DE102017217814B4 - Battery case for a vehicle - Google Patents
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Abstract
Batteriegehäuse (1) für ein Fahrzeug, umfassend- einen Kasten (2), welcher aus einem seitlich umlaufenden Außenrahmen (3) und zumindest einem ersten Boden (4) gebildet ist,- einen Trägerrahmen (6) mit einer seitlich umlaufenden Begrenzung (6.1) und einer innerhalb der seitlichen Begrenzung durch mindestens einen Querträger (6.2) und/oder mindestens einen Längsträger (6.3) gebildete Fachstruktur (6.4) zur Aufnahme von Batterieelementen, welcher einstückig aus Kunststoff im Innenraum (2.1) des Kastens (2) angeordnet ist,- einen Deckel (9) zum zumindest bereichsweisen Abdecken des Innenraums (2.1) des Kastens (2), dadurch gekennzeichnet, dass die umlaufende seitliche Begrenzung (6.1) des Trägerrahmens (6) im unteren Bereich eine eben ausgeführte Flanschfläche (6.12) zur dichtenden Verbindung mit einem zweiten Boden (8) aufweist.Battery housing (1) for a vehicle, comprising - a box (2) which is formed from a laterally encircling outer frame (3) and at least one first base (4), - a carrier frame (6) with a laterally encircling boundary (6.1) and a compartment structure (6.4) formed within the lateral boundary by at least one cross member (6.2) and / or at least one longitudinal member (6.3) for receiving battery elements, which is arranged in one piece from plastic in the interior (2.1) of the box (2), a cover (9) for at least partially covering the interior (2.1) of the box (2), characterized in that the circumferential lateral boundary (6.1) of the support frame (6) in the lower area has a flat flange surface (6.12) for sealing connection with having a second floor (8).
Description
Technisches GebietTechnical area
Die Erfindung betrifft ein Batteriegehäuse für ein Fahrzeug.The invention relates to a battery housing for a vehicle.
Technischer HintergrundTechnical background
Die zunehmende bzw. anhaltende Elektrifizierung von Fahrzeugen, insbesondere von Automobilen, und der gleichzeitige Kundenwunsch nach hohen Reichweiten solcher Fahrzeuge, erfordern die Entwicklung von leistungsfähigen Batteriekonzepten. Insbesondere Batteriegehäuse, welche die Batterien aufnehmen bzw. in welchen die Batterien integriert sind, haben in der Regel eine wesentliche Erstreckung über den Fahrzeugboden, welcher sich insbesondere im Wesentlichen unterhalb der Fahrgastzelle des Fahrzeugs befindet. Damit ergeben sich komplexe Anforderungen hinsichtlich der Faktoren Bauraum, Crashperformance, Gewicht, Dichtigkeit etc.The increasing or sustained electrification of vehicles, in particular automobiles, and the simultaneous customer demand for long ranges of such vehicles, require the development of powerful battery concepts. In particular, battery housings, which accommodate the batteries or in which the batteries are integrated, generally have a substantial extent over the vehicle floor, which in particular is located essentially below the passenger cell of the vehicle. This results in complex requirements with regard to the factors of installation space, crash performance, weight, tightness, etc.
Dem Batteriegehäuse kommt dabei eine besondere Bedeutung zu, um auch im Crashfall eine hohe Betriebssicherheit gewährleisten zu können. Das Batteriegehäuse muss nämlich nicht unerhebliche mechanische Lasten aushalten können, welche sowohl seitlich, frontal, rückwärtig oder auch von unten einwirken können. Die auftretenden Lasten können dabei durch quasistatische Ersatzlastfälle repräsentiert werden, deren Behandlung jedoch sehr anspruchsvoll sein kann, da möglichst keine Beschädigung der Batterie oder einzelner Batterieelemente auftreten soll.The battery housing is particularly important in order to be able to guarantee a high level of operational safety in the event of a crash. The battery housing must be able to withstand significant mechanical loads that can act laterally, frontally, rearwardly or also from below. The loads that occur can be represented by quasi-static equivalent load cases, the handling of which can, however, be very demanding, since as far as possible no damage to the battery or individual battery elements should occur.
