DE102018132219B4

DE102018132219B4 - Battery housing with a frame structure composed of frame structure parts

Info

Publication number: DE102018132219B4
Application number: DE102018132219.4A
Authority: DE
Inventors: Andreas Nebeling; Stefan Leitzgen
Original assignee: Kirchhoff Automotive Deutschland GmbH
Current assignee: Kirchhoff Automotive Deutschland GmbH
Priority date: 2018-12-14
Filing date: 2018-12-14
Publication date: 2021-03-25
Anticipated expiration: 2038-12-15
Also published as: DE102018132219A1

Abstract

Batteriegehäuse mit einer eine Batteriemodulaufnahme einfassenden Rahmenstruktur (4), zusammengesetzt aus mehreren Rahmenstrukturteilen, wobei jedes Rahmenstrukturteil zumindest zwei miteinander verbundenen Profilen (5, 6), von denen zumindest ein erstes Profil (6) mit seiner Stirnseite an das zweite Profil (5) grenzt, aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Profil (6) mit dem zweiten Profil (5) entlang zumindest zweier benachbarter, durch eine der Profillängserstreckung folgenden Profilaußenkante (11, 11.1, 11.2) getrennte Schenkel mit einer sich um die Profilaußenkante (11, 11.1, 11.2) des ersten Profils (6) erstreckenden Schweißnaht (18) verbunden ist, wobei die die benachbarten Schenkel trennende Profilaußenkante (11, 11.1, 11.2) des ersten Profils (6) zum Bereitstellen einer Materialverdickung hinsichtlich ihrer Wandstärke im Bereich der Profilaußenkante (11, 11.1, 11.2) als Schweißvorgabe mit einem äußeren Kreisbogen (12) und einem inneren Kreisbogen (13) ausgeführt ist, wobei der Radius des inneren Kreisbogens (13) gegenüber dem Radius des äußeren Kreisbogens (12) größer ist und dass die Profile (5, 6) der Rahmenstrukturteile einen ein- oder mehrkammerig ausgelegten Hohlkammerprofilschenkel (7, 7.1), durch den die Batteriemodulaufnahme eingefasst ist, und einen winklig dazu angeordneten, sich in der Ebene des Batteriegehäuses (1) erstreckenden Stützschenkel (14, 14.1) aufweisen, wobei zumindest die der Batteriemodulaufnahme nähere Profilaußenkante des Hohlkammerprofilschenkels (7, 7.1) den bezüglich seines Radius größeren inneren Kreisbogen (13) zum Bereitstellen einer Materialverdickung als Schweißvorgabe aufweist.Battery housing with a frame structure (4) enclosing a battery module receptacle, composed of several frame structure parts, each frame structure part at least two interconnected profiles (5, 6), of which at least one first profile (6) adjoins the second profile (5) with its end face , characterized in that the first profile (6) with the second profile (5) along at least two adjacent, by one of the profile longitudinal extension following profile outer edge (11, 11.1, 11.2) separated legs with a profile outer edge (11, 11.1 , 11.2) of the first profile (6) extending weld seam (18) is connected, wherein the profile outer edge (11, 11.1, 11.2) of the first profile (6) separating the adjacent legs to provide a material thickening with regard to its wall thickness in the area of the profile outer edge (11 , 11.1, 11.2) is designed as a welding specification with an outer circular arc (12) and an inner circular arc (13), wherein the radius of the inner circular arc (13) is greater than the radius of the outer circular arc (12) and that the profiles (5, 6) of the frame structure parts have a single-chamber or multi-chambered hollow-chamber profile leg (7, 7.1) through which the battery module receptacle is enclosed , and an angled to it, in the plane of the battery housing (1) extending support legs (14, 14.1), at least the profile outer edge of the hollow chamber profile leg (7, 7.1) closer to the battery module receptacle to the inner circular arc (13) which is larger with respect to its radius Providing a material thickening as a welding specification.

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein Batteriegehäuse mit einer eine Batteriemodulaufnahme einfassenden Rahmenstruktur, zusammengesetzt aus mehreren solchen Rahmenstrukturteilen, die zumindest zwei miteinander verbundene Profile aufweisen, von denen zumindest ein erstes Profil mit seiner Stirnseite an das zweite Profil grenzt.The invention relates to a battery housing with a frame structure enclosing a battery module receptacle, composed of several such frame structure parts which have at least two interconnected profiles, of which at least one first profile borders the second profile with its end face.

Bei elektromotorisch angetriebenen Fahrzeugen, wie beispielsweise bei Personenkraftwagen, Flurförderfahrzeugen oder dergleichen werden Batteriemodule als Stromspeicher eingesetzt. Derartige Batteriemodule sind typischerweise aus einer Vielzahl einzelner Batteriezellen zusammengesetzt. Bei diesen Batterien handelt es sich um so genannte Hochvoltbatterien. An die Unterbringung derartiger, für einen Betrieb eines solchen Fahrzeuges notwendigen Batteriemodule, sind gewisse Anforderungen gestellt. Wesentlich ist, dass das oder die Batteriemodule in ihrem Batteriegehäuse vor äußeren Einflüssen geschützt sind. Insbesondere müssen diese bei crashbedingten Krafteinträgen den geforderten sicherheitsrechtlichen Anforderungen entsprechen.In vehicles driven by electric motors, such as, for example, passenger cars, industrial trucks or the like, battery modules are used as power storage devices. Such battery modules are typically composed of a large number of individual battery cells. These batteries are so-called high-voltage batteries. Certain requirements are placed on the accommodation of such battery modules that are necessary for the operation of such a vehicle. It is essential that the battery module or modules are protected from external influences in their battery housing. In particular, these must comply with the required legal safety requirements in the case of force inputs due to a crash.

