DE102016222550A1

DE102016222550A1 - Bodenanordnung für ein temperierbares Batteriegehäuse und Verfahren zu dessen Herstellung

Info

Publication number: DE102016222550A1
Application number: DE102016222550.2A
Authority: DE
Inventors: Thomas Mertens; Max Ehleben
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2016-11-16
Filing date: 2016-11-16
Publication date: 2018-05-17
Anticipated expiration: 2036-11-17
Also published as: DE102016222550B4

Abstract

Bodenanordnung für ein temperierbares Batteriegehäuse zur Aufnahme von Batteriezellen, wobei die Bodenanordnung 1 eine Metallplatte 2 umfasst, die einerseits mit den Batteriezellen 17 in wärmeleitender Verbindung steht und andererseits mittels eines zirkulierenden Temperiermediums temperierbar ist.Es wird vorgeschlagen, die Bodenanordnung 1 so zu gestalten, dass auf der den Batteriezellen 17 abgewandten Seite der Metallplatte 2, unter Ausbildung wenigstens eines Raums zur Zirkulation des Temperiermediums, eine an die Metallplatte 2 fluiddicht angeschlossene Wandung 7, 7.1, 7.2 aus einem faserverstärkten Kunststoff ausgebildet ist, wobei der Raum zur Zirkulation des Temperiermediums zwischen der Metallplatte 2 und der Wandung 7, 7.1, 7.2 liegt.

