DE102017202354A1

DE102017202354A1 - Batteriebaugruppe und Verfahren zur Herstellung derselben sowie Fahrzeug mit einer derartigen Batteriebaugruppe

Info

Publication number: DE102017202354A1
Application number: DE102017202354.6A
Authority: DE
Inventors: Peter Giere; Henrik Fehner
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2017-02-14
Filing date: 2017-02-14
Publication date: 2018-08-16

Abstract

Vorgeschlagen wird u.a. eine Batteriebaugruppe (3), insbesondere für ein Fahrzeug (1), mit einem Batteriegehäuse (10), in welchem wenigstens ein Zellpaket (4) mit zumindest einer Batteriezelle (5) angeordnet oder anordenbar ist, Vorteilhaft ist das Batteriegehäuse (10) durch einen Profilstrang (11) mit geschlossenem Profilquerschnitt gebildet, welchem beidenends wenigstens je ein Gehäuse-Deckelelement (12, 13) zum Verschließen des Profilstrangs (11) zugeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Batteriebaugruppe nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 der Erfindung. Gemäß Anspruch 14 der Erfindung betrifft diese des Weiteren ein Fahrzeug mit einer derartigen Batteriebaugruppe. Gemäß Anspruch 15 der Erfindung betrifft dieselbe ferner ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Batteriebaugruppe.
Die DE 10 2012 008 633 A1 beschreibt ein Batteriesystem eines Kraftfahrzeugs mit einer Mehrzahl Batteriemodulen, welche jeweils aus einer Mehrzahl in einem eine steife Struktur ausbildenden Strukturschaum eingebettete Batteriezellen besteht. Ein jedes Batteriemodul ist in einem im Wesentlichen geschlossenen Batteriegehäuse angeordnet, welches Kühlmittelanschlüsse und einen Lüftungsauslass aufweist. Die DE 10 2009 040 598 A1 beschreibt eine hier als Batteriemodul bezeichnete Batteriebaugruppe, welche durch eine Mehrzahl Batteriepacks mit jeweils einer Mehrzahl Einzelzellen gebildet ist. Die Batteriebaugruppe weist ein Batteriegehäuse mit einer offenen Seite auf, die mittels eines Gehäusedeckels verschließbar ist.
Die Batteriegehäuse sind herkömmlich durch einen Gehäuseboden und eine umlaufende Gehäusewandung gebildet und mittels eines Deckels verschließbar. Demgegenüber kann das Gehäuse auch rahmenförmig ausgebildet sein. Besteht das Gehäuse aus einem Metall, ist dieses bevorzugt aus Einzelteilen zusammengesetzt, die ihrerseits untereinander form-, kraft- und/oder stoffschlüssig gefügt sind. Besteht das Gehäuse aus einem Kunststoff oder einem Verbundwerkstoff ist dieses überwiegend nach einem Kunststoff-Spritzgießverfahren hergestellt. Den vorbeschriebenen Batteriegehäusen ist gemein, dass diese relativ aufwendig in der Herstellung sind und in Abhängigkeit des aktuell gewünschten Energiebedarfs einer entsprechend aufwendigen Anpassung bzw. Auslegung bedürfen. Hier setzt die nachfolgend beschriebene Erfindung an.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Batteriebaugruppe mit einem Batteriegehäuse zu schaffen, welches Batteriegehäuse je nach Energiebedarf und Bauraum der jeweiligen Anwendung einfach und kostengünstig angepasst, variiert und/oder kombiniert werden kann. Des Weiteren ist es Aufgabe der Erfindung, ein Fahrzeug mit einer derartigen Batteriebaugruppe zur Verfügung zu stellen. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Batteriebaugruppe anzugeben.
Ausgehend von einer Batteriebaugruppe, insbesondere für ein Fahrzeug, mit einem Batteriegehäuse, in welchem wenigstens ein Zellpaket mit zumindest einer Batteriezelle angeordnet oder anordenbar ist, wird die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, dass das Batteriegehäuse durch einen Profilstrang mit geschlossenem Profilquerschnitt respektive ein Hohlprofil gebildet ist, welchem beidenends wenigstens je ein Gehäuse-Deckelelement zum Verschließen des Profilstrangs zugeordnet ist.