Zum Bereitstellen eines mechanischen Schutzes für das Batteriegehäuse, insbesondere für das oder die darin aufgenommenen Batteriemodule, ist die Wanne typischerweise von einer Rahmenstruktur eingefasst, die außenseitig bezüglich der Seitenwände angeordnet ist. Eine solche Rahmenstruktur wird aus einzelnen, zu einem Rahmenprofil zusammengesetzten Profilabschnitten gebildet. Ein Batteriegehäuse mit einer solchen Wanne ist aus US 2011 /0143179 A1 bekannt. Als Profilabschnitte werden zur Gewichtsersparnis stranggepresste Leichtmetallhohlkammerprofile, typischerweise Aluminiumstrangpressprofile, verwendet. Die einzelnen Profilteile sind durch Verbindungsstücke miteinander verbunden. Hierbei handelt es sich um Eckverbindungsstücke sowie um Verbindungsstücke, um eine Richtungsänderung in der Profilführung zu erzeugen. Zusammengehalten werden die Profilteile durch den Anschluss derselben an einen von einer Wannenstruktur, in dem die Batteriemodule aufgenommen sind, nach außen abragenden Montageflansch mittels Befestigungsbolzen oder Nieten. Damit die aus den einzelnen Profilen und Verbindern zusammengesetzte Rahmenstruktur zusammenhält und den Belastungsanforderungen im Crashfalle genügt, wird eine Vielzahl von derartigen Befestigern benötigt, mit denen die einzelnen Profilteile über den Montageflansch der Wannenstruktur zusammengehalten sind. Dieses erhöht nicht nur den Fertigungsaufwand, sondern auch das Gewicht eines solchen Batteriegehäuses. Zudem ist es bei diesem vorbekannten Konzept erforderlich, dass die die Batteriemodulaufnahme bildende Wanne oberseitig umlaufend einen nach außen abragenden Montageflansch aufweist. Durch die in die Rahmenstruktur eingesetzte Wanne mit ihren Seitenwänden und dem daran angeformten, über die Rahmenstruktur greifenden Montageflansch ist die geforderte Dichtigkeit zwischen der Batteriemodulaufnahme und der Außenseite des Batteriegehäuses gewährleistet.To provide mechanical protection for the battery housing, in particular for the battery module or modules accommodated therein, the trough is typically enclosed by a frame structure which is arranged on the outside with respect to the side walls. Such a frame structure is formed from individual profile sections assembled to form a frame profile. A battery case with such a tray is out US 2011/0143179 A1 known. Extruded light metal hollow chamber profiles, typically aluminum extruded profiles, are used as profile sections to save weight. The individual profile parts are connected to one another by connecting pieces. These are corner connectors and connectors to create a change in direction in the profile guide. The profile parts are held together by connecting them to a mounting flange that protrudes outward from a trough structure in which the battery modules are accommodated by means of fastening bolts or rivets. So that the frame structure composed of the individual profiles and connectors holds together and meets the load requirements in the event of a crash, a large number of such fasteners are required with which the individual profile parts are held together via the mounting flange of the tub structure. This not only increases the manufacturing effort, but also the weight of such a battery housing. In addition, with this previously known concept it is necessary that the tub forming the battery module receptacle has a mounting flange that protrudes outward on the top side all the way around. The required tightness between the battery module receptacle and the outside of the battery housing is ensured by the trough inserted into the frame structure with its side walls and the mounting flange formed thereon, which extends over the frame structure.

DE 10 2012 100 977 B3 offenbart ein Energiespeichergefäß für ein Kraftfahrzeug mit Elektro- oder Hybridantrieb. Bei diesem Batteriegehäuse sind die einzelnen Profile des Bodens und einer daran angeschlossenen Rahmenstruktur formschlüssig miteinander verbunden. Ergänzt werden kann der Formschluss durch eine zusätzliche Klebeverbindung. Ausdrücklich grenzt sich dieser Stand der Technik von solchen Batteriegehäusen ab, bei denen die einzelnen Profile der Rahmenstruktur durch ein Fügeverfahren, zum Beispiel MIG Schweißen, miteinander verbunden werden. DE 10 2012 100 977 B3 discloses an energy storage vessel for a motor vehicle with an electric or hybrid drive. In this battery housing, the individual profiles of the base and a frame structure connected to it are positively connected to one another. The form fit can be supplemented by an additional adhesive connection. This state of the art is expressly differentiated from battery housings in which the individual profiles of the frame structure are connected to one another by a joining process, for example MIG welding.

DE 35 40 398 A1 offenbart ein Konstruktionsprofil, und zwar ein solches, wie sie zur Herstellung einfacher Arbeitsgerätschaften, etwa von Regalen, Tischen oder dergleichen dienen, die jedoch auch mitunter zur Herstellung von komplizierteren Geräten und Maschinen eingesetzt werden. Dieses Konstruktionsprofil verfügt über der Längserstreckung nach außen an jeder Seite befindliche Hohlkammern und über eine innere Hohlkammer. Die außenseitigen hinterschnittenen Hohlkammern dienen dem Zweck einer Aufnahme von Verbindern, um zwei Profile miteinander verbinden zu können. DE 35 40 398 A1 discloses a construction profile, specifically one such as is used for the production of simple work equipment, such as shelves, tables or the like, which, however, are also sometimes used for the production of more complicated devices and machines. This construction profile has hollow chambers located on each side of the longitudinal extension and an inner hollow chamber. The undercut hollow chambers on the outside serve the purpose of receiving connectors in order to be able to connect two profiles to one another.

Ausgehend von dem eingangs diskutierten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Batteriegehäuse mit einer eine Batteriemodulaufnahme einfassenden Rahmenstruktur vorzuschlagen, deren Rahmenstruktur aus mehreren Rahmenstrukturteilen zusammengesetzt und miteinander verschweißt ist, wobei jedoch die zum eingangs diskutierten Stand der Technik aufgezeigten Nachteile vermieden sind.On the basis of the prior art discussed at the beginning, the invention is based on the object of proposing a battery housing with a frame structure enclosing a battery module receptacle, the frame structure of which is composed of several frame structure parts and welded to one another, but avoiding the disadvantages of the prior art discussed at the beginning.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch ein eingangs genanntes, gattungsgemäßes Batteriegehäuse mit den Merkmalen des Anspruchs 1.This object is achieved according to the invention by a battery housing of the generic type mentioned at the beginning with the features of claim 1.

