DE102017217158A1 - Battery case, method for manufacturing a battery case and arrangement with a battery case - Google Patents
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Abstract
Gegenstand der Erfindung ist ein Batteriegehäuse (100) zur Aufnahme von mehreren Batteriemodulen (14), mit einem Gehäuseboden (10), einer einen umlaufenden Rand ausbildenden Gehäusewandung (11), einem Gehäusedeckel (12), und mehreren in einem durch die Gehäusewandung (11) begrenzten Innenraum (13) des Batteriegehäuses (100) angeordneten Trennwänden (15) zur Unterteilung des Innenraumes (13) in mehrere Einzelräume, wobei der Gehäuseboden (10), die Gehäusewandung (11), der Gehäusedeckel (12) und die Trennwände (15) jeweils aus einem gewebeartigen oder gelegeartigen Grundkörper (16) und aus einem aus einem faserverstärkten Kunststoffmaterial ausgebildeten Umhüllungskörper (17) ausgebildet sind, wobei der Umhüllungskörper (17) in einem Spritzgussverfahren um den Grundkörper (16) gespritzt und angeordnet ist. The invention relates to a battery housing (100) for receiving a plurality of battery modules (14), comprising a housing bottom (10), a housing wall (11) forming a peripheral edge, a housing cover (12), and a plurality of housing modules (11) ) limited interior (13) of the battery case (100) arranged partitions (15) for dividing the interior (13) into a plurality of individual spaces, wherein the housing bottom (10), the housing wall (11), the housing cover (12) and the partitions (15 ) are formed in each case from a fabric-like or occasional base body (16) and from a cladding body (17) formed from a fiber-reinforced plastic material, wherein the cladding body (17) is injection-molded around the base body (16) in an injection molding process.
Description
Die Erfindung betrifft ein Batteriegehäuse zur Aufnahme von mehreren Batteriemodulen. Weiter betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Batteriegehäuses. Ferner betrifft die Erfindung eine Anordnung mit einem Batteriegehäuse und einem Fahrzeuganbauteil.The invention relates to a battery housing for receiving a plurality of battery modules. Furthermore, the invention relates to a method for producing such a battery case. Furthermore, the invention relates to an arrangement with a battery case and a vehicle attachment.
Batteriegehäuse zur Aufnahme von mehreren Batteriemodulen werden unter anderem in Elektrofahrzeugen bzw. in Hybridfahrzeugen eingesetzt. Üblicherweise sind Batteriegehäuse vollständig aus einem Metallmaterial ausgebildet. Derartige Batteriegehäuse weisen jedoch ein hohes Gewicht auf. Weiter ist es bekannt, Batteriegehäuse aus einem reinen, unverstärkten Kunststoffmaterial, beispielsweise einem Thermoplasten, auszubilden. Aus einem derartigen Kunststoffmaterial ausgebildete Batteriegehäuse weisen zwar ein geringes Gewicht auf, jedoch ist ihre Stabilität reduziert, so dass die Sicherheit im Falle beispielsweise eines Unfalls stark gemindert ist.Battery housings for accommodating several battery modules are used, inter alia, in electric vehicles or in hybrid vehicles. Usually, battery cases are completely formed of a metal material. However, such battery cases have a high weight. Further, it is known to form the battery housing from a pure, unreinforced plastic material, such as a thermoplastic. Although formed from such a plastic material battery housing have a low weight, but their stability is reduced, so that the security is greatly reduced in the case of, for example, an accident.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Batteriegehäuse, ein Verfahren zur Herstellung eines Batteriegehäuses sowie eine Anordnung mit einem Batteriegehäuse zur Verfügung zu stellen, bei welchen ein reduziertes Gewicht bei einer gleichzeitig hohen Stabilität des Batteriegehäuses erreicht werden kann.The invention is therefore an object of the invention to provide a battery case, a method for producing a battery case and an arrangement with a battery case available, in which a reduced weight can be achieved at the same time high stability of the battery case.
Die Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe erfolgt mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.The solution of the object according to the invention is achieved by the features of the independent claims. Preferred embodiments and further developments of the invention are specified in the dependent claims.
Das Batteriegehäuse gemäß der Erfindung weist einen Gehäuseboden, eine einen umlaufenden Rand ausbildende Gehäusewandung, einen Gehäusedeckel und mehrere in einem durch die Gehäusewandung begrenzten Innenraum des Batteriegehäuses angeordnete Trennwände zur Unterteilung des Innenraumes in mehrere Einzelräume auf, wobei der Gehäuseboden, die Gehäusewandung, der Gehäusedeckel und die Trennwände jeweils aus einem gewebeartigen oder gelegeartigen Grundkörper und aus einem aus einem faserverstärkten Kunststoffmaterial ausgebildeten Umhüllungskörper ausgebildet sind, wobei der Umhüllungskörper in einem Spritzgussverfahren um den Grundkörper gespritzt und angeordnet ist.The battery housing according to the invention comprises a housing bottom, a circumferential edge forming a housing, a housing cover and a plurality of arranged in a limited by the housing interior of the battery housing partitions for dividing the interior into a plurality of individual spaces, wherein the housing bottom, the housing, the housing cover and the partitions are each formed from a fabric-like or occasional base body and from a wrapping body formed from a fiber-reinforced plastic material, wherein the wrapping body is injection-molded around the main body and arranged in an injection molding process.