Description

Gegenstand der Erfindung ist eine Bodenanordnung für ein temperierbares Batteriegehäuse, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, weiter gehört es zur Erfindung ein Verfahren zu dessen Herstellung anzugeben.
Batteriegehäuse für Kraftfahrzeuge, insbesondere großflächige Batteriegehäuse, die Traktionsbatterien für elektrisch oder teilelektrisch angetriebene Kraftfahrzeuge aufnehmen, bedürfen einerseits einer Kühlung, da sich die Batterien während des Betriebs stark aufheizen und müssen andererseits bei niedrigen Temperaturen vorgeheizt werden, um einen ordnungsgemäßen Betrieb zu gewährleisten. Üblicherweise handelt es sich bei Traktionsbatterien um Hochvoltbatterien, so dass deren Gehäuse darüber hinaus erhöhten Anforderungen hinsichtlich der mechanischen Sicherheit unterliegen, da sie bei einer Verformung der Fahrzeugstruktur gewährleisten müssen, dass eine Berührung der Insassen und gegebenenfalls der Rettungskräfte mit den spannungsführenden Teilen der Batterie verhindert wird. Darüber hinaus ist im Zuge der Forderung nach einem möglichst günstigen Verhältnis zwischen Antriebsleistung und Gewicht des Kraftfahrzeugs die gesamte Konstruktion möglichst leicht auszuführen. Weiter ist die Konstruktion zur Vereinfachung des Fertigungsprozesses möglichst so zu gestalten, dass Baugruppen automatisch vorgefertigt werden können, so dass die Zahl der zu montierenden Bauteile möglichst gering bleibt.
Um einerseits die Temperierung der Batterie und andererseits deren sichere Einhausung zu gewährleisten, wurden bereits Vorschläge gemacht. So ist beispielsweise aus der DE 10 2011 107 007 A1 eine Traktionsbatterie in einem Kraftfahrzeug bekannt, die aus mehreren Zellenverbunden von Batteriezellen besteht. Dabei schließen die Zellenverbunde zumindest einerseits an Kühlplatten an und sind in einem Batteriekasten aufgenommen, der am Kraftfahrzeug zu befestigen ist. Die mit Kühlmittel durchströmten Kühlplatten sind über einen Hohlprofilrahmen an eine Kühlmittelversorgung angeschlossen. Bevorzugt sind die Kühlplatten aus Kühlkanäle aufweisenden Strangpressprofilen gefertigt, die aus einer Leichtmetalllegierung bestehen, während der Rahmen mit den Tragstreben aus Stahlblech gefertigt ist. Eine derartige Konstruktion besteht einerseits aus einer Vielzahl von Einzelteilen und ist andererseits durch die Verwendung von Metallmaterialien relativ schwer.
Weiter ist in der DE 10 2005 054 764 B3 eine Tragwanne für einen Kraftwagen, insbesondere einen Lastkraftwagen, beschrieben, die aus faserverstärktem Kunststoff gefertigt ist und zur Aufnahme einer Fahrzeugbatterie dient. An entsprechenden Befestigungsstellen ist die Tragwanne am Kraftwagen befestigbar. Die Tragwanne selbst umfasst ein vorgefertigtes Fasergerüst aus Faserprofilen, das mit dem Kunststoff verbunden ist. Eine derartige Konstruktion ist zwar leicht, ermöglicht aber wegen der ausschließlichen Verwendung von Kunststoff keine effiziente Kühlung der Batterie.
Um möglichst leichte Bauteile zu erzeugen, die dennoch eine hohe mechanische Festigkeit besitzen, wird in der DE 10 2013 001 943 A1 eine Anordnung vorgeschlagen, bei der ein thermoplastischer Faserverbundwerkstoff (Organoblech) quasi-flächig formschlüssig mit einer metallischen Komponente zu einer Leichtbau-Mischbaugruppe gefügt ist. Dabei sind Vorsprünge an der metallischen Komponente vorgesehen, die in die thermoplastische Matrix des Organobleches, bis wenigstens in den Bereich dessen Verstärkungs-Fasern, eingedrückt werden. Zum Fügen wird an der Stirn der Vorsprünge durch Einbringen von Reibung und Druck in die metallische Komponente mittels eines Schwingungs-Generators Wärme erzeugt, derart, dass die thermoplastische Matrix temporär lokal angeschmolzen wird. Als Vorsprünge können Laschen oder kraterförmige Hohlkegelstümpfe an der metallischen Komponente befestigt oder ihr durch Anguss beziehungsweise durch Ausstanzen und Ausbiegen oder durch Austreiben angeformt sein. Mittels des vorgeschlagenen Materialmixes und der vorgeschlagenen Fügetechnik lässt sich zwar eine Leichtbaugruppe erzeugen, eine Kühlung ist jedoch nicht vorgesehen und auch nicht möglich.
Ausgehend vom vorstehend angesprochenen Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, eine Bodenanordnung für ein Batteriegehäuse zu schaffen die eine effiziente Kühlung der Batterie ermöglicht, über eine hohe mechanische Festigkeit verfügt und darüber im Leichtbau gewichtsparend ausgeführt ist. Weiter gehört es zur Aufgabe ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Bodenanordnung anzugeben.
Gelöst wird die Aufgabe hinsichtlich der Bodenanordnung für ein Batteriegehäuse durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 und hinsichtlich des Verfahrens zur Herstellung durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 15, vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den jeweiligen abhängigen Ansprüchen gekennzeichnet.
Zur Lösung der Aufgabe wurde von einer Bodenanordnung für ein temperierbares Batteriegehäuse zur Aufnahme von Batteriezellen ausgegangen, die eine Metallplatte umfasst, welche einerseits mit dem Batteriezellen in wärmeleitender Verbindung steht und andererseits mittels eines zirkulierenden Temperiermediums temperierbar ist. Es ist an dieser Stelle darauf hinzuweisen, dass der Begriff „Bodenanordnung“ zum Ausdruck bringen soll, dass es sich dabei nicht zwangsläufig um ein gesondertes, eigenständiges Bauteil handeln muss, sondern dass die Bodenanordnung vielmehr auch integraler Bestandteil eines größeren Bauteils, zum Beispiel des Batteriekastens ein kann, wenn dieser ganz oder in Teilen einstückig mit der Bodenanordnung ausgebildet ist.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass auf der den Batteriezellen abgewandten Seite der Metallplatte unter Ausbildung wenigstens eines Raums zur Zirkulation des Temperiermediums, ein an die Metallplatte fluiddicht angeschlossene Wandung aus einem faserverstärkten Kunststoff ausgebildet ist, wobei der Raum zur Zirkulation des Temperiermediums zwischen der Metallplatte und der Wandung liegt. Auf diese Weise ergibt sich ein Leichtbauverbund hoher Festigkeit, der vollautomatisch und damit kostengünstig herstellbar ist.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Bodenanordnung wird vorgeschlagen, dass an der dem wenigstens einen Raum zur Zirkulation des Temperiermediums zugewandten Seite der Wandung aus dem faserverstärkten Kunststoff und/ oder an der dem wenigstens einen Raum zur Zirkulation des Temperiermediums zugewandten Seite der Metallplatte wenigstens ein Leitelement zur Führung des Temperiermediums angeordnet ist. Durch diese Maßnahme wird die Anzahl der Bauteile erheblich reduziert und darüber hinaus erreicht, dass im Fall der Ausbildung des Leitelementes an der Wandung aus faserverstärktem Kunststoffs, dieses im Formprozess selbst erzeugt werden kann.
In Weiterbildung der Bodenanordnung kann es vorteilhafter sein, dass in dem wenigstens einen Raum zur Zirkulation des Temperiermediums wenigstens ein Stützelement vorgesehen ist, das die Metallplatte und die Wandung aus faserverstärktem Kunststoff gegeneinander abstützt und dass das wenigstens eine Stützelement einerseits mit der Metallplatte und andererseits mit der Wandung aus faserverstärktem Kunststoff fest verbunden ist. Hierdurch wird eine weitere Steigerung der Festigkeit der Bodenanordnung erreicht. Sind die Stützelemente an der Wandung aus faserverstärktem Kunststoff angeordnet, lassen sich diese ebenfalls im Formprozess selbst erzeugen, was die Herstellung vereinfacht und verbilligt. In diesem Fall erfolgt die Verbindung der Stützelemente mit der Metallplatte durch Verkleben.
Von besonderem Vorteil ist es, wenn die Stützelemente gleichzeitig Leitelemente zur Leitung des Temperiermediums sind, weil dadurch einerseits eine durch Stützelemente ungestörte Führung des Temperiermediums realisierbar ist und sich andererseits durch die Zusammenfassung beider Funktionen eine Vereinfachung der Form zur Herstellung erreichen lässt.
Um den Herstellungsprozess zu vereinfachen, ist es weiter von Vorteil, wenn das wenigstens eine Leitelement bzw. die Leitelemente und/ oder das wenigstens eine Stützelement bzw. die Stützelemente durch Verformung oder Ausformung der Wandung aus faserverstärktem Kunststoff auf die Metallplatte zu ausgebildet sind. Durch diese Maßnahme entfällt ein eigener Prozessschritt zu deren Erzeugung.
Die Zuführung bzw. Abführung des Temperiermediums erfolgt vorteilhaft über entsprechende Zuführ- bzw. Abführöffnungen die an der Metallplatte und/ oder an der Wandung aus faserverstärktem Kunststoff im Bereich des wenigstens einen Raums zur Zirkulation des Temperiermedium angeordnet sind.
Zur Optimierung des Fügens von Metallplatte und Wandung aus faserverstärktem Kunststoff ist es von Vorteil, wenn einerseits die Metallplatte eben ausgebildet ist und andererseits an der Wandung aus faserverstärktem Kunststoff ein Rand ausgebildet ist, an dem die Metallplatte anliegt. Weiter optimiert werden kann diese Maßnahme dadurch, dass die Wandung aus faserverstärktem Kunststoff die Schmalseite der Metallplatte umgreift. Auf diese Weise ergibt sich ein definierter Bereich zum Auftrag des Klebemittels und es wird eine Führung für die Aufnahme der Metallplatte beim Fügevorgang realisiert.