Bei den Rahmenstrukturteilen dieses Batteriegehäuses sind die zur Gewichtseinsparung typischerweise dünnwandig ausgeführten Schenkel durch eine die benachbarten Schenkel trennende Profilaußenkante mit einer Materialansammlung bzw. Materialverdickung in ihrer Wandstärke als Schweißvorgabe verbunden. Erreicht wird dieses dadurch, dass der Innenradius dieser Profilaußenkante, d.h.: Der Radius seines inneren Kreisbogens dieses Wandbereichs größer ist als der Außenradius, d.h.: Der Radius seines äußeren Kreisbogens dieses Wandbereichs. Wenn im Rahmen dieser Ausführungen von einem Außenradius die Rede ist, ist hiermit der Radius des äußeren Kreisbogens der Profilaußenkante gemeint. Entsprechendes gilt für den im Rahmen dieser Ausführungen benutzten Begriff des Innenradius, mit dem der Radius des inneren Kreisbogens gemeint ist. Infolge dessen befindet sich in dem Scheitelbereich der Profilaußenkante eines solchen Profils eine Materialverdickung gegenüber der Wandstärke in den angrenzenden Schenkeln. Daher können zwei derartige Profile, von denen zumindest eines stirnseitig an ein zweites Profil grenzt, ohne weiteres durch Schweißen miteinander gefügt werden, ohne dass die Gefahr eines Durchbrennens in dem Profilaußenkantenbereich gegeben wäre. Durch die Materialansammlung in dem Profilaußenkantenbereich ist eine solche Wandstärke bereitgestellt, dass diese beim Schweißen bei der notwendigen Relativbewegung zwischen der Wärmequelle zum Schweißen und den beiden Profilen, um eine durchgehende, die erste Schenkelaußenseite mit der zweiten Schenkelaußenseite verbindende Schweißnaht zu erzielen, der längeren Wärmebeaufschlagung im Bereich des Scheitels der Profilaußenkante ohne durchzubrennen standhält. Typischerweise wird man eine solche Schweißung als Laserschweißung ausführen. Die Materialansammlung im Bereich der Innenseite der Profilaußenkante als Radius und damit mit einer kontinuierlichen Krümmung mit Übergang in die Innenseiten der benachbarten Schenkel auszuführen, ist vorteilhaft in Bezug auf die Crashperformance eines solchen Profils, da die Materialansammlung, die ihre größte Stärke entlang einer den Scheitel des Außenradius mit demjenigen des Innenradius verbindenden Linie der Profilaußenkante hat, sodann kontinuierlich in die benachbarten Schenkel mit ihrer geringeren Wandstärke übergeht. Auf diese Weise sind Kerbwirkungen vermieden. Derartige Profile lassen sich ohne weiteres durch Strangpressen herstellen. Einsetzen wird man typischerweise Leichtmetallprofile, etwa Profile aus einer den Festigkeitsanforderungen genügenden Aluminiumlegierung. Der durch die Schenkel des Rahmenstrukturteils eingeschlossene Winkel wird zwar in zahlreichen Anwendungsfällen 90 Grad betragen. Dieses ist jedoch nicht Voraussetzung für ein solches Rahmenstrukturteil. Vielmehr kann der von dem Schenkel eingefasste Winkel auch größer oder kleiner als 90 Grad sein.In the frame structure parts of this battery housing, the legs, which are typically thin-walled in order to save weight, are connected by a profile outer edge separating the adjacent legs with a material accumulation or material thickening in their wall thickness as a welding specification. This is achieved in that the inner radius of this profile outer edge, ie: the radius of its inner circular arc of this wall area is greater than the outer radius, ie: the radius of its outer circular arc of this wall area. If under this When speaking of an outer radius, this refers to the radius of the outer circular arc of the outer edge of the profile. The same applies to the concept of the inner radius used in the context of these explanations, with which the radius of the inner circular arc is meant. As a result, there is a material thickening in the apex area of the profile outer edge of such a profile compared to the wall thickness in the adjacent legs. Therefore, two such profiles, at least one of which borders a second profile on the front side, can easily be joined to one another by welding without the risk of burning through in the outer edge area of the profile. The accumulation of material in the outer edge area of the profile provides such a wall thickness that, during welding, during the necessary relative movement between the heat source for welding and the two profiles in order to achieve a continuous weld seam connecting the first outer side of the leg to the second outer side of the leg, the longer heat application in the Withstands the area of the apex of the outer edge of the profile without burning through. Typically, such a weld will be carried out as a laser weld. The accumulation of material in the area of the inside of the profile outer edge as a radius and thus with a continuous curvature with transition to the inside of the adjacent legs is advantageous with regard to the crash performance of such a profile, since the material accumulation, which is greatest along one of the apex of the Has the outer radius with that of the line connecting the inner radius of the outer edge of the profile, then merges continuously into the adjacent legs with their smaller wall thickness. In this way notch effects are avoided. Such profiles can easily be produced by extrusion. Typically, light metal profiles will be used, such as profiles made from an aluminum alloy that satisfies the strength requirements. The angle enclosed by the legs of the frame structure part will be 90 degrees in numerous applications. However, this is not a prerequisite for such a frame structure part. Rather, the angle enclosed by the leg can also be larger or smaller than 90 degrees.

Vorteilhaft ist bei diesem Konzept insbesondere, dass der Außenradius einer solchen Profilaußenkante durchaus mit geringem Radius, beispielsweise 1 bis 2 mm oder auch weniger ausgeführt sein kann, ohne dass sich dieses nachteilig auf ein Verschweißen der Stirnseite dieses Profils mit einem zweiten Profil auswirkt. In Abhängigkeit von dem vorgesehenen Schweißverfahren wird der Innenradius einer solchen Profilaußenkante entsprechend größer gewählt. Dieser entspricht beispielsweise dem 3 bis 7-fachen des Außenradius. Den Innenradius wird man zur Einsparung von Gewicht nicht zu groß wählen. Bei einem solchen Rahmenstrukturteil ist die Materialansammlung als Schweißvorgabe grundsätzlich nur auf denjenigen Bereich beschränkt, in dem diese tatsächlich benötigt wird. Mit derartigen Rahmenstrukturteilen ist es, soweit bekannt, erstmals möglich, Aluminiumstrangpressprofilteile mit einer gewichtsoptimierten Materialstärke in seinen Wänden bzw. Schenkeln miteinander mediendicht zu verschweißen, wobei die Schweißnaht außenseitig über eine solche Profilaußenkante herübergeführt ist.It is particularly advantageous in this concept that the outer radius of such a profile outer edge can be designed with a small radius, for example 1 to 2 mm or even less, without this having a disadvantageous effect on welding the end face of this profile to a second profile. Depending on the intended welding process, the inner radius of such a profile outer edge is selected to be correspondingly larger. This corresponds, for example, to 3 to 7 times the outer radius. To save weight, the inner radius will not be too large. In the case of such a frame structure part, the accumulation of material as a welding specification is basically only limited to the area in which it is actually needed. With such frame structure parts it is, as far as known, possible for the first time to weld aluminum extruded profile parts with a weight-optimized material thickness in its walls or legs to one another in a media-tight manner, the weld seam being passed over such a profile outer edge on the outside.

