DE102019124060A1

DE102019124060A1 - Batteriegehäuse mit einem Abstandshalter

Info

Publication number: DE102019124060A1
Application number: DE102019124060.3A
Authority: DE
Inventors: Alexander Günther; Maria Schmitt; Dominik Ax
Original assignee: Kirchhoff Automotive Deutschland GmbH
Current assignee: Kirchhoff Automotive Deutschland GmbH
Priority date: 2019-09-09
Filing date: 2019-09-09
Publication date: 2021-03-11

Abstract

Beschrieben ist ein Batteriegehäuse 1 für ein Kraftfahrzeug umfassend ein Bodenteil mit einer Bodenplatte 8 und ein Deckelteil mit einer Deckelplatte. Das Bodenteil und das Deckelteil begrenzen ein Aufnahmevolumen zur Aufnahme zumindest eines Batteriemoduls. Die Platten 3, 8 sind durch zumindest einen innerhalb des Aufnahmevolumens angeordneten, sich an beiden Platten abstützenden Abstandshalter 10 beabstandet, indem dieser an zumindest einer der beiden Platte 3, 8 mit seiner Stirnfläche 12, 12.1 abgestützt ist. Im Bereich dieser Abstützung weist die Platte 3, 8 eine Durchbrechung 11, 11.1 auf. Die Stirnfläche 12, 12.1 des Abstandshalters 10 erstreckt sich umfänglich über den Rand der Durchbrechung 11, 11.1 in radialer Richtung nach innen in der Ebene der Abstützung der Stirnfläche 12, 12.1 an der Platte 3, 8 vorspringend. Der Abstandshalter 10 ist an dieser Platte 3, 8 befestigt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Batteriegehäuse für ein Kraftfahrzeug, umfassend ein Bodenteil mit einer Bodenplatte und ein Deckelteil mit einer Deckelplatte, wobei das Bodenteil und das Deckelteil ein Aufnahmevolumen zur Aufnahme zumindest eines Batteriemoduls begrenzen und wobei die Platten durch zumindest einen innerhalb des Aufnahmevolumens angeordneten, sich an beiden Platten abstützenden Abstandshalter beabstandet sind, indem dieser an zumindest einer der beiden Platten mit seiner Stirnfläche abgestützt ist und wobei im Bereich dieser Abstützung diese Platte eine Durchbrechung aufweist.
Batteriegehäuse werden für Elektrofahrzeuge und Hybridfahrzeuge genutzt, um darin Batterien bzw. Batteriemodule, die für ein elektrisches Antreiben des Fahrzeugs benötigt werden, aufzunehmen. Solche Batterien sind typischerweise leistungsstarke Batterien und in mehrere Module unterteilt. Aufgrund der hohen Energiedichte sind besondere Sicherheitsstandards in Bezug auf die Befestigung des Batteriegehäuses an dem Kraftfahrzeug sowie der Festigkeit und Steifigkeit des Batteriegehäuses zu beachten. Die diesbezüglichen Anforderungen sind vor allem mit Blick auf das aufzunehmende Gewicht von 700 kg durchaus beträchtlich.
Bevorzugt sind die Batteriemodule aufgrund ihres hohen Gewichtes im Bodenbereich eines Kraftfahrzeuges angeordnet, wobei eine flächige Anordnung für eine gleichmäßige Gewichtsverteilung bevorzugt wird, um das Fahrverhalten eines Fahrzeuges nicht zu beeinträchtigen. Bei einer solchen Anordnung sind mehrere Batteriemodule in einer flachen Ausgestaltung nebeneinander angeordnet. In vielen Fällen nimmt das Batteriegehäuse einen Großteil des Unterflurbereiches eines Kraftfahrzeuges ein.
Ein solches Batteriegehäuse ist aus einem Bodenteil und einem Deckelteil zusammengesetzt. Beide Teile umfassen jeweils eine Platte, die die Grundflächen des Batteriegehäuses darstellen und die flächige Erstreckung des Aufnahmevolumens des Batterievolumens bestimmen. Beide Platten sind an ihren Rändern über Seitenwände miteinander verbunden, wobei diese Seitenwände Teil des Bodenteils und/oder des Deckelteils sein können. Eine solche Seitenwände tragende Platte bildet eine Wanne. Die Wannenstruktur kann durch Umformen einer Platine und somit einteilig bereitgestellt sein. In anderen Ausgestaltungen ist die Wanne aus der Platte und einem Rahmenprofil, typischerweise aus Strangpressprofilen, zusammengesetzt. Beide Teile - Bodenteil und Deckelteil - werden umfänglich dichtend miteinander verbunden, beispielsweise über eine Verschraubung oder auch durch Verkleben der beiden Teile miteinander. Zum Zweck der Verbindung verfügen diese über einen umlaufenden, nach au-ßen gerichteten Montageflansch. Die Abdichtung kann durch eine Feststoffdichtung, Dichtmasse oder eine Klebung herbeigeführt sein. Die Abdichtung ist typischerweise gas-, wasser- und staubdicht ausgeführt.
Das aus dem Bodenteil und dem Deckelteil zusammengebaute Batteriegehäuse fasst ein Aufnahmevolumen ein, in dem Batteriemodule aufnehmbar sind. Dieses Aufnahmevolumen wird durch die innenseitigen Flächen der Bodenplatte, der Deckelplatte sowie der Seitenwände begrenzt.
Vor dem Hintergrund des hohen Gewichtes der Batteriemodule, der typischerweise großen flächigen Erstreckung des Batteriegehäuses und der Anforderung der Steifigkeit des Batteriegehäuses ist es mitunter notwendig, die Bodenplatte gegenüber der Deckelplatte abzustützen und beide Platten gegeneinander zu verspannen, um gegenläufige Schwingungen zu vermeiden und eingeleitete Kräfte gleichmäßig zu verteilen.
