DE102017218255B4 - Battery casing and method for producing a battery casing - Google Patents

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Abstract

Batteriegehäuse (100) zur Aufnahme von mehreren Batteriemodulen (14), miteinem Gehäuseboden (10),einer einen umlaufenden Rand ausbildenden Gehäusewandung (11),einem Gehäusedeckel (12), undmehreren 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) und die Gehäusewandung (11) aus einem Metallmaterial ausgebildet sind, und wobei die Trennwände (15) aus einem endlosfaserverstärkten Kunststoffmaterial ausgebildet sind.Battery housing (100) for accommodating several battery modules (14), with a housing base (10), a housing wall (11) forming a circumferential edge, a housing cover (12), and several in an interior (13) delimited by the housing wall (11). Battery housing (100) arranged partitions (15) for dividing the interior (13) into several individual rooms, the housing base (10) and the housing wall (11) being made of a metal material, and the partitions (15) being made of a continuous fiber-reinforced plastic material are.

Description

Die Erfindung betrifft ein Batteriegehäuse zur Aufnahme von mehreren Batteriemodulen. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Batteriegehäuses.The invention relates to a battery housing for accommodating several battery modules. The invention further relates to a method for producing such a battery housing.

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 Kunststoffmaterial, beispielsweise einem Thermoplasten auszubilden. Aus einem 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 holding multiple battery modules are used, among other things, in electric vehicles and hybrid vehicles. Typically, battery cases are made entirely of a metal material. However, such battery housings are very heavy. It is also known to make battery housings from a plastic material, for example a thermoplastic. Although battery housings made of plastic material have a low weight, their stability is reduced, so that safety is greatly reduced in the event of an accident, for example.

In der US 5392873 A1 ist ein Batteriegehäuse offenbart, welches aus einer die Außenflächen ausbildenden Box mit einem Deckel ausgebildet ist. Ferner weist das Batteriegehäuse ein mehrere Fächer ausbildendes Abtrennelement auf, welches in die Box eingelegt wird. In die Fächer des Abtrennelements werden die Batteriezellen eingelegt. Die Box und der Deckel sind aus einem harten Material wie Stahl ausgebildet. Die unteren und oberen Abtrennelemente des Abtrennelements sind hingegen aus einem unverstärkten Polypropylen ausgebildet.In the US 5392873 A1 a battery housing is disclosed, which is formed from a box with a lid forming the outer surfaces. Furthermore, the battery housing has a separating element that forms several compartments and is inserted into the box. The battery cells are inserted into the compartments of the separating element. The box and lid are made of a hard material such as steel. The lower and upper separating elements of the separating element, on the other hand, are made of unreinforced polypropylene.

In der DE 102012213308 A1 ist ein Batteriegehäuse offenbart, bei welchem der Gehäusekörper aus einem Kunststoffverbundwerkstoff ausgebildet ist. Der Gehäusekörper bildet die Außenflächen des Batteriegehäuses aus.In the DE 102012213308 A1 a battery housing is disclosed in which the housing body is made of a plastic composite material. The housing body forms the outer surfaces of the battery housing.

Die DE 102015224777 A1 betrifft ein Batteriegehäuse für eine Traktionsbatterie eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs, mit einem Gehäusedeckel und einem Gehäuseunterteil, der einen Gehäuseboden mit davon hochgezogenen Seitenwänden aufweist, die einen Gehäuseinnenraum begrenzen, in dem Batteriemodule sowie zwischengeordnete Versteifungsstreben aufweist, die zwischen gegenüberliegenden Gehäuseseitenwänden verlaufen.The DE 102015224777 A1 relates to a battery housing for a traction battery of an electrically powered vehicle, with a housing cover and a lower housing part, which has a housing base with side walls raised therefrom, which delimit a housing interior in which battery modules and intermediate stiffening struts have, which run between opposite housing side walls.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Batteriegehäuse sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Batteriegehäuses zur Verfügung zu stellen, bei welchen ein reduziertes Gewicht bei einer gleichzeitig hohen Stabilität des Batteriegehäuses erreicht werden kann.The invention is therefore based on the object of providing a battery housing and a method for producing a battery housing in which a reduced weight can be achieved while at the same time maintaining high stability of the battery housing.

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 problem according to the invention is solved with the features of the independent claims. Preferred refinements 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 und die Gehäusewandung aus einem Metallmaterial ausgebildet sind, und wobei die Trennwände aus einem endlosfaserverstärkten Kunststoffmaterial ausgebildet sind.The battery housing according to the invention has a housing base, a housing wall forming a circumferential edge, a housing cover and a plurality of partition walls arranged in an interior space of the battery housing delimited by the housing wall for dividing the interior space into several individual spaces, the housing base and the housing wall being made of a metal material are, and wherein the partitions are made of a continuous fiber-reinforced plastic material.