Es ist eine Batteriebaugruppe geschaffen, welche äußerst kostengünstig ist und ein Minimum an Füge- und Dichtungstechnik benötigt. Darüber hinaus erlaubt eine solche Profilstrang-Einheit im Hinblick auf einen aktuell benötigten Energiebedarf sowie zur Verfügung stehenden Bauraum der jeweiligen Anwendung in weiteren Grenzen eine Anpassung, Variation und Kombination einer bestimmten Anzahl besagter Profilstränge. Darüber hinaus ist das erfindungsgemäß als Profilstrang ausgebildete Batteriegehäuse in der Lage, den über den Einsatzzeitraum der Batteriezelle/n von denselben ausgeübten Kräften, insbesondere Schwellkräften, wirkungsvoll Stand zu halten. Das erfindungsgemäße Batteriegehäuse vereint somit vorteilhaft Merkmale eines Trägerbauteils, eines Systemschutzraums, einer Crashstruktur, eines Temperierungskörpers und eines Zellrahmens zur Aufnahme besagter Kräfte.
Die Unteransprüche beschreiben bevorzugte Weiterbildungen oder Ausgestaltungen der Erfindung.
Danach ist der Profilstrang bevorzugt durch ein Strangpressprofil oder ein Pultrusionsprofil, auch als Strangziehprofil bezeichnet, gebildet, wobei weiter bevorzugt das Strangpressprofil aus einem Metall, wie beispielsweise Aluminium, und das Pultrusionsprofil aus einem Kunststoff oder einem Verbundwerkstoff bestehen. Hierdurch sind der Bauteil- und Montageumfang respektive die Systemkosten vorteilhaft minimiert, da derartige Strangprofile besonders kostengünstig in der Herstellung sind, eine Maximierung der volumetrischen Energiedichte, einen einfachen Wechsel einzelner das Zellpaket bildender Batteriezellen oder eines gesamten Zellpakets sowie eine hohe Systemflexibilität ermöglichen und ferner auch eine hohe Systemsicherheit gewährleisten. Gemäß einer besonders einfachen und kostengünstigen Ausführungsform der Erfindung weist der Profilstrang einen quadratischen oder rechteckigen Profilquerschnitt auf, welcher im Hinblick auf insbesondere quaderförmig ausgebildete Batteriezellen der gewünschten hohen volumetrischen Energiedichte Rechnung trägt. Um eine Anpassung, Variation und Kombination einer bestimmten Anzahl besagter Profilstränge besonders komfortabel zu gestalten, weist der bzw. ein jeder Profilstrang im Außenwandbereich zumindest ein sich in Längsrichtung desselben erstreckendes Formschlussmittel auf, welches mit einem Gegen-Formschlussmittel eines anderen Profilstrangs und/oder eines die Batteriebaugruppe tragenden und/oder fixierenden Teils korrespondiert. Bevorzugt sind zur Minderung der Herstellungs- und Montagekosten das zumindest eine Formschlussmittel und Gegen-Formschlussmittel einstückig mit dem betreffenden Profilstrang ausgebildet. Diese können auch als Anbauteile ausgebildet und mit dem betreffenden Strangprofil nach einem beliebigen geeigneten Fügeprozess form-, kraft- und/oder stoffschlüssiger Art verbunden sein.
Gemäß einer besonders praxisnahen Ausführungsform der Erfindung bilden das Formschlussmittel und das Gegen-Formschlussmittel beispielsweise eine Schwalbenschwanzführung aus. Was das besagte, die Batteriebaugruppe tragende und/oder fixierende Teil anbelangt, ist dieses beispielsweise durch ein Karosserie-Teil eines Fahrzeugs gebildet. In der Praxis hat es sich insbesondere bei Hochvolt-Batteriesystemen als vorteilhaft herausgestellt, diese mit einem Temperierungs- bzw. Kühlsystem auszustatten. Im Hinblick darauf ist bevorzugt vorgesehen, dass der das Batteriegehäuse ausbildende Profilstrang wenigstens einen integral mit demselben ausgebildeten Strömungskanal für ein Batterie-Temperierungsfluid aufweist. Alternativ oder in Kombination mit vorstehender Maßnahme ist vorgesehen, dass in einem zwischen einer Innenmantelfläche des Profilstrangs und einer Außenmantelfläche des wenigstens einen Zellpakets zumindest bereichsweise eine Beabstandung vorgesehen ist, welche wenigstens einen Strömungskanal für ein Batterie-Temperierungsfluid ausbildet, woraus Kosteneinsparung bei der Herstellung des Profilstrangs resultieren können.