DE 10 2017 100 612 A1 offenbart einen hülsenförmigen Abstandshalter für ein Batteriegehäuse. Dieser Abstandshalter ist in dem von dem Batteriegehäuse eingeschlossenen Aufnahmevolumen angeordnet und zwischen Bodenplatte und Deckelplatte abgestützt. Die Bodenplatte und die Deckelplatte weisen im Bereich der Abstützung des Abstandshalters jeweils eine Durchbrechung auf, damit ein Schraubbolzen durch die Bodenplatte, den hülsenförmigen Abstandshalter sowie die Deckelplatte gesteckt werden kann. Der Abstandshalter verfügt über einen Fortsatz, der die Durchbrechung in der Bodenplatte durchgreift. An dieser Stirn- bzw. Abschlussfläche des Abstandshalters, die von der Außenseite der Bodenplatte beabstandet ist, ist der Schraubenkopf des Schraubbolzens abgestützt.
Der Schraubenkopf ist dabei an einem distalen Ende des durch die Bodenplatte hindurch gesteckten Abstandshalters abgestützt. Der durch die Bodenplatte hindurchragende Abstandshalter ist mit der Bodenplatte verschweißt. Der Schraubenschaft ragt mit seinem anderen Ende aus der Durchbrechung der Deckelplatte mit einem Schraubgewindeabschnitt heraus. Dieser Schraubgewindeabschnitt dient zur fahrzeugseitigen Befestigung des Batteriegehäuses. Die Deckelplatte wird mit dem Verspannen des Schraubbolzens in der fahrzeugseitigen Verankerung gegen den Abstandshalter verspannt. Der Abstandshalter dient dabei dem Zweck, zu verhindern, dass der Boden beim Anziehen des Schraubenbolzens deformiert wird. Diesem Zweck dient auch die Konzeption des Abstandshalters mit seinem aus dem Bodenteil herausragenden Abschnitt, auf dem sich der Schraubenkopf abstützt, damit die durch den Schraubenbolzenkopf eingeleitete Kraft ausschließlich auf den Abstandshalter wirkt.
Bei dieser vorbekannten Ausgestaltung ergeben sich mehrere Problemkreise: zum einen ist der Deckel, wenn das Batteriegehäuse nicht an einem Fahrzeug montiert ist, im Bereich des Abstandshalters lose und damit undicht. Zum Anderen besteht der Wunsch nach einer möglichst ebenen Unterflurkonstruktion, damit im Falle eines Aufsetzens des Fahrzeugs etwaig vorstehende Bauteile nicht beschädigt oder sogar abgeschlagen werden können. Schließlich ergeben sich bei diesem vorbekannten Batteriegehäuse Probleme bezüglich der Tolerierung des Bodenteils zu dem Deckelteil, da aufgrund der Maße der Durchbrechungen die fluchtende Position von Bodenteil, Abstandshalter und Deckelteil für eine ordnungsgemäße Montage zwingend gewährleistet sein muss. Aufgrund der Größe der Bauteile ist dieses nur mit einem entsprechenden Aufwand realisierbar.
Vor dem beschriebenen Hintergrund stellt sich die Erfindung zur Aufgabe, ein Batteriegehäuse gemäß dem eingangs genannten Stand der Technik in Bezug auf zumindest einige der vorstehend angesprochenen Aspekte zu verbessern.
Gelöst wird diese Aufgabe durch ein eingangs genanntes, gattungsgemä-ßes Batteriegehäuse, bei dem die Stirnfläche des Abstandshalters sich umfänglich über den Rand der Durchbrechung in radialer Richtung nach innen in der Ebene der Abstützung der Stirnfläche an der Platte vorspringend erstreckt und der Abstandshalter an dieser Platte befestigt ist.
Der zumindest eine Abstandshalter dieses Batteriegehäuses stützt sich zumindest an einer Platte, und zwar des Deckelteils und/oder des Bodenteils mit seiner durch sein Material gebildeten Stirnfläche ab. Der Abstandshalter steht damit innenseitig auf der abzustützenden Platte auf. Diese Abstützung kann in einer Ausgestaltung unmittelbar erfolgen, mithin kontaktiert die Stirnfläche die Platte. In einer anderen Ausgestaltung ist zwischen der Stirnfläche und der Platte eine Dichtung angeordnet, beispielsweise ein O-Ring. Eine solche Dichtung kann für eine einfache Montage in einer Rille auf der Stirnfläche des Abstandshalters angeordnet sein.
Im Bereich des Abstandshalters weist die Platte, die an der Stirnfläche des Abstandshalters abgestützt ist, eine Durchbrechung auf. Die Geometrie der Stirnfläche des Abstandshalters und diejenige der Durchbrechung sind aufeinander abgestimmt, und zwar derart, dass sich die auf der Innenseite der Platte abgestützte Stirnfläche über den Rand der Durchbrechung erstreckt. Somit springt die Stirnfläche über den Rand der Durchbrechung in Richtung zum Zentrum der Durchbrechung hin über ihren Rand vor. Damit stützt sich der Abstandshalter nur mit einem Teil seiner Stirnfläche auf der Innenseite der Platte ab. Mit einem anderen Teil seiner Stirnfläche ragt dieser über den Rand der Durchbrechung hinaus.
