DE102019129045A1

DE102019129045A1 - Speichereinrichtung zum Speichern von elektrischer Energie für ein Kraftfahrzeug, Kraftfahrzeug sowie Verfahren zum Herstellen eines Speichergehäuses für eine Speichereinrichtung

Info

Publication number: DE102019129045A1
Application number: DE102019129045.7A
Authority: DE
Inventors: Martin Schiebel; Jan Danneberg; Marc Reinstettel; Clemens Bergmann
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2019-10-28
Filing date: 2019-10-28
Publication date: 2021-04-29
Also published as: US20220371422A1; CN114467220A; WO2021083782A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Speichereinrichtung (2) zum Speichern von elektrischer Energie für ein Kraftfahrzeug, mit einem Speichergehäuse (4), welches einen Aufnahmeraum (6), in welchem mehrere Speicherzellen (7) zum Speichern der elektrischen Energie aufgenommen sind, und wenigstens ein den Aufnahmeraum (6) zumindest teilweise begrenzendes Gehäuseteil (1, 5) aufweist, wobei das Gehäuseteil (1, 5) in zumindest einem Teilbereich (T1-6) mittels wenigstens eines separat von dem Gehäuseteil (1, 5) ausgebildeten Verstärkungselements (8, 9, 10, 22, 23, 24) verstärkt ist, welches an sich mehrere, voneinander getrennte und voneinander beabstandete Durchgangsöffnungen (11) aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Speichereinrichtung zum Speichern von elektrischer Energie für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Die Erfindung betrifft auch ein Kraftfahrzeug, insbesondere einen Kraftwagen, mit wenigstens einer solchen Speichereinrichtung. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Speichergehäuses für eine Speichereinrichtung für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 9.
Die DE 11 2012 001 388 T5 offenbart eine Plattenanordnung, welche eine Hauptplatte mit einem akustisch aktiven Bereich, eine primäre Klebestoffschicht und einen Mehrschichtflicken mit zumindest zwei individuellen Flicken und zumindest einer Klebestoff-Hilfsschicht aufweist. Die primäre Klebestoffschicht befestigt den Mehrschichtflicken an der Hauptplatte in dem akustisch aktiven Bereich zur Schalldämpfung.
Der EP 2 468 609 A2 ist ein energieabsorbierendes und verteilendes Seitenaufprallsystem für ein Fahrzeug als bekannt zu entnehmen. Das Seitenaufprallsystem umfasst eine Batteriestapeleinhausung, welche dazu ausgebildet ist, eine Mehrzahl von Batterien zu halten. Die Batteriestapeleinhausung ist zwischen einem ersten Fahrzeugstrukturseitenelement und einem zweiten Fahrzeugstrukturseitenelement angeordnet.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Speichereinrichtung zum Speichern von elektrischer Energie für ein Kraftfahrzeug, ein Kraftfahrzeug und ein Verfahren zum Herstellen eines Speichergehäuses für eine Speichereinrichtung zum Speichern von elektrischer Energie für ein Kraftfahrzeug zu schaffen, um besonders vorteilhafte, insbesondere mechanische, Eigenschaften des Speichergehäuses realisieren zu können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Speichereinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine Speichereinrichtung zum Speichern von elektrischer Energie beziehungsweise elektrischem Strom für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen vorzugsweise als Personenkraftwagen ausgebildeten Kraftwagen. Die Speichereinrichtung weist ein Speichergehäuse auf, welches einen Aufnahmeraum aufweist beziehungsweise begrenzt. In dem Aufnahmeraum sind mehrere Speicherzellen zum Speichern der elektrischen Energie aufgenommen. Außerdem weist das Speichergehäuse wenigstens ein Gehäuseteil auf, welches den Aufnahmeraum zumindest teilweise, insbesondere zur Hälfte oder zumindest überwiegend, begrenzt.
In vollständig hergestelltem Zustand des Kraftfahrzeugs wird beispielsweise die Speichereinrichtung genutzt, um eine elektrische Maschine des Kraftfahrzeugs mit mittels beziehungsweise in der Speichereinrichtung gespeicherter elektrischer Energie beziehungsweise elektrischem Strom zu versorgen. Mit anderen Worten, das Kraftfahrzeug weist in seinem vollständig hergestellten Zustand die Speichereinrichtung und die elektrische Maschine auf, mittels welcher das Kraftfahrzeug, insbesondere rein, elektrisch angetrieben werden kann. Zum, insbesondere rein, elektrischen Antreiben des Kraftfahrzeugs mittels der elektrischen Maschine wird die elektrisch Maschine mit elektrischer Energie beziehungsweise elektrischem Strom versorgt, die beziehungsweise der in der Speichereinrichtung gespeichert ist. Hierdurch kann die elektrische Maschine in einem Motorbetrieb und somit als Elektromotor betrieben werden, mittels welchem das Kraftfahrzeug, insbesondere rein, elektrisch angetrieben werden kann. Die elektrische Maschine wird daher auch als Traktionsmaschine bezeichnet und die Speichereinrichtung wird daher auch als Traktionsspeicher bezeichnet.