Die Beabstandung zwischen der Innenmantelfläche des Profilstrangs und einer Außenmantelfläche des wenigstens einen Zellpakets kann vorteilhaft durch eine nutenförmige Ausnehmung oder Ausformung im Bereich der Innenmantelfläche des Profilstrangs und/oder durch eine nutenförmige Ausnehmung oder Ausformung im Bereich der Außenmantelfläche des wenigstens einen Zellpakets, beispielsweise eines zusätzlichen Gehäuses desselben, gebildet sein, wodurch beispielsweise ein Kanalsystem realisierbar ist, um eine definierte Temperierung einzelner Batteriezellen zu bewirken. Weiter vorteilhaft kann das Batteriegehäuse auch ausgebildet sein, zwei oder mehr zueinander achsparallel sowie über- und/oder nebeneinander angeordnete Zellpakete aufzunehmen, wodurch Formschlussmittel und Gegenformschlussmittel und/oder andere Fügemaßnahmen zumindest teilweise entbehrlich sein können. D.h., ein einziges Batteriegehäuse bildet einen Verbund aus zwei oder mehreren Zellpaketen aus. Vorteilhaft können dabei die Zellpakete mittels Stegelementen des Batteriegehäuses voneinander separiert sein, wodurch zum einen das Batteriegehäuse eine Verstärkung erfährt und zum anderen eine komfortablere Handhabung der Zellpakete, z.B. bei der Bestückung des Batteriegehäuses mit denselben, sowie bei einem Defekt eines der Zellpakete oder einer einzelnen Batteriezelle ein gewisser Schutz benachbarter Zellpakete bzw. Batteriezellen gegeben ist.
Die Erfindung betrifft auch ein Fahrzeug mit einer Batteriebaugruppe der vorbeschriebenen Art.
Das Verfahren zur Herstellung einer Batteriebaugruppe, insbesondere für ein Fahrzeug, mit einem Batteriegehäuse, in welchem wenigstens ein Zellpaket mit zumindest einer Batteriezelle angeordnet oder anordbar ist, zeichnet sich im Wesentlichen durch folgende Schritte aus:

a) Bereitstellung wenigstens eines Zellpakets,
b) Bereitstellung eines Batteriegehäuses, welches durch einen Profilstrang mit geschlossenem Profilquerschnitt gebildet und zumindest einenends offen ausgebildet ist,
c) Bestücken des Batteriegehäuses mit dem wenigstens einen Zellpaket durch axiales Einschieben desselben in besagten Profilstrang, und
d) Verschließen des Batteriegehäuses mittels wenigstens eines Gehäuse-Deckelelements.

Dieses Verfahren hat den Vorteil, dass äußerst einfach und kostengünstig sowie mit einem Minimum an Füge- und Dichtungstechnik eine an einen aktuell benötigten Energiebedarf sowie zur Verfügung stehenden Bauraum der jeweiligen Anwendung in weiten Grenzen angepasste Batteriebaugruppe herstellbar ist.
Nachstehend wird die Erfindung anhand der in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Sie ist jedoch nicht auf diese beschränkt, sondern erfasst alle durch die Patentansprüche definierten Ausgestaltungen. Für die Zwecke der vorliegenden Beschreibung soll die übliche Fahrtrichtung eines Fahrzeugs, insbesondere Kraftfahrzeugs, mit „-x“ („minus x“), die Richtung entgegen seiner üblichen Fahrtrichtung mit „+x“ („plus x“), ausgehend von der üblichen Fahrtrichtung (-x) die Richtung in der Horizontalen quer zur x-Richtung nach rechts gesehen mit „+y“, ausgehend von der üblichen Fahrtrichtung (-x) die Richtung in der Horizontalen quer zur x-Richtung nach links gesehen mit „-y“, die Richtung in der Vertikalen quer zur x-Richtung nach oben gesehen mit „+z“, und die Richtung in der Vertikalen quer zur x-Richtung nach unten gesehen mit „-z“ bezeichnet werden. Diese Bezeichnungsweise der Raumrichtungen in kartesischen Koordinaten entspricht dem in der Fahrzeugindustrie allgemein verwendeten Koordinatensystem. Überdies werden Begriffe wie „vorne“, „hinten“, „oben“ „unten“ sowie Begriffe mit ähnlichem Bedeutungsinhalt einschließlich der Begriffe „rechts“ und „links“ in der Weise verwendet, wie sie zur Richtungsbezeichnung an einem Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, üblicherweise gebraucht werden. Es zeigen:

1 äußerst schematisch ein mit einer erfindungsgemäß ausgebildeten Batteriebaugruppe ausgestattetes Fahrzeug,
2 eine perspektivische Ansicht eines aus mehreren Batteriezellen zusammengesetztes Zellpakets besagter Batteriebaugruppe,
3 das Zellpaket nach 2, deren Batteriezellen untereinander elektrisch verschaltet sind,
4 das Zellpaket nach 3, ergänzt um eine die Batteriezellen umgebende Isolation sowie zwei seitlich desselben angeordnete Führungsprofile,
5 das Zellpaket nach 4 zum Zeitpunkt der Montage desselben in ein Batteriegehäuse,
6 eine Vorderansicht des mit einem Zellpaket bestückten Batteriegehäuses samt eines entsprechend ausgebildeten und zur Montage vorbereiteten BMSe-Bausteins (BMCe = Batteriemanagementsystem),
7 eine Weiterbildung des Batteriegehäuses, welches zur Aufnahme von drei Zellpaketen ausgebildet ist, samt eines entsprechend ausgebildeten und zur Montage vorbereiteten BMSe-Bausteins,
8 das Batteriegehäuse nach 6 und 7 samt BMSe-Baustein im komplettierten Zustand,
9 eine vergrößerte Darstellung der Vorderansicht des Batteriegehäuses nach 6 ohne BMSe-Baustein, wodurch ein stirnseitig verschlossener Strömungskanal für ein Batterie-Temperierungsfluid sichtbar wird,
10 die Rückansicht des Batteriegehäuses nach 6 bzw. 9 samt dem Strömungskanal mit Anschlussstutzen zu einem Temperierungssystems des Fahrzeugs,
11 die Rückansicht des Batteriegehäuses nach 9 mit dem im teilweise geöffneten Zustand dargestellten Strömungskanal,
12 eine transparente Darstellung des Batteriegehäuses, aus welchem eine mäandernde Ausbildung des Strömungskanals sichtbar wird, und
13 eine Rückansicht des Batteriegehäuses nach 9 mit alternativen Ausbildungen eines Strömungskanals.

