DE102016120826A1

DE102016120826A1 - Batteriegehäuse

Info

Publication number: DE102016120826A1
Application number: DE102016120826.4A
Authority: DE
Inventors: Alexander Günther; Stefan Brandl; Marco Töller; Alexander Schauerte
Original assignee: Kirchhoff Automotive Deutschland GmbH
Current assignee: Kirchhoff Automotive Deutschland GmbH
Priority date: 2016-11-02
Filing date: 2016-11-02
Publication date: 2018-05-03
Anticipated expiration: 2036-11-03
Also published as: DE102016120826B4; WO2018082896A1; US20190381899A1; CN109863617A; US10843577B2; CN109863617B

Abstract

Ein Batteriegehäuse für ein elektromotorisch angetriebenes Fahrzeug umfassend ein einen Boden 2 und daran angeformte Seitenwände 3 aufweisendes Wannenteil 1 und eine das Wannenteil 1 außenseitig umgebende, eine Hohlkammer 11 aufweisende Rahmenstruktur 5. Die Seitenwände 3 des Wannenteils 1 sind zugleich Teil der Rahmenstruktur 5 und trennen das Wanneninnere von der Hohlkammer 11 der Rahmenstruktur 5. Die Rahmenstruktur 5 weist zumindest ein weiteres, an das Wannenteil 1 angeschlossenes Rahmenteil 6 zur Vervollständigung der Rahmenstruktur 5 auf.

Description

Die Erfindung betrifft ein Batteriegehäuse für ein elektromotorisch angetriebenes Fahrzeug mit einem einen Boden und daran angeformte Seitenwände aufweisenden Wannenteil und mit einer das Wannenteil außenseitig umgebenden, eine Hohlkammer aufweisenden Rahmenstruktur.
Bei elektromotorisch angetriebenen Fahrzeugen, wie beispielsweise bei Personenkraftwagen, Flurförderfahrzeugen oder dergleichen werden Batteriemodule als Stromspeicher eingesetzt. Derartige Batteriemodule sind typischerweise aus einer Vielzahl einzelner Batterien zusammengesetzt. Bei diesen Batterien handelt es sich um so genannte Hochvoltbatterien. An die Unterbringung derartiger, für einen Betrieb eines solchen Fahrzeuges notwendigen Batteriemodule, sind gewisse Anforderungen gestellt. Wesentlich ist, dass das oder die Batteriemodule in ihrem Batteriegehäuse vor äußeren Einflüssen geschützt sind. Zudem ist eine gegenüber einem Eindringen von Feuchtigkeit abgedichtete Unterbringung des oder der Batteriemodule in einem Batteriegehäuse erforderlich, um eine Kondensatbildung innerhalb des Batteriegehäuses zu verhindern. In die Batteriekammer des Batteriegehäuses eindringende Feuchtigkeit kann zu einem Kurzschluss und zu einem dadurch ausgelösten Brand des Batteriemoduls führen.
DE 20 2016 102 223 U1 offenbart ein Batteriegehäuse mit einem Wannenteil und einem lösbar mit dem Wannenteil verbundenen Deckelteil. Beide Teile weisen einen an ihren zueinander weisenden Seiten umlaufenden, nach außen abragenden Montageflansch auf. Zwischen dem Wannenteil und dem Deckelteil ist eine umlaufende Dichtung angeordnet. Beide Teile werden mit Schraubbefestigern miteinander verbunden, sodass das Innere des Batteriegehäuses abgedichtet ist.
Um den Sicherheitsanforderungen, die bei Verwendung eines solchen Batteriegehäuses in einem Fahrzeug an dieses gestellt werden, zu genügen, ist ein solches Batteriegehäuse von einer Rahmenstruktur umgeben. In vielen Fällen wird die Rahmenstruktur aus mehreren stranggepressten Leichtmetallhohlkammerprofilabschnitten zusammengesetzt. Leichtmetallstrangpressprofilabschnitte, typischerweise aus einer Aluminiumlegierung, werden vor dem Hintergrund ihres geringen Gewichtes für diese Zwecke gerne eingesetzt. Zudem können bei Wahl einer entsprechenden Legierung die Profilabschnitte auch stoßabsorbierende Eigenschaften aufweisen. Die Batteriegehäuse der vorbeschriebenen Art werden aus Kosten- und Stabilitätsgründen hingegen bevorzugt aus Stahlplatinen im Wege eines Tiefziehprozesses hergestellt. Die aus den Profilabschnitten gebildete Rahmenstruktur wird angrenzend an den Montageflansch und die benachbarte Seitenwand des Wannenteils angeordnet. Aufgrund der unterschiedlichen Materialien muss zum Fügen der Rahmenstruktur mit dem Wannenteil durch Schweißen besondere Sorgfalt angewendet werden. Eine Schweißverbindung wird bevorzugt, da der Einsatz zusätzlicher Befestiger wiederum das Gewicht des Batteriegehäuses erhöhen würde.
