DE102015111325A1

DE102015111325A1 - Batteriegehäuseteil für eine Traktionsbatterie eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102015111325A1
Application number: DE102015111325.2A
Authority: DE
Inventors: Maik Drobeck; Sierk Fiebig; Florian Glaubitz; Alexandra Weber; Enrico Körner; Sebastian Kleemann; Andreas Czok; Thomas Große
Original assignee: Technische Universitaet Braunschweig; Volkswagen AG
Current assignee: Technische Universitaet Braunschweig; Volkswagen AG
Priority date: 2015-07-13
Filing date: 2015-07-13
Publication date: 2017-01-19

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Batteriegehäuseteil (10) für eine Traktionsbatterie eines Fahrzeuges, das einen elektromotorischen Antrieb aufweist, mit einem Aufnahmekörper (12) in welchen die Traktionsbatterie aufnehmbar ist, wobei der Aufnahmekörper (12) aus einem thermoplastischen Kunststoff besteht, der wenigstens eine integrierte Organoblechkomponente (20) umfasst. Es ist vorgesehen, dass die Organoblechkomponente (20) einen Bodenabschnitt (22) und wenigstens einen senkrecht zum Bodenabschnitt (22) verlaufenden Versteifungsabschnitt (24) aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Batteriegehäuseteil für eine Traktionsbatterie eines Fahrzeuges.
Es ist bekannt, zur Anordnung von Traktionsbatterien in Fahrzeugen, die einen elektromotorischen Antrieb aufweisen, Batteriegehäuseteile einzusetzen. Diese können als Batterieschale, Batteriewanne, Batterietrog oder Batteriebox ausgebildet sein. Den Batteriegehäuseteilen ist gemeinsam, dass diese einen Aufnahmekörper ausbilden, innerhalb dem die Traktionsbatterie angeordnet ist. Dem Aufnahmekörper kommt hierbei die Funktion zu, die Traktionsbatterie sicher und definiert im Fahrzeug anzuordnen. Darüber hinaus muss das Batteriegehäuseteil die Traktionsbatterie im Crashfall vor mechanischen Einflüssen schützen.
Bekannt ist, derartige Batteriegehäuseteile aus ebenen, gekanteten oder tiefgezogenen Metallblechen zu bilden.
Ferner ist bekannt, Batteriegehäuseteile aus einem Kunststoffmaterial zu bilden, da sich so Gewichtseinsparungen gegenüber metallischen Gehäuseteilen erzielen lassen.
Schließlich sind aus EP 2 427 038 A1 sogenannte Kunststoff-Organoblech-Hybrid-Strukturbauteile bekannt, die ein Batteriegehäuse bilden können. Diese bestehen aus einer Organoblechkomponente, die ihrerseits aus einem Gewebe oder Gelege in mehreren Schichten aus einem faserförmigen Füllstoff aufgebaut ist und in dem Karbonfasern oder Metallfasern eingebarbeitet sind, wobei dieses Gewebe oder Gelege in einem Thermoplasten eingebettet ist. Ferner ist zusätzlich eine weitere thermoplastische Kunststoffkomponente vorgesehen, in die die Organoblechkomponente integriert ist. Die Herstellung kann durch Spritzgießen erfolgen, wobei das Organoblech in ein Formwerkzeug in einen entsprechend gestalteten Hohlraum gelegt wird und anschließend die Kunststoffkomponente eingespritzt wird. Hierdurch kommt es zwischen der Organoblechkomponente und dem Kunststoff zu einer stoffschlüssigen Verbindung.
EP 2 427 038 A1 offenbart ein Batteriegehäuse, bei dem die Organoblechkomponente in die Wandung des Batteriegehäuses integriert ist. Hierdurch lässt sich zwar eine gewisse Festigkeit des Batteriegehäuses selber erzielen, jedoch wird eine Steifigkeit des Batteriegehäuses, insbesondere beim Angreifen von seitlichen Kräften im Crashfall an das Batteriegehäuse nicht erhöht.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Batteriegehäuseteil der gattungsgemäßen Art zu schaffen, das sich durch eine erhöhte Steifigkeit auszeichnet.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Batteriegehäuseteil mit denen in Anspruch 1 genannten Merkmalen gelöst. Dadurch, dass eine Organoblechkomponente des Batteriegehäuseteiles einen Bodenabschnitt und wenigstens einen senkrecht zum Bodenabschnitt verlaufenden Versteifungsabschnitt aufweist, wird vorteilhaft möglich, neben einer mechanischen Stabilisierung des Batteriegehäuseteiles gleichzeitig die Steifigkeit des Batteriegehäuseteiles weiter zu erhöhen. Die Versteifungsabschnitte, die senkrecht zum Bodenabschnitt verlaufen, können in x- und/oder y-Richtung eines Fahrzeuges verlaufen und so entweder in Fahrzeuglängsachse oder Fahrzeugquerachse angreifende Kräfte an das Batteriegehäuseteil abfangen. Die in dem Batteriegehäuseteil angeordnete Traktionsbatterie wird so besser vor mechanischer Zerstörung im Crashfall geschützt.
In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Bodenabschnitt und der Versteifungsabschnitt der Organoblechkomponente einstückig von einem entsprechend geformten Organoblech gebildet sind. Hierdurch wird möglich, die Organoblechkomponente in einfacher Weise durch einen entsprechenden Umformschritt aus einem flächig vorliegenden Organoblech zu erzielen.
In weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Versteifungsabschnitt von einem Rand des Aufnahmekörpers in Richtung einer Mitte des Aufnahmekörpers sich konisch verjüngt. Hierdurch wird vorteilhaft erreicht, dass in den Bereichen, in denen eine Kraft zuerst angreift, der Versteifungsabschnitt seine größte räumliche Ausdehnung hat. Zur Mitte des Aufnahmekörpers nimmt der Versteifungsabschnitt keinen zusätzlichen Bauraum ein, der zur Anordnung der Traktionsbatterie zur Verfügung steht.
Darüber hinaus ist in bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass der Versteifungsabschnitt sich in der Mitte des Aufnahmekörpers an einem am Boden des Aufnahmekörpers ausgebildeten Tunnel abstützt. Hierdurch wird eine in den Versteifungsabschnitt eingeleitete Kraft flächig in ein abstützenden Tunnel eingeleitet, so dass ein verbesserter Kraftfluss und dadurch besonders hohe Steifigkeit gegeben ist.