Das Fügen von Wandung und Metallplatte erfolgt in der Weise, dass der Rand und gegebenenfalls die Stützelemente mit der Metallplatte verklebt und/ oder verschraubt werden, dabei ist es vorteilhaft zumindest den Rand zu verkleben, um eine Abdichtung ohne Zusatzmaßnahmen zu erreichen. Eine zusätzliche Verschraubung erhöht die Festigkeit des Verbundes.
Eine die Bodenanordnung verbessernde Weiterbildung sieht vor, die Wandung aus faserverstärktem Kunststoff aus wenigstens zwei Lagen, jeweils aus faserverstärktem Kunststoff auszubilden, derart, dass zumindest eine der der Metallplatte abgewandten Lagen aus langfaserig kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff besteht. Ein derartiger Aufbau trägt erheblich zur Festigkeit der Anordnung bei, bzw. erlaubt es, die Anordnung bei gleicher Festigkeit leichter auszubilden.
Um Kontaktkorrosion zu vermeiden, ist es von Vorteil, die Wandung aus faserverstärktem Kunststoff oder zumindest die der Metallplatte zugewandte Lage elektrisch isolierend auszuführen.
Zur vorteilhaften Verbesserung der Kühleigenschaft ist in Weiterbildung der Bodenanordnung die Anordnung der Leitelemente so gewählt, dass sich im Wesentlichen eine regelmäßige, rasterartige Verteilung über die Fläche des Raums zur Zirkulation des Temperiermediums ergibt. In diesem Fall ist die Anordnung der wenigstens einen Zuströmöffnung und der wenigstens einen Abströmöffnung und die Anströmung der Leitelemente so getroffen, dass die Verteilung des Temperiermediums nach Art mehrerer sich überlagernder Galtonbretter weitgehend gleichmäßig erfolgt.
Eine alternative vorteilhafte Ausbildung zur Verbesserung der Kühleigenschaften sieht vor, die Anordnung der Leitelemente und die Lage der wenigstens einen Zuströmöffnung und der wenigstens einen Abströmöffnung so zu wählen, dass sich ein mäandernder Strom des Temperiermediums durch den Raum zur Zirkulation des Temperiermediums ergibt.
Um die Gleichmäßigkeit der Wärmeabfuhr über die gesamte Fläche der Metallplatte zu optimieren, kann es vorteilhaft sein, die Leitelemente und die Lage der Zuströmöffnung bzw. Zuströmöffnungen und der Abströmöffnung bzw. Abströmöffnungen so anzuordnen, dass sich eine Durchströmung des Raums zur Zirkulation des Temperiermediums im Gegenstrom ergibt. Diese Maßnahme lässt sich mit den vorstehenden Maßnahmen zur Verbesserung der Kühleigenschaften kombinieren.
Zur Herstellung einer Bodenanordnung mit den vorstehend beschriebenen Eigenschaften ist ein Verfahren vorgesehen, das mehrere Hauptschritte umfasst, wobei hinsichtlich der Ausgestaltung der Hauptschritte zahlreiche Varianten möglich sind. Als erster Hauptfertigungsschritt ist vorgesehen, dass ein oder mehrere Lagen von faserverstärkten Kunststoffhalbzeugen in einer ein Sickenbild mit umlaufendem erhabenem Rand aufweisende Press- oder Spritzform platziert werden. Im zweiten Hauptfertigungsschritt werden die Lagen unter Einsatz von Wärme und Druck miteinander so verpresst, dass unter Ausbildung von Sickenbergen und Sickentälern und einem diese in ihrer Gesamtheit umschließenden erhabenen Rand ein stoffschlüssiger Verbund entsteht. Im dritten Hauptfertigungsschritt wird der Verbund mit der Metallplatte verklebt derart, dass der Rand und die der Metallplatte unmittelbar zugewandten Sickenberge mit der Metallplatte klebetechnisch verbunden sind. Unter unmittelbar zugewandt wird dabei verstanden, dass die entsprechenden Sickenberge im nicht verklebten Zustand an der Metallplatte anliegen.
Unter „Sickenbild mit umlaufendem erhabenem Rand“ soll verstanden werden, dass in die Press- oder Spritzform ein Negativ von Sicken formtechnisch eingearbeitet ist, das von einem umlaufenden Rand eingeschlossen ist. Mit dem Begriff „Sicken“ ist hier gemeint, dass diese aus Erhebungen (Sickenbergen) und diesen benachbarten Vertiefungen (Sickentälern) bestehen, wobei die Sickentäler nach dem Fügen mit der Metallplatte die Kanäle für die Zirkulation des Temperiermediums ausbildet. Unter „Sicken“ sollen nicht nur längliche Gebilde der vorstehend beschriebenen Art verstanden werden, sondern auch runde, ovale, rechteckige, quadratische oder rautenförmige.
In einer ersten Variante des ersten Fertigungshauptschrittes ist vorgesehen, dass mehrere Lagen von faserverstärkten Kunststoffhalbzeugen in einer das Sickenbild mit dem umlaufendem erhabenem Rand aufweisende Press- oder Spritzform platziert werden, wobei wenigstens die beim späteren Fügen mit der Metallplatte dieser zugewandte Lage aus glasfaserverstärktem Kunststoff besteht und wenigstens eine Lage ein langfaserig kohlenstofffaserverstärktes Kunststoffhalbzeug ist. Durch diesen einfachen Werkstoffmix lässt sich die Festigkeit der Bodenanordnung erheblich verbessern, ohne dass zusätzliche Fertigungsschritte notwendig sind. Außerdem wird durch die direkt an die Metallplatte anschließende Lage aus glasfaserverstärktem Kunststoff Kontaktkorrosion verhindert. Die in der Pressform platzierten Lagen können dabei vollkonsolidierte Organobleche und/ oder duroplastische Prepregs und/ oder reaktive thermoplastische Prepregs sein.
Bei Organoblechen handelt es sich um Faser-Matrix-Halbzeuge, die aus einem Fasergewebe oder einem Fasergelege bestehen, das in eine thermoplastische Kunststoffmatrix eingebettet ist. Die Vorteile einer thermoplastischen Matrix liegen in der Warmumformfähigkeit der Halbzeuge und den daraus resultierenden kürzeren Prozesszeiten im Vergleich zu konventionellen duroplastischen Faserverbundwerkstoffen. Faserwerkstoffe, die häufig Verwendung finden, sind Glas, Aramid und Kohlenstoff (Carbon). Gewebe und Gelege von Verstärkungsfasern haben den Vorteil, dass die Fasern auch rechtwinklig zueinander verlaufen können, so dass die mechanischen Eigenschaften von Organoblech im Vergleich mit konventionellen Werkstoffen sehr gut sind.
Prepreg steht für „preimpregnated (fibres)“ also vorimprägnierte Fasern. Im Sprachgebrauch gemeint sind dabei Faser-Matrix-Halbzeuge, die unter Temperatur und Druck ausgehärtet werden. Die Verstärkungsfasern liegen dabei in Form von Geweben oder Gelegen oder unidirektional vor. Die Matrix kann eine nicht polymerisierte duroplastische Kunststoffmatrix sein, es ist aber auch möglich, eine reaktive thermoplastische Kunststoffmatrix zu verwenden.
Eine vorteilhafte weitere Ausgestaltung sieht vor, dass der Werkstoffmix so gewählt ist, dass die beim späteren Fügen mit der Metallplatte dieser zugewandten Lage ein plattenförmiges, kurzglasfaserverstärktes, textiles Halbzeug ist, das eine noch nicht auspolymerisierte duroplastische Matrix enthält, zum Beispiel SMC, oder eine auspolymerisierte thermoplastische Matrix enthält, zum Beispiel GMT, oder eine noch nicht auspolymerisierte reaktive thermoplastische Matrix enthält. SMC steht dabei für „Sheet Molding Compound“. Bei solchen Halbzeugen liegen die Verstärkungsfasern als Schnittfasern oder in Matten und Geweben vor, wobei relativ große Faserlängen realisierbar sind, was eine schwierigere Umformbarkeit bedingt. GMT steht für „Glasmattenverstärkter Thermoplast“. Bei Halbzeugen aus GMT kommen die Verstärkungsfasern in Kurz- und Langform vor, was die Umformbarkeit begünstigt.
In einer weiteren alternativen Ausführung ist der Werkstoffmix so gewählt, dass die beim späteren Fügen mit der Metallplatte die dieser zugewandten Lage ein haufenförmiges, kurzglasfaserverstärktes, textiles Halbzeug ist, das eine noch nicht auspolymerisierte duroplastische Matrix enthält, zum Beispiel BMC, oder eine auspolymerisierte thermoplastische Matrix enthält, zum Beispiel LFT, oder eine noch nicht auspolymerisierte reaktive thermoplastische Matrix enthält. BMC steht dabei für „Bulk Moulding Compound“. Derartige Materialien, bei denen die Verstärkungsfasern in sehr kurzer Form vorliegen, werden in Heißpresstechnik oder in Spritzgusstechnik verarbeitet. LFT seht für „Langfaserverstärkte Thermoplaste“. Die Verarbeitung solcher Materialien erfolgt so, dass entweder ein Granulat, bestehend aus in eine thermoplastische Matrix eingebetteten Verstärkungsfasern, mittels Extruder plastifiziert in die Pressform eingebracht und umgeformt wird oder dass eine thermoplastische Matrix plastifiziert, in einem Mischer mit der Verstärkungsfaser vermischt und in die Pressform eingebracht und umgeformt wird.
Eine weitere Variante des Herstellprozesses sieht vor, dass die Lage aus langfaserig kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff ein kontinuierlich kohlenstofffaserverstärktes, textiles Halbzeug ist und wenigstens eine Lage aus glasfaserverstärktem Kunststoff durch Hinterspritzen mit kurzglasfaserverstärktem duroplastischem oder thermoplastischem Kunststoff erzeugt wird, so dass ein stoffschlüssiger Verbund entsteht. Die Verarbeitung findet dabei in einer Spritzgießform statt, in die die gegebenenfalls bereits vorgeformte Lage aus langfaserig kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff eingelegt ist, wobei die Spritzgießform so gestaltet ist, dass durch das Hinterspritzen mit dem kurzglasfaserverstärkten duroplastischen oder thermoplastischen Kunststoff der hinterspritzte Teil nach dem Fügen mit der Metallplatte die Kanäle für die Zirkulation des Temperiermediums ausbildet.
Die erfindungsgemäße Anordnung ist grundsätzlich für sämtliche Batterien anwendbar, die einer Temperierung bedürfen. Eine Anwendung ist demnach insbesondere im Kraftfahrzeugbau, Schiffbau, und Flugzeugbau denkbar, insbesondere wenn Gewichtsrestriktionen vorliegen.
Weitere Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