Batteriegehäuse für Fahrzeugbatterien sind allgemein bekannt. Im Wesentlichen sind zwei Bauweisen aus dem Stand der Technik bekannt. Die erste Bauweise bildet ein sogenanntes gebautes Batteriegehäuse aus Blech-, Guss- und/oder Profilbauteilen. Dieses hat ein gutes Verhältnis aus Crashperformance und Bauraumbedarf bezogen auf den effektiv für die Batterie respektive Batterieelemente nutzbaren, im Wesentlichen abgedichteten Innenraum des Batteriegehäuses. Eine große Herausforderung stellt dabei die Abdichtung des Innenraums des Batteriegehäuses insbesondere in den Ecken dar, da in den Ecken mehrere Bauteile miteinander gefügt werden müssen, so dass dadurch die Dichtigkeit beeinträchtigt werden kann. Die zweite Bauweise bilden Batteriegehäuse, bei denen der abgedichtete Innenraum des Batteriegehäuses durch ein wannenartiges, im Wesentlichen einstückig ausgebildetes Bauteil bereitgestellt wird. Das wannenartige Bauteil ist relativ einfach durch einen im Wesentlichen flächig aufliegenden Deckel abzudichten, welches gegebenenfalls innerhalb und/oder außerhalb durch zusätzliche Bauteile hinsichtlich einer besseren Crashperformance verstärkt werden kann. Ein wesentlicher Nachteil von insbesondere tiefgezogenen, wannenartigen Bauteilen besteht darin, dass Entformschrägen und entlang der Kanten und in den Ecken große Radien vorgesehen werden müssen, welche den Bauraum im Gehäuseinneren reduzieren.Battery housings for vehicle batteries are well known. Essentially two designs are known from the prior art. The first design is a so-called built-up battery housing made of sheet metal, cast and / or profile components. This has a good ratio of crash performance and installation space requirement in relation to the essentially sealed interior of the battery housing that can effectively be used for the battery or battery elements. Sealing the interior of the battery housing, especially in the corners, represents a major challenge, since several components have to be joined together in the corners, so that the tightness can be impaired as a result. The second construction is formed by battery housings, in which the sealed interior of the battery housing is provided by a trough-like, essentially one-piece component. The trough-like component is relatively easy to seal by a cover which is essentially flat and which, if necessary, can be reinforced inside and / or outside by additional components in terms of better crash performance. A major disadvantage of deep-drawn, trough-like components in particular is that draft bevels and large radii must be provided along the edges and in the corners, which reduce the installation space inside the housing.
Bei beiden Bauweisen ist die Zugänglichkeit für die Montage der Batterie respektive Batterieelemente zudem sehr eingeschränkt und nur einseitig, meistens nur von oben möglich. Es wird in der Regel eine Vielzahl von verschiedenen Kleinteilen, wie zum Beispiel Anschraubdome, - platten oder -konsolen, benötigt, welche in aufwändigen Prozessen bei der Fertigung des Batteriegehäuses angebunden werden müssen. Die Montagefreigänge sind typischerweise klein. Bei beiden Bauweisen muss ein Deckel zum Abdecken des Innenraums des Batteriegehäuses verwendet werden, welcher zur Reparatur und Wartung demontierbar ausgeführt sein muss, was eine aufwendige Dichtungslösung notwendig macht.In both designs, the accessibility for mounting the battery or battery elements is also very limited and only possible from one side, mostly only from above. As a rule, a large number of different small parts, such as screw-on domes, plates or consoles, are required, which have to be connected in complex processes during the production of the battery housing. The assembly clearances are typically small. In both designs, a cover must be used to cover the interior of the battery housing, which must be designed to be removable for repair and maintenance, which makes a complex sealing solution necessary.
Zum Stand der Technik gehören u. a. die Offenlegungsschriften
In Bezug auf den Stand der Technik besteht Bedarf nach einem Batteriegehäuse, welches insbesondere die Vorteile der beiden Bauweisen vereint und gleichzeitig den Fertigungsprozess und den Montageaufwand beim Einsetzen der Batterie respektive Batterieelemente vereinfacht.In relation to the prior art, there is a need for a battery housing which, in particular, combines the advantages of the two types of construction and at the same time simplifies the manufacturing process and the assembly effort when inserting the battery or battery elements.
Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein im Vergleich zum Stand der Technik verbessertes Batteriegehäuse für ein Fahrzeug bereitzustellen.The invention is based on the object of providing a battery housing for a vehicle that is improved compared to the prior art.
Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Batteriegehäuse für ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den nachgelagerten Ansprüchen aufgeführt.This object is achieved by a battery housing for a vehicle having the features of
Erfindungsgemäß ist ein Batteriegehäuse für ein Fahrzeug vorgesehen, welches
- - einen Kasten, welcher aus einem insbesondere seitlich umlaufenden Außenrahmen und zumindest einem ersten Boden gebildet ist,
- - einen Trägerrahmen mit einer seitlich umlaufenden Begrenzung und einer innerhalb der seitlichen Begrenzung durch mindestens einen Querträger und/oder mindestens einen Längsträger gebildete Fachstruktur zur Aufnahme von Batterieelementen, welcher einstückig aus einem Kunststoff, insbesondere im Spritzgussverfahren hergestellt, im Innenraum des Kastens angeordnet ist,
- - einen Deckel zum zumindest bereichsweisen Abdecken des Innenraums des Kastens, umfasst.
- - A box, which is formed from an in particular laterally circumferential outer frame and at least one first base,
- - A support frame with a laterally circumferential boundary and a compartment structure formed within the lateral boundary by at least one cross member and / or at least one longitudinal member for receiving battery elements, which is made in one piece from a plastic, in particular in Injection molding made, located in the interior of the box,
- - A cover for at least partially covering the interior of the box, comprises.
Die Erfinder haben festgestellt, dass durch das Vorsehen eines Trägerrahmens aus Kunststoff, welcher insbesondere im Spritzgussverfahren hergestellt ist, eine im Vergleich zum Stand der Technik bessere Ausnutzung des Bauraums durch eine umlaufende im Wesentlichen vertikal durchgehende, im Wesentlichen in Richtung des Innenraums des Kastens weisende seitliche Begrenzung und einer weitgehend im Wesentlichen rechteckförmig durch eine innerhalb der seitlichen Begrenzung durch mindestens einen Querträger und/oder mindestens einen Längsträger gebildete Fachstruktur zur Aufnahme von Batterieelementen bereitgestellt werden kann. Bedingt durch die einstückig, umlaufend ausgeführte seitliche Begrenzung ist eine im Wesentlichen dichte Ausführung in den Ecken des Trägerrahmens/Batteriegehäuses gewährleistet, so dass der Außenrahmen hinsichtlich der Dichtigkeit und damit verbunden der Aufwand zur Herstellung insbesondere der Ecken nicht mehr den sehr hohen Anforderungen unterliegt. Der Geometrie, insbesondere dem Querschnitt der umlaufenden seitlichen Begrenzung sind insbesondere durch den vorzugsweise Spritzgussprozess im Wesentlichen keine Grenzen gesetzt. So können auf der äußeren, dem Innenraum abgewandten Seite der seitlichen Begrenzung Aussparungen vorgesehen sein, so dass insbesondere Versteifungsstrukturen, beispielsweise in Rippen- und/oder Wabenform ausgebildet sein können.The inventors have found that by providing a support frame made of plastic, which is produced in particular by injection molding, better utilization of the installation space compared to the prior art through a circumferential, essentially vertically continuous, lateral, essentially pointing in the direction of the interior of the box Boundary and a largely substantially rectangular shape can be provided by a compartment structure formed within the lateral boundary by at least one cross member and / or at least one longitudinal member for receiving battery elements. Due to the one-piece, circumferential lateral delimitation, an essentially tight design in the corners of the carrier frame / battery housing is guaranteed, so that the outer frame is no longer subject to the very high requirements in terms of tightness and the associated expense for manufacturing the corners in particular. The geometry, in particular the cross section of the circumferential lateral boundary, is essentially not subject to any limits, in particular due to the preferably injection molding process. For example, recesses can be provided on the outer side of the lateral boundary facing away from the interior, so that in particular stiffening structures, for example in the form of ribs and / or honeycombs, can be formed.