1 zeigt zunächst ein Fahrzeug 1, vorliegend Kraftfahrzeug, mit einem Elektromotor 2 als Antriebsmotor und einer eine Traktionsbatterie, insbesondere Hochvolt-Batterie, ausbildenden Batteriebaugruppe 3. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel handelt sich somit um ein rein elektrisch betriebenes Fahrzeug 1. Durch die Erfindung mit erfasst ist selbstverständlich auch ein sogenanntes Hybridfahrzeug, welches neben einem oder mehreren Elektromoren 2 auch einen Verbrennungsmotor aufweist, oder ein jegliches anderes Fahrzeug 1, welches eine Batteriebaugruppe 3 der nachfolgend beschriebenen Art aufweist bzw. aufweisen kann (nicht zeichnerisch dargestellt).
Gemäß 2 weist die Batteriebaugruppe 3 zunächst wenigstens ein Zellpaket 4 auf, welches aus zumindest einer, vorliegend aus einer Mehrzahl Batteriezellen 5, konkret zweiundsiebzig Batteriezellen 5 zusammengesetzt ist. Gemäß 3 werden/sind die Batteriezellen 5 untereinander elektrisch verschaltet und bilden sowohl eine Hochvolt- als auch eine Niedervolt-Schnittstelle 6, 7 aus. Darüber hinaus sind die untereinander verschalteten Batteriezellen 5 mit einer dieselben umgebenden Isolation 8 aus bevorzugt einem Kunststoff umgeben, die sozusagen ein Gehäuse ausbildet (vgl. 4). Die Batteriezellen 5 sind gemäß diesem Ausführungsbeispiel quaderförmig ausgebildet und zu einem langgestreckten, ebenfalls quaderförmigen Zellpaket 4 zusammengefasst. Hierdurch ist eine hohe volumetrische Energiedichte der Batteriebaugruppe 3 geschaffen. Dem geschaffenen Zellpaket 4 ist in Längsrichtung desselben gesehen beidseitig je ein Führungsprofil 9 zugeordnet und mit demselben form-, kraft- und/oder stoffschlüssig, beispielsweise durch Klebung verbunden ( 4). Die besagten Führungsprofile 9 erhöhen die Stabilität des gebildeten Zellpakets 4 und erleichtern die Montage desselben in einem vorbereiteten Batteriegehäuse 10. Bevorzugt sind die Zellpakete 4 unter Vorspannung im Batteriegehäuse 10 montiert, welches sich vorteilhaft auf die Lebensdauer der Batteriezellen 5 auswirkt, da Relativbewegungen zwischen denselben und von Bauteilen in denselben verhindert, zumindest jedoch wirkungsvoll gemindert sind. Besagte Vorspannung ist beispielsweise über eine bestimmte Dimensionierung der besagten Führungsprofile 9, d. h., Ausbildung derselben mit Übermaß, in weiten Grenzen einstellbar.