Durch diese Ausgestaltung wird eine äußerst einfache und effektive Tolerierung des Abstandshalters gegenüber der abzustützenden Platte realisiert. Der Abstandshalter kann in dem Maße, wie seine Stirnfläche in der Ebene ihrer Abstützung an der Platte in Richtung zum Zentrum der Durchbrechung in diese hinein ragt, für eine bestimmungsgemäße Positionierung gegenüber der Ebene der Platte und somit für einen Toleranzausgleich in der Ebene der Abstützung verschoben werden. Die Stirnfläche des Abstandshalters stellt somit zugleich eine Toleranzausgleichsfläche bezüglich der Abstützung des Abstandshalters an der Platte dar. Von Besonderheit ist, dass dieses auf Grund der umfänglichen Abstützung gelingt, ohne Undichtigkeiten oder Hinterschnitte in Kauf nehmen zu müssen. Bevorzugt entspricht die äußere Form der Stirnfläche der Form der Durchbrechung. Hierdurch wird eine optimale Ausnutzung der zur Verfügung stehenden Fläche für einen Toleranzausgleich bereitgestellt. Der Abstandshalter kann massiv oder auch als Hülse ausgebildet sein. Im Falle der Ausbildung des Abstandshalters mit einer durch einen Hülsenabschnitt bereitgestellten Stirnfläche ist als Stirnfläche diejenige Fläche zu verstehen, die durch das Material der Hülse bereitgestellt ist.
Wenn im Rahmen dieser Ausführungen von einer Durchbrechung in der Platte in dem Abstützbereich der Stirnfläche des Abstandshalters die Rede ist, kann diese Durchbrechung auch durch eine Mehrzahl an Durchbrechungen, angeordnet typischerweise in einem Raster vorgesehen sein. In einem solchen Fall kann die einfassende Mantelfläche dieser Durchbrechungen den Rand darstellen, der von der Stirnfläche des Abstandshalters übergriffen wird.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist der Abstandshalter ein Hülsenkörper. Durch die Nutzung eines Hülsenkörpers kann die Platte bei gleichem Gewicht in einem größeren Bereich abgestützt werden, ohne dass der Abstandshalter zu schwer würde. Ist ein solcher Abstandshalter durchgängig als Hülsenkörper ausgeführt, kann das Batteriegehäuse mittels eines den Abstandshalter mit seinem Schaft durchgreifenden Schraubbolzen fahrzeugseitig befestigt werden.
An der abgestützten Platte ist der Abstandshalter befestigt. In einer Ausgestaltung erfolgt eine Befestigung durch ein stoffschlüssiges Fügeverfahren, beispielsweise durch Schweißen, bevorzugt mittels eines MIG-, MAG- oder Laser-Schweißverfahrens. Denkbar ist auch ein Laserschweißverfahren. Hierbei macht man sich die durch das Vorspringen der Stirnfläche des Abstandshalters über den Rand der Durchbrechung von der Außenseite der Platte bereitgestellte Stufe zunutze. In diese kann eine Kehlnaht gesetzt werden. Ist die Schweißnaht über den gesamten Umfang der Durchbrechung vorgesehen, was in vielen Fällen die Regel sein dürfte, ist hierdurch zugleich die erforderliche Dichtigkeit gewährleistet.
In einer anderen Ausgestaltung, die auch zusätzlich zu dem vorbeschriebenen Schweißverfahren genutzt werden kann, ist der Abstandshalter mit der Platte verschraubt. Hierzu verfügt der Abstandshalter über ein in seiner an der Platte abgestützten Stirnfläche mündendes Innengewinde. In dieses Innengewinde kann ein Schraubverbinder eingeschraubt werden. Zwischen dem Schraubenkopf und der Stirnfläche des Abstandshalters ist die Platte angeordnet, sodass der Abstandshalter von der Innenseite und der Schraubenkopf von der Außenseite die Platte einspannen, wenn der Schraubverbinder gespannt ist. Bei dieser Ausgestaltung kann zwischen der Außenseite der Platte und Schraubenkopf eine Dichtung angebracht sein, beispielsweise in Form eines O-Ringes. Selbstverständlich kann neben der bereits erwähnten Feststoffdichtung auch eine Dichtmasse als Dichtung an dieser Stelle eingesetzt werden. Eine solche außenseitige Dichtung hat den Vorteil, dass etwaige Umwelteinflüsse nicht nur nicht in das Batteriegehäuse eindringen können, sondern auch aus dem Gewindebereich herausgehalten werden. Dieses erleichtert eine unter Umständen vorzunehmende Demontage erheblich, da Korrosionserscheinungen zwischen den einander kämmenden Gewinden vermieden sind. Möglich ist auch die Abdichtung des Gewindes.
Der Schraubverbinder kann beispielsweise ein Schraubbolzen sein. In einer anderen Ausgestaltung ist der Schraubverbinder eine Schraubhülse. Bei einer solchen Ausgestaltung verfügt die Hülse über einen endseitigen radial nach außen abragenden Stützflansch, der den Schraubenkopf eines solchen Schraubverbinders darstellt. Durch den Einsatz einer Hülse ergeben sich zusätzliche Möglichkeiten: Ist der Abstandshalter selbst eine Hülse, kann die auf diese Weise geschaffene Wegsamkeit für einen Wärmeabtransport von innerhalb des Aufnahmevolumens entstehender Wärme genutzt werden. Für eine Fixierung kann ein solcher als Hülsenkörper ausgeführter Schraubverbinder über ein Innengewinde verfügen. Dann kann das Batteriegehäuse durch Schrauben fahrzeugseitig befestigt werden, die von der Fahrzeugseite her eingebracht werden. Bei einer solchen Ausgestaltung sind trotz Schraubverbindung von der Unterseite des Bodenteils keine abragenden Elemente vorhanden.