Erfindungsgemäß ist es nunmehr vorgesehen, dass die einzelnen Teil des Batteriegehäuses, wie der Gehäuseboden, die Gehäusewandung, der Gehäusedeckel und die Trennwände, nicht mehr aus einem einzigen Material ausgebildet sind, sondern jeweils aus mindestens zwei unterschiedlichen Materialien, so dass das Batteriegehäuse aus einem sogenannten Hybrid-Verbundmaterial ausgebildet ist. Dafür ist jedes dieser Teile des Batteriegehäuses aus einem Grundkörper und einen den Grundkörper vorzugsweise vollständig umgebenden Umhüllungskörper ausgebildet. Durch die gewebeartige oder gelegeartige Ausbildung des Grundkörpers zeichnet sich dieser durch eine hohe Steifigkeit und eine hohe Festigkeit bei einem gleichzeitig geringen Gewicht aus. Die gewebeartige oder gelegeartige Ausbildung des Grundkörpers ist vorzugsweise derart vorgesehen, dass der Grundkörper eine Art Netzstruktur aufweist. Der Grundkörper weist bevorzugt eine Vielzahl von gewebeartig oder gelegeartig abgelegten Fasern auf, die aus unterschiedlichen Materialien ausgebildet sein können, welche von einem Kunststoffmaterial, vorzugsweise einem thermoplastischen Kunststoffmaterial, umgeben sein können. Dadurch kann der Grundkörper als ein sogenanntes Prepreg ausgebildet sein. Durch die besondere Ablage der Fasern erhält der Grundkörper seine Festigkeit und Steifigkeit. Besonders bevorzugt sind die Fasern in Kraftflussrichtung in dem Grundkörper abgelegt, so dass eine besonders gute Versteifung des Grundkörpers erreicht werden kann, wodurch insbesondere im Falle eines Unfalls des Kraftfahrzeugs die Sicherheit erhöht werden kann. Der Grundkörper ist von dem Umhüllungskörper umschlossen. Der Umhüllungskörper ist aus einem faserverstärkten Kunststoffmaterial ausgebildet, wodurch ebenfalls ein geringes Gewicht bei gleichzeitig hoher Festigkeit und Steifigkeit erreicht werden kann. Die Fasern des faserverstärkten Kunststoffmaterials können beispielsweise Glasfasern, Kohlenstofffasern, Aramidfasern und/oder Metallfasern sein. Die Fasern sind in einer Kunststoffmatrix abgelegt, wobei die Kunststoffmatrix beispielsweise aus Polypropylen oder Polyamid ausgebildet sind, welche sich unter anderem durch eine geringe Wasseraufnahme, hohe Chemikalienbeständigkeit, hohe Kerbschlagzähigkeit und eine hohe Temperaturstabilität auszeichnen. Bei der Herstellung kann der Grundkörper in ein Werkzeug eingelegt werden, und der Umhüllungskörper kann in einem Spritzgussverfahren um den Grundkörper herum gespritzt werden, so dass eine besonders gute, stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Grundkörper und dem Umhüllungskörper ausgebildet werden kann.According to the invention, it is now provided that the individual part of the battery housing, such as the housing bottom, the housing, the housing cover and the partitions, are no longer formed of a single material, but each of at least two different materials, so that the battery case of a so-called Hybrid composite material is formed. For this, each of these parts of the battery case is formed of a base body and a body surrounding the body preferably completely surrounding. Due to the fabric-like or occasional design of the main body, this is characterized by a high rigidity and high strength with a low weight. The fabric-like or occasional design of the main body is preferably provided such that the main body has a kind of network structure. The main body preferably has a multiplicity of tissue-like or randomly deposited fibers, which may be formed from different materials, which may be surrounded by a plastic material, preferably a thermoplastic material. As a result, the basic body can be designed as a so-called prepreg. Due to the special filing of the fibers, the body gets its strength and rigidity. Particularly preferably, the fibers are deposited in the force flow direction in the base body, so that a particularly good stiffening of the body can be achieved, whereby in particular in case of an accident of the motor vehicle safety can be increased. The main body is enclosed by the wrapping body. The wrapping body is formed of a fiber-reinforced plastic material, which also low weight can be achieved while maintaining high strength and rigidity. The fibers of the fiber-reinforced plastic material may be, for example, glass fibers, carbon fibers, aramid fibers and / or metal fibers. The fibers are deposited in a plastic matrix, wherein the plastic matrix are formed for example of polypropylene or polyamide, which are characterized among other things by a low water absorption, high chemical resistance, high impact strength and high temperature stability. During production, the base body can be inserted into a tool, and the covering body can be injection molded around the base body in an injection molding process, so that a particularly good, material-locking connection between the base body and the covering body can be formed.
Bevorzugt ist es vorgesehen, dass der Grundkörper zumindest teilweise aus einem Metallmaterial ausgebildet ist. Dabei können die gewebeartig oder gelegeartig abgelegten Fasern des Grundkörpers zumindest teilweise aus Metallfasern ausgebildet sein. Durch den Einsatz von Metallfasern kann die Festigkeit und Steifigkeit des Grundkörpers weiter erhöht werden.It is preferably provided that the base body is at least partially formed from a metal material. In this case, the fabric-like or occasionally deposited fibers of the base body may be formed at least partially from metal fibers. Through the use of metal fibers, the strength and rigidity of the body can be further increased.