Die dem Innenraum zugewandte Seite der seitlichen Begrenzung kann zumindest abschnittsweise im Wesentlichen plan und in den Ecken nahezu scharfkantig ausgebildet sein. Der Trägerrahmen kann zumindest bereichsweise und/oder bedarfsgerecht mit für den Spritzgussprozess und das gewählte Material geeigneten Füllstoffen verstärkt sein. Des Weiteren vereinfacht die oben und optional unten offene Ausführung des Trägerrahmens die Zugänglichkeit und damit verbunden die Montage der Batterieelemente erheblich. Der Deckel und der zweite Boden, welcher als Unterfahrschutz fungiert, bestehen insbesondere aus einem metallischen Werkstoff, vorzugsweise aus einem Stahlwerkstoff, besonders bevorzugt aus einem Stahlwerkstoff mit einer Zugfestigkeit von jeweils mindestens 780 MPa. Alternativ können der Deckel und/oder der Unterfahrschutz aus einem Kunststoff bestehen, wodurch zwar das Gesamtgewicht des Batteriegehäuses reduziert werden kann, jedoch der Einsatz von Kunststoff zu Lasten der Crashperformance gehen kann, die schlechter ist im Vergleich zum Einsatz von metallischen Werkstoffen. Der Außenrahmen ist vorzugsweise aus einem oder mehreren Profilen zusammengebaut, welche insbesondere aus einem metallischen Werkstoff, vorzugsweise aus einem Stahlwerkstoff mit einer Zugfestigkeit von mindestens 1000 MPa, besonders bevorzugt aus einem gehärteten Stahlwerkstoff mit einer Zugfestigkeit von mindestens 1500 MPa bestehen. Mit zunehmender Zugfestigkeit steigt auch der Widerstand in einem Crashfall, insbesondere, wenn sich der Außenrahmen im Crashfall gar nicht bis geringfügig verformen darf, um den Trägerrahmen respektive die im Trägerrahmen aufgenommenen Batterieelemente vor Beschädigung zu schützen.The side of the lateral delimitation facing the interior space can be designed to be essentially planar, at least in sections, and almost sharp-edged in the corners. The support frame can be reinforced at least in some areas and / or as required with fillers suitable for the injection molding process and the selected material. Furthermore, the design of the carrier frame, which is open at the top and optionally at the bottom, considerably simplifies accessibility and, associated with this, the assembly of the battery elements. The cover and the second base, which functions as underrun protection, consist in particular of a metallic material, preferably of a steel material, particularly preferably of a steel material with a tensile strength of at least 780 MPa each. Alternatively, the cover and / or the underrun protection can consist of a plastic, whereby the total weight of the battery housing can be reduced, but the use of plastic can affect the crash performance, which is worse compared to the use of metallic materials. The outer frame is preferably assembled from one or more profiles, which in particular consist of a metallic material, preferably a steel material with a tensile strength of at least 1000 MPa, particularly preferably a hardened steel material with a tensile strength of at least 1500 MPa. With increasing tensile strength, the resistance also increases in the event of a crash, in particular if the outer frame must not deform at all or even slightly in the event of a crash in order to protect the carrier frame or the battery elements received in the carrier frame from damage.
Gemäß einer ersten Ausführungsform sind am Trägerrahmen in einem oder mehreren Kreuzungspunkten des oder der Querträger mit dem oder den Längsträgern und/oder in einem oder mehreren Kreuzungspunkten des oder der Querträger mit der seitlichen Begrenzung und/oder in einem oder mehreren Kreuzungspunkten des oder der Längsträger mit der seitlichen Begrenzung jeweils mindestens ein Funktionselement integriert. An dem vorzugsweise im Spritzgussverfahren hergestellten Trägerrahmen können direkt im Spritzgussprozess Funktionselemente ein- und/oder angespritzt, insbesondere integriert werden. Funktionselemente können sein, zum Beispiel Montageelemente für Batterieelemente, insbesondere in Form von eingespritzten Muttern in Anschraubböcken; Befestigungselemente zum mechanischen Fügen von Deckel und/oder Boden, insbesondere zum form- und/oder kraftschlüssigen Fügen, beispielsweise in Form von Schnapphaken, Rasthaken und/oder Anschraubdome; Abstandshalter; Befestigungselemente für Elektrik und/oder Kühlelemente, insbesondere Klemmen für Kabel, Kühlrohre etc.According to a first embodiment, the cross member (s) with the longitudinal member (s) and / or one or more crossing points of the cross member (s) with the lateral boundary and / or one or more crossing points of the longitudinal member (s) are located on the carrier frame at one or more intersection points at least one functional element is integrated into the lateral boundary. Functional elements can be injected and / or molded on, in particular integrated, directly in the injection molding process on the carrier frame, which is preferably manufactured using the injection molding process. Functional elements can be, for example, assembly elements for battery elements, in particular in the form of injected nuts in screw jacks; Fastening elements for mechanically joining the cover and / or base, in particular for form-fitting and / or force-fitting joining, for example in the form of snap hooks, latching hooks and / or screw-on domes; Spacers; Fastening elements for electrics and / or cooling elements, in particular clamps for cables, cooling pipes etc.