Eingesetzt werden zur Ausbildung der Rahmenstruktur rechtwinklige Hohlkammerprofile. Die Seitenwand des Wannenteils ist aufgrund ihrer notwendigen Auslegung zum Zwecke einer Entformung etwas geneigt. Damit liegen die die Rahmenstruktur bildenden Profilabschnitte nur im unmittelbaren Übergang zwischen dem Montageflansch und der Seitenwand an der Seitenwand an. Im Falle eines Stoßes auf die Rahmenstruktur wird dieser in den oberen Abschnitt der Seitenwand in das Wannenteil eingeleitet, sodass die Gefahr eines Eindrückens der Seitenwand in ihrem oberen Bereich besteht. Es wäre wünschenswert, wenn dieses vermieden werden könnte.
Ausgehend von dem diskutierten Stand der Technik liegt der Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, ein Batteriegehäuse der eingangs genannten Art dergestalt weiterzubilden, dass nicht nur eine Krafteinleitung im Falle eines zu empfangenden Stoßes verbessert ist, sondern dass dieses zudem ein geringeres Gewicht aufweist, auch wenn zur Realisierung der Rahmenstruktur Stahlbauteile verwendet werden.
Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch ein eingangs genanntes gattungsgemäßes Batteriegehäuse, bei dem die Seitenwände des Wannenteils zugleich Teil der Rahmenstruktur sind und damit das Wanneninnere von der Hohlkammer der Rahmenstruktur trennen und bei dem die Rahmenstruktur zumindest ein weiteres, an das Wannenteil angeschlossenes Rahmenteil zur Vervollständigung der Rahmenstruktur aufweist.
Bei diesem Batteriegehäuse bilden die Seitenwände des Wannenteils zugleich einen Teil der Rahmenstruktur. Ist das Wannenteil mit einem nach außen abragenden Montageflansch ausgerüstet, bildet auch dieser einen Teil der Rahmenstruktur. Da zumindest die Seitenwände des Wannenteils bereits einen Teil der Rahmenstruktur darstellen, braucht zur Vervollständigung der Rahmenstruktur an die Außenseite kein in sich geschlossenes Hohlkammerprofil verwendet und an das Wannenteil angeschlossen zu werden. Vielmehr braucht die Rahmenstruktur nur um diejenigen Wände oder Wandabschnitte vervollständigt zu werden, die unter Verwendung der von dem Wannenteil bereitgestellten Anteile zur Ausbildung eines Hohlkammerprofils benötigt werden. Zu diesem Zweck umfasst die Rahmenstruktur neben den Seitenwänden und, falls vorhanden, dem Montageflansch des Wannenteils ein weiteres Rahmenteil, das mit dem Wannenteil starr verbunden ist. Die Seitenwände des Wannenteils dienen somit zum einen dem Zwecke, das Wanneninnere und somit das Wannenteilvolumen zu begrenzen. Zum anderen dienen die Seitenwände zur Begrenzung der durch die Rahmenstruktur bereitgestellten Hohlkammer. Somit dienen die Seitenwände zum Trennen der vorbeschrieben Volumina. Zur Ausbildung der Rahmenstruktur bei einem Wannenteil, an dessen Seitenwände oberseitig ein abragender Montageflansch angeformt ist, was die Regel sein dürfte, kann das weitere Rahmenteil grundsätzlich ein L-förmig profiliertes Rahmenteil sein, dessen einer Schenkel mit dem Montageflansch und dessen anderer Schenkel im Bereich des unteren Abschlusses des Wannenteils, beispielsweise unterhalb seines Bodens, befestigt ist. Ein solches Rahmenteil weist somit im Unterschied zu dem herkömmlichen Konzept nur zwei Wände bzw. Schenkel auf. Ist eine größere Breite der Rahmenstruktur vorgesehen, kann ein solches Rahmenteil U-förmig ausgebildet sein. Bei Vorhandensein eines Montageschenkels am Wannenteil ist dann der mit diesem zu verbindende Schenkel eines solchen U-förmig profilierten Rahmenteils deutlich kürzer als der mit dem unteren Abschluss des Wannenteils zu verbindende. Bei einer solchen Ausgestaltung kann somit die Hälfte des Umrisses der Hohlkammer durch die Außenseite des ohnehin vorhandenen Wannenteils bereitgestellt werden. Dieses begründet die nicht unerhebliche Gewichtsersparnis, die sich mit diesem Konzept realisieren lässt.
