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Die Erfindung betrifft ein Gehäuse für eine Batterie, insbesondere Traktionsbatterie, eines Kraftfahrzeugs, mit einer Gehäusewanne und mit einem die Gehäusewanne verschließenden Gehäusedeckel.
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Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Gehäuses für eine Batterie, insbesondere Traktionsbatterie eines Kraftfahrzeugs, insbesondere wie es vorstehend beschrieben wurde.
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Um im Kraftfahrzeug Traktionsbatterien oder Bordnetz-Batterien sicher aufzunehmen, zu integrieren oder zu transportieren, ist es erforderlich, ein geeignetes Gehäuse für die Batterie vorzusehen, durch welches die Batterie vor äußeren Einflüssen, insbesondere auch vor mechanischen Einflüssen, die bei einem Unfall entstehen können, geschützt ist. Aus Gewichts- und Kostengründen sind dabei Materialien für das Gehäuse von Vorteil, die jedoch in Bezug auf die Verwendung von Fügetechniken problematisch sein können. So ist es beispielsweise bekannt, ein derartiges Gehäuse aus einer Gehäusewanne und einem Gehäusedeckel zu fertigen, die beide aus Aluminium gefertigt sind. Um das Gehäuse sicher zu verschließen wird der Gehäusedeckel. Dazu werden diese miteinander verklebt, was jedoch bei der Gestaltung und Festigkeit der Verbindung zu Nachteilen führt, oder miteinander verschweißt, wodurch die Gehäuseteile jedoch mit hohen Temperaturen belastet werden. Die hohen Temperaturen haben zur Folge, dass sich die Gehäusewanne oder der Gehäusedeckel verziehen beziehungsweise verformen können, wodurch das Erreichen der Gasdichtheit und einzuhalten der Toleranzen des Gehäuses erschwert und gegebenenfalls aufwendige Nacharbeiten erforderlich werden. Auch werden dadurch möglich Oberflächen berücksichtigen eingeschränkt. Zudem wird für den Schweißvorgang eine erhöhte Fertigungszeit benötigt.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Gehäuse zu schaffen, das die oben genannten Nachteile umgeht und eine vorteilhafte Verbindung von Gehäusedeckel und Gehäusewanne bietet, bei welcher auf ein aufwendiges Nacharbeiten verzichtet werden kann.
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Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird durch ein Gehäuse mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Dieses hat den Vorteil, dass Gehäusedeckel und Gehäusewanne in kurzer Zeit miteinander sicher gefügt werden, wobei ein Verziehen vermieden und insbesondere ein gasdichtes Fügen kostengünstig ermöglicht werden. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass der Gehäusedeckel an der Gehäusewanne durch mehrere durch den Gehäusedeckel in die Gehäusewanne eingetriebenen Bolzen befestigt ist. Durch die Bolzenbefestigung wird nur eine lokale Verformung von Gehäusewanne und/oder Gehäusedeckel erreicht, die sich jedoch nicht auf das Gesamtgefüge auswirkt und daher auch nicht zu einem Verziehen oder Verformen von Gehäusewanne zu Gehäusedeckel führt. Dadurch ist gewährleistet, dass dann, wenn Gehäusedeckel und Gehäusewanne ordnungsgemäß hergestellt werden, sodass sie insbesondere eine gasdichte Auflage aneinander ermöglichen, durch den Fügeprozess die Gasdichtheit weiterhin gewährleisten. Darüber hinaus gestaltet ich der Herstellungsprozess besonders einfach, weil auf ein zeitkritisches Aufbringen von Klebstoff und zueinander Zuführen von Gehäusedeckel und Gehäusewanne nicht geachtet werden muss, weil ein zeitaufwendiger Schweißvorgang vermieden wird und weil der Fügevorgang darüber hinaus auch automatisierbar ist. Das Eintreiben der Bolzen erfolgt bevorzugt nacheinander oder bei zumindest manchen der Bolzen auch zeitgleich, wodurch eine hohe Fügegeschwindigkeit erreicht wird.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist die Gehäusewanne einen von einem Wannenboden abgewandte stirnseitige Auflagefläche aufweist, auf welcher der Gehäusedeckel zumindest abschnittsweise im Bereich der Bolzen flächig aufliegt. Die Auflagefläche gewährleistet, dass Gehäusedeckel und Gehäusewanne zumindest abschnittsweise flächig aneinander anliegen, um dadurch eine hohe Robustheit des Gehäuses insgesamt zu gewährleisten. Ist das Gehäuse außerdem gasdicht ausgebildet, so wird durch die flächige Auflage, die sich dann bevorzugt über den gesamten Umfang des Gehäusedeckels beziehungsweise der gesamten Auflagefläche vorliegt, eine hohe Gasdichtheit gewährleistet. Darüber hinaus bietet das flächige Aufliegen den Vorteil, dass der an dieser Stelle angetriebene Bolzen zu keiner unerwünschten Verformung der Gehäusewanne und/oder des Gehäusedeckels führt.