Zur Steigerung der Crashperformance und insbesondere um ein Einknicken respektive Versagen des bzw. der Querträger und/oder des bzw. der Längsträger zu verhindern, sind gemäß einer weiteren Ausführungsform metallische Einlegeteile in der Fachstruktur des Trägerrahmens vorgesehen respektive integriert. Die Einlegeteile können nach Art einer Gitterstruktur in dem vorzugsweise im Spritzgussverfahren hergestellten Trägerrahmen, insbesondere im Spritzgussprozess direkt umspritzt oder im fertiggeformten Trägerrahmen in dafür vorgesehene Hohlräume eingelegt bzw. aufgenommen, optional fixiert und/oder gegebenenfalls vergossen werden, so dass die Einlegeteile in dem bzw. den Querträgern und/oder in dem bzw. den Längsträgern des Trägerrahmens integriert sind und zur Verstärkung des Innenraums des Kastens dienen.To increase the crash performance and in particular to prevent buckling or failure of the cross member (s) and / or the longitudinal member (s), metallic inserts are provided or integrated in the compartment structure of the carrier frame according to a further embodiment. The inserts can be in the form of a lattice structure in the carrier frame, preferably made by injection molding, in particular directly encapsulated in the injection molding process, or inserted or received in cavities provided for this purpose in the finished carrier frame, optionally fixed and / or, if necessary, encapsulated so that the inserts in the or the cross members and / or are integrated in the longitudinal member or members of the support frame and serve to reinforce the interior of the box.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die umlaufende seitliche Begrenzung des Trägerrahmens zumindest im oberen Bereich eine im Wesentlichen eben ausgeführte obere Flanschfläche zur insbesondere dichtenden Verbindung mit dem Deckel auf. Bevorzugt ist der Deckel mit der oberen Flanschfläche des Trägerrahmens gefügt, insbesondere stoffschlüssig, vorzugsweise geklebt und/oder mit Dichtmitteln mechanisch gefügt, insbesondere durch eine form- und/oder kraftschlüssige, vorzugsweise lösbare Verbindung. Unabhängig von der Verbindungsart zwischen Deckel und oberer Flanschfläche des Trägerrahmens muss eine dichte Verbindung sichergestellt sein, um ein Eindringen von Fremdstoffen, insbesondere von Spritzwasser während des Betriebs im eingebauten Zustand des Batteriegehäuses, in den Innenraum respektive Batterieraum zu vermeiden.According to a further embodiment, the circumferential lateral delimitation of the support frame has, at least in the upper region, an essentially flat upper flange surface for, in particular, a sealing connection with the cover. The lid with the upper one is preferred The flange surface of the support frame is joined, in particular cohesively, preferably glued and / or mechanically joined with sealing means, in particular by a form-fitting and / or force-fitting, preferably releasable connection. Regardless of the type of connection between the cover and the upper flange surface of the support frame, a tight connection must be ensured in order to prevent foreign substances, in particular splashing water, from entering the interior or battery compartment during operation when the battery housing is installed.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die umlaufende im Wesentlichen eben ausgeführte obere Flanschfläche eine bereits in den Trägerrahmen integrierte Dichtung auf. Diese kann als separates Bauteil in eine gegebenenfalls vorhandene Nut in der Flanschfläche oder im Deckel eingelegt sein.According to a further embodiment, the circumferential, essentially flat, upper flange surface has a seal that is already integrated into the support frame. This can be inserted as a separate component into an optionally present groove in the flange surface or in the cover.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist an dem Außenrahmen ein zumindest abschnittsweise zur Anbindung des Batteriegehäuses an das Fahrzeug angeordnetes Profil, auch Montageprofil genannt, angebunden. Das Montageprofil kann aus einem oder mehreren Teilen zusammengesetzt sein und insbesondere aus einem metallischen Werkstoff, vorzugsweise aus einem Stahlwerkstoff mit einer Zugfestigkeit von mindestens 980 MPa bestehen. Das Montageprofil ist insbesondere stoffschlüssig an dem Außenrahmen angebunden. Vorzugsweise sind der Außenrahmen und das Montageprofil miteinander verschweißt, um eine besonders stabile Ausführung des Batteriegehäuses bereitstellen zu können.According to a further embodiment, a profile, also called a mounting profile, which is arranged at least in sections to connect the battery housing to the vehicle, is connected to the outer frame. The mounting profile can be composed of one or more parts and in particular consist of a metallic material, preferably a steel material with a tensile strength of at least 980 MPa. The mounting profile is in particular connected to the outer frame in a materially bonded manner. The outer frame and the mounting profile are preferably welded to one another in order to be able to provide a particularly stable design of the battery housing.