Von besonderem Vorteil bei diesem Batteriegehäuse ist auch, dass die Rahmenstruktur aus zumindest zwei Rahmenteilen zusammengesetzt ist, wobei eines dieser Rahmenteile durch das Wannenteil bereitgestellt wird. Dieses erlaubt eine Nutzung der Hohlkammer der Rahmenstruktur, um darin Funktionselemente, Einbauten oder dergleichen unterzubringen. Dieses ist bei Hohlkammern stranggepresster Profilabschnitte nicht möglich. Bei diesen Einbauten kann es sich beispielsweise um stoßabsorbierende Elemente handeln, deren stoßabsorbierende Richtung quer zur Längserstreckung der Rahmenstruktur verläuft. Als Funktionselemente können in die Hohlkammer auch Versteifungselemente eingesetzt werden. Überdies kann die Hohlkammer der Rahmenstruktur genutzt werden, um darin Fluidleitungen unterzubringen, die für eine Kühlung des oder der in dem Wanneninneren angeordneten Batteriemodule benötigt werden. In unterschiedlichen Abschnitten oder in den parallel zu unterschiedlichen Seitenwänden verlaufenden Rahmenstrukturabschnitten können auch unterschiedliche Funktionselemente, beispielsweise solche wie vorbeschrieben, untergebracht sein.
Die mehrteilige Ausführung einer solchen Rahmenstruktur gestattet auch, dass die einzelnen Bestandteile mit unterschiedlichen Herstellungsprozessen hergestellt werden können. Das Wannenteil ist typischerweise ein kostengünstig herzustellendes, tiefgezogenes Stahlblechteil. Bei dem oder den Rahmenteilen zum Vervollständigen der Rahmenstruktur kann es sich um Blechabschnitte oder um abgekantete Blechzuschnitte handeln. Dieses schließt die Möglichkeit ein, dass diese Bleche selbst wiederum unterschiedlichen Herstellungsprozessen entstammen können, beispielsweise solchen, mit denen sich über die Länge eines solchen Armteilabschnittes unterschiedliche Wanddicken einstellen lassen. Dieses schließt ebenfalls die Möglichkeit ein, dass an einem solchen weiteren Rahmenteil andere Komponenten angeschlossen sind, bevor die Rahmenstruktur aus den mehreren Rahmenteilen zusammengesetzt wird. Insofern ist das Anschließen derartiger weiterer Komponenten vereinfacht. Beispielsweise können ein oder mehrere dieser weiteren Rahmenteile auch Sicken aufweisen, die einer Versteifung und/oder einer Falteninitialisierung im Falle einer Stoßabsorption dienen.
Aufgrund der vorbeschriebenen Gewichtseinsparung gegenüber herkömmlichen Batteriegehäusen können das oder die weiteren Rahmenteile zur Vervollständigung der Rahmenstruktur ebenfalls Stahlblechteile sein. Somit sind diese problemlos, beispielsweise durch Punktschweißungen, mit dem typischerweise ebenfalls aus einer Stahlplatine tiefgezogenen Wannenteil verschweißbar. Eine Verbindung mit Punktschweißen wird aufgrund des relativ geringen Wärmeeintrages bevorzugt, auch um einen Verzug des Wannenteils und/oder der Rahmenstruktur nicht in Kauf nehmen oder anschließend richten zu müssen.
In einer Ausgestaltung eines solchen Batteriegehäuses ist vorgesehen, dass zwei weitere Rahmenteile neben dem Wannenteil zur Vervollständigung der Rahmenstruktur verwendet werden. Bei dieser Ausgestaltung kann in einem ersten Schritt eine U-förmige und somit noch geöffnete, jedoch an gegenüberliegenden Seiten geschlossene Rahmenstruktur bereitgestellt werden, bevor durch ein weiteres, die Funktion eines Schließbleches einnehmendes Rahmenteil diese Struktur verschlossen wird. In die durch das Schließblech noch nicht verschlossene Rahmenstruktur lassen sich in einfacher Weise Funktionselemente einsetzen, auch solche, die sich zwischen der Außenseite der Seitenwand des Wannenteils und dem gegenüberliegenden Schenkel eines Rahmenteils erstrecken.
