (34) realisiert wird, das wenigstens eine topfseitige Spannteil (32) mit wenigstens einem Spannschenkel (36) wenigstens teilweise in Material wenigstens einer Wandung (19) des Gehäusetopfs (14) so eingebettet wird, dass die Spannschenkel (36) auf gegenüberliegenden Seiten der Einbauöffnung (18) angeordnet sind und wenigstens eine Verbindungslasche (40) wenigstens teilweise in die Einbauöffnung (18) ragt.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein topfseitiges Spannteil (32) mit wenigstens einem ersten Abschnitt, insbesondere einem schenkelseitigen Verbindungslaschenabschnitt (42), einer Verbindungslasche (40) versehen wird, das wenigstens eine topfseitige Spannteil (32) in ein Spritzgusswerkzeug für den Gehäusetopf (14) eingebracht wird, der Gehäusetopf (14) aus Kunststoff gespritzt wird, ein zweiter Abschnitt der Verbindungslasche (40), insbesondere ein freier Verbindungslaschenabschnitt (44), mit dem ersten Abschnitt, insbesondere dem schenkelseitigen Verbindungslaschenabschnitt (42), fest verbunden, insbesondere verschweißt, verlötet, verklebt, oder dergleichen, wird, wobei das Verbinden des zweiten Abschnitts (44) mit dem ersten Abschnitt (42) vor oder nach dem Gießen des Gehäusetopfs (14) erfolgen kann.