Das erfindungsgemäße Batteriegehäuse zeichnet sich dadurch aus, dass dieses nunmehr nicht nur aus einem einzigen Material, sondern aus unterschiedlichen Materialien in Form eines Metall-Faserverbundkunststoff-Verbundes ausgebildet ist. Das Batteriegehäuse weist damit zum einen eine hohe Steifigkeit aufgrund der Ausbildung des Gehäusebodens und der Gehäusewandung aus einem Metallmaterial auf. Auch der Gehäusedeckel kann aus einem Metallmaterial ausgebildet sein. Als Metallmaterial kann beispielsweise Aluminium verwendet werden. Zusätzlich zu der steifen Auslegung des Batteriegehäuses durch das verwendete Metallmaterial kann das Gewicht des Batteriegehäuses gesenkt werden, da die in dem Innenraum des Batteriegehäuses angeordneten Trennwände gerade nicht aus einem Metallmaterial ausgebildet sind, sondern aus einem endlosfaserverstärkten Kunststoffmaterial. Durch die Verwendung eines endlosfaserverstärkten Kunststoffmaterials können die Fasern entsprechend der an dem Batteriegehäuse auftretenden Belastungen bedarfsgerecht innerhalb einer Kunststoffmatrix orientiert werden, wodurch die Trennwände auch trotz ihres reduzierten Gewichtes eine hohe Steifigkeit und damit eine hohe Stabilität aufweisen, was bei der Verwendung eines kurzfaserverstärkten Kunststoffmaterials nicht in dieser Art erreichbar ist. Als endlosfaserverstärktes Kunststoffmaterial kann beispielsweise ein kohlenstofffaserverstärkter Thermoplast, beispielsweise Polyamid oder Polypropylen, verwendet werden. Die Fasern, welche vorzugsweise Kohlenstofffasern sein können, können als Faserbündel, auch Rovings genannt, in die Kunststoffmatrix lastgerecht entsprechend der zu erwartenden Lastpfade bzw. entsprechend der zu erwartenden Lastrichtung individuell eingebracht werden. Das Batteriegehäuse kann dadurch topologisch optimiert werden, um eine lastgerechte Konstruktion und eine belastungsgerechte Ablage der Fasern innerhalb der Kunststoffmatrix bei einem gleichzeitig minimalen Gewicht erzielen zu können.The battery housing according to the invention is characterized in that it is now not only made from a single material, but from different materials in the form of a metal-fiber-reinforced plastic composite. On the one hand, the battery housing has a high level of rigidity due to the design of the housing base and the housing wall made of a metal material. The housing cover can also be made of a metal material. For example, aluminum can be used as the metal material. In addition to the rigid design of the battery housing due to the metal material used, the weight of the battery housing can be reduced since the partition walls arranged in the interior of the battery housing are not made of a metal material, but rather of a continuous fiber-reinforced plastic material. By using a continuous fiber-reinforced plastic material, the fibers can be oriented as required within a plastic matrix in accordance with the loads occurring on the battery housing, as a result of which the partitions have a high level of rigidity and therefore high stability despite their reduced weight, which is not possible when using a short fiber-reinforced plastic material can be achieved in this way. A carbon fiber-reinforced thermoplastic, for example polyamide or polypropylene, can be used as the continuous fiber-reinforced plastic material. The fibers, which can preferably be carbon fibers, can be individually introduced into the plastic matrix as fiber bundles, also called rovings, in accordance with the load in accordance with the expected load paths or in accordance with the expected load direction. The battery housing can thus be topologically optimized in order to achieve a load-appropriate design and a load-appropriate placement of the fibers within the plastic matrix while at the same time keeping the weight to a minimum.

Bevorzugt sind der Gehäuseboden und die Gehäusewandung in einem metallischen 3D-Druckverfahren hergestellt. Durch eine derartige additive Fertigung des Gehäusebodens und der Gehäusewandung können diese werkzeuglos in kurzen Realisierungszeiten von der Idee bis zum fertigen Bauteil bedarfsgerecht hergestellt werden. Das 3D-Druckverfahren ermöglicht eine optimale, freie Ausgestaltung des Designs der Gehäusewandung und des Gehäusebodens, um durch eine optimale Designgestaltung die höchsten Sicherheitsgrade für das Batteriegehäuse erreichen zu können. Auch der Gehäusedeckel kann in einem metallischen 3D-Druckverfahren hergestellt sein.The housing base and the housing wall are preferably produced in a metallic 3D printing process. Through such an additive The housing base and the housing wall can be manufactured as required without tools and in short implementation times, from the idea to the finished component. The 3D printing process enables optimal, free design of the housing wall and bottom in order to achieve the highest levels of safety for the battery housing through optimal design. The housing cover can also be manufactured using a metallic 3D printing process.