1 Perspektivische Darstellung einer Bodenanordnung im nicht gefügten Zustand mit Blickrichtung von schräg oben
2 Perspektivische Darstellung eines Batteriegehäuses mit daran angeordneter Bodenanordnung im gefügten Zustand mit Blickrichtung von schräg oben
3 Perspektivische Darstellung einer Metallplatte für die Bodenanordnung im nicht gefügten Zustand mit Blickrichtung von schräg unten
4a Perspektivische Darstellung einer ersten Ausführung einer faserverstärkten Wandung für die Bodenanordnung im nicht gefügten Zustand mit Blickrichtung von schräg oben
4b Perspektivische Darstellung einer zweiten Ausführung einer faserverstärkten Wandung für die Bodenanordnung im nicht gefügten Zustand mit Blickrichtung von schräg oben
5 Schnittdarstellung eines Teilbereichs einer ersten Pressform zur Fertigung und Schnittdarstellung eines Teilbereichs der gefügten Bodenanordnung
6 Schnittdarstellung eines Teilbereichs einer zweiten Pressform zur Fertigung

Die Darstellung gemäß 1 zeigt eine Bodenanordnung 1 im nicht gefügten Zustand, perspektivisch mit Blickrichtung von schräg oben. Da die Darstellung viele gleichartige Elemente aufweist, sind aus Gründen der besseren Übersicht jeweils nur einige davon mit Bezugszeichen versehen.
Die Bodenanordnung 1 besteht aus einer Metallplatte 2, die eine Zuströmöffnung 3 und eine Abströmöffnung 4 aufweist. Darüber hinaus ist die Metallplatte 2 im Randbereich mit Randbohrungen 5 und in der Fläche mit Flächenbohrungen 6 versehen. Als zweite Komponente weist die Bodenanordnung 1 eine Wandung 7 aus faserverstärktem Kunststoff auf, die mit der Metallplatte 2 korrespondiert. An der Wandung 7 ist ein umlaufender Rand 8 angeordnet, der eine mit Sickenbergen 9 versehenen Bereich der Wandung 7 umschließt, wobei die Sickenberge 9 die Leitelemente zur Führung des Temperiermediums ausbilden. Die Sickenberge 9 bilden ein im Wesentlichen regelmäßiges Muster und sind jeweils von Sickentälern 10 umgeben. Die Höhe der Sickenberge 9 entspricht im Wesentlichen der Höhe des umlaufenden Randes 8. Weiter sind von dem umlaufenden Rand 8 ausgehend wallartige Sicken 11 vorgesehen, die sich in das regelmäßige Muster von Sickenbergen 9 hinein erstrecken. Die Höhe der wallartigen Sicken 11 entspricht ebenfalls der des umlaufenden Randes 8. Wie aus der Darstellung gemäß 1 weiter ersichtlich, sind in dem erhabenen Rand 8 der Wandung 7 Bohrungen 12 vorgesehen, die mit den Randbohrungen 5 in der Metallplatte 2 korrespondieren und zum späteren Verschrauben von Metallplatte 2 und Wandung 7 dienen. Korrespondierend mit den Flächenbohrungen 6 in der Metallplatte 2 sind an der Wandung 7 Stützelemente 13 vorgesehen, die an die Wandung 7 angeformt sind und in ihrer Höhe der Höhe des umlaufenden Randes entsprechen. Die Stützelemente 13 sind von Befestigungsbohrungen 14 durchsetzt, die mit den Flächenbohrungen 6 korrespondieren.
Zum Fügen der Bodenanordnung 1 gemäß 1 wird auf den umlaufenden Rand 8, die Sickenberge 9, die wallartigen Sicken 11 und die Stützelemente 13 und/ oder auf die jeweils korrespondierenden Bereiche der Metallplatte 2 ein Klebstoff (nicht dargestellt) aufgetragen und die Metallplatte 2 und die Wandung 7 in Richtung der Pfeile 15 gegebenenfalls unter Druck zusammengeführt, so dass diese im Bereich des umlaufenden Randes 8, der Sickenberge 9, der wallartigen Sicken 11 und der Stützelemente 13 klebetechnisch verbunden sind. Das aus Wandung 7 und Metallplatte 2 gefügte Bauteil weist in seinem Innern Hohlräume auf, die fließtechnisch miteinander verbunden sind und den Raums zur Zirkulation des Temperiermittels bilden. Um den Verbund weiter zu stabilisieren, sind Schraubverbindungen (nicht dargestellt) vorgesehen, wobei die Schrauben (nicht dargestellt) der Schaubverbindungen die korrespondierenden Bohrungen 5, 6, 12, 14 in der Metallplatte 2 und der Wandung 7 aus faserverstärktem Kunststoff durchsetzen.
Ist die Bodenanordnung 1 aus Metallplatte 2 und Wandung 7 gefügt, bilden sich, wie vorstehend bereits angesprochen, in deren Inneren durch die Sickentäler 10 Kanäle aus, die nach oben hin durch die Metallplatte 2 abgedeckt sind. Diese Kanäle stehen mit der Zuströmöffnung 3 und der Abströmöffnung 4 in fließtechnischer Verbindung, so dass dann, wenn die Zuströmöffnung 3 und die Abströmöffnung 4 an einen Kreislauf für ein Temperiermedium (nicht dargestellt) angeschlossen sind, dieses in den Kanälen die Bodenanordnung 1 durchströmen kann.
Abweichend vom in Verbindung mit 1 beschriebenen Beispiel sind eine Reihe von Modifikationen möglich. So ist die beschriebene Verschraubung von Metallplatte 2 und Wandung 7 eine zusätzliche die Stabilität erhöhende Maßnahme, die beschriebenen Bohrungen 5, 6, 12, 14 können ganz oder teilweise entfallen, wenn diese zusätzliche Stabilisierung nicht erforderlich ist.
Es besteht auch die Möglichkeit die beschriebenen Stützelemente 13 entfallen zu lassen, wenn die klebetechnische Verbindung zwischen umlaufendem Rand 8, Sickenbergen 9 und wallartigen Sicken 11, jeweils mit der Metallplatte 2, für die geforderte Festigkeit ausreicht.
Eine weitere mögliche Modifikation des Beispiels nach 1 kann darin bestehen, die Zuströmöffnung und/ oder die Abströmöffnung für das Temperiermedium nicht an der Metallplatte 2, sondern an der Wandung 7 anzuordnen. Weiter besteht die Möglichkeit, mehrere Zuströmöffnungen und/ oder Abströmöffnungen an der Metallplatte 2 und/ oder der Wandung 7 vorzusehen.
Verwendet wird die vorstehend beschriebene Bodenanordnung 1 in Verbindung mit einem Batteriegehäuse, das in 2 beispielhaft dargestellt ist. Wie dort gezeigt, ist die Bodenanordnung 1 mit Seitenwänden 16 versehen, so dass sich ein kastenartiger Raum ausbildet, der durch die Seitenwände 16 und durch die Metallplatte 2 der Bodenanordnung 1 begrenzt ist. In dem kastenartigen Raum befinden sich Batterie-Module 17, die durch Trennwände 18 voneinander separiert sind. Nach oben hin ist das Batteriegehäuse durch einen Deckel (nicht dargestellt) verschließbar. Schraubenöffnungen 19 zur Aufnahme von Deckelschrauben (nicht dargestellt) sind in den oberen Schmalseiten der Seitenwänden 16 angedeutet. Im Hinblick auf ein einfaches Verständnis der Erfindung sind in der 2 wesentliche Batteriekomponenten, wie etwa Batteriezellen, Pole oder die Verkabelung, weggelassen.