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Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass die Bolzen durch Hochgeschwindigkeitsbolzensetzen in das Material der Gehäusewanne eingetrieben werden. Durch das Hochgeschwindigkeitsbolzensetzen werden die Bolzen in das Vollmaterial der Gehäusewanne derart schnell eingetrieben, dass das Material im Wesentlichen nur elastisch verformt und dadurch eine hohe Presskraft zwischen Bolzen und Gehäusewanne erreicht wird, die ein sicheres Halten des Gehäusedeckels auf der Gehäusewanne gewährleistet.
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Gemäß einer alternativen Ausführungsform werden die Bolzen bevorzugt als Blindnieten in eine vorgefertigte Öffnung der Gehäusewanne, insbesondere eine Bohrung, eingetrieben. Die Blindnieten werden dabei nach dem Einsetzen in die Bohrung durch Zugkraft in der Bohrung verformt, sodass sich ihr Radius aufweitet, um dadurch in der Bohrung verspannt/verklemmt zu werden. Auch hierdurch wird eine unlösbare, dauerhafte und gasdichte Verbindung zwischen Gehäusedeckel und Gehäusewanne gewährleistet.
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Bevorzugt weist der Gehäusedeckel wenigstens einen Kühlmittelkanal auf. Durch die Integration eines oder mehrerer Kühlmittelkanäle in den Deckel erfüllt der Gehäusedeckel somit mehrere Funktionen. Durch die Einbindung in den Gehäusedeckel ist der Kühlkanal einfach in ein Gesamtsystem des Kraftfahrzeugs integrierbar. Zweckmäßigerweise sind die Bolzen beabstandet zu dem wenigstens einen Kühlmittelkanal angeordnet, um deren Funktion nicht zu beeinträchtigen. Weil der Gehäusedeckel durch die Bolzen an der Gehäusewanne befestigt ist, ist eine genaue Ausrichtung und Anbindung des Kühlmittelkanals an eine Peripherie des Gehäuses und/oder an einen Kühlmittelkanal des Gehäuses sicher gewährleistet, weil durch die Fügetechnik ein Verziehen des Gehäusedeckels und/oder Gehäusewanne vermieden wird.
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Bevorzugt ist der Gehäusedeckel zum Bilden des wenigstens einen Kühlmittelkanals mehrlagig ausgebildet, sodass zwischen zwei benachbarten Lagen der wenigstens eine Kühlmittelkanal durch eine von den Lagen gebildete Hohlkammer bereitgestellt ist.
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Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung der Gehäusedeckel wenigstens einen Kühlmittelkanal zwischen sich und der Gehäusewanne ausbildet. So ist bevorzugt vorgesehen, dass die Gehäusewanne eine Gehäuseschale aufweist, welche vom Gehäusedeckel überdeckt wird, um dadurch zwischen Gehäuseschale und Gehäusedeckel den wenigstens einen Kühlmittelkanal zu bilden. Hierdurch ist eine einfache Gestaltung des Kühlmittelkanals gewährleistet.