In bevorzugter Ausgestaltung ist der Abstandshalter aus einem Metall, insbesondere aus Stahl oder einem Leichtmetall hergestellt. Typischerweise wird man als Material für den Abstandshalter dasselbe Material einsetzen wie zur Realisierung des Bodenteils und des Deckelteils. Dann entstehen keine Spannungen zwischen den Bauteilen in Folge einer thermisch bedingten Längenausdehnung. Überdies sind galvanische Korrosionserscheinungen vermieden.
Der vorbeschriebene Abstandshalter kann in Bezug auf seine Position gegenüber der abzustützenden Platte verschoben werden, ohne das dies Nachteile in Bezug auf die Tragfähigkeit oder auf Montagemöglichkeiten nach sich ziehen würde. Gleichzeitig ist eine Möglichkeit geschaffen, an der Position eines Abstandshalters eine Durchbrechung in der Platte bereit zu stellen, die gegenüber dem Aufnahmevolumen durch den Abstandshalter auf einfache und sichere Weise abgedichtet, insbesondere auch gasdicht werden kann. Bereits im Auslieferungszustand eines Batteriegehäuses ist die beschriebene Abstützung des Abstandshalters an der Bodenplatte oder der Deckelplatte dicht und vor etwaigen Umwelteinflüssen geschützt.
Es versteht sich, dass die Abstützung des Abstandshalters an der anderen Platte in gleicher Weise vorgenommen werden kann. Durchaus besteht auch die Möglichkeit, die Abstützung an der anderen Platte anders zu konzipieren. Befindet sich die beschriebene Abstützanordnung beispielsweise an der Deckelplatte, kann die Abstützung auf der dann gegenüberliegenden Bodenplatte entweder durch den Abstandshalter selbst oder durch eine in die Wannenstruktur des Bodenteils eingesetzte Strebe erfolgen, auf der ein Abstandshalteelement aufgesetzt ist. Dann ist der Abstandshalter aus der Strebe und dem Abstandshalteelement, das auf die Oberseite der Strebe aufgesetzt ist, gebildet.
Die Anbindung des Abstandshalters an der anderen Platte kann auch dadurch gekennzeichnet sein, dass im Bereich dieser Abstützung die entsprechende Platte eine Durchbrechung aufweist und der Abstandshalter über einen Einsteckabschnitt verfügt, der in die Durchbrechung hineinragt und mit seiner Mantelfläche zumindest abschnittsweise an der Mantelfläche der Durchbrechung anliegt und wobei der Abstandshalter an dieser Platte befestigt ist, wobei der Einsteckabschnitt maximal soweit in die Durchbrechung hineinragt, dass seine Abschlussfläche bündig mit der Außenseite der Platte abschließt.
Der im Rahmen der folgenden Ausführungen benutzte Begriff des Einsteckabschnittes ist derjenige Abschnitt des Abstandshalters, der, von der Ebene der Innenseite der Platte ausgehend, in die Durchbrechung hineinragt.
Der in dem Batteriegehäuse angeordnete Abstandshalter ragt außenseitig nicht aus der Durchbrechung der anderen Platte hervor. Vorteilhafterweise wird dadurch erreicht, dass die durch das Material des Abstandshalters gebildete Abschlussfläche innerhalb der Durchbrechung angeordnet ist, wobei zugleich vermieden wird, dass Teile des Abstandshalters aus der Platte, an der diese Abstützanordnung ausgeführt ist, von dem Batteriegehäuse abragen.
Der Einsteckabschnitt liegt mit seiner äußeren Mantelfläche vorzugsweise zumindest abschnittsweise an der Mantelfläche der Durchbrechung an. Durch das Kontaktieren der beiden Mantelflächen ist ein in der Ebene der Platte wirkender Formschluss zwischen dem Abstandshalter und der Bodenplatte gebildet. Durch die Durchbrechung ist ein Anschlag bereitgestellt. Hierdurch wird das Positionieren des Abstandshalters auf der abzustützenden Platte vereinfacht. Der Einsteckabschnitt hat bevorzugt die gleiche Querschnittsgeometrie wie die Durchbrechung. Dann kann die Mantelfläche des Einsteckabschnittes umfänglich an der Mantelfläche der Durchbrechung anliegen. Denkbar ist auch eine Ausgestaltung, bei der die Mantelfläche des Einsteckabschnittes in zumindest zwei Bereichen an der Mantelfläche der Durchbrechung an dieser abgestützt ist. Eine solche Abstützung ist ausreichend, um eine Ausrichtung des Abstandshalters zur Vereinfachung der Montage zu gewährleisten.
Der Abstandshalter ist an der Platte befestigt, um eine druck- und zugfeste Abstützung in axialer Richtung des Abstandshalters zu gewährleisten. Eine solche Befestigung kann in bevorzugter Ausgestaltung stoff- oder formschlüssig ausgebildet sein.