Der Grundkörper kann beispielsweise aus einem Organoblech ausgebildet sein. Organobleche sind Faser-Matrix-Halbzeuge, die aus einem Fasergewebe oder einem Fasergelege bestehen, die in eine thermoplastische Kunststoffmatrix eingebettet sind. Die Vorteile einer thermoplastischen Kunststoffmatrix liegen in der Warmumformfähigkeit der Halbzeuge und den daraus resultierenden kurzen Prozesszeiten. Als Fasern können beispielsweise Glas-, Aramid- und Kohlenstofffasern eingesetzt werden. Durch die gewebeartige oder gelegeartige Ablage der Fasern könne die Fasern rechtwinklig zueinander verlaufen, so dass besonders gute Steifigkeits- und Festigkeitswerte erreicht werden können. Das Material der Kunststoffmatrix des Organoblechs ist vorzugsweise das gleiche Material wie das Material der Kunststoffmatrix des faserverstärkten Kunststoffmaterials des Umhüllungskörpers, da hierdurch beim Umspritzen des Grundkörpers mit dem Umhüllungskörper eine besonders gute stoffschlüssige Verbindung erreichbar ist. Durch eine derart gute stoffschlüssige Verbindung können die einzelnen Teile des Batteriegehäuses eine besonders gute Dichtigkeit aufweisen, so dass das gesamte Batteriegehäuse eine besonders gute Dichtigkeit, insbesondere in Bezug auf Feuchtigkeit oder andere Fluide, aufweisen kann.The main body can be formed, for example, from an organic sheet. Organic sheets are fiber-matrix semi-finished products made from one Fiber fabric or a fiber fabric consist, which are embedded in a thermoplastic matrix. The advantages of a thermoplastic polymer matrix lie in the hot forming capability of the semi-finished products and the resulting short process times. As fibers, for example glass, aramid and carbon fibers can be used. By the fabric-like or occasional deposition of the fibers, the fibers can be perpendicular to each other, so that particularly good stiffness and strength values can be achieved. The material of the plastic matrix of the organic sheet is preferably the same material as the material of the plastic matrix of the fiber-reinforced plastic material of the cladding body, since a particularly good cohesive connection can be achieved during encapsulation of the base body with the cladding body. By such a good cohesive connection, the individual parts of the battery case can have a particularly good tightness, so that the entire battery case can have a particularly good tightness, in particular with respect to moisture or other fluids.
Weiter ist es möglich, dass der Grundkörper aus einem dreidimensional ausgebildeten Textileinleger ausgebildet sein kann. Der Textileinleger ist vorzugsweise aus Faserbündeln, sogenannten Faserrovings, ausgebildet, wobei die Faserrovings jeweils vorzugsweise unterschiedliche Arten von Fasern aufweisen können, so dass die Faserrovings Hybridrovings ausbilden können. Die Faserrovings können beispielsweise Fasern aus Polyamid, Polyphtalamid oder auch Kohlenstoff sein. Die unterschiedlichen Fasern können alternierend verteilt in den Faserrovings angeordnet sein. Der aus einem Textileinleger ausgebildete Grundkörper kann vor dem Umspritzen mit dem Umhüllungskörper erwärmt werden und in einer Heißpressstation imprägniert und konsolidiert werden. Alternativ kann der Textileinleger auch, wenn er bereits in dem Spritzgusswerkzeug eingelegt ist, um mit dem Umhüllungskörper umspritzt zu werden, imprägniert und konsolidiert werden.Further, it is possible that the base body may be formed from a three-dimensionally formed textile insert. The textile insert is preferably formed from fiber bundles, so-called fiber rovings, wherein the fiber rovings can each preferably have different types of fibers, so that the fiber rovings can form hybrid rovings. The fiber rovings may for example be fibers of polyamide, polyphthalamide or even carbon. The different fibers can be arranged alternately distributed in the fiber rovings. The formed from a textile insert body can be heated before encapsulation with the envelope body and impregnated in a hot press station and consolidated. Alternatively, the textile inlay may also, if already set in the injection molding tool to be overmolded with the wrapping body, be impregnated and consolidated.
Der dreidimensional ausgebildete Textileinleger kann beispielsweise ein Jacquard-Textileinleger sein. Ein derartiger Textileinleger ist auf einer Jacquard-Maschine gewebt. Über die Jacquardtechnik ist es möglich, einen belastungsgerechten Gewebeaufbau zu realisieren. Alle Kettfäden können einzeln gehoben oder gesenkt werden. Durch die unterschiedliche Hebung bzw. Senkung der Kettfäden entsteht ein Webfach, durch das der sogenannte Schuss eingetragen wird. Die Hebung und Senkung kann mittels einer CNC-Steuerung erfolgen. Ein Jacquard-Textileinleger zeichnet sich durch eine besonders feine und formenreiche Musterung aus, so dass der Textileinleger unterschiedlichste Formen und Ausgestaltungen aufweisen kann. Hierdurch ist eine große Designfreiheit erreichbar. Ferner kann dadurch die Form und Kontur des Gewebes an die auftretenden Belastungen besonders gut und individuell angepasst werden.The three-dimensionally formed textile insert can be, for example, a jacquard textile insert. Such a textile insert is woven on a jacquard machine. About the jacquard technique, it is possible to realize a load-oriented tissue structure. All warp threads can be lifted or lowered individually. Due to the different lifting or lowering of the warp threads creates a shed through which the so-called shot is entered. The lifting and lowering can be done by means of a CNC control. A jacquard textile insert is characterized by a particularly fine and rich in patterning, so that the textile insert can have a variety of shapes and configurations. This achieves a great freedom of design. Furthermore, this allows the shape and contour of the fabric to be adapted to the loads occurring particularly well and individually.