Um besonders hohe elektrische Leistung zum, insbesondere rein, elektrischen Antreiben des beispielsweise als Elektro- oder Hybridfahrzeug ausgebildeten Kraftfahrzeugs realisieren zu können, weist die Speichereinrichtung eine elektrische Spannung, insbesondere eine elektrische Betriebs- oder Nennspannung auf, welche vorzugsweise größer als 50 Volt, insbesondere über 60 Volt, ist und vorzugsweise mehrere hundert Volt beträgt. Insbesondere kann das Kraftfahrzeug als ein batterieelektrisches Fahrzeug (BEV) ausgebildet sein. Da die Speichereinrichtung vorzugsweise eine elektrische Spannung, insbesondere Betriebs- oder Nennspannung aufweist, welche größer als 50 Volt, insbesondere größer als 60 Volt, ist, oder mehrere 100 Volt beträgt, ist die Speichereinrichtung vorzugsweise eine Hochvolt-Komponente. Insbesondere kann die Speichereinrichtung als eine Batterie, insbesondere als eine Hochvolt-Batterie (HV-Batterie), ausgebildet sein.
Um nun besonders vorteilhafte, insbesondere mechanische, Eigenschaften des Speichergehäuses und somit beispielsweise ein besonders vorteilhaftes Unfallverhalten des Speichergehäuses und somit der Speichereinrichtung insgesamt realisieren zu können, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Gehäuseteil in zumindest einem Teilbereich mit wenigstens einem separat von dem Gehäuseteil ausgebildeten Verstärkungselements verstärkt ist, welches an sich, das heißt für sich alleine betrachtet mehrere, voneinander getrennte und voneinander beabstandete Durchgangsöffnungen aufweist. Bei alleiniger Betrachtung des Verstärkungselements durchdringen die Durchgangsöffnungen das Verstärkungselement vollständig, wobei beispielsweise das separat von dem Verstärkungselement ausgebildete Gehäuseteil die Durchgangsöffnungen überdecken und somit verschließen kann. Insbesondere kann unter dem Merkmal, dass die Durchgangsöffnungen voneinander beabstandet sind verstanden werden, dass die Durchgangsöffnungen voneinander getrennt sind, sodass zwischen den Durchgangsöffnungen jeweilige Wandungsbereiche des Verstärkungselements angeordnet sind. vorzugsweise sind die Wandungsbereiche einstückig miteinander ausgebildet und/oder das Verstärkungselement an sich beziehungsweise für sich alleine betrachtet ist einstückig ausgebildet. Die jeweilige Durchgangsöffnung ist vorzugsweise entlang ihrer Umfangsrichtung vollständig umlaufend geschlossen beziehungsweise durch das jeweilige Verstärkungselement begrenzt. Die Durchgangsöffnungen werden auch als Durchgangslöcher oder Löcher bezeichnet und bilden somit ein Lochmuster, welches bezüglich wenigstens oder genau einer Symmetrieachse achsensymmetrisch oder aber, insbesondere vollständig, asymmetrisch ausgebildet sein kann. Das Verstärkungselement ist beispielsweise in dem Teilbereich angeordnet und mit dem Teilbereich, insbesondere stoffschlüssig, verbunden. Das Verstärkungselement wird auch als Loch-Platine oder Patch-Platine bezeichnet, wobei mittels des Verstärkungselements das Gehäuseteil auf besonders vorteilhafte, bedarfsgerechte sowie bauraum- und gewichtsgünstige Weise verstärkt werden kann. Insbesondere ermöglicht es das Verstärkungselement, auf besonders bedarfsgerechte, kosten-, gewichts- und bauraumgünstige Weise anisotrope Eigenschaften des Teilbereichs beziehungsweise des Gehäuseteils insgesamt realisieren zu können. Insbesondere können solche, anisotrope Eigenschaften durch entsprechende Wahl beziehungsweise Gestaltung des Lochmusters bedarfsgerecht eingestellt und somit beispielsweise an unterschiedliche Lastfälle oder Belastungen angepasst werden.
Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass das Gehäuseteil mittels des Verstärkungselements, insbesondere lediglich, lokal verstärkt ist. Dies bedeutet, dass sich an den Teilbereich, welcher beispielsweise mit dem Verstärkungselement versehen ist, wenigstens ein weiterer Teilbereich des Gehäuseteils anschließt, wobei ein weiterer Teilbereich frei von dem Verstärkungselement sowie grundsätzlich frei von, insbesondere separat von dem Gehäuseteil ausgebildeten, Versteifungs- beziehungsweise Verstärkungselementen ist.