Weiter ist es bevorzugt vorgesehen, dass die Trennwände in einem Kunststoff-3D-Druckverfahren hergestellt sind. Durch eine additive Fertigung der Trennwände können auch diese werkzeuglos in kurzen Realisierungszeiten von der Idee bis zum fertigen Bauteil bedarfsgerecht hergestellt werden. Auch hierbei ermöglicht das 3D-Druckverfahren eine optimale, freie Ausgestaltung des Designs der Trennwände, um durch eine optimale Designgestaltung die höchsten Sicherheitsgrade für das Batteriegehäuse erreichen zu können. Beispielsweise kann dabei das Fused-Layer-Modeling-Verfahren (FLM-Verfahren) eingesetzt werden, um ein anwendungsspezifisches Funktionalisieren der Trennwände zu ermöglichen. Hiermit ist eine automatisierte lastgerechte Ablage der Endlosfasern in der Kunststoffmatrix möglich, so dass besonders stabile Trennwände bei gleichzeitig geringem Gewicht ausgebildet werden können.Furthermore, it is preferably provided that the partitions are manufactured using a plastic 3D printing process. Through additive manufacturing of the partition walls, these can also be manufactured as required without tools and in short implementation times from the idea to the finished component. Here too, the 3D printing process enables an optimal, free design of the partition walls in order to achieve the highest levels of safety for the battery housing through optimal design. For example, the fused layer modeling process (FLM process) can be used to enable application-specific functionalization of the partition walls. This makes it possible to automatically place the continuous fibers in the plastic matrix in accordance with the load, so that particularly stable partition walls can be formed while at the same time being lightweight.

Um die Montage des Batteriegehäuses zu vereinfachen, können die Trennwände miteinander und/oder mit der Gehäusewandung über eine Steckverbindung verbunden sein. Mittels der Steckverbindung können die einzelnen Elemente des Batteriegehäuses schnell und einfach miteinander verbunden werden.In order to simplify the assembly of the battery housing, the partitions can be connected to one another and/or to the housing wall via a plug connection. The individual elements of the battery housing can be connected to one another quickly and easily using the plug connection.

Bevorzugt ist es vorgesehen, dass die Steckverbindung Verbindungselemente aufweist, welche elastisch ausgebildete Bereiche aufweisen. Durch die elastisch ausgebildeten Bereiche in den Verbindungselementen können unterschiedliche Wärmeausdehnungsgrade der unterschiedlichen Materialen der Trennwände und der Gehäusewandung ausgeglichen werden, so dass sich innerhalb des Batteriegehäuses ausbildende Spannungen, welche bis zu einem Bruch des Batteriegehäuses führen können, verhindert werden können. Die Verbindungselemente können ebenfalls in einem 3D-Druckverfahren hergestellt sein, da hiermit besonders bedarfsgerecht und gezielt steife und elastische Bereiche in den Verbindungselementen ausgebildet werden können. Als 3D-Druckverfahren kann zur Herstellung der Verbindungselemente beispielsweise ein sogenanntes Poly-Jet-Verfahren verwendet werden.It is preferably provided that the plug connection has connecting elements which have elastically designed areas. Due to the elastically designed areas in the connecting elements, different degrees of thermal expansion of the different materials of the partition walls and the housing wall can be compensated for, so that tensions that develop within the battery housing, which can lead to the battery housing breaking, can be prevented. The connecting elements can also be manufactured using a 3D printing process, as this allows stiff and elastic areas in the connecting elements to be formed in a particularly needs-based and targeted manner. A so-called poly-jet process, for example, can be used as a 3D printing process to produce the connecting elements.

Die zur Verbindung von Trennwänden miteinander vorgesehenen Verbindungselemente sind vorzugsweise stiftförmig ausgebildet und weisen vorzugsweise mehrere über ihren Umfang verteilt angeordnete schlitzförmige Aufnahmeöffnungen zum Einschieben und Verrasten der Trennwände auf. Durch die stiftförmige Ausbildung ist eine besonders platzsparende Ausgestaltung der Verbindungselemente möglich. Diese stiftförmigen Verbindungselemente können in den Kreuzungspunkten der Trennwände angeordnet werden, um die sich kreuzenden Trennwände bei einer Montage des Batteriegehäuses einfach und schnell miteinander verbinden zu können. Um die Montage zwischen den Verbindungselementen und den Trennwänden zu erleichtern, können die Verbindungselemente über ihren Umfang verteilt angeordnete schlitzförmige Aufnahmeöffnungen aufweisen, wobei in jede Aufnahmeöffnung jeweils eine Trennwand eingeschoben und innerhalb der jeweiligen Aufnahmeöffnung mittels eines Rastmechanismus verrastet werden kann.The connecting elements provided for connecting partitions to one another are preferably pin-shaped and preferably have a plurality of slot-shaped receiving openings distributed over their circumference for inserting and locking the partitions. The pin-shaped design enables a particularly space-saving design of the connecting elements. These pin-shaped connecting elements can be arranged in the crossing points of the partitions in order to be able to connect the crossing partitions to one another easily and quickly when assembling the battery housing. In order to facilitate assembly between the connecting elements and the partitions, the connecting elements can have slot-shaped receiving openings distributed over their circumference, with a partition wall being inserted into each receiving opening and latched within the respective receiving opening by means of a latching mechanism.