Weiter ist es möglich, dass der dreidimensional ausgebildete Textileinleger ein TFP (Tailored Fibre Placement)-Textileinleger ist. Ein TFP-Textileinleger zeichnet sich durch eine besonders belastungsgerechte Ausgestaltung aus, da die Fasern des Textileinlegers genau dem jeweiligen Belastungsfall entsprechend aufgelegt werden können. Eine derartige Verstärkungsstruktur des Textileinlegers wird durch Aufnähen einzelner Faserrovings auf ein Basismaterial erreicht. So kann eine Faseranordnung erreicht werden, die den berechneten Anforderungen bezüglich der Richtung und Anhäufung von Fasern entspricht. Zudem kann durch zusätzliche Dorne dafür gesorgt werden, dass die Fasern schonend umgelenkt werden, um einen idealen Kraftfluss durch das jeweilige daraus ausgebildete Teil des Batteriegehäuses erreichen zu können. Das Basismaterial, auch Trägermaterial genannt, kann eine textile Flächenstruktur, wie beispielsweise ein Glasgewebe, ein Carbongewebe, ein Multiaxialgewebe, oder bei thermoplastischen Verstärkungsstrukturen ein vernähfähiges Folienmaterial sein. Die Faserrovings können aus Glasfasern, Kohlenstofffasern, Aramidfasern und/oder Metallfasern ausgebildet sein, wobei die Faserrovings auch unterschiedliche Arten von Fasern beinhalten können. Bei Einsatz einer thermoplastischen Kunststoffmatrix als Basismaterial kann mit dem aus Faserrovings ausgebildeten Verstärkungsmaterial gleichzeitig das Basismaterial in Form von Folienbändchen oder Fasern mit aufgenäht werden. Die Verstärkungsstrukturen werden durch die Bewegung des Basismaterials, vorzugsweise mittels einer CNC-Steuerung, und der gleichzeitigen Fixierung der Faserrovings durch den Nähkopf gefertigt, so dass die Faserrovings in beliebiger Richtung und Menge abgelegt werden können. Ebenso wie mit dem Jacquardverfahren können somit auch mit diesem Verfahren genau der Belastungsrichtung entsprechend die Fasern in dem Grundkörper positioniert werden.It is also possible that the three-dimensionally formed textile insert is a TFP (Tailored Fiber Placement) textile insert. A TFP textile insert is characterized by a particularly load-oriented design, since the fibers of the textile insert can be placed exactly according to the respective load case. Such a reinforcing structure of the textile insert is achieved by sewing individual fiber rovings onto a base material. Thus, a fiber arrangement can be achieved that meets the calculated requirements with respect to the direction and accumulation of fibers. In addition, it can be ensured by additional mandrels that the fibers are gently deflected in order to achieve an ideal power flow through the respective part of the battery housing formed therefrom. The base material, also called a carrier material, may be a textile surface structure, such as a glass fabric, a carbon fabric, a multi-axial fabric or, in the case of thermoplastic reinforcement structures, a wettable film material. The fiber rovings may be formed of glass fibers, carbon fibers, aramid fibers and / or metal fibers, wherein the fiber rovings may also include different types of fibers. If a thermoplastic polymer matrix is used as the base material, the base material in the form of film strips or fibers can be sewn on simultaneously with the reinforcing material formed from fiber rovings. The reinforcing structures are made by the movement of the base material, preferably by means of a CNC control, and the simultaneous fixing of the fiber rovings by the sewing head, so that the fiber rovings can be stored in any direction and quantity. As well as with the jacquard method, it is thus also possible, with this method, to position the fibers in the base body precisely in accordance with the loading direction.
Der Gehäuseboden, die Gehäusewandung und die Trennwände können bevorzugt mittels einer Klebeverbindung miteinander verbunden sein. Die Montage des Batteriegehäuses kann dadurch besonders einfach und ohne großen Aufwand erfolgen. Als Klebemittel kann vorzugsweise ein Zweikomponenten-Klebstoff verwendet werden. Der Zweikomponenten-Klebstoff kann eine elastische Komponente aufweisen, wodurch beispielsweise unterschiedliche Wärmeausdehnungen der einzelnen Teile des Batteriegehäuses ausgeglichen werden können und dadurch das Auftreten von Spannungen innerhalb der Teile des Batteriegehäuses vermieden werden können.The housing bottom, the housing wall and the partition walls may preferably be connected to one another by means of an adhesive connection. The assembly of the battery case can be done very easily and easily. As the adhesive, a two-component adhesive may preferably be used. The two-component adhesive may have an elastic component, whereby, for example, different thermal expansions of the individual parts of the battery case can be compensated and thereby the occurrence of stresses within the parts of the battery case can be avoided.