Das Batteriegehäuse 10 ist durch einen in Abhängigkeit des aktuell benötigten Energiebedarfs sowie zur Verfügung stehenden Bauraums beliebig ablängbaren Profilstrang 11 mit einem geschlossenen Profilquerschnitt gebildet und verfügt gemäß diesem Ausführungsbeispiel über eine zur Außenkontur des Zellpakets 4 weitestgehend formkomplementäre Innenkontur, insbesondere über einen geschlossenen rechteckigen Profilquerschnitt (5-13). Dem besagten Profilstrang 11 ist beidenends je ein Gehäuse-Deckelelement 12, 13 zugeordnet (vgl. z.B. 9 und 10). Gemäß diesem Ausführungsbeispiel erstreckt sich beispielgebend das Batteriegehäuse 10 in Fahrzeuglängsrichtung (X-Richtung), so dass im vorliegenden Fall auch von einem vorderen und einem hinteren Gehäuse-Deckelelement 12, 13 gesprochen werden kann. Selbstverständlich kann das Batteriegehäuse 10 bzw. dessen Profilstrang 11 jedwede Orientierung innerhalb des Fahrzeugs 1 einnehmen, so dass die Erfindung nicht auf besagte Fahrzeuglängsrichtung (X-Richtung) beschränkt ist. Bevorzugt ist jedoch die Orientierung in Fahrzeuglängsrichtung (X-Richtung) gewählt, wodurch eine besonders hohe Crashsicherheit des das Zellpaket 4 aufnehmenden Batteriegehäuses 10 bei einem etwaigen Frontalcrash gewährleistet ist.
Der Profilstrang 11 ist durch ein einfach und kostengünstig herzustellendes Strangpressprofil oder ein Pultrusionsprofil respektive Strangziehprofil gebildet. Ersteres findet insbesondere zur Erzeugung metallener Batteriegehäuse 10, wie beispielsweise Batteriegehäuse 10 aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung Anwendung, wogegen letzeres zur Erzeugung eines Batteriegehäuses 10 aus einem Kunststoff oder einem Verbundwerkstoff, insbesondere einem faserverstärkten Kunststoff, Anwendung findet. Wie den 5 und 6 zu entnehmen ist, ist hier ein Batteriegehäuse 10 zu verzeichnen, welches ein einziges Zellpaket 4 der vorbeschriebenen Art aufnimmt. Dem Zellpaket 4 ist ein sogenannter BMCe-Baustein 31 (BMCe = Batteriemanagementsystem) zugeordnet, welcher stirnseitig des Batteriegehäuses 10 an demselben angebracht und elektrisch mit dem Zellpaket 10 verbunden wird (vgl. 8).
In der Praxis kann es sich jedoch in Abhängigkeit des aktuell benötigten Energiebedarfs sowie des zur Verfügung stehenden Bauraums der jeweiligen Anwendung erforderlich machen, zwei oder mehr derartige Zellpakete 4 in Anwendung zu bringen und zusammenzuschalten. Insoweit zeigen die 7 und 8 eine Batteriebaugruppe 3 mit beispielgebend drei in Fahrzeugquerrichtung (Y-Richtung) gesehen axial nebeneinander angeordneten und mit je einem Zellpaket 4 bestückten Batteriegehäusen 10. Die Batteriegehäuse 10 sind untereinander gefügt, wofür jedwede geeignete Fügemaßnahme form-, kraft- und/oder stoffschlüssiger Art zur Anwendung kommen kann. So können die Batteriegehäuse 10 z. B. untereinander verklebt, verschweißt und/oder mittels mechanischer Befestigungselemente, wie Befestigungsschrauben, verbunden sein (nicht zeichnerisch dargestellt). Die Erfindung beschränkt sich jedoch nicht auf die vorbeschriebene Anordnung der Batteriegehäuse 10, sondern erfasst jedwede mögliche Anordnung derselben zueinander. So können die Batteriegehäuse 10 beispielsweise auch in Fahrzeughochrichtung (Z-Richtung) gesehen übereinander angeordnet sein. Eine beliebige Kombination besagter Anordnungen der Batteriegehäuse 10 neben- und übereinander sowie hintereinander ist durch die Erfindung selbstverständlich ebenfalls mit erfasst (nicht zeichnerisch dargestellt). Darüber hinaus beschränkt sich die Erfindung nicht auf untereinander gefügte Batteriegehäuse 10, die jeweils „nur“ ein Zellpaket 4 aufweisen, sondern erfasst auch Batteriegehäuse 4 die zwei oder mehr Zellpakete 4 aufnehmen oder aufnehmen können und gegebenenfalls ebenfalls untereinander gefügt werden können (nicht zeichnerisch dargestellt). Vorteilhaft können dabei die Zellpakete 4 mittels nicht zeichnerisch dargestellter Stegelemente des Batteriegehäuses 10 voneinander separiert sein, wodurch zum einen das Batteriegehäuse 10 eine weitere Verstärkung erfährt und zum anderen eine komfortablere Handhabung der Zellpakete 4, z.B. bei der Bestückung des Batteriegehäuses 10 mit denselben, sowie bei einem Defekt eines der Zellpakete 4 oder einer Batteriezelle 5 ein gewisser Schutz benachbarter Zellpakete 4 bzw. Batteriezellen 5 gegeben ist.