Darüber hinaus ist in bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass der Bodenabschnitt sich nur teilweise über den gesamten Boden des Aufnahmekörpers erstreckt. Hierdurch wird vorteilhaft möglich, den Bodenabschnitt nur soweit auszubilden, dass der Versteifungsabschnitt sicher in dem Aufnahmekörper positioniert wird. Die Gesamtgröße der Organoblechkomponente wird hierdurch gering gehalten, so dass das gesamte Gewicht des Batteriegehäuseteiles minimiert wird.
Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.
Die verschiedenen in dieser Anmeldung genannten Ausführungsformen der Erfindung sind, sofern im Einzelfall nicht anders ausgeführt, mit Vorteil miteinander kombinierbar.
Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
1 ein Batteriegehäuseteil in einer ersten Ausführungsvariante;
2 ein Batteriegehäuseteil in einer zweiten Ausführungsvariante; und
3 verschiedene Ausbildungsmöglichkeiten eines Versteifungsabschnittes.
1 zeigt ein insgesamt mit 10 bezeichnetes Batteriegehäuseteil. Das Batteriegehäuseteil 10 dient der Aufnahme einer nicht dargestellten Traktionsbatterie eines Fahrzeuges, das einen elektromotorischen Antrieb aufweist. Dies kann beispielsweise ein reiner Elektroantrieb oder auch kombinierter Antrieb aus einer Verbrennungskraftmaschine und einem Elektroantrieb sein.
Das Batteriegehäuseteil 10 wird von einem Aufnahmekörper 12 gebildet, der wannenförmig ausgebildet ist. Das heißt, ein Boden 14 wird von senkrecht zum Boden angeordneten Wandabschnitten 16 umgeben.
Der Aufnahmekörper 12 besteht aus einem Kunststoffspritzgussteil 18 in den zwei Organoblechkomponenten 20 integriert sind. In 1a sind die Organoblechkomponenten 20 nochmals vereinzelt dargestellt. Es wird deutlich, dass diese einen Bodenabschnitt 22 und einen senkrecht zum Bodenabschnitt 22 verlaufenden Versteifungsabschnitt 24 aufweisen.
Bei der Herstellung des Batteriegehäuseteiles 10 werden die Organoblechkomponenten 20 in die später das Kunststoffteil 18 ergebene Komponente integriert. Das heißt, die Bodenabschnitte 22 werden beim Herstellprozess des Aufnahmekörpers 12 im Bodenbereich 14 umspritzt und somit fixiert. Die Versteifungsabschnitte 24 ragen senkrecht innerhalb des Aufnahmekörpers 12 vom Boden 14 ab.
Die Organoblechkomponenten 20 erstrecken sich von den Wandabschnitten 16 bis zu einem im Boden 14 vorgesehenen Tunnel 26 des Kunststoffteiles 18. Der Tunnel 26 dient der Aufnahme eines nicht dargestellten Abgasrohres des Fahrzeuges.
Eine erste Kante 28 der Versteifungsabschnitte 24 stützt sich hierbei an den an gegenüberliegenden Wandabschnitten 16 ab. Eine zweite Kante 30 der Versteifungsabschnitte stützt sich an dem Tunnel 26 ab.
Wie insbesondere 1a verdeutlicht, nimmt die Höhe der Versteifungsabschnitte 24 von ihrer Kante 28 in Richtung der Kante 30 ab. Die Höhe der Versteifungsabschnitte 24 ist hierbei so gewählt, dass die Kante 28 der Höhe der Wandabschnitte 16 und die Höhe der Kante 30 der Höhe des Tunnels 26 entspricht.
Die Batteriegehäuseteile 10 werden in einem Kraftfahrzeug beispielsweise so verbaut, dass die Versteifungsabschnitte 24 in Fahrzeugquerrichtung verlaufen.
Durch die in das Kunststoffteil 18 integrierten Organoblechkomponenten 20 wird erreicht, dass eine in Fahrzeugquerrichtung, beispielsweise durch einen Crash, angreifende Kraft F von den Versteifungsabschnitten 24 aufgenommen und abgeleitet werden kann. Hierdurch wird eine innerhalb des Batteriegehäuseteiles 10 angeordnete Traktionsbatterie geschützt.
In 2 beziehungsweise 2a ist ein Batteriegehäuseteil 10 in einer zweiten Ausführungsvariante gezeigt, wobei gleiche Teile wie in 1 nicht nochmals erläutert wurden und mit gleichen Bezugszeichen versehen sind.
Im Unterschied zu der in 1 gezeigten Ausführungsvariante sind hier die Bodenabschnitte 22 entsprechend der Größe des Bodens 14 des Aufnahmekörpers 12 ausgebildet. Hierdurch kann die Stabilität des Batteriegehäuseteils 10, insbesondere dessen Verwindungssteifigkeit weiter erhöht werden.
In den 3a bis 3d sind verschiedene Möglichkeiten der Ausgestaltung der Organoblechkomponenten 20 gezeigt. 3a zeigt eine Organoblechkomponente 20, die aus zwei Teilelementen 32 besteht. Hierbei bildet jedes Teilelement 32 einen Teil der Bodenabschnitte 22 und einen Teil der Versteifungsabschnitte 24 aus. Der Versteifungsabschnitt 24 ist somit zweilagig ausgebildet, was zu einer Erhöhung der Steifigkeit der Versteifungsabschnitte 24 führt.
Gemäß den in 3b gezeigten Variante ist die Organoblechkomponente 20 aus einem gefalteten Organoblech gebildet. Die Bodenabschnitte 22 besitzen hier senkrecht abgewinkelte Endbereiche 34, die der besseren Einbindung der Organoblechkomponenten 20 in das Kunststoffteil 18 dienen. Der Versteifungsabschnitt 24 wird hier durch entsprechend gefaltete Abschnitte des Organobleches 20 gebildet.
In 3c ist eine Variante gezeigt, die im Wesentlichen der Variante gemäß 3 entspricht. Hierbei sind die oberen Enden der beiden Teilabschnitte 32 durch eine Bördelung 36 miteinander verbunden.
Schließlich ist auch möglich, wie 3d zeigt, die beiden, den Versteifungsabschnitt 24 bildenden Bereiche der Teilelemente 32 durch Verbindungselemente 38, beispielsweise Nieten, Schrauben oder dergleichen, zu verbinden.
Selbstverständlich sind auch Mischformen der in 3a bis 3d gezeigten Varianten möglich.
Bezugszeichenliste