Um die Herstellung und die Montage des Batteriegehäuses weiter vereinfachen zu können, können der Gehäuseboden und/oder die Gehäusewandung und/oder der Gehäusedeckel und/oder die Trennwände jeweils aus ein oder mehreren Plattenelementen ausgebildet sein. Die Plattenelemente können dann beispielsweise mittels der Klebeverbindung miteinander verbunden werden. In order to further simplify the manufacture and assembly of the battery housing, the housing bottom and / or the housing wall and / or the housing cover and / or the partition walls can each be formed from one or more plate elements. The plate elements can then be connected to one another, for example by means of the adhesive connection.
In dem Gehäuseboden und/oder in der Gehäusewandung kann eine Kühlkanalstruktur ausgebildet sein, welche zur Kühlung des Batteriegehäuses dient. Die Kühlkanalstruktur weist vorzugsweise ein oder mehrere Kühlkanäle auf, durch welche ein Kühlmedium fließen kann, um Wärme aus dem Innenraum des Batteriegehäuses abtransportieren zu können. Die Kühlkanalstruktur kann beispielsweise derart ausgebildet sein, dass sie in den Gehäuseboden und/oder die Gehäusewandung eingeschoben werden kann.In the housing bottom and / or in the housing wall may be formed a cooling channel structure, which serves to cool the battery case. The cooling channel structure preferably has one or more cooling channels, through which a cooling medium can flow in order to be able to remove heat from the interior of the battery housing. The cooling channel structure may for example be designed such that it can be inserted into the housing bottom and / or the housing wall.
Beispielsweise kann die Kühlkanalstruktur durch ein Metallprofil ausgebildet sein, welches in den Gehäuseboden und/oder in die Gehäusewandung eingebracht ist. Hierdurch ist eine besonders einfache Montage der Kühlkanalstruktur in dem Batteriegehäuse möglich. Das Metallprofil kann beispielsweise ein Aluminiumstrangpressprofil sein. Die Kühlkanalstruktur kann dann beispielsweise in Form eines Plattenelementes ausgebildet sein, welche in einen Aufnahmeraum an dem Gehäuseboden und/oder in einen Aufnahmeraum an der Gehäusewandung eingeschoben werden kann.For example, the cooling channel structure may be formed by a metal profile which is introduced into the housing bottom and / or into the housing wall. As a result, a particularly simple installation of the cooling channel structure in the battery housing is possible. The metal profile may be, for example, an aluminum extruded profile. The cooling channel structure can then be formed, for example, in the form of a plate element, which can be inserted into a receiving space on the housing bottom and / or into a receiving space on the housing wall.
Um eine kontinuierliche Erfassung des Zustandes des Batteriegehäuses ermöglichen zu können, damit frühzeitig Schädigungen an dem Batteriegehäuse erkannt werden können, ist es bevorzugt vorgesehen, dass in den Gehäuseboden und/oder in die Gehäusewandung und/oder in den Gehäusedeckel und/oder in den Trennwänden mindestens ein Schadenzustandserfassungssensor integriert ist.In order to enable a continuous detection of the state of the battery case, so that early damage to the battery case can be detected, it is preferably provided that in the housing bottom and / or in the housing wall and / or in the housing cover and / or in the partitions at least a damage state detection sensor is integrated.
Beispielsweise kann der Schadenzustandserfassungssensor eine Widerstandsmesseinrichtung zur Messung des Widerstandes von Fasern des faserverstärkten Kunststoffmaterials des Umhüllungskörpers aufweisen. Dabei kann die elektrische Leitfähigkeit der Fasern, insbesondere beim Einsatz von Kohlenstofffasern, und deren Veränderung des Widerstandes bei Belastung des Batteriegehäuses genutzt werden. Durch eine Überwachung der Widerstandsänderung kann eine gute Aussage zum Schädigungszustand getroffen werden. Beispielsweise können Faserbrüche und/oder versagenskritische Lastsituationen mittels eines derartigen Schadenzustandserfassungssensors erfasst und gemeldet werden.For example, the damage condition detection sensor may include a resistance measuring device for measuring the resistance of fibers of the fiber reinforced plastic material of the covering body. In this case, the electrical conductivity of the fibers, in particular when using carbon fibers, and their change in the resistance under load of the battery case can be used. By monitoring the change in resistance, a good statement about the damage condition can be made. For example, fiber breaks and / or failure-critical load situations can be detected and reported by means of such a damage condition detection sensor.
Weiter ist es möglich, dass der Schadenzustandserfassungssensor durch einen in den Umhüllungskörper eingebrachten Lichtleiter ausgebildet ist. Als Lichtleiter können beispielsweise Glasfasern eingesetzt sein, welche in den Gehäuseboden und/oder die Gehäusewandung und/oder den Gehäusedeckel und/oder in die Trennwände integriert sind. Die Glasfasern können beispielsweise als Glasfaserrovings eingebracht sein. Mittels des Einsatzes eines Lichtleiters ist es möglich, ein beispielsweise gepulstes Signal optisch auswerten zu können. Die Auswertung kann durch einen Anschluss des Batteriegehäuses an ein Bussystem des Kraftfahrzeuges erfolgen. Das ankommende Signal kann dann Auskunft über den Schädigungszustand des jeweiligen Teils des Batteriegehäuses geben.Further, it is possible that the damage condition detection sensor is formed by a light guide introduced into the cladding body. As a light guide, for example, glass fibers can be used, which are integrated in the housing bottom and / or the housing wall and / or the housing cover and / or in the partitions. The glass fibers can be introduced, for example, as glass fiber rovings. By means of the use of a light guide, it is possible to optically evaluate an example pulsed signal. The evaluation can be done by connecting the battery case to a bus system of the motor vehicle. The incoming signal can then provide information about the damage condition of the respective part of the battery case.