Für die Ausbildung der Rahmenstruktur des Batteriegehäuses mit mehreren Rahmenteilen unter Einbindung der Seitenwand und gegebenenfalls des daran angeformten Montageflansches des Wannenteils, welche Elemente des Wannenteils zugleich die Hohlkammer der Rahmenstruktur begrenzen, ist es nicht erforderlich, dass der Umriss des Wannenteils im Bereich seiner Seitenwände dem Umriss der gegenüberliegenden Wand der Rahmenstruktur entsprechen muss. Daher kann die Rahmenstruktur in bestimmungsgemäßer Art und Weise auch ausgebildet werden, wenn die Seitenwand des Batteriegehäuses beispielsweise nach außen gerichtete Ausbuchtungen aufweist. Dieses macht man sich in besonderer Weise bei einem Batteriegehäuse zunutze, bei dem die Seitenwände des Wannenteils jeweils über einen gekrümmten Kantenabschnitt miteinander verbunden sind und jeder gekrümmte Kantenabschnitt an wenigstens eine der durch diesen verbundenen Seitenwände unter Zwischenschaltung eines gegensinnig zu dem gekrümmten Kantenabschnitt gekrümmten Verbindungsabschnittes angeschlossen ist. Mit einer solchen Eckausbildung lässt sich das durch das Wannenteil bereitgestellte Nutzvolumen für eine Anordnung eines oder mehrerer Batteriemodule gegenüber herkömmlichen Eckausbildungen, wie beispielsweise in DE 20 2016 102 223 U1 gezeigt, um etwa 10 % vergrößern. Dieses ist für das unterzubringende Batterievolumen signifikant. Bevorzugt ist eine Ausgestaltung, bei der beide der durch einen Kantenabschnitt verbundenen Seitenwände an diesen unter Zwischenschaltung eines gegensinnig zu dem Kantenabschnitt gekrümmten Verbindungswandabschnittes angeschlossen sind. Hierdurch wird erreicht, dass die vorgesehene Breite des Montageflansches im Bereich der Eckausbildungen nicht zu schmal wird und auf diesem noch eine umlaufende Dichtung angeordnet werden kann.
Die Ausbildung des Batteriegehäuses mit ihrer besonderen Rahmenstruktur bringt auch Vorteile, wenn mehrere Wannenteile nebeneinander zur Ausbildung einer Batteriegehäuseanordnung gruppiert und miteinander verbunden sind. Bei einer solchen Ausgestaltung dient die Seitenwand und der daran typischerweise angeformte Montageflansch des benachbarten Wannenteils als ein weiteres Rahmenteil zum Vervollständigen der Rahmenstruktur. Zwei nebeneinander angeordnete Wannenteile bilden somit mit ihren zueinanderweisenden Seitenwänden und den daran angeformten Montageflanschen eine U-förmige Kammer, die die Hohlkammer der Rahmenstruktur bildet. Die beiden Montageflansche sind miteinander verbunden, beispielsweise durch ein unterhalb derselben angeordnetes Verbindungsblech. Ein Schließblech erstreckt sich bei einer solchen Ausgestaltung typischerweise zwischen den Böden der benachbarten Wannenteile und stellt ein weiteres Rahmenteil dar. Die Ausbildung der Rahmenstruktur an einer solchen Stelle bringt besondere Vorteile in der Gewichtsersparnis, da zur Ausbildung der Rahmenstruktur neben den ohnehin vorhandenen Wänden der benachbarten Wannenteile grundsätzlich nur ein Schließblech zusätzlich benötigt wird. Bei einer solchen Ausgestaltung werden die aneinander grenzenden Montageflansche der benachbarten Wannenteile miteinander verschweißt. Diese Ausgestaltung ist einer Ausgestaltung gemäß dem Stand der Technik gegenüberzustellen, bei der zwischen zwei benachbarten Wannenteilen ein vollständiges stranggepresstes Hohlkammerprofil angeordnet war.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beschrieben. Es zeigen:

1: Eine perspektivische Ansicht eines Wannenteils mit einer Rahmenstruktur als Teil eines im Übrigen nicht näher dargestellten Batteriegehäuses,
2: der in 1 dargestellte Teil des Batteriegehäuses nach Art einer Explosionsdarstellung,
3: einen Querschnitt durch die Rahmenstruktur des Batteriegehäuseteils der 1,
4: eine transparente Darstellung des Teils des Batteriegehäuses der 1 zum Visualisieren von in der Rahmenstruktur aufgenommenen Einbauten,
5: eine perspektivische Ansicht einer Anordnung von mehreren Wannenteilen mit einer Rahmenstruktur,
6: einen Querschnitt durch die Rahmenstruktur zweier aneinandergrenzender Wannenteile,
7: eine alternative Ausgestaltung der Verbindung zweier aneinandergrenzender Wannenteile,
8: eine perspektivische Darstellung entsprechend derjenigen der 1 eines weiteren Wannenteils eines Batteriegehäuses mit einer Rahmenstruktur und
9: eine perspektivische Darstellung nach Art einer Explosionsdarstellung eines Wannenteils mit einer Rahmenstruktur gemäß dem Stand der Technik.