Der Erfindung liegen insbesondere die Erkenntnisse zugrunde, dass an unterschiedliche Bereiche des Speichergehäuses unterschiedliche Anforderungen hinsichtlich Festigkeiten und damit Wandstärken beziehungsweise Wanddicken gestellt werden können. Um vor diesem Hintergrund das Gewicht, den Bauraumbedarf und die Kosten des Speichergehäuses besonders gering halten jedoch gleichzeitig besonders vorteilhafte, insbesondere mechanische, Eigenschaften des Speichergehäuses realisieren zu können, sind das Gehäuseteil und somit das Speichergehäuse zumindest in dem Teilbereich oder aber in mehreren, voneinander beabstandeten Teilbereichen mit dem Verstärkungselement beziehungsweise mit jeweiligen Verstärkungselementen versehen. Insbesondere kann unter dem Merkmal, dass die Teilbereiche voneinander beabstandet sind, verstanden werden, dass zwischen den Teilbereichen wenigstens ein weiterer Teilbereich des Gehäuseteils ist, dessen weiterer Teilbereich frei von, insbesondere separat von dem Gehäuseteil ausgebildeten, Versteifungs- und Verstärkungselementen ist. Durch das bedarfsgerechte Verstärken des Gehäuseteils ist es insbesondere möglich, das Gehäuseteil mit einer nur geringen Teileanzahl zu realisieren oder insbesondere einstückig auszugestalten, sodass beispielsweise Dichtumfänge zum Abdichten des Aufnahmeraums besonders gering gehalten werden können. Insbesondere ist es denkbar, dass das auch als Basisteil bezeichnete Gehäuseteil wenigstens oder genau zwei separat voneinander ausgebildete und miteinander verbundene Bauelemente aufweist, welche das Gehäuseteil insgesamt bilden.
Um den Teilbereich und somit das Gehäuseteil besonders vorteilhaft verstärken beziehungsweise aussteifen zu können, ist es bei einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass das Verstärkungselement den Teilbereich, insbesondere flächig, überlappt.
Als weiterhin besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn das Verstärkungselement mit dem Teilbereich, insbesondere flächig, verklebt ist, wodurch das Verstärkungselement stoffschlüssig mit dem Teilbereich verbunden ist. Mit anderen Worten ist das Verstärkungselement mittels eines auch als Kleber bezeichneten Klebstoffes mit dem Teilbereich, insbesondere flächig, verklebt, sodass der Klebstoff zwischen dem Verstärkungselement und dem Teilbereich, insbesondere flächig, angeordnet ist. Hierdurch bildet der Klebstoff beispielsweise eine Klebstoffschicht, welche besonders vorteilhaft Schubspannungen aufnehmen beziehungsweise übertragen kann. Dadurch kann eine effektive und effiziente Verstärkung beziehungsweise Versteifung des Gehäuseteils dargestellt werden.
Als weiterhin besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn das Verstärkungselement mit dem Gehäuseteil, insbesondere mit dem Teilbereich, verschweißt ist. Insbesondere ist es denkbar, dass das Verstärkungselement mit dem Gehäuseteil, insbesondere dem Teilbereich, durch Punktschweißen verschweißt ist. Dadurch kann eine vorteilhafte Anbindung des Verstärkungselements an das Gehäuseteil realisiert werden, sodass eine vorteilhafte Verstärkung des Gehäuseteils darstellbar ist.
Um besonders vorteilhafte mechanische Eigenschaften des Gehäuseteils und somit des Speichergehäuses insgesamt realisieren zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass das Verstärkungselement und/oder das Gehäuseteil aus einem metallischen Werkstoff, insbesondere aus Stahl, gebildet ist.
Durch die insbesondere bedarfsgerechte Verstärkung des Gehäuseteils mittels des Verstärkungselements kann ein besonders vorteilhaftes Unfallverhalten des Gehäuseteils und somit des Speichergehäuses insgesamt realisiert werden. Darunter ist insbesondere zu verstehen, dass beispielsweise eine aus einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung resultierende Verformung des Speichergehäuses vermieden oder zumindest besonders gering gehalten werden kann, insbesondere beispielsweise bei einem Seitenaufprall. Dadurch kann das Speichergehäuse die Speicherzellen, die im vollständig hergestellten Zustand des Kraftfahrzeugs in dem Aufnahmeraum und somit in dem Speichergehäuse angeordnet sind, besonders vorteilhaft schützen.
Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn das Verstärkungselement in Einbaulage der Speichereinrichtung in einem in Fahrzeugquerrichtung äußeren, seitlichen und somit beispielsweise linken oder rechten Randbereich des Gehäuseteils angeordnet ist. dadurch kann insbesondere der Randbereich des Gehäuseteils in dem Randbereich eine vorteilhaft hohe Steifigkeit beziehungsweise Festigkeit aufweisen, sodass das Gehäuseteil die Speicherzellen insbesondere bei einem Seitenaufprall besonders gut schützen kann.