Ferner ist es auch möglich, dass der Schadenzustandserfassungssensor ein RFID-Sensor ist. Ein derartiger RFID-Sensor (RFID = Radio Frequency Identification Detector) kann insbesondere an sehr bruchgefährdeten Stellen des Batteriegehäuses eingesetzt werden.Furthermore, it is also possible that the damage state detection sensor is an RFID sensor. Such an RFID sensor (RFID = Radio Frequency Identification Detector) can be used in particular at very risk of fracture sites of the battery case.
Zudem ist es auch möglich, dass in den Gehäuseboden und/oder in die Gehäusewandung und/oder in den Gehäusedeckel und/oder in die Trennwände mindestens ein elektrischer Temperatur-, Feuchtigkeits- und/oder Drucksensor integriert ist. Mittels derartiger Sensoren kann eine weitere Funktionsüberwachung des Batteriegehäuses erfolgen.In addition, it is also possible for at least one electrical temperature, humidity and / or pressure sensor to be integrated in the housing bottom and / or in the housing wall and / or in the housing cover and / or in the partitions. By means of such sensors, a further function monitoring of the battery housing can take place.
Die Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe erfolgt ferner mittels eines Verfahrens zur Herstellung eines Batteriegehäuses zur Aufnahme von mehreren Batteriemodulen, mit einem Gehäuseboden, einer einen umlaufenden Rand ausbildenden Gehäusewandung, einem Gehäusedeckel, und mehreren in einem durch die Gehäusewandung begrenzten Innenraum des Batteriegehäuses angeordneten Trennwänden zur Unterteilung des Innenraumes in mehrere Einzelräume, wobei der Gehäuseboden, die Gehäusewandung, der Gehäusedeckel und die Trennwände jeweils aus einem gewebeartigen oder gelegeartigen Grundkörper und aus einem faserverstärkten Kunststoffmaterial ausgebildeten Umhüllungskörper ausgebildet werden, wobei der Umhüllungskörper in einem Spritzgussverfahren um den Grundkörper gespritzt und angeordnet wird.The object of the invention is further achieved by means of a method for producing a battery housing for receiving a plurality of battery modules, having a housing bottom, a housing wall forming a peripheral edge, a housing cover, and a plurality of partitions arranged in an interior of the battery housing bounded by the housing wall for subdividing the housing Interior in a plurality of individual rooms, wherein the housing bottom, the housing, the housing cover and the partitions are each formed of a fabric-like or occasional base body and formed of a fiber-reinforced plastic material envelope body, wherein the envelope body is injection molded in an injection molding process around the body and arranged.
In Bezug auf die Vorteile und weiteren Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens wird auf die Ausführungen zuvor verwiesen. Der Grundkörper kann in Form eines Prepregs ausgebildet sein, so dass dieser in einem Prepreg-Pressverfahren verarbeitet werden kann. Die Prepregs können als Rollenware in einem Kalander durch Zuführen einer Trennfolie positioniert und konfektioniert werden. Ein Prepreg kann beispielsweise ein in einer thermoplastischen Kunststoffmatrix eingebettetes Gewebe sein, welches erwärmt wird, beispielsweise mittels Infrarot-Strahler, und mit einer vorkonfektionierten, mit Kohlenstofffasern partiell verstärkten thermoplastischen Matrix verschweißt werden kann. Der so aus zwei Halbzeugen gebildete Grundkörper kann dann in ein Spritzgießwerkzeug eingelegt werden, so dass mittels Druck und Temperatur die zwei den Grundkörper bildenden Halbzeuge in dem Spritzgießwerkzeug miteinander stoffschlüssig verbunden werden können und durch eine Schließbewegung des Spritzgießwerkzeuges umgeformt werden können. Anschließend kann der Grundkörper im selben Spritzgießwerkzeug mit einem faserverstärkten Kunststoffmaterial, welches den Umhüllungskörper ausbildet, umspritzt werden. Dadurch, dass die Formgebung des Grundkörpers und die Anordnung des Umhüllungskörpers um den Grundkörper herum in ein und demselben Werkzeug erfolgen kann, kann die Anzahl der notwendigen Prozessschritte zur Ausbildung eines Batteriegehäuses wesentlich reduziert werden. Zudem kann eine besonders gute Haftung des Umhüllungskörpers an dem Grundkörper erreicht werden.With regard to the advantages and further embodiments of the method according to the invention, reference is made to the statements above. The main body may be formed in the form of a prepreg, so that it can be processed in a prepreg pressing process. The prepregs can be positioned as roll goods in a calender by feeding a release film and assembled. For example, a prepreg may be one in one be embedded thermoplastic fabric matrix, which is heated, for example by means of infrared emitters, and can be welded with a prefabricated, partially reinforced with carbon fibers thermoplastic matrix. The base body thus formed from two semifinished products can then be placed in an injection mold, so that by means of pressure and temperature, the two semifinished products forming the main body can be materially connected to one another in the injection mold and can be reshaped by a closing movement of the injection mold. Subsequently, the base body in the same injection mold with a fiber-reinforced plastic material, which forms the cladding body, are encapsulated. Due to the fact that the shaping of the base body and the arrangement of the covering body around the base body can take place in one and the same tool, the number of necessary process steps for forming a battery housing can be substantially reduced. In addition, a particularly good adhesion of the wrapping body to the base body can be achieved.