Ein Batteriegehäuse zur Aufnahme eines oder mehrerer Batteriemodule für ein elektromotorisch angetriebenes Fahrzeug umfasst ein Wannenteil 1. Zum Verschließen des Wannenteils 1 dient ein in den Figuren nicht dargestelltes Deckelteil, welches typischerweise ebenso aufgebaut ist wie das Wannenteil 1. Zum Verschließen des Wannenteils ist ebenfalls die Verwendung eines flachen Deckel möglich. Das Wannenteil 1 des dargestellten Ausführungsbeispiels ist ein aus einer Stahlplatine im Wege eines Tiefziehprozesses hergestelltes Teil. Es verfügt über einen Boden 2, durch den die Aufstandsfläche für das oder die darin aufzunehmenden Batteriemodule bereitgestellt ist.
An den Boden 2 sind Seitenwände 3 angeformt. Der obere Abschluss der Seitenwände 3 ist durch einen von dem Wannenvolumen nach außen wegweisend angeordneten Montageflansch 4 gebildet. Der Montageflansch 4 dient zum Verbinden des Wannenteils 1 mit dem Deckelteil unter Zwischenschaltung einer umlaufenden Dichtung. Öffnungen zum Einbringen von Befestigern, wie beispielsweise Schraubbefestigern, sind in den Figuren der Einfachheit halber nicht dargestellt.
Das in 1 gezeigte Batteriegehäuseteil verfügt neben dem Wannenteil 1 über eine außenseitig bezüglich des Wannenteils 1 umlaufende Rahmenstruktur 5. Durch die Rahmenstruktur 5 ist eine Hohlkammer eingefasst. Die Rahmenstruktur 5 dient zur mechanischen Stabilisierung des Wannenteils 1 und zum Schutze desselben bzw. des oder der darin aufgenommenen Batteriemodule vor Beschädigungen von außen, etwa vor Stößen, verursacht durch einen Aufprall.
Das Batteriegehäuseteil der 1 ist in 2 nach Art einer Explosionsdarstellung gezeigt. Bei dem Wannenteil 1 des dargestellten Ausführungsbeispiels handelt es sich um ein Wannenteil, wie dieses auch herkömmlich eingesetzt wird. Von Besonderheit bei diesem Batteriegehäuseteil ist die Ausbildung der Rahmenstruktur 5. Am Aufbau der Rahmenstruktur 5 sind die Seitenwände 3 und der Montageflansch 4 des Wannenteils 1 beteiligt. Vervollständigt wird die Rahmenstruktur 5 entlang jeder Seite des Wannenteils 1 durch ein erstes Rahmenteil 6, das mit einem Anschlussschenkel 7 an die Unterseite des Montageflansches 4 angeschlossen ist, und durch ein zweites Rahmenteil 8, welches die Funktion eines Schließbleches hat und einen unteren, nach außen abgekanteten Schenkel 9 des Rahmenteils 6 mit der Außenseite des Bodens 2 des Wannenteils 1 verbindet. Die Rahmenteile 6, 8 sind über Eckverbinder 10 miteinander verbunden. Ein solcher Eckverbinder 10 ist aufgebaut wie das erste, gerade ausgeführte Rahmenteil 6, ist jedoch entsprechend der Eckausbildung bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel über 90° gekrümmt.
Der Aufbau der Rahmenstruktur 5 ist aus der Querschnittsdarstellung der 3 erkennbar. Durch die Seitenwände 3, den Montageflansch 4 und die Rahmenteile 6, 8 ist eine Hohlkammer 11 eingefasst. Somit sind an der Ausbildung des gewünschten Hohlkammerprofils, welches das Wannenteil 1 einfasst, die Seitenwände 3 und der Montageflansch 4 des Wannenteils 1 beteiligt. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die beiden weiteren Rahmenteile 6, 8 ebenfalls Stahlblechteile, die durch Punktschweißungen miteinander bzw. mit dem Wannenteil 1 verbunden sind.
Auch, wenn in den Figuren die Rahmenstruktur 5 neben dem Wannenteil 1 zwei Rahmenteile 6, 8 zur Vervollständigung der Rahmenstruktur 5 benötigt, besteht die Möglichkeit, ein zusammenhängendes, insbesondere einstückig ausgeführtes Rahmenteil, einzusetzen, welches zusammen mit dem Wannenteil 1 sodann die gewünschte Rahmenstruktur ausbildet.
Die Ausbildung der umlaufenden Hohlkammer 11 durch Verbinden von zumindest zwei Teilen erlaubt eine Nutzung der Hohlkammer 11 für Einbauten oder dergleichen, typischerweise Funktionselemente. Bei dem in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiel sind in die Hohlkammer 11, und zwar in die der Längserstreckung des Wannenteils 1 folgenden Abschnitte, stoßabsorbierende Elemente 12 eingesetzt und darin an zumindest einer Wand fixiert (siehe 4). Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die stoßabsorbierenden Elemente 12 als U-förmige Profilabschnitte ausgeführt, deren Schenkelenden voneinander wegweisend zum Anschluss an die Innenseite der den Anschlussschenkel 7 mit dem Schenkel 9 verbindenden Wand 13 der ersten Rahmenteile 6 dienen. Diese Elemente 12 sind bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ebenfalls Stahlblechteile. Anstelle derartiger Stahlblechteile können auch Aluminiumprofilabschnitte in die Hohlkammer 11 eingesetzt werden. Die stoßabsorbierende Richtung dieser Elemente 12 weist in die Ebene des Bodens 2 des Wannenteils 1.