Die Metallplatte 2 aus 1 ist in 3 aus anderer Perspektive, nämlich mit Blickrichtung von schräg unten dargestellt. Neben den bereits erwähnten Randbohrungen 5 und den Flächenbohrungen 6 sind auch die Zuströmöffnung 3 und die Abströmöffnung 4 erkennbar. Im Bereich der Zuströmöffnung 3 und der Abströmöffnung 4 ist die Metallplatte 2 mit Durchbrüchen 20, 21 versehen, die im gefügten Zustand von Metallplatte 2 und Wandung 7 ein Zuströmen des Temperiermediums in die Temperierkanäle zwischen Metallplatte 2 und Wandung 7, also dem Raum zur Zirkulation des Temperiermediums, ermöglichen.
Das Gegenstück zur in 3 gezeigten Metallplatte 2, nämlich die Wandung 7 aus faserverstärktem Kunststoff zeigen die 4a und 4b, jeweils in unterschiedlicher Ausführung hinsichtlich der Gestaltung der Leitelemente zur Führung des Temperiermediums.
Die in 4a gezeigte Wandung 7 aus faserverstärktem Kunststoff entspricht der in 1 beschriebenen, die Bezugszeichen sind deshalb für identische Teile identisch. Erkennbar sind auch hier die Sickenberge 9, die von den Sickentälern 10 umgeben sind. Umschlossen ist das weitgehend gleichmäßige Muster aus Sickenbergen 9 und Sickentälern 10 durch den umlaufenden Rand 8, von dem aus sich die wallartigen Sicken 11 nach innen erstrecken. Ebenfalls erkennbar sind die Stützelemente 13, die zwar nicht in das Muster der Sickenberge 9 und Sickentäler 10 eingegliedert sind, aber durch ihre Formgebung kein wesentliches Hindernis für ein zirkulierendes Temperiermedium darstellen.
Wie aus 4a in Verbindung mit 3 erkennbar, sind in der Wandung 7 ein Zuströmbereich 23 und ein Abströmbereich 24 vorgesehen, der frei von Sickenbergen 9 ist, so dass bei gefügter und an einen Temperiermittelkreislauf angeschlossener Bodenanordnung 1 (1), das Temperiermedium (nicht dargestellt) über die Zuströmöffnung 3 und den einen Durchbruch 20 weitgehend ungehindert einströmen kann und über den anderen Durchbruch 21 und die Abströmöffung 4 ungehindert abströmen kann. Desgleichen sind auch die Randbereiche 22 innerhalb des umschließenden erhabenen Randes 8 frei von Sickenbergen 9, was der besseren Verteilung des über die Zuströmöffnung 3 zugeführten Temperiermediums bzw. der besseren Abführung des über die Abführöffnung 4 abzuführenden Temperiermediums dient. Die wallartigen Sicken 11, die sich wie erwähnt von dem erhabenen Rand 8 nach innen erstrecken, haben die Aufgabe, den Strom des Temperiermediums zu lenken, während das weitgehend gleichmäßige Muster an Sickenbergen 9 für eine vielfältige Aufspaltung des Kühlmittelstroms nach Art sich überlagernder Galtonbretter sorgt.
Eine andere Art der Führung des Temperiermittelstroms ist in 4b beispielhaft gezeigt. Die Bezugszeichen sind bei diesem Beispiel mit einem Index nach dem Punkt versehen, soweit sie eine identische oder ähnliche Funktion haben, wie in den vorstehend beschriebenen Beispielen.
Die in 4b gezeigte Wandung 7.1 weist ebenfalls einen umlaufenden Rand 8.1 auf. Innerhalb des umlaufenden Randes 8.1 ist in der Wandung 7.1 ein Zuströmbereich 23.1 und ein Abströmbereich für das Temperiermedium vorgesehen. Zuströmbereich 23.1 und Abströmbereich 24.1 befinden sich einander gegenüberliegend an entgegengesetzten Enden der Wandung 7.1, und zwar benachbart zu dem Teil des umlaufenden Randes 8.1, der an einer ersten Längskante 26 der Wandung 7.1 angeordnet ist. Von dem an der ersten Längskante 26 angeordneten Teil des umlaufenden Randes 8.1 und von dem an der zweiten gegenüberliegenden Längskante 27 der Wandung 7.1 angeordneten Teil des umlaufenden Randes 8.1 ausgehend, sind wechselseitig wallartige Sicken 11.1 angeordnet, die sich geradlinig nach innen, also in Richtung auf die gegenüberliegende Längskante 26, 27 erstrecken. Die Länge der sich nach innen erstreckenden wallartigen Sicken 11.1 ist so bemessen, dass zwischen ihrem Ende und dem ihrem Ausgangspunkt jeweils gegenüberliegenden Teil des umlaufenden Rands 8.1 ein freier Bereich bleibt, so dass sich insgesamt, von dem umlaufenden Rand 8.1 eingeschlossen, ein mäanderndes „Tal“ ausbildet, das den Zuströmbereich 23.1 mit dem Abströmbereich 24.1 verbindet. Nach dem Fügen bildet dieses mäandernde „Tal“ zusammen mit der dieses bedeckenden Metallplatte 2 (vergleiche 1 und zugehörige Beschreibung) den Kanal für das Temperiermedium. Für dieses ergibt sich ein Strömungsverlauf, wie er durch die Strömungspfeile 25 angedeutet ist.
Die Stützelemente 13.1, die in 4b ebenfalls erkennbar sind und der Verschraubung der Wandung 7.1 mit der Metallplatte 2 (vergleiche 1 und zugehörige Beschreibung) nach dem Fügen dienen, behindern den Strömungsverlauf des Temperiermediums nur unwesentlich. Soll diese Störung des Strömungsverlauf gänzlich vermieden werden, können die Verschraubungspunkte zum Stabilisieren des Verbundes aus Wandung 7.1 und Metallplatte 2 (vergleiche 1 und zugehörige Beschreibung) so angeordnet werden, dass sie mit den „Bergen“ der wallartigen Sicken 11.1 zusammenfallen, so dass die Stützelemente 13.1 entfallen können.
In Weiterbildung der vorstehend beschriebenen Beispiele für das Durchströmen der Bodenanordnung mit dem Temperiermedium bestehen natürlich viele Möglichkeiten der Abwandlung. Insbesondere ist es möglich, eine gegenläufige Durchströmung der Bodenanordnung vorzusehen. In diesem Fall sind die gegenläufigen Ströme des Temperiermediums voneinander fließtechnisch zu trennen und die Zuströmbereiche und die Abströmbereiche der getrennten Ströme wechselseitig an einander gegenüberliegenden Enden der Bodenanordnung vorzusehen.
Die vorstehend beschriebene Bodenanordnung 7, 7.1 wird, wie bereits oben ausgeführt, nach einem Verfahren hergestellt, das mehrere Hauptschritte umfasst, wobei hinsichtlich der Ausgestaltung der Hauptschritte zahlreiche Varianten möglich sind. Als erster Hauptfertigungsschritt ist vorgesehen, dass eine oder mehrere Lagen von faserverstärkten Kunststoffhalbzeugen in einer ein Sickenbild mit umlaufendem erhabenem Rand aufweisenden Press- oder Spritzform platziert werden. Im zweiten Hauptfertigungsschritt werden die Lagen unter Einsatz von Wärme und Druck miteinander so verpresst, dass unter Ausbildung von Sickenbergen und Sickentälern und einem diese in ihrer Gesamtheit umschließenden erhabenen Rand ein stoffschlüssiger Verbund entsteht. Die obere Darstellung in 5 und Darstellung in 6 zeigen jeweils den zweiten Fertigungsschritt in seiner Endphase. Im dritten Hauptfertigungsschritt wird der Verbund mit der Metallplatte verklebt derart, dass der Rand und die der Metallplatte unmittelbar zugewandten Sickenberge mit der Metallplatte klebetechnisch verbunden sind. Die in 5 untere Darstellung zeigt die Bodenanordnung 1 nach dem Fügen also nach dem dritten Fertigungshauptschritt. Die Darstellungen in den 5 und 6 sind Schnitte in schematischer Teildarstellungen. Der Bereich der Wandung 7 (4a), der jeweils in der Darstellung gemäß 5 und 6 verwendet wird, ist in 4a mit den Pfeilen A und B kenntlich gemacht. Soweit die mit Bezugszeichen versehenen Teile denen aus 4a entsprechen, sind die Bezugszeichen in 5 beibehalten.