Ferner erfolgt die Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe mittels einer Anordnung, welche ein wie vorstehend beschriebenes aus- und weitergebildetes Batteriegehäuse und ein Fahrzeuganbauteil aufweist, wobei zwischen dem Batteriegehäuse und dem Fahrzeuganbauteil ein buchsenförmiges Fügeelement aus einem Metallmaterial angeordnet ist, wobei zumindest eine Außenseite des Fügeelements, welche in Kontakt mit dem Batteriegehäuse ist, mit einem Organoblech beschichtet ist.Furthermore, the solution of the object according to the invention is achieved by means of an arrangement which has a battery housing as described above and further developed vehicle attachment, wherein between the battery housing and the vehicle attachment a bush-shaped joining element is disposed of a metal material, wherein at least one outer side of the joining element, which in contact with the battery case is coated with an organic sheet.
Das Fügeelement dient zur Kraftübertragung zwischen dem Batteriegehäuse und dem Fahrzeuganbauteil, indem das Fügeelement Drehmomente überträgt. Die Übertragung kann durch eine reibschlüssige Verbindung, eine formschlüssige Verbindung, eine vorgespannte formschlüssige Verbindung oder eine stoffschlüssige Verbindung erfolgen. Das Fügeelement kann beispielsweise eine Wickelbuchse sein. Zur Gewichtsreduzierung ist das Fügeelement vorzugsweise aus einem Aluminiummaterial ausgebildet. Um Kontaktkorrosion zwischen dem Fügeelement und dem Batteriegehäuse zu vermeiden, ist zumindest die Außenseite des Fügeelements, welche in Kontakt mit dem Batteriegehäuse ist, mit einem Organoblech beschichtet. Bevor das Fügeelement in seine eigentliche Form gebracht wird, insbesondere gestanzt und gewickelt wird, wird die Außenseite des Fügeelements mit dem Organoblech beschichtet, vorzugsweise indem das Fügeelement mit dem Organoblech verpresst wird. Um eine gute stoffschlüssige Verbindung zwischen der Außenseite des Fügeelements und dem Organoblech erreichen zu können, kann eine Haftschicht, insbesondere ein Primer, zwischen der Außenseite des Fügeelements und dem Organoblech aufgebracht werden.The joining element serves to transmit power between the battery housing and the vehicle attachment, in that the joining element transmits torques. The transmission can be done by a frictional connection, a positive connection, a prestressed positive connection or a material connection. The joining element may for example be a winding bush. For weight reduction, the joining element is preferably formed from an aluminum material. In order to avoid contact corrosion between the joining element and the battery housing, at least the outer side of the joining element, which is in contact with the battery housing, coated with an organic sheet. Before the joining element is brought into its actual shape, in particular punched and wound, the outer side of the joining element is coated with the organic sheet, preferably by the joining element is pressed with the organic sheet. In order to achieve a good cohesive connection between the outside of the joining element and the organic sheet, an adhesive layer, in particular a primer, can be applied between the outside of the joining element and the organic sheet.
Bevorzugt ist es vorgesehen, dass zusätzlich zu der Außenseite des Fügeelements auch eine Innenseite des Fügeelements mit einem weiteren Organoblech beschichtet ist. Die Beschichtung der Innenseite des Fügeelements erfolgt vorzugsweise zeitgleich zu der Beschichtung der Außenseite des Fügeelements, vorzugsweise indem auf einer Doppelbandpresse das Fügeelement sowohl auf seiner Außenseite als auch auf seiner Innenseite mit einem Organblech zeitgleich verpresst wird. Auch zwischen der Innenseite des Fügeelements und dem Organoblech ist vorzugsweise eine Haftschicht, insbesondere ein Primer, aufgebracht, um eine besonders gute stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Organoblech und der Innenseite des Fügeelements erreichen zu können.It is preferably provided that, in addition to the outside of the joining element, an inner side of the joining element is also coated with a further organic sheet. The coating of the inside of the joining element is preferably carried out simultaneously with the coating of the outside of the joining element, preferably by simultaneously pressing on a double belt press the joining element both on its outside and on its inside with an organ sheet. Also between the inside of the joining element and the organic sheet is preferably an adhesive layer, in particular a primer, applied in order to achieve a particularly good cohesive connection between the organic sheet and the inside of the joining element can.
Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend anhand der Beschreibung bevorzugter Ausgestaltungen der Erfindung anhand der nachfolgenden Figuren näher dargestellt.Further, measures improving the invention will be described below with reference to the description of preferred embodiments of the invention with reference to the following figures.