In einer ersten Ausgestaltung ist die zur Außenseite der Platte weisende Abschlussfläche des Einsteckabschnitts des Abstandshalters mit der Platte stoffschlüssig verbunden. Auf diese Weise kann der Abstandshalter von außen mit der Platte stoffschlüssig verbunden werden. Ein innenseitiges Fügen ist grundsätzlich nicht erforderlich. Das Schweißverfahren wird typischerweise als MIG-, MAG- oder Laser-Schweißverfahren ausgeführt. Gezündet wird der Lichtbogen typischerweise auf dem massiveren Bauteil. Hierbei kann es sich um die Bodenplatte handeln, wenn diese eine größere Materialstärke aufweist als der Abstandshalter. Allerdings dürfte man den Lichtbogen in vielen Fällen auf der Abschlussfläche des Einsteckabschnittes des Abstandshalters zünden. Auf diese Weise entsteht das Schweißbad während des Schweißprozesses zunächst an der Abschlussfläche, und zwar durch Aufschmelzen des Materials des Abstandshalters. Diese Schmelze verbindet sich mit den Lochrandbereichen der Durchbrechung, wenn die Schmelze sich bis an diese erstreckt. Hierdurch wird der Lochrandbereich typischerweise ebenfalls an- bzw. teilweise aufgeschmolzen, allerdings ohne dass auf die Platte, die in aller Regel dünner ist als das für die vorgesehene Schweißung zur Verfügung stehende Material des Abstandshalters, ein Lichtbogen gerichtet ist. Die Gefahr eines unbeabsichtigten Durchbrennens ist auf diese Weise wirksam verhindert. Bei der verschweißten Verbindung befindet sich das Zentrum der entstandenen Schweißnaht auf der Abschlussfläche. Es wurde erkannt, dass durch die Nutzung des durch den Abstandshalter bereitgestellten Materials zum Ausbilden einer Schweißnaht ein möglicher Schweißverzug im Batteriegehäuse, insbesondere in Bezug auf die Platte, vermindert werden kann, so dass eine höhere Prozesssicherheit, welche sich auch positiv auf die Dichtigkeit des Batteriegehäuses auswirkt, gegeben ist. Im Übrigen wirkt der Lichtbogen in Richtung der axialen Erstreckung des Abstandshalters und somit in eine Richtung, in der ein unbeabsichtigtes Durchbrennen, insbesondere eines dünnwandigen Bodenbleches, nicht erfolgen kann.
Möglich ist darüber hinaus, dass der Einsteckabschnitt nur teilweise in die Durchbrechung der Platte hineinragt, mithin seine Abschlussfläche nicht bündig mit der Außenseite der Platte abschließt, sondern sich innerhalb der Durchbrechung befindet. Hierdurch bildet die Abschlussfläche des Einsteckabschnittes zusammen mit der Mantelfläche der Durchbrechung eine Stufe, in welche eine Schweißnaht als Kehlnaht gesetzt werden kann. Bei einer solchen Ausgestaltung ist die Abschlussfläche des Einsteckabschnitts mit der Mantelfläche der Durchbrechung stoffschlüssig verbunden.
Durch die stoffschlüssige Verbindung zwischen Abstandshalter und Platte ist der Abstandshalter in axialer Richtung an der Platte abgestützt. Erfolgt die Schweißung umfänglich und ist diese durchgehend, ist die Verbindung zudem dicht, insbesondere gasdicht.
Um einen gleichmäßigen Wärmeeintrag während des Schweißprozesses zu erreichen, fluchtet die Mantelfläche des Abstandshalters im Bereich des Überganges von Abstandshalter zu der Platte mit der Durchbrechung, ohne dass der Abstandshalter einen Vorsprung aufweist, der an der Innenseite der Platte anliegt. Hierdurch wird ein zu hoher Wärmeeintrag in die Platte vermieden.
In einer alternativen Ausgestaltung, die auch zusätzlich zu der vorstehend beschriebenen Ausgestaltung eingesetzt werden kann, ist der Abstandshalter mit der Platte über einen Formschluss, insbesondere in Form einer Verschraubung mit der Platte verbunden. Hierzu verfügt der Abstandshalter über eine die Platteninnenseite kontaktierende Stützfläche, beispielsweise über einen Absatz, sowie über ein in seiner Abschlussfläche eingebrachtes Innengewinde. Mittels einer in das Innengewinde eingreifenden und mit einem Kopf oder Kragen gegen die Außenseite der Platte wirkenden Verschraubung wird der Abstandshalter an der Platte befestigt. Eine Verschraubung ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn zu Demontagezwecken das Bodenteil von dem Deckelteil getrennt werden soll. Gleichzeitig wird mittels der von zusätzlichen Montageschritten unabhängigen Verschraubung sichergestellt, dass das Batteriegehäuse auch während eines Transportes dicht, typischerweise gasdicht ausgelegt sein kann.
Die Verschraubung kann mittels einer Hülse erfolgen, die in einem Abschnitt ihrer äußeren Mantelfläche über ein das Innengewinde des Abstandshalters kämmendes Außengewinde verfügt und einen gegen die Außenseite der Platte wirkenden Kragen aufweist. Es versteht sich, dass der Kragen zumindest abschnittsweise einen größeren Durchmesser aufweist, als der kleinste Durchmesser der Durchbrechung der Platte. In die Hülse können Positionierhilfen von Seiten der Karosserie eingreifen. Auch wird das Gewicht des Batteriegehäuses auf diese Weise reduziert.
Die Hülse kann darüber hinaus als Innengewindehülse ausgeführt sein, so dass das Batteriegehäuse mittels einer in das Innengewinde der Hülse eingreifenden Verschraubung an der Karosserie des Fahrzeuges befestigt werden kann. Mittels einer solchen Ausgestaltung wird die Möglichkeit eröffnet, das Batteriegehäuse von Seiten der Karosserie an dem Fahrzeug zu befestigen.
Um eine Dichtigkeit des Befestigungsbereiches zu gewährleisten, kann zwischen einem gegen die Außenseite der Platte wirkenden Kragen der Verschraubung und der Platte eine Dichtung angeordnet sein, so dass die Verschraubung vor etwaigen Umwelteinflüssen geschützt ist. Eine solche Dichtung kann über eine Dichtmasse, eine Feststoffdichtung oder auch über eine Klebung realisiert sein. Korrosionsprobleme in der Verschraubung werden so vermieden. Auch besteht die Möglichkeit, zwischen der die Platte innenseitig abstützenden Stirnfläche des Abstandshalters und der Platte eine Dichtung anzuordnen. Dabei kann vorgesehen sein, dass die Stirnfläche über eine Rille verfügt, in die die Dichtung, beispielsweise ein O-Ring, eingesetzt werden kann. Durch diese Ausgestaltung kann, vorausgesetzt die Verbindung zwischen Bodenteil und Deckelteil ist ebenso gasdicht ausgeführt, trotz einer in das Batteriegehäuse eingebrachten Durchbrechung dieses im Bereich der Abstandshalterabstützungen gasdicht ausgelegt sein.