Schließlich hat es sich zur Realisierung besonders vorteilhafter, insbesondere mechanischer Eigenschaften des Speichergehäuses besonders vorteilhaft gezeigt, wenn das Gehäuseteil ein Bodenelement eines Bodens einer selbsttragenden Karosserie für das Kraftfahrzeug beziehungsweise des Kraftfahrzeugs ist. Mit anderen Worten, vorzugsweise ist das Kraftfahrzeug als Kraftwagen, insbesondere Personenkraftwagen, ausgebildet und weist in seinem vollständig hergestellten Zustand eine selbsttragende Karosserie auf. Dabei ist das Gehäuseteil ein Bestandteil der auch als Rohbau bezeichneten Karosserie, wobei das Gehäuseteil ein Bodenelement, insbesondere ein Bodenblech, eines auch als Hauptboden bezeichneten Bodens der Karosserie ist. Das Bodenelement begrenzt dabei den Innenraum des Kraftwagens in Fahrzeughochrichtung nach unten hin zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig. Insbesondere bildet beispielsweise das Bodenelement, insbesondere ein in Einbaulage der Speichereinrichtung in Fahrzeughochrichtung nach oben weisende Oberseite des Bodenelements, einen so genannten Fußboden, welcher dem Innenraum zugewandt ist und den Innenraum in Fahrzeughochrichtung nach unten hin zumindest teilweise begrenzt. Dabei ist es beispielsweise im vollständig hergestellten Zustand des Kraftfahrzeugs vorgesehen, dass die Oberseite mit einem Verkleidungselement, insbesondere mit einem Teppich, überdeckt und somit verkleidet ist. Die Speichereinrichtung nimmt ihre zuvor genannte Einbaulage in vollständig hergestellten Zustand des Kraftfahrzeugs ein.
Da es vorzugsweise vorgesehen ist, dass das Gehäuseteil das genannte Bodenelement der Karosserie des Kraftfahrzeugs ist, ist das Gehäuseteil in die Karosserie des Kraftfahrzeugs integriert. Dadurch kann eine besonders hohe Festigkeit beziehungsweise Steifigkeit realisiert werden. Außerdem können die Teileanzahl und somit das Gewicht und die Kosten für eine Anordnung der Speichereinrichtung an dem Kraftfahrzeug beziehungsweise an der Karosserie besonders gering gehalten werden.
Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn der mit dem Verstärkungselement versehen und dadurch mittels der Verstärkungselements verstärkte beziehungsweise versteifte Teilbereich zumindest ein Teil, vorzugsweise zumindest die Hälfte oder einen überwiegenden Teil, eines Seitenschwellers der Karosserie bildet. Durch die Verstärkung des Teilbereichs mittels des Verstärkungselements kann eine besonders hohe Festigkeit beziehungsweise Steifigkeit des Seitenschwellers realisiert werden, sodass die Speicherzellen insbesondere bei einem Seitenaufprall effektiv und effizient geschützt werden können.
Um den Aufnahmeraum für wenigstens ein Gas und/oder wenigstens eine Flüssigkeit hinreichend abdichten zu können, ist eine besonders geringe Teileanzahl des Speichergehäuses vorteilhaft. Daher ist es vorzugsweise vorgesehen, dass das Gehäuseteil an sich einstückig ausgebildet ist oder wenigstens oder höchstens zwei separat voneinander ausgebildete und miteinander verbundene Komponenten in Form der zuvor genannten Bauelemente aufweist. Dadurch kann der Aufnahmeraum besonders einfach und kostengünstig, insbesondere für Gase beziehungsweise Flüssigkeiten, abgedichtet werden.
Um das Verstärkungselement besonders vorteilhaft an den Teilbereich kleben und somit anbinden zu können, ist es vorzugsweise vorgesehen, dass der zuvor genannte Klebstoff aus einem Polymer gebildet ist und somit eine Polymerschicht in Form der zuvor genannten Klebstoffschicht bildet. Hierdurch können besonders vorteilhafte Eigenschaften realisiert werden.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein vorzugsweise als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgebildetes Kraftfahrzeug, welches wenigstens eine Speichereinrichtung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung aufweist. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltung des ersten Aspekts der Erfindung sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des zweiten Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt.
Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Speichergehäuses für eine mehrere Speicherzellen aufweisenden Speichereinrichtung zum Speichern von elektrischer Energie für ein Kraftfahrzeug, wobei das Speichergehäuse wenigstens einen Aufnahmeraum für die Speicherzellen aufweist beziehungsweise begrenzt. Insbesondere wird im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens das Speichergehäuse der Speichereinrichtung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung hergestellt. Bei dem Verfahren wird wenigstens eine Gehäuseteil des Speichergehäuses derart hergestellt, insbesondere derart umgeformt, dass das Gehäuseteil den Aufnahmeraum, in welchem die zum Speichern der elektrischen Energie ausgebildeten Speicherzellen zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, aufnehmbar sind, zumindest teilweise begrenzt.