Es zeigen:
-
1 eine schematische Darstellung einer Draufsicht von oben auf ein Batteriegehäuse gemäß der Erfindung mit darin aufgenommenen Batteriemodulen, -
2 eine schematische Schnittdarstellung entlang einer Längsseite des Batteriegehäuses gemäß der Erfindung, -
3 eine schematische Explosionsdarstellung des Batteriegehäuses gemäß der Erfindung, -
4 eine schematische Schnittdarstellung durch einen Teil einer Gehäusewandung des Batteriegehäuses gemäß der Erfindung, -
5 eine schematische Darstellung eines Grundkörpers gemäß der Erfindung, -
6 eine schematische Darstellung einer Anordnung gemäß der Erfindung, -
7a eine schematische Schnittdarstellung einer Ausgestaltung eines Fügeelements der in6 gezeigten Anordnung, und -
7b eine schematische Schnittdarstellung einer weiteren Ausgestaltung eines Fügeelements der in6 gezeigten Anordnung.
-
1 a schematic representation of a top view of a battery housing according to the invention with therein incorporated battery modules, -
2 a schematic sectional view along a longitudinal side of the battery case according to the invention, -
3 a schematic exploded view of the battery case according to the invention, -
4 a schematic sectional view through a part of a housing wall of the battery housing according to the invention, -
5 a schematic representation of a basic body according to the invention, -
6 a schematic representation of an arrangement according to the invention, -
7a a schematic sectional view of an embodiment of a joining element of in6 shown arrangement, and -
7b a schematic sectional view of another embodiment of a joining element of in6 shown arrangement.
Die
Das Batteriegehäuse
Der Innenraum
Der Gehäuseboden
Der Gehäuseboden
Bei der in
Um frühzeitig Schäden, wie beispielsweise Mikrorisse, an dem Batteriegehäuse
Um die Funktionalität des Batteriegehäuses
Der Gehäuseboden
Der Grundkörper
Wie in der Schnittdarstellung zu erkennen ist, ist der Grundkörper
Bei der Herstellung kann der Grundkörper
Weiter ist es auch möglich, dass der Grundkörper
Um Kontaktkorrosion zwischen dem Fügeelement
In
Auch zwischen der Innenseite
Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf die vorstehend angegebenen bevorzugten Ausgestaltungen. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von den dargestellten Lösungen auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht. Sämtliche aus den Ansprüchen der Beschreibung oder den Zeichnungen hervorgehende Merkmale und/oder Vorteile einschließlich konstruktiven Einzelheiten räumlicher Anordnungen und Verfahrensschritte können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein.The invention is not limited in its execution to the above-mentioned preferred embodiments. Rather, a number of variants is conceivable, which makes use of the solutions shown even in fundamentally different versions. All features and / or advantages resulting from the claims of the description or the drawings, including structural details of spatial arrangements and method steps, can be essential to the invention, both individually and in the most diverse combinations.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 100100
- Batteriegehäusebattery case
- 200200
- Anordnungarrangement
- 1010
- Gehäusebodencaseback
- 1111
- Gehäusewandunghousing
- 1212
- Gehäusedeckelhousing cover
- 1313
- Innenrauminner space
- 1414
- Batteriemodulbattery module
- 1515
- Trennwandpartition wall
- 1616
- Grundkörperbody
- 1717
- Umhüllungskörpercovering body
- 1818
- Aussparungrecess
- 1919
- KühlkanalstrukturCooling channel structure
- 2020
- Kühlkanalcooling channel
- 2121
- SchadenzustandserfassungssensorDamage state detection sensor
- 2222
- Sensorsensor
- 2323
- Kunststoffasernsynthetic fibers
- 2424
- Metallfasernmetal fibers
- 3030
- FahrzeuganbauteilVehicle attachment
- 3131
- Fügeelementjoining element
- 3232
- Außenseiteoutside
- 3333
- Organoblechorganosheet
- 3434
- Haftschichtadhesive layer
- 3535
- Innenseiteinside
- 3636
- Organoblechorganosheet
- 3737
- Haftschichtadhesive layer
Claims (14)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102017217158.8A DE102017217158A1 (en) | 2017-09-27 | 2017-09-27 | Battery case, method for manufacturing a battery case and arrangement with a battery case |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102017217158.8A DE102017217158A1 (en) | 2017-09-27 | 2017-09-27 | Battery case, method for manufacturing a battery case and arrangement with a battery case |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE102017217158A1 true DE102017217158A1 (en) | 2019-03-28 |
Family
ID=65638704
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102017217158.8A Pending DE102017217158A1 (en) | 2017-09-27 | 2017-09-27 | Battery case, method for manufacturing a battery case and arrangement with a battery case |
Country Status (1)
Country | Link |
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DE (1) | DE102017217158A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102021118630A1 (en) | 2021-07-19 | 2023-01-19 | Webasto SE | Housing for accommodating battery modules |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102017000263A1 (en) * | 2017-01-12 | 2017-07-27 | Daimler Ag | Modular system for different battery module carriers and method for providing a modular system for different battery module carrier |
-
2017
- 2017-09-27 DE DE102017217158.8A patent/DE102017217158A1/en active Pending
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R012 | Request for examination validly filed | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R079 | Amendment of ipc main class |
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