In einer Ausgestaltung eines solchen Batteriegehäuses sind der Abstandshalter und die Bodenplatte und/oder die Deckelplatte aus demselben Material gefertigt. Dies bedeutet nicht, dass diese Elemente aus identischem Material hergestellt sind, sondern dass diese einer Materialgruppe angehören, es sich beispielsweise bei diesen Teilen um Stahlbauteile handelt. Dieses ist vorteilhaft in Bezug auf eine Vermeidung von galvanischer Korrosion und bringt auch Vorteile beim Fügen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der beiliegenden Figuren exemplarisch beschrieben. Es zeigen:

1: ein geschlossenes Batteriegehäuse mit einem Bodenteil und einem Deckelteil,
2: das Batteriegehäuse gemäß 1, bei dem das Deckelteil entfernt ist,
3: ein hülsenförmiger Abstandshalter, der im unteren Bereich durch eine Schweißverbindung und im oberen Bereich mittels einer Verschraubung an dem Batteriegehäuses befestigt ist,
4: eine Detaildarstellung der Schweißverbindung des an der Bodenplatte des Batteriegehäuses befestigten Abstandshalters,
5: eine Detaildarstellung der Schraubverbindung des an der Deckelplatte des Batteriegehäuses befestigten Abstandshalters und
6: ein Abstandshalter gemäß einer weiteren Ausgestaltung, der durch eine in dem Aufnahmevolumen des Batteriegehäuses befindlichen Querstrebe und einem Abstandshalteelement befestigt ist.

1 zeigt ein Batteriegehäuse 1 dessen Längserstreckung und Quererstreckung signifikant größer ist als seine Erstreckung in der Höhe. Das Batteriegehäuse 1 hat eine relativ große flächige Erstreckung, kann beispielsweise ein 1 x 2 m betragen. Das Batteriegehäuse 1 verfügt über ein Deckelteil 2. Das Deckelteil 2 umfasst eine Deckelplatte 3, die sich als Grundfläche des Batteriegehäuses 1 in einer Ebene erstreckt. Das Deckelteil 2 ist an ein Bodenteil 4 angeschlossen. Das Bodenteil 4 umfasst Seitenwände 5, 5.1, 5.2, 5.3 und eine in dieser Ansicht nicht sichtbare Bodenplatte. Die Seitenwände 5, 5.1, 5.2, 5.3 sind durch ein aus einzelnen Strangpressprofilteilen hergestellten Gehäuserahmen bereitgestellt. Das Deckelteil 2 ist an seinen Rändern 6, 6.1, 6.2, 6.3 umlaufend mit den Seitenwänden 5 - 5.3 verschraubt. Zusätzlich ist die Deckelplatte 3 in ihrer Mitte gegenüber der in 1 nicht sichtbaren Bodenplatte mittels eines nicht sichtbaren Abstandshalters abgestützt. Die Deckelplatte 3 ist mit dem nicht sichtbaren Abstandshalter mittels einer Befestigung 7 verbunden. Dieser Abstandshalter kann unterschiedlich ausgeführt sein. Nachfolgend werden beispielhaft einige Ausgestaltungen einer solchen Abstützung an dem Bodenteil 4 bzw. dem Deckelteil 2 in unterschiedlichen Ausführungsbeispielen vorgestellt.
2 zeigt das in 1 gezeigte Batteriegehäuse 1, bei dem das Deckelteil 2 entfernt ist. Erkennbar ist die Bodenplatte 8 des Bodenteils 4, welche sich wie die Deckelplatte 3 flächig als Grundfläche des Batteriegehäuses 1 in einer Ebene erstreckt. Der Raum, der durch das Batteriegehäuse 1 eingeschlossen ist, wenn das Deckelteil 2 mit dem Bodenteil 4 montiert ist, wird nachfolgend als Aufnahmevolumen bezeichnet, in welches in den Figuren nicht dargestellte Batteriemodule einsetzbar sind. Zusätzlich ist in dem Bodenteil 4 eine die Seitenwände 5.1, 5.3 verbindende Querstrebe 9 angeordnet. In die Querstrebe 9 ist ein Abstandshalteelement 21 eingesetzt, das die Deckelplatte 3 abstützt. Die Querstrebe 9 ist an der Bodenplatte 8 mit jeweils einem nach außen ausgestellten Stützflansch durch eine Fügeverbindung, typischerweise Punktschweißen an der Bodenplatte 8 angeschlossen. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Abstandshalter 10.1 gebildet durch die Querstrebe 9 in Verbindung mit dem Abstandshalterelement 21.
Ein Abstandshalter 10 ist in 3 im Detail dargestellt. Der hülsenförmige Abstandshalter 10 ist von den Seitenwänden 5, 5.1, 5.2, 5.3 des Batteriegehäuses 1 beabstandet und befindet sich innerhalb des Aufnahmevolumens, und zwar bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel im Zentrum des Aufnahmevolumens. Der Abstandshalter 10 ist in diesem Ausführungsbeispiel ein hülsenförmiger Körper, der mit der Bodenplatte 8 verschweißt (Detaildarstellung: 4) und mit der Deckelplatte 3 verschraubt (Detaildarstellung: 5) ist. An beiden Positionen steht der Abstandshalter 10 an der jeweiligen Platte 3, 8 mit einem Teil seiner durch sein Material gebildeten Stirnfläche innenseitig auf. Die Querstrebe 9 ist der Übersicht halber in dieser Figur sowie in den 4 und 5 nicht dargestellt.