Die Möglichkeit des stirnseitigen Verschweißens eines solchen Profils zum Herstellen eines Rahmenstrukturteils kann, wenn alle Profilaußenkanten eine solche oder auch eine durch andere Maßnahmen bedingte Materialstärke im Bereich der Scheitel der Profilaußenkanten aufweisen, zu einem umfänglichen Verschweißen genutzt werden, ohne dass Dichtigkeitseinbußen durch ein eventuelles, ggf. auch unbemerktes Durchbrennen in Kauf genommen werden müssten. Mit einem solchen Rahmenstrukturteil lässt sich daher eine eine Batteriemodulaufnahme einfassende Rahmenstruktur ausbilden, wobei durch die stirnseitige Fügeverbindung der einzelnen Profile eine solche Rahmenstruktur nicht nur gewichtsoptimiert und dicht ist, sondern auch eine eigene Baueinheit darstellt, ohne dass zum Zusammenhalten der Profilteile zusätzliche Bauteile, wie etwa Verbinder und weitere Bauteile benötigt werden. Zum Ausbilden der Rahmenstruktur eines Batteriegehäuses können die Profile an ihren Enden auf Gehrung geschnitten und stirnseitig miteinander durch eine Stumpfnaht verschweißt sein. Bei dem beschriebenen Rahmenstrukturteil kann das eine Profil stirnseitig jedoch auch an eine Seitenfläche des anderen Profilteils durch Schweißen verbunden sein. Auch bei Setzen einer Kehlnaht oder einer aus Stumpfnaht und Kehlnaht zusammengesetzten Schweißnaht ergeben sich dieselben Vorteile.The possibility of frontal welding of such a profile to produce a frame structure part can be used for a circumferential welding, if all the profile outer edges have such a material thickness or a material thickness caused by other measures in the area of the apex of the profile outer edges, without loss of tightness due to a possible, possibly . also unnoticed burning through would have to be accepted. With such a frame structure part, a frame structure enclosing a battery module receptacle can therefore be formed, with the front-side joint connection of the individual profiles not only being weight-optimized and tight, but also representing a separate structural unit without additional components such as Connectors and other components are required. To form the frame structure of a battery housing, the profiles can be mitred at their ends and welded to one another at the end by a butt seam. In the case of the frame structure part described, one profile can, however, also be connected at the end to a side surface of the other profile part by welding. The same advantages also result when setting a fillet weld or a weld made up of a butt weld and a fillet weld.

Aufgrund der Möglichkeit des mediendichten Verschweißens, ohne ein Durchbrennen in Kauf nehmen zu müssen, ist es bei einer Rahmenstruktur eines Batteriegehäuses, die aus derartigen Rahmenstrukturteilen zusammengesetzt ist, nicht erforderlich, dass in diese zum Erzielen der erforderlichen Dichtigkeit eine Wanne, jedenfalls keine Wanne, die sich mit ihren Seitenwänden bis zum oberen Abschluss der Rahmenstruktur erstrecken muss, eingesetzt ist. Ebenso wenig ist es erforderlich, dass eine solche Wanne einen umlaufend nach außen abragenden Montageflansch aufweist.Due to the possibility of media-tight welding without having to accept a burn through, it is not necessary in a frame structure of a battery housing that is composed of such frame structure parts that a tub, in any case not a tub, which must extend with their side walls to the top of the frame structure is used. Nor is it necessary for such a trough to have a mounting flange that protrudes outward all the way around.

Die Wandstärke im Bereich der Profilaußenkante beträgt im Bereich ihres Scheitels vorzugsweise zumindest dem 1,7-fachen der Wandstärke der angrenzenden Schenkel, zumindest des hinsichtlich seiner Wandstärke dünneren Schenkels sollten die durch die Profilaußenkante getrennten Schenkel eine unterschiedliche Wandstärke aufweisen. Oftmals werden die an die Profilaußenkante angrenzenden Schenkel eine gleiche Wandstärke aufweisen.The wall thickness in the area of the outer edge of the profile is preferably at least 1.7 times the wall thickness of the adjoining legs in the area of its apex; legs separated by the outer edge of the profile have different wall thicknesses. Often the legs adjoining the outer edge of the profile will have the same wall thickness.