Die Gehäusewandung und/oder der Gehäuseboden können als Hohlprofil ausgebildet sein. Die Ausbildung als Hohlprofil ermöglicht zum einen eine hohe Stabilität der Gehäusewandung und/oder des Gehäusebodens. Zum anderen kann durch die Ausbildung als Hohlprofil eine Abführung einer sich in dem Innenraum des Batteriegehäuses ausbildenden Feuchtigkeit ermöglicht werden. Zum gezielten Abführen der Feuchtigkeit können Ventile in die Gehäusewandung und/oder in den Gehäuseboden integriert sein. Diese Ventile können bei der Herstellung der Gehäusewandung und/oder des Gehäusebodens mittels des 3D-Druckverfahrens unmittelbar mit integriert und ausgebildet werden.The housing wall and/or the housing base can be designed as a hollow profile. The design as a hollow profile enables, on the one hand, a high level of stability of the housing wall and/or the housing base. On the other hand, the design as a hollow profile makes it possible to remove moisture that forms in the interior of the battery housing. To specifically remove moisture, valves can be integrated into the housing wall and/or the housing base. These valves can be integrated and formed directly during the production of the housing wall and/or the housing base using the 3D printing process.

Weiter kann es vorgesehen sein, dass in der Gehäusewandung und/oder in dem Gehäuseboden Kühlkanäle ausgebildet sind. Mittels der Kühlkanäle ist eine besonders effektive, konturnahe Kühlung des Batteriegehäuses möglich. Auch die Kühlkanäle können bei der Herstellung der Gehäusewandung und/oder des Gehäusebodens mittels des 3D-Druckverfahrens unmittelbar mit integriert und ausgebildet werden, so dass der Verlauf der Kühlkanäle innerhalb der Gehäusewandung und/oder des Gehäusebodens optimal ausgelegt und an die Geometrie der Gehäusewandung und/oder des Gehäusebodens angepasst werden kann. Die Kühlkanäle sind vorzugsweise einstückig mit der Gehäusewandung bzw. dem Gehäuseboden ausgebildet.Furthermore, it can be provided that cooling channels are formed in the housing wall and/or in the housing base. Using the cooling channels, particularly effective, contour-based cooling of the battery housing is possible. The cooling channels can also be integrated and formed directly during the production of the housing wall and/or the housing base using the 3D printing process, so that the course of the cooling channels within the housing wall and/or the housing base is optimally designed and adapted to the geometry of the housing wall and/or or the case base can be adjusted. The cooling channels are preferably formed in one piece with the housing wall or the housing base.

Um die Funktionalität des Batteriegehäuses weiter verbessern zu können, können in der Gehäusewandung und/oder in dem Gehäuseboden und/oder in dem Gehäusedeckel elektrische Sensoren integriert sein. Beispielsweise können die Sensoren als Temperatur-, Feuchtigkeits- und/oder Drucksensoren ausgebildet sein. Mittels der Sensoren kann eine Funktionsüberwachung des Batteriegehäuses ermöglicht werden. Die elektrischen Sensoren können bei der Herstellung der Gehäusewandung und/oder des Gehäusebodens und/oder des Gehäusedeckels mittels des 3D-Druckverfahrens unmittelbar mit integriert und ausgebildet werden.In order to be able to further improve the functionality of the battery housing, electrical sensors can be integrated in the housing wall and/or in the housing base and/or in the housing cover. For example, the sensors can be designed as temperature, humidity and/or pressure sensors. Using the sensors can Functional monitoring of the battery housing can be made possible. The electrical sensors can be integrated and formed directly during the production of the housing wall and/or the housing base and/or the housing cover using the 3D printing process.

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 und die Gehäusewandung aus einem Metallmaterial ausgebildet werden, und wobei die Trennwände aus einem endlosfaserverstärkten Kunststoffmaterial ausgebildet werden, wobei der Gehäuseboden und die Gehäusewandung in einem metallischen 3D-Druckverfahren hergestellt werden und die Trennwände in einem Kunststoff-3D-Druckverfahren hergestellt werden.The object according to the invention is further achieved by means of a method for producing a battery housing for accommodating several battery modules, with a housing base, a housing wall forming a circumferential edge, a housing cover, and several partition walls arranged in an interior space of the battery housing delimited by the housing wall for dividing the Interior into several individual rooms, the housing base and the housing wall being formed from a metal material, and the partition walls being formed from a continuous fiber-reinforced plastic material, the housing base and the housing wall being produced in a metallic 3D printing process and the partition walls in a plastic 3D -Printing process can be produced.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht eine effiziente und bedarfsgerechte Herstellung eines Batteriegehäuses aus einer Kombination eines Metallmaterials mit einem endlosfaserverstärkten Kunststoffmaterial, wobei durch die Herstellung im 3D-Druckverfahren eine optimale Auslegung der Geometrie des Batteriegehäuses an die auftretenden Belastungen ermöglicht werden kann.The method according to the invention enables efficient and needs-based production of a battery housing from a combination of a metal material with a continuous fiber-reinforced plastic material, whereby the production using the 3D printing process enables the geometry of the battery housing to be optimally designed to suit the loads that occur.

Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend anhand der Beschreibung einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung anhand der nachfolgenden Figuren näher dargestellt.Further measures improving the invention are shown in more detail below based on the description of a preferred embodiment of the invention using the following figures.

Es zeigen:

  • 1 eine schematische Darstellung eines Batteriegehäuses gemäß der Erfindung mit darin aufgenommenen Batteriemodulen,
  • 2 eine weitere schematische Darstellung des Batteriegehäuses gemäß der Erfindung,
  • 3 eine schematische Darstellung eines Verbindungselementes zur Verbindung von Trennwänden des in 1 und 2 gezeigten Batteriegehäuses,
  • 4 eine schematische Darstellung eines Ausschnitts der Gehäusewandung des in 1 und 2 gezeigten Batteriegehäuses, und
  • 5 eine schematische Darstellung eines Gehäusedeckels des in 1 und 2 gezeigten Batteriegehäuses.
Show it:
  • 1 a schematic representation of a battery housing according to the invention with battery modules accommodated therein,
  • 2 a further schematic representation of the battery housing according to the invention,
  • 3 a schematic representation of a connecting element for connecting partition walls of the in 1 and 2 battery housing shown,
  • 4 a schematic representation of a section of the housing wall of the in 1 and 2 battery housing shown, and
  • 5 a schematic representation of a housing cover of the in 1 and 2 battery housing shown.

1 und 2 zeigen schematisch ein Batteriegehäuse 100 gemäß der Erfindung, welches beispielsweise in einem Elektrofahrzeug oder einem Hybridfahrzeug eingesetzt werden kann. 1 and 2 show schematically a battery housing 100 according to the invention, which can be used, for example, in an electric vehicle or a hybrid vehicle.

Das Batteriegehäuse 100 weist einen Gehäuseboden 10, eine einen umlaufenden Rand ausbildende Gehäusewandung 11 und einen wie in 5 gezeigten Gehäusedeckel 12 auf. Die Gehäusewandung 11 bildet eine Außenwand des Batteriegehäuses 100 und begrenzt zusammen mit dem Gehäuseboden 10 und dem Gehäusedeckel 12 einen Innenraum 13 des Batteriegehäuses 100, innerhalb welchem mehrere Batteriemodule 14 angeordnet werden können.The battery housing 100 has a housing base 10, a housing wall 11 forming a peripheral edge and a housing wall 11 as in 5 housing cover 12 shown. The housing wall 11 forms an outer wall of the battery housing 100 and, together with the housing base 10 and the housing cover 12, delimits an interior 13 of the battery housing 100, within which several battery modules 14 can be arranged.

Der Innenraum 13 ist in mehrere Einzelräume unterteilt, wobei in jedem Einzelraum jeweils ein Batteriemodul 14 aufgenommen werden kann. Die Unterteilung des Innenraums 13 erfolgt mittels Trennwänden 15, die in dem Innenraum 13 angeordnet sind. Die Trennwände 15 sind derart zueinander angeordnet, dass sie kastenartige Einzelräume ausbilden.The interior 13 is divided into several individual rooms, with one battery module 14 being able to be accommodated in each individual room. The interior 13 is subdivided by means of partition walls 15 which are arranged in the interior 13. The partitions 15 are arranged relative to one another in such a way that they form box-like individual spaces.

Der Gehäuseboden 10, die Gehäusewandung 11 und der Gehäusedeckel 12 sind aus einem Metallmaterial, beispielsweise einem Aluminiummaterial ausgebildet. Das Metallmaterial zeichnet sich durch ein hohes Elastizitätsmodul, eine hohe Festigkeit, eine geringe Kriechneigung und ein duktiles Verhalten aus. Durch die Ausbildung aus einem Metallmaterial weisen der Gehäuseboden 10, die Gehäusewandung 11 und der Gehäusedeckel 12 insbesondere im Falle eines Aufpralls bzw. eines Unfalls eine hohe Stabilität auf. Hergestellt sind der Gehäuseboden 10, die Gehäusewandung 11 und der Gehäusedeckel 12 dabei in einem metallischen 3D-Druckverfahren.The housing base 10, the housing wall 11 and the housing cover 12 are made of a metal material, for example an aluminum material. The metal material is characterized by a high modulus of elasticity, high strength, low tendency to creep and ductile behavior. By being made of a metal material, the housing base 10, the housing wall 11 and the housing cover 12 have a high level of stability, particularly in the event of an impact or an accident. The housing base 10, the housing wall 11 and the housing cover 12 are manufactured using a metallic 3D printing process.