Die 5 zeigt in der oberen Darstellung zwei Pressformhälften 30, 31, zwischen denen sich zwei Lagen 32, 33 aus faserverstärktem Kunststoff befinden. Die obere Lage 32 besteht aus kurzfaserig glasfaserverstärktem Kunststoff, wobei die Fasern in eine thermoplastischer Matrix eingebettet sind. Die untere Lage 33 besteht aus langfaserig kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff, wobei die Kohlenstoffasern ebenfalls in eine thermoplastische Matrix eingebettet sind. Es ist vorausgesetzt, dass die Lagen 32, 33 als plattenförmige Zuschnitte in die offene Pressform eingelegt wurden und dann die Pressformhälften 30, 31 unter Einbringung von Wärme und Druck in Richtung der Pfeile 34 zugefahren wurden. An der oberen Pressformhälfte 30 ist ein erster Bereich 35 eingearbeitet, der in Verbindung mit dem in die untere Pressformhälfte eingearbeiteten zweiten Bereich 36 den erhabenen Rand 8 der Wandung 7 ausformt, weiter ist in die obere Pressformhälfte 30 ein dritter Bereich 37 eingearbeitet, der in Verbindung mit dem in der unteren Pressformhälfte eingearbeiteten vierten Bereich 38 einen Sickenberg 9 ausformt. Da der erste Bereich 35 und der dritte Bereich 37 gleiches Höhenniveau haben, bildet sich zwischen dem erhabenen Rand 8 und dem Sickenberg 9 ein Sickental 10 aus, ebenso werden zwischen dem Sickenberg 9 und benachbarten Sickenbergen (nicht dargestellt) Sickentäler 10 ausgebildet. Die die Sicken ausbildenden Bereiche in der Pressform 30, 31 werden in ihrer Gesamtheit vorstehend und nachfolgend als „Sickenbild“ bezeichnet.
Durch die beim Formprozess eingebrachte Wärme werden die Lagen 32, 33 aus faserverstärktem, thermoplastischen Kunststoff miteinander stoffschlüssig verbunden, so dass nach dem Ausformen die Wandung 7 vorliegt. Diese ist nun mit der Metallplatte 2 zur Bodenanordnung 1 zu fügen (vergleiche auch 1 und zugehörige Beschreibung). Dazu wird auf den erhabenen Rand 8 und die Sickenberge 9 ein Klebstoff 39 aufgetragen, und die Metallplatte 2 gegebenenfalls unter Druck aufgelegt. Die fertig gefügte Bodenanordnung ist in 5 in Teildarstellung geschnitten gezeigt. Die Wandung 7 ist mittels des Klebstoffs 39 mit der Metallplatte 2 klebtechnisch verbunden, so dass sich im Bereich der Sickentäler 10 Hohlräume ausbilden, die zur Zirkulation des Temperiermediums (nicht dargestellt) dienen.
Eine Fertigungsvariante, die von der vorstehend in Verbindung mit 5 vorgestellten in einigen Punkten abweicht, ist nachfolgend in Verbindung mit der vereinfachten Darstellung in 6 beispielhaft beschrieben. Soweit Teile Erwähnung finden, die bereits in Verbindung mit vorhergehend beschriebenen Beispielen mit einem Bezugszeichen versehen wurden, sind diese mit dem ursprünglichen Bezugszeichen erweitert um den Index „.2“ bezeichnet. In der Darstellung sind zwei Pressformhälften 30.2, 31.2 geschnitten gezeigt, zwischen denen sich zwei Lagen 32.2, 33.2 aus faserverstärktem Kunststoff befinden. Die obere Lage 32.2 besteht aus kurzfaserig glasfaserverstärktem Kunststoff, wobei die Fasern in eine nicht ausgehärtete duroplastische Matrix eingebettet sind. Die untere Lage 33.2 besteht aus langfaserig kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff, wobei die Kohlenstoffasern ebenfalls in eine nicht ausgehärtete duroplastische Matrix eingebettet sind. Es ist vorausgesetzt, dass die untere Lage 33.2 als vorgeformte Platte in die offene Pressform eingelegt wurden und die zweite obere Lage 32.2 dann in Form eines Bulk Halbzeugs (BMC), also als formlose teigige Masse in die offene Pressform eingefüllt wurde. Weiter ist vorausgesetzt, dass die Pressformhälften 30.2, 31.2 unter Einbringung von Wärme und Druck in Richtung der Pfeile 34.2 zugefahren wurden. An der oberen Pressformhälfte 30.2 ist ein erster Bereich 35.2 eingearbeitet, der in Verbindung mit dem in die untere Pressformhälfte 31.2 eingearbeiteten zweiten Bereich 36.2 den erhabenen Rand 8.2 der Wandung 7.2 ausformt, weiter ist in die obere Pressformhälfte 30.2 ein dritter Bereich 37.2 eingearbeitet, der einen Sickenberg 9.2 ausformt. Da der erste Bereich 35.2 und der dritte Bereich 37.2 gleiches Höhenniveau haben, bilden sich zwischen dem erhabenen Rand 8.2 und dem Sickenberg 9.2 ein Sickental 10.2 aus, ebenso werden zwischen dem Sickenberg 9.2 und benachbarten Sickenbergen (nicht dargestellt) Sickentäler 10.2 ausgebildet. Die die Sicken ausbildenden Bereiche in der Pressform 30.2, 31.2 werden wie bereits ausgeführt als Sickenbild bezeichnet. Unter der Einwirkung von Druck und Wärme härtet die duroplastische Matrix beider Lagen 32.2, 33.2 aus, so dass sich eine stoffschlüssige Verbindung zwischen den beiden Lagen ergibt. Nach dem Öffnen der Pressform ist die zum Fügen mit der Metallplatte bereite Wandung 7.2 entnehmbar. Das Fügen der Metallplatte erfolgt so, wie in Verbindung mit 5 beschrieben, so dass sich weitere Ausführungen dazu erübrigen. Es wird stattdessen auf die obigen Ausführungen verwiesen.
Wie vorstehend ausgeführt besteht die Wandung 7 (5) bzw. 7.2 (6) aus jeweils zwei unterschiedlichen Lagen faserverstärktem Kunststoffs, dabei weist die der Metallplatte 2 (5) zugewandte Lage Glasfasern als Verstärkungsfasern auf, während die der Metallplatte 2 abgewandte Lage Kohlenstofffasern als Verstärkungsfasern aufweist. Hinsichtlich der Matrix, in die die Verstärkungsfasern eingebettet sind, und der Kombination der Materialien ergeben sich zahlreiche Varianten, die nachfolgend zusammengefasst sind.
Für die der Metallplatte 2 (5) zugewandte Lage mit den Glasfasern als Verstärkungsfasern kommen folgende Matrix-Varianten in Frage:

Glasfaserverstärkte Platten mit Matrix thermoplastisch konsolidiert (GMT) Matrix thermoplastisch reaktiv (gemäß europäischen Patent EP 2 681 038 B1 ) Matrix duroplastisch (SMC)
Glasfaserverstärkte Bulk-Halbzeuge mit Matrix thermoplastisch konsolidiert (LFT) Matrix thermoplastisch reaktiv Matrix duroplastisch (BMC)

Für die der Metallplatte 2 (5) abgewandte Lage mit den Kohlenstoffasern als Verstärkungsfasern kommen folgende Matrix-Varianten in Frage:

Matrix thermoplastisch konsolidiert (Organoblech, UD-Tapes)
Matrix thermoplastisch reaktiv (gemäß europäischen Patent EP 2 681 038 B1 )
Matrix duroplastisch (Advanced SMC)
Matrix duroplastisch (Prepreg)

Jede Variante der Lage mit den Kohlenstoffasern als Verstärkungsfasern lässt sich mit jeder Variante der Lage mit den Glasfasern als Verstärkungsfasern kombinieren.
Bezugszeichenliste

1: Bodenanordnung
2: Metallplatte
3: Zuströmöffnung
4: Abströmöffnung
5: Randbohrungen
6: Flächenbohrungen
7, 7.1, 7.2: Wandung
8, 8.1, 8.2: Rand
9, 9.2: Sickenberg
10: Sickental
11, 11.1: wallartige Sicken
12: Bohrungen
13, 13.1: Stützelemente
14: Befestigungsbohrungen
15: Pfeile
16: Seitenwände
17: Batterie-Module
18: Trennwände
19: Schraubenöffnungen
20, 21: Durchbrüche
22: Randbereiche
23, 23.1: Zuströmbereiche
24, 24.1: Abströmbereiche
25: Strömungspfeile
26: erste Längskante
27: zweite Längskante
30, 30.2: obere Pressformhälfte
31, 31.2: untere Pressformhälfte
32, 32.2: obere Lage
33, 33.2: untere Lage
34, 34.2: Pfeile
35, 35,2: erster Bereich
36, 36.2: zweiter Bereich
37, 37.2: dritter Bereich
38: vierter Bereich
39: Klebstoff

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102011107007 A1 [0003]
DE 102005054764 B3 [0004]
DE 102013001943 A1 [0005]
EP 2681038 B1 [0053, 0054]