Zum Ausbilden einer Rahmenstruktur für ein Batteriegehäuse ist in einer Ausgestaltung vorgesehen, dass die Profile eine grundsätzlich L-förmige Querschnittsprofilierung aufweisen, wobei der eine Schenkel in einer vertikalen Ausrichtung ein- oder mehrkammerig als Hohlkammerprofilschenkel ausgeführt ist. Dieser fasst die Batteriemodulaufnahme mit seiner in die Batteriemodulaufnahme weisenden Seite ein. Der andere Schenkel eines solchen Profils, der typischerweise länger ist als dieser Hohlkammerprofilschenkel, erstreckt sich in der Ebene des Batteriegehäuses. Auch dieser Schenkel des Profils kann als ein- oder mehrkammeriger Hohlkammerprofilschenkel ausgebildet sein. In einer Weiterbildung eines solchen Profils befindet sich innenseitig bezüglich der beiden Schenkel ein Absatz zum Auflegen einer Bodenplatte. Die Bodenplatte ist mit der Oberseite des Absatzes verbunden, und zwar mediendicht, beispielsweise durch Kleben. Eine solche Bodenplatte kann auch auf die in die Batteriemodulaufnahme weisende Seite des für die L-Formgebung des Profils neben dem Hohlkammerprofilschenkel verantwortlichen Schenkels angeordnet sein. Beide Ausgestaltungen haben zum Vorteil, dass dann die unterhalb der Bodenplatte befindlichen Teile der miteinander verbundenen Profile nicht mit einer abdichtenden Schweißnaht verbunden werden müssen. Bei einer solchen Ausgestaltung wird die Wannenstruktur zur Aufnahme des oder der Batteriemodule durch den vertikal verlaufenden Hohlkammerprofilschenkel des Profils und den auf dem Absatz aufliegenden Boden bereitgestellt. Somit bildet bei dieser Ausgestaltung die Rahmenstruktur mit ihren in die Batteriemodulaufnahme weisenden Wänden zugleich die Seitenwand der Wannenstruktur. Zusätzliche Seitenwände einer tiefgezogenen Wanne werden in dieser Ausgestaltung nicht benötigt, was wiederum zu einer Gewichtsreduzierung des Batteriegehäuses führt.To form a frame structure for a battery housing, one embodiment provides that the profiles have a basically L-shaped cross-sectional profile, with one leg being designed in a vertical alignment with one or more chambers as a hollow-chamber profile leg. This encloses the battery module holder with its side pointing into the battery module holder. The other leg of such a profile, which is typically longer than this hollow chamber profile leg, extends in the plane of the battery housing. This leg of the profile can also be designed as a single- or multi-chambered hollow-chamber profile leg. In a further development of such a profile, there is a shoulder on the inside with respect to the two legs for placing a base plate. The base plate is connected to the upper side of the shoulder, in a media-tight manner, for example by gluing. Such a base plate can also be arranged on the side of the leg responsible for the L-shape of the profile next to the hollow-chamber profile leg which faces into the battery module receptacle. Both configurations have the advantage that the parts of the interconnected profiles located below the base plate then do not have to be connected with a sealing weld seam. In such a configuration, the tub structure for receiving the battery module or modules is provided by the vertically extending hollow-chamber profile leg of the profile and the floor resting on the shoulder. In this embodiment, the frame structure with its walls pointing into the battery module receptacle thus simultaneously forms the side wall of the tub structure. Additional side walls of a deep-drawn tub are not required in this embodiment, which in turn leads to a weight reduction of the battery housing.

Die Erfindung ist nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben. Es zeigen:

1: Eine perspektivische Ansicht eines Batteriegehäuses mit einer aus Rahmenstrukturteilen zusammengesetzten Rahmenstruktur,
2: eine Stirnseitenansicht eines der Profile zum Ausbilden eines Rahmenstrukturteils der Rahmenstruktur des Batteriegehäuses der 1,
3: eine Detaildarstellung einer Einsicht in die durch die Rahmenstruktur bereitgestellte Batteriemodulaufnahme des Batteriegehäuses der 1 in einer Eckausbildung mit abgenommenem Deckelteil,
3a: die Darstellung der 3 mit einer darin schematisiert eingetragenen Schweißnaht zum Fügen der beiden aneinandergrenzenden Profile und
4: eine Darstellung entsprechend derjenigen der 3 mit einer in die Rahmenstruktur zum unterseitigen Begrenzen einer Batteriemodulaufnahme eingesetzten Bodenplatte.

The invention is described below with reference to the accompanying figures using an exemplary embodiment. Show it:

1 : A perspective view of a battery housing with a frame structure composed of frame structure parts,
2 : an end view of one of the profiles for forming a frame structure part of the frame structure of the battery housing of FIG 1 ,
3 : a detailed representation of an insight into the battery module receptacle of the battery housing provided by the frame structure of FIG 1 in a corner design with the cover part removed,
3a : the representation of the 3 with a schematically entered weld seam for joining the two adjacent profiles and
4th : a representation corresponding to that of 3 with a base plate inserted into the frame structure to delimit a battery module receptacle on the underside.

Ein Batteriegehäuse 1 dient zur Aufnahme von Batteriemodulen für ein elektromotorisch angetriebenes Fahrzeug. Das Batteriegehäuse 1 des dargestellten Ausführungsbeispiels umfasst ein Deckelteil 2, welches bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ein tiefgezogenes Bauteil ist. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Deckelteil 2 aus einer Stahlplatine hergestellt. Bei dem Deckelteil 2 handelt es sich um eine Wanne, die mit ihrer Öffnungsseite in der Darstellung der 1 nach unten weist. Neben dem Deckelteil 2 umfasst das Batteriegehäuse 1 ein unteres Gehäuseteil 3. Das Gehäuseteil 3 umfasst eine Rahmenstruktur 4. Die Rahmenstruktur 4 ist ihrerseits aus einzelnen Profilen, bei denen es sich bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel um Hohlkammerprofile handelt, zusammengesetzt. Die längsseitigen Profile sind in 1 mit den Bezugszeichen 5 und das in 1 erkennbare Querprofil mit dem Bezugszeichen 6 kenntlich gemacht. Die Profile 5, 6 weisen eine gleiche Querschnittsprofilierung auf. A battery case 1 is used to hold battery modules for a vehicle driven by an electric motor. The battery case 1 of the illustrated embodiment comprises a cover part 2 , which in the illustrated embodiment is a deep-drawn component. In the illustrated embodiment, the cover part 2 made from a steel plate. With the cover part 2 it is a tub with its opening side in the representation of the 1 facing down. Next to the lid part 2 includes the battery case 1 a lower housing part 3 . The housing part 3 includes a frame structure 4th . The frame structure 4th is in turn composed of individual profiles, which in the illustrated embodiment are hollow-chamber profiles. The longitudinal profiles are in 1 with the reference numerals 5 and that in 1 recognizable transverse profile with the reference number 6th marked. The profiles 5 , 6th have the same cross-sectional profile.

Diese ist nachstehend anhand der Stirnseitenansicht des Profils 5 der 2 näher erläutert.This is shown below using the front view of the profile 5 of the 2 explained in more detail.