Die 9 bis 12 zeigen darüber hinaus eine bevorzugte Ausbildung eines Batteriegehäuses 10, welches in Anlehnung an das hier gezeigte Ausführungsbeispiel in Fahrzeugquerrichtung (Y-Richtung) gesehen an einem Außenwandbereich ein sich in Längsrichtung des Profilstrangs 11 bzw. des gebildeten Batteriegehäuses 10 erstreckendes Formschlussmittel 14 und am gegenüberliegenden Außenwandbereich ein Gegen-Formschlussmittel 15 aufweist. Das Formschlussmittel 14 korrespondiert mit einem Gegen-Formschlussmittel 15 eines anderen Batteriegehäuses 10 oder mit einem Gegen-Formschlussmittel 15 eines das/die Batteriegehäuse 10 tragenden und/oder fixierenden Teils, vorliegend eines nicht zeichnerisch dargestellten Karosserie-Teils des Fahrzeugs 1. Das Gegen-Formschlussmittel 15 korrespondiert mit einem Formschlussmittel 14 eines anderen Batteriegehäuses 10 oder mit einem Formschlussmittel 14 eines das/die Batteriegehäuse 10 tragenden und/oder fixierenden Teils, vorliegend besagten Karosserie-Teils des Fahrzeugs 1. Das Formschlussmittel 14 und das Gegen-Formschlussmittel 15 eines jeden Batteriegehäuses 10 sind gemäß diesem Ausführungsbeispiel einstückig mit demselben, respektive bereits bei der Herstellung des Profilstrangs 11 ausgebildet. Vorliegend bilden das Formschlussmittel 14 und das jeweils korrespondierende Gegen-Formschlussmittel 15 eine Schwalbenschwanzführung aus. Die Erfindung beschränkt sich jedoch nicht auf diese konkret beschriebenen Formschluss- und Gegen-Formschlussmittel 14, 15, sondern erfasst jedwede geeigneten Formschluss- und Gegen-Formschlussmittel 14, 15, die sich bevorzugt bereits bei der Herstellung des Profilstrangs 11 realisieren lassen.
Wie des Weiteren sehr gut aus den 9 bis 13 zu entnehmen ist, weist der das Batteriegehäuse 10 ausbildende Profilstrang 11 gemäß diesem Ausführungsbeispiel in seinem unteren Wandungsbereich integral mit der Wandung 16 ausgebildete Strömungskanäle 17 auf, die in Längsrichtung des Profilstrangs 11 bzw. Batteriegehäuses 10 verlaufen und der Führung eines Batterie-Temperierungsfluids, insbesondere eines Kühlfluids dienen. Die Strömungskanäle 17 sind derart angeordnet, dass stirnseitig des Batteriegehäuses 10 jeweils zwei unmittelbar benachbarte Strömungskanäle 17 derart zueinander angeordnet und strömungstechnisch verbunden sind, dass im Ergebnis ein einziger mäandernder Fluidverlauf bzw. Strömungskanal 17 ausgebildet wird. Hierzu ist im stirnseitigen Bereich der jeweils zwei unmittelbar benachbarten axial verlaufenden Strömungskanäle 17 eine Trennwandung 18 versenkt ausgebildet, so dass infolge stirnseitiger, fluiddichter Abdeckung der besagten zwei Strömungskanäle 10 mittels eines Abdeckelements 19, beispielsweise aus einem Elastomer, ein stirnseitiger Verbindungskanal 20 zwischen denselben und somit eine Umlenkung des Fluidverlaufs ausgebildet wird (vgl. insbes. 11-13). Der vorliegend einzige, jedoch mäandernd ausgebildete Strömungskanal 17 weist unterhalb des gemäß diesem Ausführungsbeispiel hinteren Gehäuse-Deckelements 13 zwei Anschlussstutzen 21, 22 zur Einbindung des Strömungskanals 17 in ein Temperierungs-, insbesondere Kühlsystem des Fahrzeugs 1 auf. Der Strömungsverlauf des Temperierungsfluids ist in 12 schematisch mittels der Richtungspfeile 23, 24 dargestellt. Die von den Abdeckelementen 19 bewirkte Abdeckung der Strömungskanäle 10 kann alternativ auch von entsprechend ausgebildeten und bevorzugt mit Dichtungselementen versehenen Gehäuse-Deckelelementen 12, 13 übernommen werden, woraus insbesondere ein Minderung der Teilezahl und in der Folge Einsparungen an Montagekosten resultieren (nicht zeichnerisch dargestellt).