Erfindungsgemäß weist die umlaufende seitliche Begrenzung des Trägerrahmens im unteren Bereich eine im Wesentlichen eben ausgeführte untere Flanschfläche zur insbesondere dichtenden Verbindung mit einem zweiten Boden auf. Bevorzugt ist der zweite Boden mit der unteren Flanschfläche des Trägerrahmens gefügt, insbesondere stoffschlüssig, vorzugsweise geklebt und/oder mit Dichtmitteln mechanisch gefügt, insbesondere durch eine form- und/oder kraftschlüssige, vorzugsweise lösbare Verbindung. Der zweite Boden besteht insbesondere aus einem metallischen Werkstoff, vorzugsweise aus einem Stahlwerkstoff mit einer Zugfestigkeit von mindestens 780 MPa. Unabhängig von der Verbindungsart zwischen zweitem Boden und unterer Flanschfläche des Trägerrahmens muss eine dichte Verbindung sichergestellt sein, um ein Eindringen von Fremdstoffen, insbesondere von Spritzwasser während des Betriebs im eingebauten Zustand des Batteriegehäuses, in den Innenraum respektive Batterieraum zu vermeiden.According to the invention, the circumferential lateral delimitation of the support frame in the lower region has an essentially flat lower flange surface for, in particular, a sealing connection with a second base. The second base is preferably joined to the lower flange surface of the support frame, in particular cohesively, preferably glued and / or mechanically joined with sealing means, in particular by a form-fitting and / or force-fitting, preferably releasable connection. The second base consists in particular of a metallic material, preferably of a steel material with a tensile strength of at least 780 MPa. Regardless of the type of connection between the second floor and the lower flange surface of the support frame, a tight connection must be ensured in order to prevent foreign substances, in particular splashing water, from penetrating into the interior or battery compartment during operation with the battery housing installed.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist auf der Flanschfläche im oberen und/oder unteren Bereich des Trägerrahmens eine Dichtung angespritzt. Durch die Integration wird eine Dichtung für eine lösbare Verbindung mit dem Deckel und/oder dem zweiten Boden, insbesondere unverlierbar bei ausreichender Dichtigkeit bereitgestellt.According to a further embodiment, a seal is molded onto the flange surface in the upper and / or lower area of the support frame. The integration provides a seal for a detachable connection to the cover and / or the second base, in particular captive with sufficient tightness.
Um eine Abdichtung nach unten zu vereinfachen, kann gemäß einer alternativen Ausführungsform der Trägerrahmen einstückig mit einem zweiten Boden ausgeführt sein. Dieser wird vorzugsweise im Spritzgussverfahren des Trägerrahmens mitberücksichtigt, so dass ein nur nach oben offener, seitlich und nach unten dichter Trägerrahmen in einem Batteriegehäuse vorgesehen werden kann. Besonders bevorzugt sind im zweiten Boden auf der der Fachstruktur abgewandten Seite Kanäle einstückig ausgebildet respektive integriert, so dass im Spritzgussverfahren vorzugsweise auch Kühlkanäle zum späteren Durchleiten von Kühlmedien berücksichtigt werden, wodurch die Teilezahl und der Montagaufwand reduziert werden kann. Ein Vorteil der integrierten Kühlkanäle gegenüber einer unter dem zweiten Boden angeordneten Kühlung ist das Vermeiden von Bauteilübergängen und damit eine effektivere Wärmeübertragung. Die Kanäle können zum Beispiel mit einem Injektionsverfahren im Spritzgussprozess hergestellt werden.In order to simplify downward sealing, according to an alternative embodiment, the support frame can be designed in one piece with a second base. This is preferably also taken into account in the injection molding process of the carrier frame, so that a carrier frame that is only open at the top and sealed at the sides and at the bottom can be provided in a battery housing. Particularly preferably, channels are formed in one piece or integrated in the second base on the side facing away from the compartment structure, so that cooling channels for the later passage of cooling media are preferably also taken into account in the injection molding process, whereby the number of parts and the assembly effort can be reduced. An advantage of the integrated cooling channels compared to cooling arranged under the second floor is the avoidance of component transitions and thus more effective heat transfer. The channels can be produced, for example, using an injection molding process.