Das Profil 5 ist als Hohlkammerprofil ausgeführt und weist eine grundsätzlich L-förmige Querschnittsprofilierung auf. Der in 2 erkennbare vertikal ausgerichtete Schenkel ist ein Hohlkammerprofilschenkel 7, der mit seiner Innenwand 8 das durch das Batteriegehäuse 1 bereitgestellte Batterievolumen - die Batteriemodulaufnahme - seitlich einfasst. Der Hohlkammerprofilschenkel umfasst mehrere übereinanderliegende Hohlkammern, die durch die Innenwand 6 mit der Außenwand 9 verbindende Stege miteinander verbunden sind. Von Besonderheit ist die Ausbildung des oberen Abschlusses des Hohlkammerprofilschenkels 7. Im Bereich des oberen Abschlusses ist die Innenwand 8 mit der Außenwand 9 durch einen Außensteg 10 verbunden. Die Innenwand 8 bildet mit dem Außensteg 10 ein Profil bzw. Profilteil, ebenso wie die Außenwand 9 mit dem Außensteg 10. Insofern können die Innenwand 8, die Außenwand 9 und der Außensteg 10 als Schenkel eines solchen Profils angesprochen werden. Zwischen der Innenwand 8 und dem Außensteg 10 befindet sich eine Profilaußenkante 11, ebenso wie zwischen dem Außensteg 10 und der Außenwand 9. Die Profilaußenkante zwischen dem Außensteg 10 und der Außenwand 9 ist mit dem Bezugszeichen 11.1 in 2 kenntlich gemacht. Die beiden Profilaußenkanten 11, 11.1 sind gleich ausgeführt. Im Folgenden ist die Profilaußenkante 11 beschrieben. Diese Ausführungen gelten gleichermaßen für die Profilaußenkante 11.1. Die Innenwand 8 bildet mit dem Außensteg 10 und der dazwischenliegenden Profilaußenkante 11 ein Rahmenstrukturteil. Ein zweites Rahmenstrukturteil ist durch den Außenschenkel 10, die Außenwand 9 und die zwischen diesen beiden Schenkeln befindliche Profilaußenkante 11.1 bereitgestellt.The profile 5 is designed as a hollow chamber profile and has a basically L-shaped cross-sectional profile. The in 2 recognizable vertically aligned leg is a hollow chamber profile leg 7th that with its inner wall 8th that through the battery case 1 provided battery volume - the battery module receptacle - laterally. The hollow chamber profile leg comprises several hollow chambers lying one above the other, which penetrate the inner wall 6th with the outside wall 9 connecting webs are interconnected. A special feature is the design of the upper end of the hollow chamber profile leg 7th . The inner wall is in the area of the upper end 8th with the outside wall 9 through an outer walkway 10 connected. The inner wall 8th forms with the outer bridge 10 a profile or profile part, as well as the outer wall 9 with the outer bridge 10 . In this respect, the inner wall 8th , the outer wall 9 and the outer walkway 10 be addressed as the legs of such a profile. Between the inner wall 8th and the outer walkway 10 there is an outer edge of the profile 11 as well as between the outer walkway 10 and the outer wall 9 . The outer edge of the profile between the outer web 10 and the outer wall 9 is with the reference number 11.1 in 2 marked. The two Profile outer edges 11 , 11.1 are executed the same. The following is the outer edge of the profile 11 described. These statements apply equally to the outer edge of the profile 11.1 . The inner wall 8th forms with the outer bridge 10 and the outer edge of the profile in between 11 a frame structure part. A second frame structure part is through the outer leg 10 , the outer wall 9 and the outer edge of the profile located between these two legs 11.1 provided.

Von Besonderheit ist bei der Außenprofilkante 11, dass der Radius des äußeren Kreisbogens 12 - des Außenradius - deutlich kleiner ist als der Radius des inneren Kreisbogens 13 - des Innenradius. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel beträgt der Außenradius 12 1 mm, während der Innenradius 13 5 mm beträgt. Der Innenradius 13 geht kontinuierlich in die an die obere Hohlkammer des Hohlkammerprofilschenkels 7 grenzenden Innenwände der Innenwand 8 und des Außensteges 10 über. Erreicht wird durch diese Maßnahme, dass im Bereich der Profilaußenkante 11 eine Materialverdickung gegenüber der Wandstärke der angrenzenden Schenkel - der Innenwand 8 und des Außensteges 10 - vorhanden ist. Die größte Materialansammlung befindet sich auf einer den Außenradius 12 mit dem Innenradius 13 verbindenden Linie, welche eine Gerade durch die jeweiligen Mittelpunkte darstellt.The outer profile edge is special 11 that the radius of the outer circular arc 12th - the outer radius - is significantly smaller than the radius of the inner circular arc 13th - the inner radius. In the illustrated embodiment, the outer radius is 12th 1 mm, while the inner radius 13th 5 mm. The inner radius 13th goes continuously into the to the upper hollow chamber of the hollow chamber profile leg 7th bordering inner walls of the inner wall 8th and the outer bridge 10 above. This measure achieves that in the area of the outer edge of the profile 11 a thickening of the material compared to the wall thickness of the adjacent legs - the inner wall 8th and the outer bridge 10 - is available. The largest accumulation of material is on one of the outer radius 12th with the inner radius 13th connecting line, which represents a straight line through the respective center points.

Durch diese Maßnahme ist im Bereich der Profilaußenkante 11 eine Schweißvorgabe gebildet, sodass eine höhere Schweißintensitätsbelastung der Profilaußenkante 11 beim Setzen einer durchgehenden Schweißnaht entlang der in 2 erkennbaren Außenseite des Außensteges 10 im Übergang zu der Innenwand 8 nicht zu einem Durchbrennen im Profilaußenkantenbereich 11 führt. Man wird daher den Innenradius 13 und die dadurch bewirkte Materialverdickung in der Profilaußenkante 11 so ausbilden, dass in Abhängigkeit von dem Schweißvortrieb beim Setzen der Schweißnaht durch die im Bereich der Profilaußenkante 11 erforderliche Änderung in der Positionierung des Werkstückes relativ zu der Schweißwärmequelle, beispielsweise einem Laserstrahl, nicht zu einem Durchbrennen führt.This measure is in the area of the outer edge of the profile 11 a welding specification is formed, so that a higher welding intensity load on the outer edge of the profile 11 when setting a continuous weld along the in 2 recognizable outside of the outer web 10 in the transition to the inner wall 8th does not lead to a burn through in the area of the outer edge of the profile 11 leads. One therefore becomes the inner radius 13th and the resulting material thickening in the outer edge of the profile 11 Form such that, depending on the welding advance, when setting the weld seam through the area of the outer edge of the profile 11 required change in the positioning of the workpiece relative to the welding heat source, for example a laser beam, does not lead to burn-through.