Die Trennwände 15 sind nicht aus einem Metallmaterial ausgebildet, sondern aus einem endlosfaserverstärkten Kunststoffmaterial. Die aus einem endlosfaserverstärkten Kunststoffmaterial ausgebildeten Trennwände 15 weisen ein geringes Gewicht bei gleichzeitiger hoher Stabilität auf, da die Endlosfasern entsprechend der Lastrichtung in der Kunststoffmatrix angeordnet sind. Die Endlosfasern können als Faserbündel in der Kunststoffmatrix angeordnet sein. Als Endlosfasern können beispielsweise Kohlenstofffasern eingesetzt sein. Als Kunststoffmatrix kann ein thermoplastisches Material, wie beispielsweise Polyamid oder Polypropylen eingesetzt sein.The partitions 15 are not made of a metal material, but rather of a continuous fiber-reinforced plastic material. The partition walls 15, which are made of an endless fiber-reinforced plastic material, are low in weight and at the same time highly stable, since the continuous fibers are arranged in the plastic matrix according to the load direction. The continuous fibers can be arranged as fiber bundles in the plastic matrix. For example, carbon fibers can be used as continuous fibers. A thermoplastic material, such as polyamide or polypropylene, can be used as the plastic matrix.

Die Trennwände 15 sind in einem Kunststoff-3D-Druckverfahren hergestellt. Das 3D-Druckverfahren ermöglicht eine optimale, freie Ausgestaltung des Designs der Trennwände 15, um durch eine optimale Designgestaltung die höchsten Sicherheitsgrade für das Batteriegehäuse 100 erreichen zu können. Beispielsweise kann dabei das Fused-Layer-Modeling-Verfahren (FLM-Verfahren) eingesetzt werden, um ein anwendungsspezifisches Funktionalisieren der Trennwände 15 zu ermöglichen. Hiermit ist eine automatisierte lastgerechte Ablage der Endlosfasern in der Kunststoffmatrix möglich, so dass besonders stabile Trennwände 15 bei gleichzeitig geringem Gewicht ausgebildet werden können.The partitions 15 are manufactured using a plastic 3D printing process. The 3D printing process enables an optimal, free design of the partition walls 15 in order to achieve the highest level of security through an optimal design especially for the battery housing 100 to be able to achieve. For example, the fused layer modeling method (FLM method) can be used to enable application-specific functionalization of the partition walls 15. This makes it possible to automatically place the continuous fibers in the plastic matrix in accordance with the load, so that particularly stable partition walls 15 can be formed while at the same time being lightweight.

Die Trennwände 15 sind miteinander und mit der Gehäusewandung 11 über eine Steckverbindung verbunden, so dass eine einfache und schnelle Montage der Trennwände 15 in dem Innenraum 13 des Batteriegehäuses 100 möglich ist. Die Steckverbindung ist durch eine Vielzahl von Verbindungselementen 16, 17 ausgebildet. Um insbesondere die unterschiedlichen Wärmeausdehnungsgrade der aus einem Metallmaterial ausgebildeten Gehäusewandung 11 und der aus einem endlosfaserverstärkten Kunststoffmaterial ausgebildeten Trennwände 15 ausgleichen zu können, weisen die Verbindungselemente 16, 17 jeweils elastisch ausgebildete Bereiche und gleichzeitig steif ausgebildete Bereiche auf, die wiederum für eine ausreichende Stabilität der Verbindungselemente 16, 17 sorgen können.The partitions 15 are connected to each other and to the housing wall 11 via a plug connection, so that simple and quick assembly of the partitions 15 in the interior 13 of the battery housing 100 is possible. The plug connection is formed by a large number of connecting elements 16, 17. In order to be able to compensate in particular for the different degrees of thermal expansion of the housing wall 11 made of a metal material and the partition walls 15 made of a continuous fiber-reinforced plastic material, the connecting elements 16, 17 each have elastically designed areas and at the same time stiffly designed areas, which in turn ensure sufficient stability of the connecting elements 16, 17 can provide.

Die zur Verbindung der Gehäusewandung 11 mit den Trennwänden 15 vorgesehenen Verbindungselemente 16 sind bei der hier gezeigten Ausgestaltung in Form von Verbindungskeilen oder Verbindungsplatten ausgebildet.The connecting elements 16 provided for connecting the housing wall 11 to the partition walls 15 are designed in the form of connecting wedges or connecting plates in the embodiment shown here.

Die zur Verbindung der Trennwände 15 miteinander vorgesehenen Verbindungselemente 17 sind, wie auch in 3 zu erkennen ist, stiftförmig ausgebildet und weisen mehrere über ihren Umfang verteilt angeordnete schlitzförmige Aufnahmeöffnungen 18 zum Einschieben und Verrasten der Trennwände 15 auf. In jede der schlitzförmig ausgebildeten Aufnahmeöffnungen 18 kann jeweils eine Trennwand 15 eingeschoben und innerhalb der jeweiligen Aufnahmeöffnung 18 mittels eines Rastmechanismus verrastet werden. Zu einem unteren Ende hin sind die Verbindungselemente 17 breiter ausgebildet und weisen einen Fußbereich 19 auf, mittels welchem die Verbindungselemente 17 flächig auf dem Gehäuseboden 10 aufgestellt werden können. Da sich die schlitzförmig ausgebildeten Aufnahmeöffnungen 18 bis in den Fußbereich 19 erstrecken, ist der Fußbereich 19 geschlitzt ausgebildet.The connecting elements 17 provided for connecting the partition walls 15 to one another are, as in 3 can be seen, are pin-shaped and have several slot-shaped receiving openings 18 distributed over their circumference for inserting and locking the partitions 15. A partition wall 15 can be inserted into each of the slot-shaped receiving openings 18 and locked within the respective receiving opening 18 by means of a latching mechanism. Towards a lower end, the connecting elements 17 are wider and have a foot area 19, by means of which the connecting elements 17 can be placed flat on the housing base 10. Since the slot-shaped receiving openings 18 extend into the foot area 19, the foot area 19 is designed to be slotted.