Der erste Boden bzw. Unterfahrschutz und der zweite Boden bilden gemeinsam, insbesondere mit dem unteren Teil des umlaufenden Außenrahmens einen Raum, auch Kühlraum genannt, in welchem insbesondere Kühlelemente zum Kühlen des Innenraums respektive des Kühlraums und andere Elemente angeordnet sind. Um einen leichten Zugang zu diesen Elementen respektive zum Kühlraum, insbesondere im eingebauten Zustand des Batteriegehäuses, zu ermöglichen, ist der erste Boden respektive der Unterfahrschutz gemäß einer weiteren Ausführungsform lösbar mit dem Außenrahmen verbunden.The first floor or underrun protection and the second floor together, in particular with the lower part of the surrounding outer frame, form a space, also called a cooling space, in which cooling elements for cooling the interior or the cooling space and other elements are arranged in particular. In order to allow easy access to these elements or the cooling space, in particular when the battery housing is installed, the first floor or the underrun protection is detachably connected to the outer frame according to a further embodiment.
Zwischen dem ersten Boden bzw. Unterfahrschutz und dem zweiten Boden können Elemente eingesetzt werden, welche von unten auf den Unterfahrschutz einwirkende Beanspruchungen in die angrenzende Struktur weiterleiten. Dies können beispielsweise profilartige Träger sein, welchem am Unterfahrschutz oder am zweiten Boden befestigt sind. In der Ausführungsform, bei der der Trägerrahmen einstückig mit einem zweiten Boden ausgeführt ist, können zu diesem Zweck mindestens eine Abstützungsrippe, welche im Boden auf der der Fachstruktur abgewandten Seite des Trägerrahmens integriert ist, durch das Spritzgussverfahren nach unten herausgestellt sein und/oder über beispielsweise das Vorsehen von metallischen Einleger nach unten bis zum Unterfahrschutz verlängert werden.Between the first floor or underrun protection and the second floor, elements can be used which transmit stresses acting on the underrun protection from below into the adjacent structure. This can be, for example, profile-like carriers which are attached to the underrun protection or to the second floor. In the embodiment in which the support frame is made in one piece with a second base, for this purpose at least one support rib, which is integrated in the base on the side of the support frame facing away from the compartment structure, can be exposed downwards by the injection molding process and / or via, for example the provision of metallic inserts can be extended down to the underrun protection.
Einige große Batteriegehäuse sind nicht nur am Montageprofil mit der Karosserie verbunden, sondern können innerhalb des Batterieraumes zusätzliche Befestigungen mit der Karosserie aufweisen. In diesen Fällen kommen beispielsweise Hülsen zum Einsatz, welche den Innenraum respektive Batterieraum zum Deckel und zum ersten und/oder zweiten Boden abdichten, so dass von unten durch die Hülse verschraubt werden kann. Die Herstellung und Integration von Hülsen aus Metall ist fertigungstechnisch aufwendig. Bei einem aus Kunststoff ausgeführten Trägerrahmen kann die mindestens eine Hülse ohne zusätzlichen Fertigungsaufwand integriert werden. Die mindestens eine Hülse ist oben an der Kontaktfläche zum Deckel und unten an der Kontaktfläche zum ersten und/oder zweiten Boden respektive zum Unterfahrschutz mit einer Dichtung versehen, welche vorzugsweise angespritzt ist. Vorzugsweise sind mehrere Hülsen in der Fachstruktur des Trägerrahmens integriert respektive einstückig mit dem Trägerrahmen ausgeführt.Some large battery housings are not only connected to the body on the mounting profile, but can also have additional fastenings to the body within the battery compartment. In these cases, sleeves are used, for example, which seal the interior or battery compartment from the cover and from the first and / or second base, so that it can be screwed through the sleeve from below. The production and integration of sleeves made of metal is complex in terms of production technology. In the case of a carrier frame made of plastic, the at least one sleeve can be integrated without additional manufacturing effort. The at least one sleeve is provided with a seal at the top of the contact surface for the cover and at the bottom of the contact surface for the first and / or second floor or the underrun protection, which seal is preferably molded on. A plurality of sleeves are preferably integrated in the compartment structure of the support frame or made in one piece with the support frame.