In vielen Fällen wird man eine Mehrzahl an Wannenteilen 1 zu einer Wannenteilanordnung zusammenstellen, um das gewünschte Batterievolumen bereitzustellen. Eine solche Anordnung ist beispielhaft in 5 gezeigt. Die Wannenteile 1.1 sind, wie dieses zu dem Ausführungsbeispiel der 1 bis 4 erläutert worden ist, ebenfalls von einer Rahmenstruktur 5.1 eingefasst. Von Besonderheit bei einer solchen Wannenteilanordnung, wie in 5 gezeigt, ist die Ausbildung der Rahmenstruktur 5.1 zwischen zwei benachbarten Wannenteilen 1.1. Diese sind im Übrigen aufgebaut wie das Wannenteil 1 des vorbeschriebenen Ausführungsbeispiels. Ein solcher Abschnitt der Rahmenstruktur 5.1 ist in einem Querschnitt in 6 dargestellt. Am Aufbau dieses Abschnittes der Rahmenstruktur 5.1 sind beide benachbart zueinander angeordneten Wannenteile 1.1 beteiligt, und zwar mit ihren Seitenwänden 3.1 und ihren Montageflanschen 4.1. Wie aus 6 ersichtlich, werden durch die Seitenwände 3.1 und die Montageflansche 4.1 der nebeneinander angeordneten Wannenteile 1.1 bereits 75 % der Hohlkammer 11.1 eingefasst. Zur Vervollständigung dieses Rahmenstrukturabschnittes dient als weiteres Rahmenteil ein die Außenseiten der Böden 2.1 der benachbarten Wannenteile 1.1 verbindendes Schließblech 13. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die beiden Montageflansche 4.1 der benachbart zueinander angeordneten Wannenteile 1.1 durch ein durch Sicken 14 und randliche Abkantungen 15, 15.1 versteiftes Verbindungsblech 16 miteinander verbunden. Das Verbindungsblech 16 ist an die Unterseite der Montageflansche 4.1 durch Punktschweißen angebunden. Dieser Schweißvorgang wird ausgeführt, bevor das Schließblech 13 an den Unterseiten der Böden 2.1 ebenfalls durch Punktschweißen befestigt wird.
7 zeigt eine alternative Ausgestaltung der Ausbildung einer Verbindung zweier nebeneinander angeordneter Wannenteile 1.2. Die Nebeneinanderanordnung der Wannenteile 1.2 in der Darstellung der 7 unterscheidet sich allein dadurch von der zu 6 beschriebenen Ausgestaltung, dass die beiden Montageflansche 4.2 an ihren zueinanderweisenden Endbereichen eine Abkantung 17 aufweisen, sodass diese abgekanteten Abschnitte aneinander liegen. Zum Verbinden der Montageflansche 4.2 der benachbart zueinander angeordneten Wannenteile 1.2 wird der Stoß der Abkantungen 17 stirnseitig verschweißt. Bei dieser Ausgestaltung kann zur Gewichtsreduzierung auf den Einsatz des Verbindungsbleches 16 des Ausführungsbeispieles der 6 verzichtet werden. Die Hohlkammer 11.2 dieses Rahmenstrukturabschnittes ist ebenfalls durch ein Schließblech 13.1 verschlossen.