In dem Bereich, in dem der Abstandshalter 10 an der Bodenplatte 8 angeordnet ist, verfügt die Bodenplatte 8 über eine Durchbrechung 11. Diese Durchbrechung 11 hat einen geringeren Durchmesser, als der äußere Durchmesser der Stirnfläche 12 des Abstandshalters 10. Der Innendurchmesser des hülsenförmigen Abstandshalters 10 ist hingegen kleiner als der Durchmesser der Durchbrechung 11. Auf diese Weise ist ein Teil der durch das Material des Abstandshalters 10 gebildeten Stirnfläche 12 auf der Bodenplatte 8 abgestützt. Aufgrund des kleineren Innendurchmessers des Abstandshalters 10 gegenüber dem Durchmesser der Durchbrechung 11 springt die Stirnfläche 12 zum Teil in die Durchbrechung 11 in radialer Richtung ein. Dabei verbleibt die Stirnfläche 12 in der Ebene der Abstützung. Die Flucht der Mantelfläche 13 der Durchbrechung 11 befindet sich somit innerhalb der ringförmigen Stirnfläche 12 des Abstandshalters 10.
Durch diese Anordnung besteht die Möglichkeit, den Abstandshalter 10 bei einer Montage in der Ebene der Bodenplatte 8 zu bewegen, sodass Toleranzungenauigkeiten bezüglich des Durchmessers oder der Position der Durchbrechung 11 in Bezug auf die Position des Abstandshalters 10 ausgeglichen werden können. Der Bewegungsbetrag ist, um eine bezüglich der Durchbrechung 11 umlaufende Abstützung und einen umlaufenden Vorsprung beizubehalten, abhängig von der Materialstärke und dem Durchmesser des Abstandshalters 10. Durch die vorspringende Stirnfläche 12 ist gegenüber der Mantelfläche 13 der Durchbrechung 11 eine umlaufende Kehle 14 gebildet. Diese Kehle 14 wird bei dieser Ausgestaltung zum Bereitstellen einer Kehlschweißnaht genutzt. Als Schweißverfahren kommen, um eine Dichtigkeit der Schweißnaht zu gewährleisten, insbesondere MIG-, MAG- oder Laser-Schweißverfahren in Betracht. Die Schweißnaht ist umlaufend durchgeführt. Die Kehle 14 gewährleistet die Ausbildung einer sicheren, insbesondere umlaufenden dichten Schweißverbindung, und zwar ohne die innere oder äußere Mantelfläche des Abstandshalters 10 zu beeinträchtigen. Dieses ist in Bezug auf die innere Mantelfläche des Abstandshalters 10 von Interesse, wenn der Hülsenkanal für den Durchgriff eines Schraubverbinders genutzt werden soll. Beim Laserschweißen trägt die Kehlnaht in Richtung der Längserstreckung des Abstandshalters 10 nicht auf, sodass an der Außenseite der Bodenplatte 8 der Kopf eines Schraubverbinders an den Randbereichen der Durchbrechung 11 der Bodenplatte 8 umlaufend flächig zur Anlage gebracht werden kann.
Die in 5 dargestellte verschraubte Befestigung des Abstandshalters 10 an der Deckelplatte 3 ist bezüglich der Abstützung mit demselben Konzept, wie vorstehend beschrieben, aufgebaut: Auch die der Stirnfläche 12 gegenüberliegende Stirnfläche 12.1 des Abstandshalters 10 stützt die Deckelplatte 3 nur mit einem Teil ihrer Gesamtstirnfläche ab. In dieser Ausgestaltung ist, um eine Dichtigkeit zwischen Abstandshalter 10 und Deckelplatte 3 sicher zu stellen, zwischen der Stirnfläche 12.1 und der Innenseite der Deckelplatte 3 eine nicht näher dargestellte Ringdichtung angeordnet, die in eine rillenartige Vertiefung 15 der Stirnfläche 12.1 eingesetzt ist. Durch das Vorspringen der Stirnfläche 12.1 über die Mantelfläche 13.1 der Durchbrechung 11.1 ist auch an dieser Verbindung eine Kehle 14.1 entsprechend der Kehle 14 gebildet.
In den Abstandshalter 10 ist an diesem Ende ein Innengewinde 16 eingebracht, in welches eine Schraubhülse 17 als beispielhafter Schraubverbinder eingeschraubt ist. Die Schraubhülse 17 verfügt über ein zu dem Innengewinde 16 komplementäres Außengewinde 18. Die Schraubhülse 17 verfügt des Weiteren über einen gegen die Außenseite der Deckelplatte 3 wirkenden Kragen 19. Mittels der Anordnung der Stirnfläche 12.1 des Abstandshalters 10, dem Innengewinde 16 sowie dem Außengewinde 18 der Schraubhülse 17 und ihrem Kragen 19 ist der Abstandshalter 10 mit der Deckelplatte 8 verbunden. Diese Verbindung ist durch die zwischen der Stirnfläche 12.1 und der Deckelplatte 3 angeordnete Dichtung gasdicht. Anstelle des Anordnens der Dichtung an der Innenseite der Deckelplatte oder auch ergänzend hierzu kann eine Dichtung auch zwischen dem Kragen 19 angeordnet sein. Dann handelt es sich um eine Außendichtung. Zum Einschrauben der Schraubhülse 17 verfügt diese über einen Innensechskant 20 als Drehmitnahmekontur, wodurch mittels eines in den Innensechskant 20 passenden Schlüssels eine rotatorische Bewegung auf die Schraubhülse 17 übertragen werden kann.