Um nun besonders vorteilhafte, insbesondere mechanische, Eigenschaften des Speichergehäuses und somit der Speichereinrichtung insgesamt realisieren zu können, ist es im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen, dass das Gehäuseteil in zumindest einem Teilbereich mit wenigstens einem separat von dem Gehäuseteil ausgebildeten Verstärkungselement versehen und dadurch verstärkt wird, wobei das Verstärkungselement an sich, das heißt für sich alleine betrachtet, mehrere, voneinander getrennte und voneinander beabstandete Durchgangsöffnungen aufweist. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten und zweiten Aspekts der Erfindung sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des dritten Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt.
Um das Gehäuseteil besonders vorteilhaft mittels des Verstärkungselements verstärken zu können, ist es bei einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass das Verstärkungselement und das Gehäuseteil miteinander verbunden, insbesondere miteinander verklebt, und danach mittels eines Umformwerkzeugs gleichzeitig beziehungsweise gemeinsam umgeformt, insbesondere tiefgezogen, werden. Dadurch kann beispielsweise sichergestellt werden, dass das Verstärkungselement, insbesondere unter Vermittlung der zuvor genannten Klebestoffschicht, vorteilhaft an dem Gehäuseteil anliegt beziehungsweise dem Gehäuseteil bei einer Form des Gehäuseteils beziehungsweise des Teilbereichs folgt. Dadurch kann eine effiziente und effektive Verstärkung beziehungsweise Aussteifung des Gehäuseteils sichergestellt werden.
Das Gehäuseteil kann wenigstens einen oder mehrere, von dem mittels des Verstärkungselements verstärkten Teilbereich unterschiedliche, weitere Teilbereiche umfassen, welche beispielsweise lediglich genutzt werden, um eine hinreichende Dichtheit des Aufnahmeraums zu realisieren und ansonsten keine gesonderten Aussteifungsfunktionen übernehmen. Der jeweilige weitere Teilbereich kann somit frei von separat von dem Gehäuseteil ausgebildeten Verstärkungs- beziehungsweise Aussteifungselementen sein. Insbesondere ist es möglich, den jeweiligen weiteren Teilbereich merkmalsfrei umzuformen.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele mit den zugehörigen Zeichnungen. Dabei zeigt:

1 eine schematische Perspektivansicht eines Gehäuseteils für eine erfindungsgemäße Speichereinrichtung zum Speichern von elektrischer Energie für ein Kraftfahrzeug;
2 eine schematische Draufsicht einer ersten Ausführungsform eines Verstärkungselements zum, insbesondere lokalen, Verstärken des Gehäuseteils;
3 eine schematische Draufsicht des Verstärkungselements gemäß einer zweiten Ausführungsform;
4 eine schematische Draufsicht des Verstärkungselements gemäß einer dritten Ausführungsform;
5 eine schematische und perspektivische Draufsicht eines weiteren Gehäuseteils der Speichereinrichtung;
6 eine schematische und perspektivische Unteransicht des Weiteren Gehäuseteils gemäß 4; und
7 eine schematische und perspektivische Explosionsansicht der Speichereinrichtung.

In den Fig. sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
1 zeigt in einer schematischen und perspektivischen Draufsicht ein erstes Gehäuseteil 1 für eine aus 7 erkennbare und dort in einer schematischen Explosionsansicht gezeigte Speichereinrichtung 2 zum Speichern von elektrischer Energie für ein Kraftfahrzeug. Dies bedeutet, dass das vorzugsweise als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgebildete Kraftfahrzeug in seinem vollständig hergestellten Zustand die Speichereinrichtung 2 und somit das Gehäuseteil 1 aufweist. Außerdem umfasst das Kraftfahrzeug in seinem vollständig hergestellten Zustand eine aus 7 erkennbare und auch als Rohbau bezeichnete, selbsttragende Karosserie 3.
Die Speichereinrichtung 2 weist ein Speichergehäuse 4 auf, welches das Gehäuseteil 1 und wenigstens oder genau ein zweites Gehäuseteil 5 umfasst. Die Gehäuseteile 1 und 5 sind beispielsweise separat voneinander ausgebildet und miteinander verbunden. Das Speichergehäuse 4 umfasst oder begrenzt einen Aufnahmeraum 6, in welchem mehrere, in 7 besonders schematisch dargestellte Speicherzellen 7 zum Speichern der elektrischen Energie aufgenommen sind. Der Aufnahmeraum 6 ist teilweise durch das Gehäuseteil 1 und teilweise durch das Gehäuseteil 5 begrenzt, sodass die Gehäuseteile 1 und 5 in miteinander verbundenem und somit in zusammengesetztem Zustand den Aufnahmeraum 6 insgesamt beziehungsweise vollständig begrenzen.