Das Längsprofil 5 verfügt ferner über einen sich in der Ebene des Batteriegehäuses 1 erstreckenden Stützschenkel 14. Auch dieser ist als Hohlkammerschenkel ausgeführt. Zwischen der Innenwand 8 des Hohlkammerprofilschenkels 7 und der Oberseite des Stützschenkels 14 befindet sich bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ein Absatz 15, ebenfalls durch eine darunter befindliche Hohlkammer bereitgestellt. Der Absatz 15 dient zum Auflegen einer Bodenplatte (s. 4), die mit ihrer Unterseite mit der Oberseite des Absatzes 15 mediendicht, typischerweise durch eine Klebung verbunden ist.The longitudinal profile 5 also has a located in the plane of the battery housing 1 extending support leg 14th . This is also designed as a hollow chamber leg. Between the inner wall 8th of the hollow profile leg 7th and the top of the support leg 14th there is a paragraph in the illustrated embodiment 15th , also provided by a hollow chamber underneath. Paragraph 15th serves to place a base plate (see p. 4th ), the bottom with the top of the paragraph 15th media-tight, typically connected by an adhesive.

Bei den Längsprofilen 5 handelt es sich um endseitig glatt abgeschnittene Profilstücke. Bei den Querprofilen 6 sind die Stirnseiten entsprechend der Querschnittsprofilierung zum Teil ausgeklinkt (s. 1), damit die Stirnseiten der Querprofile 6 im Bereich ihrer Hohlkammerprofilschenkel 7.1 an die Innenwände 8 der einander gegenüberliegenden Längsprofile 5 anliegen. Dieses Aneinandergrenzen ist in einer Detaildarstellung in einer Einsicht in die Rahmenstruktur 4 im Bereich der Eckausbildung zwischen dem Längsprofil 5 und dem hinteren Querprofil 6 erkennbar. Bezüglich des Querprofils 6 sind seine Bestandteile mit denselben Bezugszeichen kenntlich gemacht, wie diese zu dem Längsprofil 5 bereits beschrieben sind, jedoch ergänzt um den Suffix „.1‟ bzw. „.2‟. Das Querprofil 6 ist unterhalb des oberen Abschnittes seines Hohlkammerprofilschenkels 7.1 ausgeklinkt, sodass die Stirnseite seines Absatzes 15.1 an die Seitenfläche des Absatzes 15 des Längsprofils 5 grenzt. Zugleich grenzt die Stirnseite des oberen Abschnittes des Hohlkammerprofilschenkels 7.1 an die Innenwand 8 des Hohlkammerprofilschenkels des Längsprofils 5. Gleichermaßen grenzt die Stirnseite des Stützschenkels 14.1 des Querprofils 6 an die Seitenfläche des Stützschenkels 14 des Längsprofils 5.With the longitudinal profiles 5 it concerns profile pieces cut off smoothly at the ends. With the cross profiles 6th the end faces are partially notched according to the cross-sectional profile (see Fig. 1 ), so that the end faces of the transverse profiles 6th in the area of their hollow profile legs 7.1 on the inner walls 8th of the opposing longitudinal profiles 5 issue. This juxtaposition is shown in detail in an insight into the frame structure 4th in the area of the corner formation between the longitudinal profile 5 and the rear cross-section 6th recognizable. Regarding the cross profile 6th its components are identified with the same reference numerals as these for the longitudinal profile 5 have already been described, but supplemented by the suffix ".1" or ".2". The cross profile 6th is below the upper section of its hollow section leg 7.1 notched so that the face of his heel 15.1 to the side of the paragraph 15th of the longitudinal profile 5 borders. At the same time, the front side borders the upper section of the hollow chamber profile leg 7.1 on the inner wall 8th of the hollow profile leg of the longitudinal profile 5 . The end face of the support leg also borders 14.1 of the cross section 6th on the side surface of the support leg 14th of the longitudinal profile 5 .

Bei dem Batteriegehäuse 1 ist das Innere - das Batterievolumen - gegenüber der äußeren Umgebung des Batteriegehäuses 1 mediendicht abgeschlossen. Bezüglich der Rahmenstruktur 4 erfolgt dieses dadurch, dass auf die Absätze 15, 15.1 eine Bodenplatte 16 (s. 4) aufgelegt wird. Die Bodenplatte 16 ist mit den Oberseiten der Absätze 15, 15.1 durch eine Klebeverbindung mediendicht verbunden. Zwischen den Außenstegen 10, 10.1 der Profile 5, 6 der Rahmenstruktur 4 und dem Deckelteil 2 befindet sich eine Dichtung 17. Aus diesem Grunde braucht eine mediendichte Verschweißung bezüglich der aneinandergrenzenden Längs- und Querprofile 5, 6 lediglich entlang der Quererstreckung des Außensteges 10.1, der daran angrenzenden Seitenwand 8.1, entlang der Oberseite des Absatzes 15 und anschließend quer zum Verlauf des Absatzes 15.1 erfolgen. Gezeigt ist diese Schweißverbindung schematisiert in 3a. In 3a ist die Schweißnaht mit dem Bezugszeichen 18 kenntlich gemacht.With the battery case 1 is the inside - the battery volume - compared to the external environment of the battery housing 1 Completed media-tight. Regarding the frame structure 4th this is done by referring to the paragraphs 15th , 15.1 a base plate 16 (see 4th ) is placed. The bottom plate 16 is with the tops of the heels 15th , 15.1 connected media-tight by an adhesive connection. Between the outer bridges 10 , 10.1 the profiles 5 , 6th the frame structure 4th and the lid part 2 there is a seal 17th . For this reason, a media-tight weld is required with regard to the adjacent longitudinal and transverse profiles 5 , 6th only along the transverse extension of the outer web 10.1 , the adjacent side wall 8.1 , along the top of the heel 15th and then across the course of the paragraph 15.1 respectively. This welded connection is shown schematically in FIG 3a . In 3a is the weld with the reference symbol 18th marked.

Beim Erstellen der Schweißnaht 18, welche Schweißnaht durch Laserschweißen erstellt worden ist, wird der Laserstrahl um die Profilaußenkante 11.2 des Querprofils 6 herumgeführt. Aufgrund der zu 2 beschriebenen Materialverdickung ist gewährleistet, dass die Schweißnaht 18 an dieser Stelle nicht, insbesondere nicht unbemerkt durchbrennt.When creating the weld 18th , which weld seam has been created by laser welding, the laser beam is around the outer edge of the profile 11.2 of the cross section 6th shown around. Because of the too 2 Thickening of the material described ensures that the weld seam 18th not at this point, in particular does not burn through unnoticed.