10: Batteriegehäuseteil
12: Aufnahmekörper
14: Boden
16: Wandabschnitt(e)
18: Kunststoffspritzgussteil
20: Organoblechkomponente
22: Bodenabschnitt
24: Versteifungsabschnitt
26: Tunnel
28: erste Kante
30: zweite Kante
32: Teilelement/ Teilabschnitt
34: Endbereich

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 2427038 A1 [0005, 0006]

Claims

Batteriegehäuseteil (10) für eine Traktionsbatterie eines Fahrzeuges, das einen elektromotorischen Antrieb aufweist, mit einem Aufnahmekörper (12) in welchen die Traktionsbatterie aufnehmbar ist, wobei der Aufnahmekörper (12) aus einem thermoplastischen Kunststoff besteht, der wenigstens eine integrierte Organoblechkomponente (20) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Organoblechkomponente (20) einen Bodenabschnitt (22) und wenigstens einen senkrecht zum Bodenabschnitt (22) verlaufenden Versteifungsabschnitt (24) aufweist.
Batteriegehäuseteil (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bodenabschnitt (22) und der Versteifungsabschnitt (24) einstückig aus einem Organoblech gebildet sind.
Batteriegehäuseteil (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Versteifungsabschnitt (24) von einem Wandbereich (16) des Aufnahmekörpers (12) in Richtung einer Mitte des Aufnahmekörpers (12) sich konisch verjüngt.
Batteriegehäuseteil (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Versteifungsabschnitt (24) sich in der Mitte des Aufnahmekörpers (12) an einem im Boden (14) des Aufnahmekörpers (12) ausgebildeten Tunnel (26) abstützt.
Batteriegehäuseteil (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bodenabschnitt (22) sich nur teilweise über den gesamten Boden (14) des Aufnahmekörpers (12) erstreckt.