Das Kraftfahrzeug ist als Hybrid- oder Elektrofahrzeug, insbesondere batterieelektrisches Fahrzeug, ausgebildet und umfasst in seinem vollständig hergestellten Zustand wenigstens eine elektrische Maschine, mittels welcher das Kraftfahrzeug, insbesondere rein, elektrisch angetrieben werden kann. Zum, insbesondere rein, elektrischen Antreiben des Kraftfahrzeugs mittels der elektrischen Maschine wird die elektrisch Maschine in einem Motorbetrieb und somit als Elektromotor betrieben. Hierzu wird die elektrische Maschine mit elektrischer Energie beziehungsweise elektrischem Strom versorgt, die beziehungsweise der in der Speichereinrichtung 2, insbesondere in den Speicherzellen 7 gespeichert ist. Ferner ist es denkbar, die elektrische Maschine in einem Generatorbetrieb und somit als Generator zu betreiben. In dem Generatorbetrieb wird die elektrische Maschine von dem sich bewegenden Kraftfahrzeug und somit von kinetischer Energie des Kraftfahrzeugs angetrieben. Mittels des Generators wird die kinetische Energie des Kraftfahrzeugs in elektrische Energie umgewandelt, die von dem Generator bereitgestellt wird. Die von dem Generator bereitgestellte elektrische Energie kann in die Speicherzellen 7 eingespeichert und somit in den Speicherzellen 7 beziehungsweise in der Speichergehäuse 4 gespeichert werden.
Um nun besonders vorteilhafte, insbesondere mechanische, Eigenschaften des Gehäuseteils 1 und somit des Speichergehäuses 4 insgesamt realisieren zu können, ist das Gehäuseteil 1 in jeweiligen, vorzugsweise voneinander beabstandeten Teilbereichen T1, T2 und T3 jeweils mit wenigstens oder genau einem separat von dem Gehäuseteil 1 ausgebildeten Verstärkungselement 8, 9 und 10 versehen, sodass das Gehäuseteil 1 in den Teilbereichen T1, T2 und T3 mittels der jeweiligen Verstärkungselemente 8, 9 und 10 verstärkt ist.
Wie insbesondere in Zusammenschau mit 2 erkennbar ist, welche eine jeweilige erste Ausführungsform des jeweiligen Verstärkungselements 8, 9 beziehungsweise 10 veranschaulicht, weist das jeweilige Verstärkungselement 8, 9 beziehungsweise 10 an sich, das heißt für sich alleine betrachtet, mehrere, voneinander getrennte und voneinander beabstandete Durchgangsöffnungen 11 auf. die Durchgangsöffnungen 11 bilden ein Lochmuster 12, welches bei der ersten Ausführungsform matrixartig und somit in Reihen und Spalten ausgebildet ist. Mit anderen Worten sind bei der ersten Ausführungsform die Durchgangsöffnungen 11 in Reihen und Spalten angeordnet, wobei die jeweiligen Reihen die gleiche Anzahl an Durchgangsöffnungen 11 aufweisen. Auch die jeweiligen Spalten weisen die gleiche Anzahl an Durchgangsöffnungen 11 auf.
Aus 1 ist erkennbar, dass das jeweilige Verstärkungselement 8, 9 beziehungsweise 10 den jeweiligen, zugehörigen Teilbereich T1, T2 beziehungsweise T3 überlappt. Außerdem ist es vorgesehen, dass das jeweilige Verstärkungselement 8, 9 beziehungsweise 10 mit dem jeweiligen, zugehörigen Teilbereich T1, T2 beziehungsweise T3 verklebt ist. Dabei ist beispielsweise das jeweilige Verstärkungselement 8, 9 beziehungsweise 10 mittels eines Klebstoffes, insbesondere zumindest im Wesentlichen flächig, mit dem jeweils zugehörigen Teilbereich T1, T2 beziehungsweise T3 verklebt. Der Klebstoff bildet somit eine Klebstoffschicht, welche zwischen dem jeweiligen Verstärkungselement 8, 9 beziehungsweise 10 und dem jeweils zugehörigen Teilbereich T1, T2 beziehungsweise T3 angeordnet ist. Vorzugsweise sind der Klebstoff und somit die Klebstoffschicht aus einem Polymer gebildet. Hierdurch kann eine besonders vorteilhafte Anbindung der Verstärkungselemente 8, 9 und 10 an die Teilbereiche T1, T2 beziehungsweise T3 realisiert werden. Insbesondere zusätzlich zu dem Verkleben ist es denkbar, dass die Verstärkungselemente 8, 9 und 10, insbesondere durch Punktschweißen, mit dem Gehäuseteil 1, insbesondere mit dem jeweiligen Teilbereiche T1, T2 beziehungsweise T3, verschweißt ist.
Als weiterhin besonders vorteilhafte hat es sich gezeigt, wenn die Verstärkungselemente 8, 9 und 10 ohne das Gehäuseteil 1 aus einem metallischen Werkstoff, insbesondere aus einem Stahl, gebildet sind.