Alternativ oder wie aus 13 ersichtlich in Kombination mit vorstehender Maßnahme kann vorgesehen sein, dass zwischen einer Innenmantelfläche 25 des Profilstrangs 11 und einer Außenmantelfläche 26 des Zellpakets 4 zumindest bereichsweise eine sich längs des Profilstrangs 11 erstreckende Beabstandung „s“ vorgesehen ist, welche wenigstens einen Strömungskanal 17 für ein Batterie-Temperierungsfluid ausbildet. Der Anschluss desselben an das besagte Temperierungssystem des Fahrzeugs 1 erfolgt in diesem Fall bevorzugt über am vorderen und/oder hinteren Gehäuse-Deckelelement 12, 13 angebrachte Anschlussstutzen 21, 22 (nicht zeichnerisch dargestellt). Eine Beabstandung „s“ zwischen der besagten Innenmantelfläche 25 des Profilstrangs 11 und der Außenmantelfläche 26 des Zellpakets 4 zur Ausbildung wenigstens eines Strömungskanals 17 kann beispielsweise auch durch eine längs des Profilstrangs 11 verlaufende nutenförmige Ausnehmung 27 (strich-punktierte Linienführung) oder Ausformung im Bereich der Innenmantelfläche 25 des Profilstrangs 11 und/oder durch eine nutenförmige Ausnehmung 28 (strich-punktierte Linienführung) oder Ausformung im Bereich der Außenmantelfläche 26 des Zellpakets 4 bzw. eines in 13 schematisch dargestellten zusätzlichen Gehäuses 29 gebildet sein. Wird eine Fluidführung sozusagen innerhalb des Profilstrangs 11, d. h. im Bereich des das Zellpaket 4 aufnehmenden Hohlraums desselben favorisiert, ist zweckmäßigerweise ein elektrisch nicht leitendes Temperierungsfluid zum Einsatz zu bringen. Derartige Temperierungsfluide werden beispielsweise von der Firma 3M™ unter der Bezeichnung Novec™ am Markt angeboten.
Eine Batteriebaugruppe 3 mit beispielsweise drei oder mehr, insbesondere in Fahrzeugquerrichtung (Y-Richtung) angeordneten Batteriegehäusen 10 oder mit einem Batteriegehäuse 10, welches zur Aufnahme von beispielsweise drei Zellpaketen 4 ausgelegt ist, eignet sich aufgrund seiner hohen Steifigkeit besonders gut zur Abstützung von insbesondere Einbauteilen, wie beispielsweise nicht zeichnerisch dargestellten Fahrzeugsitzen. 8 zeigt insoweit äußerst schematisch vier Anbindungsstellen 30 für beispielsweise nicht zeichnerisch dargestellte Befestigungsschrauben. Die Anbindungsstellen 30 sind zweckmäßigerweise im Bereich der untereinander kontaktierenden Seitenflächen der Batteriegehäuse 10 oder der oben beschriebenen Stegelemente eines Batteriegehäuses 10 angeordnet. In diesen Bereichen weist die Batteriebaugruppe 3 ihre höchste Steifigkeit und Festigkeit auf.
Die Herstellung der in Rede stehenden Batteriebaugruppe 3 erfolgt im Wesentlichen derart, dass zunächst wenigstens ein Zellpaket 4 mit zumindest einer Batteriezelle 5 und ein Batteriegehäuse 10 der vorbeschriebenen Art, welches zumindest einenends offen ausgebildet ist, bereitgestellt werden. Das bedeutet, dass das aus dem gegebenenfalls abgelängten Profilstrang 11 gebildete Batteriegehäuse 10 einenends bereits mittels eines Gehäuse-Deckelements 12, 13 verschlossen sein kann. Im Anschluss daran wird das Batteriegehäuse 10 mit dem wenigstens einen Zellpaket 4 bestückt, indem dieses axial in das Batteriegehäuse 10 eingeschoben wird. Im Anschluss daran wird das Batteriegehäuse 10 stirnseitig verschlossen einschließlich des stirnseitigen Verschlusses eines ausgebildeten Strömungskanals 17. Hieran können sich dann die Komplettierung des Batteriegehäuses 10 mit einem BMCe-Baustein 31 und der Einbau der Batteriebaugruppe 3 in das Fahrzeug 1 sowie die Anbindung der Batteriebaugruppe 3 an das Temperierungssystem desselben anschließen.