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Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass wenigstens eine weitere Komponente durch wenigstens einen durch den Gehäusedeckel und/oder die Gehäusewanne eingetriebenen Bolzen an dem Gehäuse befestigt ist. So ist beispielsweise vorgesehen, dass durch einen weiteren eingetriebenen Bolzen ein in dem Gehäuse angeordneter Halter, Adapter, Gewindestutzen und/oder ein Steuergerätgehäuse oder dergleichen angeordnet und befestigt ist. Hierdurch ergibt sich eine einfache und schnelle Montage mehrerer Komponenten an der Innen- und/oder Außenseite des Gehäuses.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist die Gehäusewanne einteilig oder mehrteilig, mit einem Gehäuseboden und einem Gehäuserahmen, ausgebildet. Durch die einteilige Ausbildung wird eine besonders robuste Gehäusewanne, die einfach handhabbar ist, bereitgestellt. Durch die mehrteilige Ausbildung ist insbesondere eine kostengünstige Lösung der Gehäusewanne geboten. Vorzugsweise sind bei der mehrteiligen Ausbildung der Gehäuseboden und der Gehäuserahmen fest, insbesondere unlösbar miteinander verbunden, beispielsweise verschweißt, verklebt, vernietet oder dergleichen, sodass diese nicht zerstörungsfrei voneinander trennbar sind. Insbesondere sind Gehäuseboden und Gehäusewanne gasdicht miteinander verbunden. Optional sind Gehäuseboden und Gehäuserahmen durch mehrere durch den Gehäuseboden in den Gehäuserahmen eingetriebene Bolzen, wie der Gehäusedeckel an der Gehäusewanne, insbesondere an dem Gehäuserahmen der Gehäusewanne, befestigt. Vorzugsweise sind somit sowohl Gehäusedeckel als auch Gehäuseboden an einem Gehäuserahmen der Gehäusewanne durch mehrere in die Gehäusewanne eingetriebene Bolzen jeweils befestigt. Durch das Verwenden derselben Verbindungstechnik wird die Anzahl der unterschiedlichen Bearbeitungsstationen reduziert und dadurch eine vereinfachte Automatisierung ermöglicht.
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Das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 11 zeichnet sich dadurch aus, dass zunächst eine Gehäusewanne bereitgestellt wird, in der Gehäusewanne eine Batterie, insbesondere Traktionsbatterie und optional eine Batterieelektronik angeordnet werden, das ein Gehäusedeckel bereitgestellt wird, und dass der Gehäusedeckel durch Eintreiben einer Vielzahl von Bolzen die Gehäusewanne durch den Gehäusedeckel unlösbar an der Gehäusewanne befestigt wird. Es ergeben sich hierdurch die zuvor bereits genannten Vorteile.
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Weitere Vorteile und bevorzugte Merkmale und Merkmalskombinationen ergeben sich insbesondere aus dem zuvor Beschriebenen sowie aus den Ansprüchen. Im Folgenden soll die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Dazu zeigen
- 1 ein vorteilhaftes Gehäuse für eine Traktionsbatterie eines Kraftfahrzeugs,
- 2 eine vereinfachte Draufsicht auf das Gehäuse gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
- 3 eine vereinfachte Draufsicht auf das Gehäuse gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel,
- 4 eine vereinfachte Schnittdarstellung des Gehäuses und
- 5 eine vorteilhafte Weiterbildung des Gehäuses in einer Schnittdarstellung.