Die Verbindungselemente 16, 17 sind aus einem Kunststoffmaterial, beispielsweise einem Thermoplasten ausgebildet. Auch die Verbindungselemente 16, 17 können in einem 3D-Druckverfahren hergestellt sein.The connecting elements 16, 17 are made of a plastic material, for example a thermoplastic. The connecting elements 16, 17 can also be produced using a 3D printing process.

Wie anhand des in 4 gezeigten Ausschnitts zu erkennen ist, ist die Gehäusewandung 11 aus einem Hohlprofil ausgebildet. Die Gehäusewandung 11 weist dabei zwei parallel zueinander angeordnete Gehäusewände 20, 21 auf, wobei eine der Gehäusewände 20 eine Außenfläche des Batteriegehäuses 100 ausbildet und die andere Gehäusewand 21 eine in Richtung Innenraum 13 zeigende Innenfläche des Batteriegehäuses 100 ausbildet. Zwischen den beiden Gehäusewänden 20, 21, die beabstandet zueinander angeordnet sind, ist ein Zwischenraum 22 ausgebildet. Dieser Zwischenraum 22 kann dazu dienen, Feuchtigkeit aus dem Innenraum des Batteriegehäuses 100 nach außen abzuführen. Dafür können in den Gehäusewänden 20, 21 Ventile angeordnet sein, wobei bei der Herstellung der Gehäusewandung 11 im 3D-Druckverfahren diese Ventile unmittelbar in die Gehäusewandung bei deren Herstellung integriert werden können.As per the in 4 As can be seen from the detail shown, the housing wall 11 is formed from a hollow profile. The housing wall 11 has two housing walls 20, 21 arranged parallel to one another, one of the housing walls 20 forming an outer surface of the battery housing 100 and the other housing wall 21 forming an inner surface of the battery housing 100 pointing towards the interior 13. A gap 22 is formed between the two housing walls 20, 21, which are arranged at a distance from one another. This gap 22 can serve to remove moisture from the interior of the battery housing 100 to the outside. For this purpose, valves can be arranged in the housing walls 20, 21, and when producing the housing wall 11 using the 3D printing process, these valves can be integrated directly into the housing wall during its production.

Auch der Gehäuseboden 10 kann als ein derartiges Hohlprofil ausgebildet sein.The housing base 10 can also be designed as such a hollow profile.

Zusätzlich sind in der Gehäusewandung 11, wie in 4 zu erkennen ist, Kühlkanäle 23 zur Kühlung des Batteriegehäuses 100 integriert. Auch in dem Gehäuseboden 10 können derartige Kühlkanäle 23 integriert sein.In addition, in the housing wall 11, as in 4 can be seen, cooling channels 23 for cooling the battery housing 100 are integrated. Such cooling channels 23 can also be integrated into the housing base 10.

Um die Funktionalität des Batteriegehäuses 100 zu verbessern, können in dem Gehäuseboden 10, der Gehäusewandung 11 und/oder dem Gehäusedeckel 12 elektrische Sensoren 24 integriert sein. Diese Sensoren 24 können bereits beim 3D-Druckverfahren des Gehäusebodens 10, der Gehäusewandung 11 und/oder des Gehäusedeckels 12 mit integriert werden. Die elektrischen Sensoren 24 können beispielsweise Temperatursensoren und/oder Feuchtigkeitssensoren und/oder Drucksensoren sein.In order to improve the functionality of the battery housing 100, electrical sensors 24 can be integrated in the housing base 10, the housing wall 11 and/or the housing cover 12. These sensors 24 can already be integrated into the 3D printing process of the housing base 10, the housing wall 11 and/or the housing cover 12. The electrical sensors 24 can be, for example, temperature sensors and/or humidity sensors and/or pressure sensors.

5 zeigt einen Gehäusedeckel 12, in welchem ein derartiger elektrischer Sensor 24 unmittelbar mit integriert ist. 5 shows a housing cover 12, in which such an electrical sensor 24 is directly integrated.

Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf die vorstehend angegebene bevorzugte Ausgestaltung. 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 implementation of the invention is not limited to the preferred embodiment specified above. Rather, a number of variants are conceivable, which make use of the solutions presented even in fundamentally different designs. All features and/or advantages arising from the claims of the description or the drawings, including constructive details of spatial arrangements and method steps, can be essential to the invention both individually and in a wide variety of combinations.