Von Besonderheit bei der Ausbildung der Rahmenstruktur der beschriebenen Ausführungsbeispiele ist, dass die Außenseite der Seitenwände des Wannenteils nicht durchgängig gerade ausgebildet sein muss, um, wie dieses beim Stand der Technik erforderlich ist, daran ein Hohlkammerprofil, über die Länge der Seitenwand abgestützt, anschließen zu müssen. Dieses wird in der in 8 gezeigten Ausgestaltung genutzt. 8 zeigt ein weiteres Wannenteil 1.3, welches prinzipiell aufgebaut ist wie die zuvor beschriebenen Wannenteile 1, 1.1 oder 1.2. Das Wannenteil 1.3 unterscheidet sich von den vorbeschriebenen Wannenteilen durch seine Eckausbildung zum Verbinden zweier benachbart zueinander angeordneter Seitenwände 3.3. Diese Eckausbildung 18 des Wannenteils 1.3 dient zur Vergrößerung des von dem Wannenteil 1.3 eingefassten nutzbaren Batteriemodulvolumens. Das durch das Wannenteil 1.3 bereitgestellte Batteriemodulnutzvolumen wird durch die gesamte Aufstandsfläche des Bodens 2.3 bis an den Radius im Übergang zu den an den Boden 2.3 angeformten Seitenwänden 3.3 bereitgestellt. Zu diesem Zweck ist der Krümmungsmittelpunkt des an der Eckausbildung 18 beteiligten gekrümmten Kantenabschnittes 19 nach außen versetzt worden und unter Zwischenschaltung jeweils eines gegensinnig zur Krümmung des Kantenabschnittes 19 ausgelegten Verbindungswandabschnittes 20, 20.1 an die benachbarten Seitenwände 3.3 angeschlossen. Die hiermit bewirkte Vergrößerung des Batterienutzvolumens innerhalb des Wannenteils 1.3 gelingt, ohne dass der Krümmungsradius des Kantenabschnittes 19 reduziert werden müsste. Dieses ist für eine kostengünstige Herstellung des Wannenteils 1.3 durch einen Tiefziehprozess aus einer Stahlplatine, wie dieses beim Gegenstand des Ausführungsbeispiels der 8 der Fall ist, zweckmäßig. Diese Ausbauchung der Eckausbildungen 18 des Wannenteils 1.3 beeinträchtigt die Ausbildung der zu den vorherigen Ausführungsbeispielen beschriebenen Rahmenstruktur 5.2 nicht. Diese ist unter Beteiligung der Seitenwände 3.3, des Montageflansches 4.3 mit denselben Rahmenteilen möglich, mit denen auch die Rahmenstruktur des Ausführungsbeispiels der 1 bis 4 erfolgt ist. An den nicht gerade ausgebildeten Stellen der Seitenwände geht bei diesem Ausführungsbeispiel ein verkleinerter Querschnitt der Rahmenstruktur einher. Obwohl die Steifigkeit in diesen Abschnitten reduziert ist, ist dieses aber unkritisch, da ein etwaiges Biegemoment dort am kleinsten ist.
9 zeigt eine Anordnung von Wannenteilen 21 gemäß dem Stand der Technik. Die Rahmenstruktur 22 ist aus mehreren miteinander verbundenen Hohlkammerprofilen gebildet. Bei dieser in sich geschlossenen Rahmenstruktur 22 ist eine Integration von Einbauten in die Hohlkammer nicht möglich. Zudem wird deutlich, dass für die Ausbildung des äußeren umlaufenden Rahmens sehr viel mehr Material eingesetzt wird. als bei dem Gegenstand der beschriebenen Erfindung. Besonders deutlich wird die Gewichtsersparnis, die mit dem Gegenstand der Erfindung bei einer Anordnung mehrerer Wannenteile gewonnen wird. Während beim Gegenstand des erfindungsgemäßen Konzeptes, wie in 6 beispielsweise gezeigt, zur Ausbildung des Rahmenstrukturabschnittes zwischen zwei benachbarten Wannenteilen grundsätzlich nur ein zusätzliches Schließblech als weiteres Rahmenteil benötigt wird, war im Stand der Technik zwischen zwei Wannenteilen ein vollständiges Hohlkammerprofil eingesetzt worden.
Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben worden. Ohne den Umfang der geltenden Ansprüche zu verlassen, ergeben sich für einen Fachmann zahlreiche weitere Möglichkeiten, die Erfindung im Rahmen der geltenden Ansprüche umzusetzen.
Bezugszeichenliste

1, 1.1, 1.2, 1.3: Wannenteil
2, 2.1, 2.2, 2.3: Boden
3, 3.1, 3.2, 3.3: Seitenwand
4, 4.1, 4.2, 4.3: Montageflansch
5, 5.1, 5.2: Rahmenstruktur
6: erstes Rahmenteil
7: Anschlussschenkel
8: zweites Rahmenteil
9: Schenkel
10: Eckverbinder
11, 11.1, 11.2: Hohlkammer
12: stoßabsorbierendes Element
13, 13.1: Schließblech
14: Sicke
15, 15.1: Abkantung
16: Verbindungsblech
17: Abkantung
18: Eckausbildung
19: gekrümmter Kantenabschnitt
20,20.1: Verbindungswandabschnitt
21: Wannenteil
22: Rahmenstruktur

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 202016102223 U1 [0003, 0013]

Claims

Batteriegehäuse für ein elektromotorisch angetriebenes Fahrzeug mit einem einen Boden (2, 2.1, 2.2, 2.3) und daran angeformte Seitenwände (3, 3.1, 3.2, 3.3) aufweisenden Wannenteil (1, 1.1, 1.2, 1.3) und mit einer das Wannenteil (1, 1.1, 1.2, 1.3) außenseitig umgebenden, eine Hohlkammer (11, 11.1, 11.2) aufweisenden Rahmenstruktur (5, 5.1, 5.2), dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenwände (3, 3.1, 3.2, 3.3) des Wannenteils (1, 1.1, 1.2, 1.3) zugleich Teil der Rahmenstruktur (5, 5.1, 5.2) sind und damit das Wanneninnere von der Hohlkammer (11, 11.1, 11.2) der Rahmenstruktur (5, 5.1, 5.2) trennen und dass die Rahmenstruktur (5, 5.1, 5.2) zumindest ein weiteres, an das Wannenteil (1, 1.1, 1.2, 1.3) angeschlossenes Rahmenteil ( 6, 8; 3.1, 4.1, 13; 3.2, 4.2, 13.1) zur Vervollständigung der Rahmenstruktur (5, 5.1, 5.2) aufweist.
Batteriegehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Vervollständigung der Rahmenstruktur (5, 5.1, 5.2) zwei weitere Rahmenteile (6, 8) vorgesehen sind, von denen ein erstes Rahmenteil (6) einen der Seitenwand (3) des Wannenteils (1) gegenüberliegenden Schenkel (13) sowie einen oberen Abschlussschenkel (7) zur Verbindung mit dem Wannenteil (1) aufweist und von denen ein zweites Rahmenteil (6) ein das erste Rahmenteil (6) unterseitig mit dem Wannenteil (1) verbindendes Schließblech (8) ist.
Batteriegehäuse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Wannenteil (1) oberseitig einen umlaufenden, nach außen gerichteten Montageflansch (4) aufweist und der Anschlussschenkel (7) des ersten Rahmenteils (6) an dem Montageflansch (4) befestigt ist.
Batteriegehäuse nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Schließblech (8) an der Außenseite des Bodens (2) des Wannenteils (1) befestigt ist.
Batteriegehäuse nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Rahmenteile als ein zusammenhängendes Rahmenteil, insbesondere einstückig, ausgeführt sind.
Batteriegehäuse nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zur Vervollständigung der Rahmenstruktur dienenden Rahmenteile (6, 8) durch Eckverbinder (10) miteinander verbundene, gerade Stücke sind.
Batteriegehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass an die Rahmenstruktur weitere Komponenten angeschlossen sind.
Batteriegehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in die Hohlkammer (11) der Rahmenstruktur (5) ein oder mehrere Funktionselemente (12) eingesetzt und darin befestigt sind.
Batteriegehäuse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Funktionselementen um stoßabsorbierende Elemente (12) handelt, die bezüglich ihrer Stoßabsorptionsrichtung quer zur Längserstreckung der Hohlkammer (11) und in Richtung zu dem Wannenteil hin angeordnet sind.
Batteriegehäuse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass als Funktionselemente Versteifungselemente in die Hohlkammer eingesetzt sind.
Batteriegehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ausbildung der Rahmenstruktur (5.1) als weiteres Rahmenteil die Seitenwand (3.1, 3.2) eines benachbart zu dem Wannenteil (1.1, 1.2) angeordneten Wannenteils (1.1, 1.2) vorgesehen ist.
Batteriegehäuse nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die benachbart zueinander angeordneten Wannenteile (1.1) zumindest entlang ihrer Nebeneinanderanordnung einen jeweils nach außen abragenden Montageflansch (5.1) aufweisen, die miteinander durch ein Verbindungsblech (16) verbunden sind.
Batteriegehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenwände (3.3) des Wannenteils (1.3) jeweils durch einen gekrümmten Kantenabschnitt (19) miteinander verbunden sind, wobei jeder gekrümmte Kantenabschnitt (19) des Wannenteils (1.3) an wenigstens eine der durch diesen verbundenen Seitenwände (3.3) unter Zwischenschaltung eines gegensinnig zu dem gekrümmten Kantenabschnitt (19) gekrümmten Verbindungswandabschnittes (20, 20.1) angeschlossen ist.
Batteriegehäuse nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass beide der durch einen gekrümmten Kantenabschnitt (19) verbundenen Seitenwände (3.3) an diesen unter Zwischenschaltung eines gegensinnig zu dem gekrümmten Kantenabschnitt (19) gekrümmten Verbindungswandabschnittes (20, 20.1) angeschlossen sind.
Batteriegehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Wannenteil (1, 1.1, 1.2, 1.3) ein aus einer Platine tiefgezogenes Metallteil, insbesondere ein Stahlteil ist.
Batteriegehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine weitere Rahmenteil (6, 8) ein umgeformtes Metallblechteil, insbesondere Stahlblechteil, ist oder zumindest ein solches umfasst.