Die vorzugsweise Verwendung eines einstückig aus einem Kunststoff gebildeten Trägerrahmens hat gegenüber bekannten Batteriegehäusen folgende Vorteile:
- - Geringere Entformschrägen und kleinere Radien entlang der Kanten und in den Ecken gegenüber beispielsweise tiefgezogenen Wannen ermöglichen mehr Bauraum für die Batterie respektive Batterieelemente,
- - Gute Zugänglichkeit bei der Montage der Batterieelemente,
- - Der einstückige Trägerrahmen ist entlang des Rahmens dicht und gegenüber dem Boden und dem Deckel steht eine ebene, ununterbrochene Dichtfläche zur Verfügung,
- - Trennung von Innenraum/Batterieraum und Kühlraum,
- - Aufgrund der geringen Dichte ist der Kunststoff Gewichtseffizient,
- - Das Kunststoffbauteil ermöglicht die Integration von Funktionen z.B. die Anbindungsstellen der Batterieelemente oder Fixierungsmöglichkeiten für Kabel und/oder Schläuche,
- - Da der Kunststoff isolierend ist, wird die Gefahr von Kurzschlüssen bei Beschädigung des Batteriegehäuses reduziert.
- - Lower draft angles and smaller radii along the edges and in the corners compared to, for example, deep-drawn tubs allow more installation space for the battery or battery elements,
- - Good accessibility when assembling the battery elements,
- - The one-piece support frame is tight along the frame and a flat, uninterrupted sealing surface is available opposite the bottom and the lid,
- - Separation of interior / battery room and cold room,
- - Due to the low density, the plastic is weight efficient,
- - The plastic component enables the integration of functions, e.g. the connection points of the battery elements or fixing options for cables and / or hoses,
- - Since the plastic is insulating, the risk of short circuits if the battery housing is damaged is reduced.
FigurenlisteFigure list
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Gleiche Teile sind stets mit gleichen Bezugszeichen versehen. Im Einzelnen zeigen:
-
1 ) eine Explosionsdarstellung eines ersten Beispiels eines Batteriegehäuses, -
2 a, b ) das erste Beispiel des Batteriegehäuses in unterschiedlichen Darstellungen, -
3 a -c ) ein zweites Beispiel eines Batteriegehäuses in unterschiedlichen Darstellungen, -
4 ) ein drittes Beispiel eines Batteriegehäuses in einer Teilschnittdarstellung und -
5 ) ein viertes Beispiel eines Batteriegehäuses in einer Teilschnittdarstellung.
-
1 ) an exploded view of a first example of a battery case, -
2 a, b ) the first example of the battery case in different representations, -
3 a -c ) a second example of a battery case in different representations, -
4th ) a third example of a battery housing in a partial sectional view and -
5 ) a fourth example of a battery housing in a partial sectional view.
Beschreibung der bevorzugten AusführungsformenDescription of the preferred embodiments
In
Die
Die
Die Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungen beschränkt, sondern die einzelnen Merkmale sind beliebig miteinander kombinierbar. Besonders bevorzugt kann das Batteriegehäuse (
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- BatteriegehäuseBattery case
- 22
- Kastenbox
- 2.12.1
- Innenraum des Kastens, BatterieraumInterior of the box, battery room
- 33
- AußenrahmenOuter frame
- 44th
- erster Boden, Unterfahrschutzfirst floor, underrun protection
- 55
- Profil, MontageprofilProfile, mounting profile
- 5.15.1
- DurchgangslöcherThrough holes
- 66
- TrägerrahmenSupport frame
- 6.16.1
- seitliche Begrenzunglateral limitation
- 6.11, 6.126.11, 6.12
- obere, untere Flanschflächeupper, lower flange surface
- 6.111, 6.1216.111, 6.121
- NutGroove
- 6.136.13
- VerstärkungsstrukturReinforcement structure
- 6.2, 6.36.2, 6.3
- Querträger, LängsträgerCross member, longitudinal member
- 6.46.4
- FachstrukturSubject structure
- 6.56.5
- FunktionselementFunctional element
- 6.6, 86.6, 8
- zweiter Bodensecond floor
- 6.76.7
- Kanal, KühlkanalChannel, cooling channel
- 6.86.8
- integrierte Hülseintegrated sleeve
- 6.96.9
- AbstützungsrippeSupport rib
- 77th
- GitterstrukturLattice structure
- 7.17.1
- metallische Einlegermetallic inserts
- 99
- Deckelcover
- 1010
- GussmasseCasting compound
- KK
- Raum, KühlraumRoom, refrigerator
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