BezugszeichenlisteReference symbol list

100100
BatteriegehäuseBattery case
1010
GehäusebodenCase back
1111
Gehäusewandunghousing wall
1212
GehäusedeckelHousing cover
1313
Innenrauminner space
1414
BatteriemodulBattery module
1515
Trennwandpartition wall
1616
Verbindungselementconnecting element
1717
Verbindungselementconnecting element
1818
Schlitzförmige AufnahmeöffnungSlot-shaped receiving opening
1919
FußbereichFoot area
2020
Gehäusewandhousing wall
2121
Gehäusewandhousing wall
2222
Zwischenraumspace
2323
KühlkanalCooling channel
2424
Elektrischer SensorElectrical sensor

Claims (10)

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) und die Gehäusewandung (11) aus einem Metallmaterial ausgebildet sind, und wobei die Trennwände (15) aus einem endlosfaserverstärkten Kunststoffmaterial ausgebildet sind.Battery housing (100) for holding several battery modules (14), with a housing base (10), a housing wall (11) forming a circumferential edge, a housing cover (12), and several partition walls (15) arranged in an interior (13) of the battery housing (100) delimited by the housing wall (11) to divide the interior (13) into several individual rooms, wherein the housing base (10) and the housing wall (11) are made of a metal material, and the partition walls (15) are made of a continuous fiber-reinforced plastic material. Batteriegehäuse (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäuseboden (10) und die Gehäusewandung (11) in einem metallischen 3D-Druckverfahren hergestellt sind.Battery housing (100). Claim 1 , characterized in that the housing base (10) and the housing wall (11) are manufactured in a metallic 3D printing process. Batteriegehäuse (100) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennwände (15) in einem Kunststoff-3D-Druckverfahren hergestellt sind.Battery housing (100). Claim 1 or 2 , characterized in that the partitions (15) are manufactured using a plastic 3D printing process. Batteriegehäuse (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennwände (15) miteinander und/oder mit der Gehäusewandung (11) über eine Steckverbindung verbunden sind.Battery housing (100) according to one of the Claims 1 until 3 , characterized in that the partitions (15) are connected to one another and/or to the housing wall (11) via a plug connection. Batteriegehäuse (100) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steckverbindung Verbindungselemente (16, 17) aufweist, welche elastisch ausgebildete Bereiche aufweisen.Battery housing (100). Claim 4 , characterized in that the plug connection has connecting elements (16, 17) which have elastically designed areas. Batteriegehäuse (100) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zur Verbindung von Trennwänden (15) miteinander vorgesehenen Verbindungselemente (17) stiftförmig ausgebildet sind und mehrere über ihren Umfang verteilt angeordnete schlitzförmige Aufnahmeöffnungen (18) zum Einschieben und Verrasten der Trennwände (15) aufweisen.Battery housing (100). Claim 5 , characterized in that the connecting elements (17) provided for connecting partitions (15) to one another are pin-shaped and have a plurality of slot-shaped receiving openings (18) distributed over their circumference for inserting and locking the partitions (15). Batteriegehäuse (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäusewandung (11) und/oder der Gehäuseboden (10) als Hohlprofil ausgebildet sind.Battery housing (100) according to one of the Claims 1 until 6 , characterized in that the housing wall (11) and/or the housing base (10) are designed as a hollow profile. Batteriegehäuse (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in der Gehäusewandung (11) und/oder in dem Gehäuseboden (10) Kühlkanäle (23) ausgebildet sind.Battery housing (100) according to one of the Claims 1 until 7 , characterized in that cooling channels (23) are formed in the housing wall (11) and/or in the housing base (10). Batteriegehäuse (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in der Gehäusewandung (11) und/oder in dem Gehäuseboden (10) und/oder in dem Gehäusedeckel (12) elektrische Sensoren (24) integriert sind.Battery housing (100) according to one of the Claims 1 until 8th , characterized in that electrical sensors (24) are integrated in the housing wall (11) and/or in the housing base (10) and/or in the housing cover (12). Verfahren zur Herstellung eines Batteriegehäuses (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) und die Gehäusewandung (11) aus einem Metallmaterial ausgebildet werden, und wobei die Trennwände (15) aus einem endlosfaserverstärkten Kunststoffmaterial ausgebildet werden, wobei der Gehäuseboden (10) und die Gehäusewandung (11) in einem metallischen 3D-Druckverfahren hergestellt werden und die Trennwände (15) in einem Kunststoff-3D-Druckverfahren hergestellt werden.Method for producing a battery housing (100) for accommodating several battery modules (14), with a housing base (10), a housing wall (11) forming a circumferential edge, a housing cover (12), and several in one through the housing wall (11) limited interior (13) of the battery housing (100) arranged partitions (15) to divide the interior (13) into several individual rooms, the housing base (10) and the housing wall (11) being made of a metal material, and the partitions (15 ) are formed from a continuous fiber-reinforced plastic material, the housing base (10) and the housing wall (11) being produced in a metallic 3D printing process and the partition walls (15) being produced in a plastic 3D printing process.
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