1 und 7 zeigen das Gehäuseteil 1 beziehungsweise die Speichereinrichtung 2 in seiner beziehungsweise ihrer Einbaulage. Die Speichereinrichtung 2 und somit das Gehäuseteil 1 nehmen die Einbaulage in vollständig hergestelltem Zustand des Kraftfahrzeugs ein. Dabei sind die Verstärkungselemente 8 und 10 bezogen auf die Einbaulage der Speichereinrichtung 2 in jeweiligen, in Fahrzeugquerrichtung äußeren, seitlichen Randbereichen R1 und R2 des Gehäuseteils 1, insbesondere der Karosserie 3, angeordnet. Dabei ist in 1 die Fahrzeugquerrichtung durch einen Doppelpfeil 13 veranschaulicht, und die Fahrzeuglängsrichtung ist in 1 durch einen Doppelpfeil 14 veranschaulicht. Außerdem ist durch einen Doppelpfeil 15 die Fahrzeughochrichtung veranschaulicht.
Besonders gut in Zusammenschau mit 7 ist erkennbar, dass das Gehäuseteil 1 ein auch als Bodenblech bezeichnetes oder als Bodenblech ausgebildetes Bodenelement 16 eines auch als Hauptboden bezeichneten Bodens 17 der selbsttragenden Karosserie 3 ist. Dies bedeutet, dass das Gehäuseteil 1 ein Bestandteil der Karosserie 3 und somit ein Karosseriebauteil ist. Mit anderen Worten ist das Gehäuseteil 1 Bestandteil des zuvor genannten Rohbaus. Dabei begrenzt das Bodenelement 16 den Innenraum 18 des Kraftfahrzeugs in Fahrzeughochrichtung nach unten hin zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig. Dabei ist aus 1 ein durch das Bodenelement 16 gebildeter, bezogen auf die Einbaulage in Fahrzeughochrichtung nach oben weisender Fußboden 19 erkennbar, welcher beispielsweise im vollständig hergestellten Zustand des Kraftfahrzeugs mit einem Verkleidungselement, insbesondere mit einem Teppich, überdeckt und somit verkleidet ist. Außerdem ist aus 1 eine bezogen auf die Einbaulage in Fahrzeughochrichtung nach oben weisende Oberseite 20 des Bodenelements 16 erkennbar, wobei die Oberseite 20 den Innenraum 18 und insbesondere dem Verkleidungselement zugewandt ist. Das Bodenelement 16 erstreckt sich beispielsweise in Fahrzeuglängsrichtung nach hinten hin bis unter eine, insbesondere hintere, Sitzbank des Kraftfahrzeugs, sodass beispielsweise ein Teil T des Bodenelements 16 in Fahrzeughochrichtung unterhalb der Sitzbank angeordnet ist.
Das Gehäuseteil 1 an sich kann einstückig ausgebildet sein. Ferner ist es denkbar, dass das Gehäuseteil 1 an sich wenigstens oder genau zwei separat voneinander ausgebildete und miteinander verbundenen Bauelemente aufweist, welche somit das Gehäuseteil 1 und somit das Bodenelement 16 insgesamt bilden.
Die Karosserie 3 weist zwei in Fahrzeugquerrichtung voneinander beabstandete und sich zumindest in Fahrzeuglängsrichtung erstreckende Seitenschweller auf, von denen in 7 der bezogen auf die Vorwärtsfahrtrichtung linke, und in 7 mit 21 bezeichnete Seitenschweller erkennbar ist. Der bezogen auf die Vorwärtsfahrtrichtung rechte Seitenschweller ist in 7 nicht erkennbar. Dabei bildet der Teilbereich T1, welcher mit dem Verstärkungselement 8 versehen und dadurch mittels des Verstärkungselements 8 verstärkt ist, einen ersten Teil, insbesondere eine erste Schale, des Seitenschwellers 21. Der Teilbereich T3 bildet einen ersten Teil, insbesondere eine erste Schale, des rechten Seitenschwellers. Ein jeweiliger zweiter Teil, insbesondere eine jeweilige zweite Schale, des jeweiligen Seitenschwellers wird beispielsweise durch ein jeweiliges weiteres Batteriebauteil der Karosserie 3 gebildet. In vollständig hergestelltem Zustand der Karosserie 3 beziehungsweise des Kraftfahrzeugs sind die jeweiligen Teile des jeweiligen Seitenschwellers zusammengesetzt und miteinander verbunden, sodass die jeweiligen Teile des jeweiligen Seitenschwellers den jeweiligen Seitenschweller insgesamt beziehungsweise vollständig bilden. Somit sind die Seitenschweller der Karosserie 3 mittels der Verstärkungselements 8 und 10 verstärkt. Dadurch kann ein besonders vorteilhaftes Unfallverhalten des Gehäuseteils 1 realisiert werden, insbesondere im Hinblick auf einen Seitenaufprall. In der Folge können die Speicherzellen 7 auch bei einem Seitenaufprall besonders vorteilhafte geschützt werden.