Bezugszeichenliste

1: Fahrzeug
2: Elektromotor
3: Batteriebaugruppe
4: Zellpaket
5: Batteriezelle
6: Hochvolt-Schnittstelle
7: Niedervolt-Schnittstelle
8: Isolation
9: Führungsprofil
10: Batteriegehäuse
11: Profilstrang
12: Gehäuse-Deckelelement
13: Gehäuse-Deckelelement
14: Formschlussmittel
15: Gegen-Formschlussmittel
16: Wandung
17: Strömungskanal
18: Trennwandung
19: Abdeckelement
20: Verbindungskanal
21: Anschlussstutzen
22: Anschlussstutzen
23: Richtungspfeil
24: Richtungspfeil
25: Innenmantelfläche (Profilstrang 11)
26: Außenmantelfläche (Zellpaket 4)
27: Ausnehmung
28: Ausnehmung
29: Gehäuse
30: Anbindungsstelle
31: BMCe-Baustein
„s“: Beabstandung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102012008633 A1 [0002]
DE 102009040598 A1 [0002]

Claims

Batteriebaugruppe (3), insbesondere für ein Fahrzeug (1), mit einem Batteriegehäuse (10), in welchem wenigstens ein Zellpaket (4) mit zumindest einer Batteriezelle (5) angeordnet oder anordenbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Batteriegehäuse (10) durch einen Profilstrang (11) mit geschlossenem Profilquerschnitt gebildet ist, welchem beidenends wenigstens je ein Gehäuse-Deckelelement (12, 13) zum Verschließen des Profilstrangs (11) zugeordnet ist.
Batteriebaugruppe (3) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Profilstrang (11) durch ein Strangpressprofil oder Pultrusionsprofil gebildet ist.
Batteriebaugruppe (3) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Strangpressprofil aus einem Metall und das Pultrusionsprofil aus einem Kunststoff oder einem Verbundwerkstoff bestehen.
Batteriebaugruppe (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Profilstrang (11) einen quadratischen oder rechteckigen Profilquerschnitt aufweist.
Batteriebaugruppe (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Profilstrang (11) im Außenwandbereich zumindest ein sich in Längsrichtung desselben erstreckendes Formschlussmittel (14) aufweist, welches mit einem Gegen-Formschlussmittel (15) eines anderen Profilstrangs (11) und/oder eines die Batteriebaugruppe (3) tragenden und/oder fixierenden Teils korrespondiert.
Batteriebaugruppe (3) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Formschlussmittel (14) und das Gegen-Formschlussmittel (15) einstückig mit dem betreffenden Profilstrang (11) oder als Anbauteil ausgebildet sind.
Batteriebaugruppe (3) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Formschlussmittel (14) und das Gegen-Formschlussmittel (15) eine Schwalbenschwanzführung ausbilden.
Batteriebaugruppe (3) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das die Batteriebaugruppe (3) tragende und/oder fixierende Teil ein Karosserie-Teil eines Fahrzeugs (1) ist.
Batteriebaugruppe (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der das Batteriegehäuse (10) ausbildende Profilstrang (11) wenigstens einen integral mit demselben ausgebildeten Strömungskanal (17) für ein Batterie-Temperierungsfluid aufweist.
Batteriebaugruppe (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass in einem zwischen einer Innenmantelfläche (25) des Profilstrangs (11) und einer Außenmantelfläche (26) des wenigstens einen Zellpakets (4) zumindest bereichsweise eine Beabstandung „s“ vorgesehen ist, welche wenigstens einen Strömungskanal (17) für ein Batterie-Temperierungsfluid ausbildet.
Batteriebaugruppe (3) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Beabstandung „s“ zwischen der Innenmantelfläche (25) des Profilstrangs (11) und der Außenmantelfläche (26) des Zellpakets (4) durch eine nutenförmige Ausnehmung (27) oder Ausformung im Bereich der Innenmantelfläche (25) des Profilstrangs (11) und/oder durch eine nutenförmige Ausnehmung (28) oder Ausformung im Bereich der Außenmantelfläche (26) des Zellpakets (4) gebildet ist.
Batteriebaugruppe (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Batteriegehäuse (10) ausgebildet ist, zwei oder mehr zueinander achsparallel sowie über- und/oder nebeneinander angeordnete Zellpakete (4) aufzunehmen.
Batteriebaugruppe (3) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Zellpakete (4) mittels Stegelementen des Batteriegehäuses (10) voneinander separiert sind.
Fahrzeug (1) mit einer Batteriebaugruppe (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 13.
Verfahren zur Herstellung einer Batteriebaugruppe (3), insbesondere für ein Fahrzeug (1), mit einem Batteriegehäuse (10), in welchem wenigstens ein Zellpaket (4) mit zumindest einer Batteriezelle (5) angeordnet oder anordbar ist, gekennzeichnet durch folgende Schritte: a) Bereitstellung wenigstens eines Zellpakets (4), b) Bereitstellung eines Batteriegehäuses (10), welches durch einen Profilstrang (11) mit geschlossenem Profilquerschnitt gebildet und zumindest einenends offen ausgebildet ist, c) Bestücken des Batteriegehäuses (10) mit dem wenigstens einen Zellpaket (4) durch axiales Einschieben desselben in besagten Profilstrang (11), und d) Verschließen des Batteriegehäuses (10) mittels wenigstens eines Gehäuse-Deckelelements (12, 13).