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1 zeigt ein vorteilhaftes Gehäuse 1 für eine Traktionsbatterie 2 (gestrichelt dargestellt) eines hier nicht näher dargestellten Kraftfahrzeugs. Das Gehäuse 1 weist eine Gehäusewanne 3 auf, die im Querschnitt U-förmig ausgebildet ist, sowie einen Gehäusedeckel 4, der die Gehäusewanne 3 auf einer von einem Wannenboden 5 der Gehäusewanne 3 abgewandten Seite verschließt. Dazu liegt der Gehäusedeckel 4 zumindest abschnittsweise flächig auf einer freien Stirnseite der Seitenwände der Gehäusewanne 3 auf.
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Der Gehäusedeckel 4 ist an der Gehäusewanne 3 insbesondere gasdicht befestigt. Dazu ist der Gehäusedeckel 3 an mehreren Stellen durch jeweils einen Bolzen 6, der durch den Gehäusedeckel 4 in das Material der Gehäusewanne 3 eingetrieben ist, befestigt. Insbesondere ist der jeweilige Bolzen 6 durch ein Hochgeschwindigkeitsbolzensetzen in die Gehäusewanne 3 eingetrieben, sodass eine dauerhafte Verbindung von Gehäusedeckel 4 und Gehäusewanne 3 gewährleistet ist. Alternativ können die Bolzen 6 als Blindnieten in eine vorgebohrte Öffnung der Gehäusewanne eingesetzt und durch für Blindnieten typisches Verformen des Bolzens eingetrieben werden.
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Durch das vorteilhafte Fügeverfahren wird erreicht, dass sich beim Fügen von Gehäusedeckel 4 und Gehäusewanne 3 nur eine geringe Temperatureinwirkung auf die Materialien beim Fügen erfolgt, sodass ein Verzug von Gehäusedeckel 4 zu Gehäusewanne 3 vermieden wird und insbesondere die flächige Auflage aufrecht erhalten bleibt. Liegt der Deckel 4 über seinen gesamten Umfang gesehen flächig auf der Gehäusewanne 3 auf, wird darüber hinaus erreicht, dass das Gehäuse 1 gasdicht sicher abgeschlossen ist. Vorteilhafterweise ist Gehäusedeckel 4 und Gehäusewanne 3 aus Aluminium gefertigt, sodass das Gehäuse 1 insgesamt leicht ist, und aufgrund der vorteilhaften Fügetechnik trotzdem ausreichend robust und stabil ist.
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2 zeigt eine vorteilhafte Draufsicht auf das Gehäuse 1 aus 1. Dabei ist das Gehäuse vereinfacht dargestellt mit verdeckten Teilen, die nun gestrichelt gezeichnet sind. In der Gehäusewanne 3 sind mehrere Querträger 7 angeordnet, wie auch in 1 gezeigt, welche die Stabilität und Belastbarkeit des Gehäuses 1 erhöhen. Die Querträger 7 erstrecken sich quer durch die Gehäusewanne 3 hindurch, und dienen ebenfalls als Auflagefläche für den Gehäusedeckel 4. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel von 2 weist der Gehäusedeckel 4 außerdem einen oder mehrere Kühlmittelkanäle 8 auf, die sich durch den Gehäusedeckel 4 erstrecken. Vorliegend weist der Gehäusedeckel 4 eine Kühlkammer 9 auf, die durch eine Hohlkammer 10 zwischen zwei Lagen des mehrlagigen ausgebildeten Gehäusedeckels 4 ausgebildet ist. An den Stellen, an welchen die Bolzen 6 vorgesehen sind, insbesondere im Bereich der Querträger 7, liegen die Lagen des Gehäusedeckels 4 direkt aufeinander auf, sodass ein an dieser Stelle in den Querträger 7 der Gehäusewanne 3 eingetriebener Bolzen 6 nicht in die Kühlkammer 9 selbst eindringt.
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Beispielsweise wird eine Lage des Gehäusedeckels 4 durch eine Schale 11 gebildet, die an der Unterseite des Gehäusedeckels 4, also der Gehäusewanne 3 zugewandt, an dem Gehäusedeckel 4 anliegend und dadurch die Hohlkammer 10 bildet.