Claims

Bodenanordnung für ein temperierbares Batteriegehäuse zur Aufnahme von Batteriezellen, wobei die Bodenanordnung (1) eine Metallplatte (2) umfasst, die einerseits mit den Batteriezellen (17) in wärmeleitender Verbindung steht und andererseits mittels eines zirkulierenden Temperiermediums temperierbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass auf der den Batteriezellen (17) abgewandten Seite der Metallplatte (2), unter Ausbildung wenigstens eines Raums zur Zirkulation des Temperiermediums, eine an die Metallplatte (2) fluiddicht angeschlossene Wandung (7, 7.1, 7.2) aus einem faserverstärkten Kunststoff ausgebildet ist, wobei der Raum zur Zirkulation des Temperiermediums zwischen der Metallplatte (2) und der Wandung (7, 7.1, 7.2) liegt.
Bodenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an der dem wenigstens einen Raum zur Zirkulation des Temperiermedium zugewandten Seite der Wandung (7, 7.1, 7.2) aus dem faserverstärkten Kunststoff und/ oder an der dem wenigstens einen Raum zur Zirkulation des Temperiermedium zugewandten Seite der Metallplatte (2) wenigstens ein Leitelement zur Führung des Temperiermediums angeordnet ist.
Bodenanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in dem wenigstens einen Raum zur Zirkulation des Temperiermedium wenigstens ein Stützelement (13, 13.1) vorgesehen ist, das die Metallplatte (2) und die Wandung (7, 7.1, 7.2) aus faserverstärktem Kunststoff gegeneinander abstützt und dass das wenigstens eine Stützelement (13, 13.1) einerseits mit der Metallplatte (2) und andererseits mit der Wandung (7, 7.1, 7.2) aus faserverstärktem Kunststoff fest verbunden ist.
Bodenanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Stützelement (13, 13.1) gleichzeitig Leitelement zur Leitung des Temperiermediums ist.
Bodenanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Leitelement und/ oder das wenigstens eine Stützelement (13, 13.1) durch Verformung oder Ausformung der Wandung (7, 7.1, 7.2) aus faserverstärktem Kunststoff auf die Metallplatte (2) zu ausgebildet bist.
Bodenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an der Metallplatte (2) und/ oder an der Wandung (7, 7.1, 7.2) aus faserverstärktem Kunststoff im Bereich des wenigstens einen Raums zur Zirkulation des Temperiermedium wenigstens eine Zuströmöffnung (3) und wenigstens eine Abströmöffnung (4) angeordnet sind.
Bodenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallplatte (2) eben ausgebildet ist und dass an der Wandung (7, 7.1, 7.2) aus faserverstärktem Kunststoff ein umlaufender Rand (8, 8.1) ausgebildet ist an dem die Metallplatte (2) anliegt.
Bodenanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der umlaufende Rand (8, 8.1, 8.2) ein die Metallplatte (2) in Länge, Breite und Höhe aufnehmendes Lager ausbildet.
Bodenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der umlaufende Rand (8, 8.1, 8.2) und/ oder die Stützelemente (13, 13.1) mit der Metallplatte (2) verklebt und/ oder verschraubt sind.
Bodenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandung (7, 7.1, 7.2) aus faserverstärktem Kunststoff aus wenigstens zwei Lagen (32, 32.2, 33, 33.2) aus faserverstärktem Kunststoff besteht und dass zumindest eine der der Metallplatte (2) abgewandte Lagen (33, 33.2) aus langfaserig kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff besteht.
Bodenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandung (7, 7.1, 7.2) aus faserverstärktem Kunststoff oder zumindest die der Metallplatte (2) zugewandte Lage (32, 32.2) elektrisch isolierende Eigenschaften besitzt.
Bodenanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung der Leitelemente so gewählt ist, dass sich eine regelmäßige rasterartige Verteilung über die Fläche des Raums zur Zirkulation des Temperiermediums ergibt und dass die Lage der wenigstens einen Zuströmöffnung (3) und der wenigstens einen Abströmöffnung (4) und die Anströmung der Leitelemente so gewählt ist, dass die Verteilung des Temperiermediums nach Art mehrerer sich überlagernder Galtonbretter weitgehend gleichmäßig erfolgt.
Bodenanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung der Leitelemente und die Lage der wenigstens einen Zuströmöffnung und der wenigstens einen Abströmöffnung so gewählt ist, dass sich ein mäandernder Strom des Temperiermediums durch den Raum zur Zirkulation des Temperiermediums ergibt.
Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung der Leitelemente und die Lage der Zuströmöffnungen und der Abströmöffnungen so gewählt sind, dass sich eine Durchströmung des Raums zur Zirkulation des Temperiermediums im Gegenstrom ergibt.
Verfahren zur Herstellung einer Bodenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - ein oder mehrere Lagen (32, 32.2, 33, 33.2) von faserverstärkten Kunststoffhalbzeugen in einer ein Sickenbild mit umlaufendem, erhabenem Rand (8, 8.1, 8.2) aufweisende Press- oder Spritzgussform platziert werden, - die Lagen (32, 32.2, 33, 33.2) unter Einsatz von Wärme und Druck miteinander so verpresst werden, dass unter Ausbildung von Sicken entsprechen dem Sickenbild ein stoffschlüssiger Verbund mit erhabenem Rand entsteht, - der Verbund mit der Metallplatte (2) verklebt wird derart, dass der umlaufende Rand (8, 8.1, 8.2) und die der Metallplatte (2) unmittelbar zugewandten Sickenberge (9, 9.2) mit der Metallplatte (2) klebtechnisch verbunden sind.
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens die beim späteren Fügen mit der Metallplatte (2) dieser zugewandte Lage aus glasfaserverstärktem Kunststoff besteht und wenigstens eine Lage ein langfaserig kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff ist.
Verfahren nach Ansprüchen 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die in der Pressform platzierten Lagen (32, 32.2, 33, 33.2) vollkonsolidierte Organobleche und/ oder duroplastische Prepregs und/ oder reaktive thermoplastische Prepregs sind.
Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die die beim späteren Fügen mit der Metallplatte (2) dieser zugewandte Lage (32, 32.3) beim Platzieren in der Pressform ein plattenförmiges, kurzglasfaserverstärktes textiles Halbzeug ist, das eine noch nicht auspolymerisierte duroplastische Matrix enthält oder eine auspolymerisierte thermoplastische Matrix enthält oder eine noch nicht auspolymerisierte reaktive thermoplastische Matrix enthält.
Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die beim späteren Fügen mit der Metallplatte (2) dieser zugewandte Lage (32, 32.2) beim Platzieren in der Pressform ein haufenförmiges, kurzglasfaserverstärktes textiles Halbzeug ist, das eine noch nicht auspolymerisierte duroplastische Matrix enthält oder eine auspolymerisierte thermoplastische Matrix enthält oder eine noch nicht auspolymerisierte reaktive thermoplastische Matrix enthält.
Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Lage (33, 33.2) aus langfaserig kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff beim Platzieren in der Spritzgussform ein kontinuierlich kohlenstofffaserverstärktes textiles Halbzeug ist und die Lage (32, 32.2) aus glasfaserverstärktem Kunststoff durch Hinterspritzen mit kurzglasfaserverstärktem duroplastischen oder thermoplastischen Kunststoff erzeugt wird, so dass ein stoffschlüssiger Verbund entsteht, wobei der hinterspritzte Teil nach dem Fügen mit der Metallplatte (2) den Raum und die Kanäle für die Zirkulation des Temperiermediums ausbildet.