4 zeigt den Ausschnitt der Rahmenstruktur 4 der 3 mit der auf den Absätzen 15, 15.1 aufgelegten Bodenplatte 16. Diese Darstellung macht deutlich, dass durch die Schweißnaht 18 das Batterievolumen mediendicht gegenüber der Außenseite des Batteriegehäuses 1 abgeschlossen ist. Die sich unterhalb der Bodenplatte 16 befindlichen Stützschenkel 14, 14.1 der Profile 5, 6 können zum Befestigen des Batteriegehäuses 1 an der Bodengruppe eines Fahrzeuges verwendet werden. Montiert wird das Batteriegehäuse 1 dann in einer gegenüber der 1 dargestellten Überkopfstellung. 4th shows the section of the frame structure 4th of the 3 with the one on the paragraphs 15th , 15.1 applied base plate 16 . This illustration makes it clear that through the weld 18th the battery volume is media-tight compared to the outside of the battery housing 1 is completed. Which is below the bottom plate 16 located support leg 14th , 14.1 the profiles 5 , 6th can be used to attach the battery case 1 can be used on the floor pan of a vehicle. The battery housing is installed 1 then in one opposite the 1 shown overhead position.

Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben worden. Ohne den Umfang der geltenden Ansprüche zu verlassen, ergeben sich für einen Fachmann weitere Möglichkeiten, die Erfindung umzusetzen, ohne dass dieses im Rahmen dieser Ausführungen näher erläutert werden müsste.The invention has been described using an exemplary embodiment with reference to the figures. Without departing from the scope of the applicable claims, there are further possibilities for a person skilled in the art to implement the invention without this having to be explained in more detail in the context of these explanations.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11: BatteriegehäuseBattery case
22: DeckelteilCover part
33: Unteres GehäuseteilLower housing part
44th: RahmenstrukturFrame structure
55: LängsprofilLongitudinal profile
66th: QuerprofilTransverse profile
7, 7.17, 7.1: HohlkammerprofilschenkelHollow profile leg
8, 8.18, 8.1: InnenwandInner wall
99: AußenwandOuter wall
10, 10.110, 10.1: AußenstegOuter walkway
11, 11.1, 11.211, 11.1, 11.2: ProfilaußenkanteProfile outer edge
1212th: Äußerer Kreisbogen/AußenradiusOuter circular arc / outer radius
1313th: Innerer Kreisbogen/InnenradiusInner arc / inner radius
14, 14.114, 14.1: StützschenkelSupport leg
15, 15.115, 15.1: Absatzparagraph
1616: BodenplatteBase plate
1717th: Dichtungpoetry
1818th: SchweißnahtWeld

Claims

Battery housing with a frame structure (4) enclosing a battery module receptacle, composed of several frame structure parts, each frame structure part at least two interconnected profiles (5, 6), of which at least one first profile (6) adjoins the second profile (5) with its end face , characterized in that the first profile (6) with the second profile (5) along at least two adjacent, by one of the profile longitudinal extension following outer profile edge (11, 11.1, 11.2) separated legs with a profile outer edge (11, 11.1 , 11.2) of the first profile (6) extending weld seam (18) is connected, wherein the profile outer edge (11, 11.1, 11.2) of the first profile (6) separating the adjacent legs to provide a material thickening with regard to its wall thickness in the area of the profile outer edge (11 , 11.1, 11.2) is designed as a welding specification with an outer circular arc (12) and an inner circular arc (13) , wherein the radius of the inner circular arc (13) is larger than the radius of the outer circular arc (12) and that the profiles (5, 6) of the frame structure parts have a single-chamber or multi-chambered hollow-chamber profile leg (7, 7.1) through which the battery module receptacle is framed and have a supporting leg (14, 14.1) arranged at an angle thereto and extending in the plane of the battery housing (1), at least the profile outer edge of the hollow chamber profile leg (7, 7.1) closer to the battery module receiving the inner circular arc (13) which is larger with respect to its radius to provide a material thickening as a welding specification.

Battery case after Claim 1 , characterized in that both upper outer edges of the hollow chamber profile leg (7, 7.1) as outer profile edges (11, 11.1, 11.2) of the type in question have on the inside a larger radius to provide a material thickening as a welding specification.

Battery case after Claim 1 or 2 , characterized in that the profiles (5, 6) of the frame structure parts have a shoulder (15) on the inside with respect to the hollow-chamber profile leg (7, 7.1) and the support leg (14, 14.1).

Battery case after Claim 3 , characterized in that the shoulder (15) of the profiles (5, 6) is designed as a hollow-chamber shoulder.

Battery case after Claim 2 , 3 or 4th , characterized in that the other sections of the profiles (5, 6) of the frame structure parts are designed as single or multi-chamber hollow chamber profile sections.

Battery case according to one of the Claims 1 to 5 , characterized in that the radius of the inner circular arc (13) of the profile outer edge (11, 11.1, 11.2) corresponds to at least three times the outer circular arc (12).

Battery case according to one of the Claims 1 to 6th , characterized in that the radius of the outer circular arc (12) is smaller than 2 mm.

Battery case according to one of the Claims 1 to 7th , characterized in that the wall thickness of the profile outer edge (11, 11.1, 11.2) in the area of a line connecting the apex of the outer circular arc (12) with that of the inner circular arc (13) is at least 1.7 times the wall thickness of the adjacent leg corresponds to the thinner wall thickness.

Battery case according to one of the Claims 1 to 8th , characterized in that the profiles (5, 6) of the frame structure part are extruded aluminum profiles.

Battery case according to one of the Claims 1 to 9 , characterized in that the two profiles adjoin one another at the end and are welded to one another by a butt seam.

Battery case after Claim 10 , characterized in that the two profiles are mitred on their interconnected end faces.

Battery case according to one of the Claims 1 to 9 , characterized in that the end face of the first profile (6) adjoins a side surface of the second profile (5).

Battery case according to one of the Claims 1 to 12th , characterized in that the two profiles (5, 6) are hollow chamber profiles with at least one hollow chamber below the weld seam (18) arranged on the outside.