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3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des Gehäuses 1, das sich von dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel dadurch unterscheidet, dass der Gehäusedeckel 4 direkt auf den Querträgern 7 und der Gehäusewanne 3 aufliegt, auf die Schale 11 und dem damit vorhandenen Hohlraum also verzichtet wird. Damit sind die Bolzen 6 also direkt durch den Gehäusedeckel 4 in die Querträger 7 eingetrieben, ohne dass hierfür spezielle Vorkehrungen getroffen werden müssen, welche ein Durchdringen einer Hohlkammer durch den jeweiligen Bolzen vermeiden. Dies vereinfacht die Herstellung des Gehäusedeckels 4 und erhöht die Fertigungsgeschwi ndi gkeit.
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Wie in den Ausführungsbeispielen der 2 und 3 gezeigt, sind jeweils mehrere Bolzen 6 in die Querträger 7 eingesetzt, um den Gehäusedeckel 4 an der Gehäusewanne 3 zu befestigen.
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4 zeigt eine weitere Darstellung des Gehäuses 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel von 1 und 2, wobei hier in einer vergrößerten Ansicht die Hohlkammer 10 zwischen den zwei Lagen des Gehäusedeckels 4 erkennbar ist, sowie die Abschnitte 12, in welchen die Lagen direkt aufeinander anliegen, und durch welche die Bolzen 6 jeweils durchgetrieben werden.
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5 zeigt in einer weiteren vereinfachten Schnittdarstellung eine vorteilhafte Weiterbildung des Gehäuses 1. Demgemäß sind weitere Komponenten 13 an dem Gehäuse 1 befestigt, insbesondere an der Gehäusewanne 3 und an dem Gehäusedeckel 4, in dem ein entsprechender Bolzen 6 durch Hochgeschwindigkeitsbolzensetzen oder als Blindnieten in beispielsweise ein Gehäuseteil 14 der jeweiligen Komponenten 13 eingebracht ist. Bei den Komponenten 13 kann es sich beispielsweise um ein Steuergerät, einen Halter, Adapter und/oder Gewindestützen handeln, die an der Innenseite oder Außenseite des Gehäuses anliegen.
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Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass zwischen dem Gehäusedeckel 4 und der Gehäusewanne 3 eine zusätzliche Dichtschicht, beispielsweise in Form einer Klebstoffschicht oder eines elastisch verformbaren Dichtelements vorhanden ist, um die Gasdichtheit weiter zu verbessern.
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Während gemäß den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen die Gehäusewanne 3 einteilig ausgebildet ist, ist gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel vorgesehen, dass die Gehäusewanne 3 mehrteilig ausgebildet ist, und insbesondere durch den Wannenboden 5 und einen die Seitenwände der Gehäusewanne 3 bildenden Gehäuserahmen gefertigt ist, wobei Wannenboden 5 und Gehäuserahmen fest, insbesondere unlösbar miteinander verbunden sind. Optional sind auch die Querträger an der Gehäusewanne unlösbar befestigt, beispielsweise verschweißt. Alternativ ist der Wannenboden 5 auf die gleiche Art und Weise, wie der Gehäusedeckel 4 an dem Gehäuserahmen durch mehrere in den Gehäuserahmen beziehungsweise in das Material der Gehäusewanne eingetriebene Bolzen 6, wie zuvor zum Gehäusedeckel 4 beschrieben, befestigt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Gehäuse
- 2
- Traktionsbatterie
- 3
- Gehäusewanne
- 3'
- Auflagefläche
- 4
- Gehäusedeckel
- 5
- Wannenboden
- 6
- Bolzen
- 7
- Querträger
- 8
- Kühlmittelkanal
- 9
- Bolzen
- 10
- Hohlkammer
- 11
- Schale
- 12
- Abschnitt
- 13
- Komponente
- 14
- Gehäuseteil