Die Schaubhülse 17 verfügt, genau wie der Abstandshalter 10 über einen sie durchgreifenden Kanal. So kann ein bereits vorstehend angesprochener, nicht näher dargestellte Schraubbolzen zum Befestigen des Batteriegehäuses 1 an einem Fahrzeug auch durch dieses Bauteil gesteckt werden.
Durch diesen Aufbau wird eine einfache Demontage des Deckelteils 2 von dem Bodenteil 4 auf einfache Weise ermöglicht, was insbesondere im Rahmen einer Wartung der in dem Batteriegehäuse aufgenommenen Batteriemodule von Bedeutung ist.
In einer anderen Ausgestaltung zu der vorbeschriebenen Ausgestaltung ist gemäß 6 der Abstandshalter 10.1 durch eine Querstrebe 9 und ein daran angeschlossenes Abstandshalteelement 21 bereitgestellt. Das Abstandshalteelement 21 ist in diesem Fall an der Querstrebe 9 mittels einer Schweißung befestigt. Die plattenseitige Anbindung des Abstandshaltelement 21 - vorliegend an der Deckelplatte 3 - erfolgt entsprechend einer der vorbeschriebenen Ausgestaltungen. An der Bodenplatte 8 ist dieser Abstandshalter 10.1 mit nach außen ausgestellten Stützschenkeln der Querstrebe 9 abgestützt.
Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen erläutert worden. Ohne den geltenden Schutzbereich, beschrieben durch die Ansprüche, zu verlassen, ergeben sich für den Fachmann zahlreiche weitere Ausgestaltungen, den Gegenstand der Erfindung zu verwirklichen, ohne dass diese im Rahmen dieser Ausführungen näher erläutert werden müssten.
Bezugszeichenliste

1: Batteriegehäuse
2: Deckelteil
3: Deckelplatte
4: Bodenteil
5 - 5.3: Seitenwände
6 - 6.3: Rand des Deckelteils
7: Befestigung an Abstandshalter
8: Bodenplatte
9: Querstrebe
10, 10.1: Abstandshalter
11, 11.1: Durchbrechung
12, 12.1: Stirnfläche
13, 13.1: Mantelfläche der Durchbrechung
14, 14.1: Kehle
15: Vertiefung
16: Innengewinde
17: Schraubhülse
18: Außengewinde
19: Kragen
20: Innensechskant
21: Abstandshalteelement

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102017100612 A1 [0007]

Claims

Batteriegehäuse (1) für ein Kraftfahrzeug, umfassend ein Bodenteil (4) mit einer Bodenplatte (8) und ein Deckelteil (2) mit einer Deckelplatte (3), wobei das Bodenteil (4) und das Deckelteil (2) ein Aufnahmevolumen zur Aufnahme zumindest eines Batteriemoduls begrenzen und wobei die Platten (3, 8) durch zumindest einen innerhalb des Aufnahmevolumens angeordneten, sich an beiden Platten (3, 8) abstützenden Abstandshalter (10, 10.1) beabstandet sind, indem dieser an zumindest einer der beiden Platten (3, 8) mit seiner Stirnfläche (12, 12.1) abgestützt ist und wobei im Bereich dieser Abstützung diese Platte (3, 8) eine Durchbrechung (11, 11.1) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnfläche (12, 12.1) des Abstandshalters (10, 10.1) sich umfänglich über den Rand der Durchbrechung (11, 11.1) in radialer Richtung nach innen in der Ebene der Abstützung der Stirnfläche (12, 12.1) an der Platte (3, 8) vorspringend erstreckt und der Abstandshalter (10, 10.1) an dieser Platte (3, 8) befestigt ist.
Batteriegehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstandshalter (10) ein Hülsenkörper ist.
Batteriegehäuse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnfläche (12) des Abstandshalters (10, 10.1) mit der Mantelfläche (13) der Durchbrechung (11) stoffschlüssig verbunden ist.
Batteriegehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstandshalter (10) ein in seine Stirnfläche (12, 12.1) eingebrachtes Innengewinde (16) aufweist und an der Platte (3) mit einer in das Innengewinde (16) eingreifenden und gegen die Außenseite der Platte (3) wirkendenden Verschraubung befestigt ist.
Batteriegehäuse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschraubung mittels einer Hülse (17) erfolgt, die über ein das Innengewinde (16) des Abstandshalters (10) kämmendes Außengewinde (18) sowie einen gegen die Außenseite der Platte (3) wirkenden Kragen (19) verfügt.
Batteriegehäuse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse als Innengewindehülse ausgeführt ist.
Batteriegehäuse nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der gegen die Außenseite der Platte (3) wirkende Verschraubung und der Platte (3) eine Dichtung eingeschaltet ist.
Batteriegehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchbrechung (11) der Platte (3, 8) eine der Querschnittsgeometrie der Stirnfläche (12, 12.1) des Abstandshalters (10, 10.1) entsprechende Geometrie aufweist.
Batteriegehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Stirnfläche (12.1) und der Platte (3) eine Dichtung angeordnet ist.
Batteriegehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufnahmevolumen umfänglich dicht, insbesondere gasdicht verschlossen ist.
Batteriegehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstandshalter (10, 10.1) aus demselben Material gefertigt ist, wie die Bodenplatte (8) oder die Deckelplatte (3), an der der Abstandshalter (10, 10.1) abgestützt ist.
Batteriegehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass Teil des Abstandshalters (10.1) eine in das Bodenteil (4) oder in das Deckelteil (2) eingesetzt Strebe (9) mit zumindest einem daran angeschlossenen Abstandshalteelement (21) ist.