3 und 4 zeigen eine zweite beziehungsweise dritte Ausführungsform des jeweiligen Verstärkungselements 8, 9 beziehungsweise 10. Aus 2 bis 4 ist erkennbar, dass sich die Ausführungsformen der Verstärkungselemente 8, 9 beziehungsweise 10 hinsichtlich des Lochmusters 12 an sich und/oder hinsichtlich einer Anordnung beziehungsweise eines Verlaufs des Lochmusters 12 bezogen auf die Fahrzeugquerrichtung und/oder bezogen auf die Fahrzeuglängsrichtung voneinander unterscheiden.
Während 5 das Gehäuseteil 5 in einer schematischen und perspektivischen Draufsicht zeigt, zeigt 6 das Gehäuseteil 5 in einer schematischen und perspektivischen Unteransicht. In Zusammenschau mit 7 ist erkennbar, dass das separat von dem Gehäuseteil 1 ausgebildete Gehäuseteil 5 in vollständig hergestelltem Zustand des Kraftfahrzeugs und dabei in Fahrzeughochrichtung unterhalb des Gehäuseteils 1 angeordnet ist. Im Gegensatz zu dem Gehäuseteil 1 ist das Gehäuseteil 5 kein Bestandteil der Karosserie 3, sondern ein Anbauteil, welches an die Karosserie 3 angebaut ist. Das Gehäuseteil 5 wird auch als Bodenplatte bezeichnet oder bildet eine Bodenplatte, da es den eigentlichen Boden 17 beziehungsweise das Bodenelement 16 in Fahrzeughochrichtung nach unten hin zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, überdeckt. Da das Gehäuseteil 1 im Gegensatz zu dem Gehäuseteil 5 in die Karosserie 3 integriert ist, wird beispielsweise nach Herstellung der Karosserie 3 das Gehäuseteil 5 in Fahrzeughochrichtung von unten nach oben an dem Gehäuseteil 1 angeordnet, wodurch der Aufnahmeraum 6 gebildet und geschlossen wird. Insbesondere wird das Gehäuseteil 5 gegen das Gehäuseteil 1 gas- und/oder flüssigkeitsdicht abgedichtet. Das Gehäuseteil 5 bildet somit sozusagen einen auch als Gehäusedeckel bezeichneten Deckel des Speichergehäuses 4.
Dabei ist auch das Gehäuseteil 5 in jeweiligen, vorzugsweise voneinander beabstandeten Teilbereichen T3, T5 und T6 mit jeweils wenigstens oder genau einem Verstärkungselement 22, 23 beziehungsweise 24 versehen, sodass das Gehäuseteil 5 in den Teilbereichen T3, T5 und T6 mittels der Verstärkungselemente 22, 23 beziehungsweise 24 verstärkt ist. Dabei können die vorherigen und folgenden Ausführungen zu den jeweiligen Verstärkungselementen 8, 9 beziehungsweise 10 ohne weiteres auch auf das jeweilige Verstärkungselement 22, 23, 24 übertragen werden und umgekehrt. Somit weist auch das jeweilige Verstärkungselement 22, 23, 24 an sich mehrere, voneinander getrennte und voneinander beabstandete Durchgangsöffnungen 11 auf, welche ein Lochmuster 12 bilden. Die jeweiligen Verstärkungselemente 8, 9, 10, 22, 23 und 24 sind separat voneinander und separat von den Gehäuseteilen 1 und 5 ausgebildet. Dabei sind beispielsweise die Verstärkungselemente 22, 23 und 24 mit dem Gehäuseteil 5, insbesondere mit den Teilbereichen T4, T5 und T6, verklebt und/oder verschweißt.
Während beispielsweise die Verstärkungselemente 8, 9 und 10 auf einer dem Aufnahmeraum 6 abgewandten Außenseite des Gehäuseteils 1 und somit außerhalb des Aufnahmeraums 6 angeordnet sind, sind beispielsweise die Verstärkungselemente 22, 23 und 24 auf einer dem Aufnahmeraum 6 zugewandten Innenseite des Gehäuseteils 5 und somit in dem Aufnahmeraum 6 angeordnet.
Im Folgenden wird ein Verfahren zum Herstellen des Speichergehäuses 4 beschrieben. Im Rahmen des Verfahrens wird das jeweilige Gehäuseteil 1 beziehungsweise 5 derart hergestellt beziehungsweise derart umgeformt, dass das jeweilige Gehäuseteil 1 beziehungsweise 5 den Aufnahmeraum 6 jeweils teilweise begrenzt. Beispielsweise wird das jeweilige Gehäuseteil 1 beziehungsweise 5 derart umgeformt beziehungsweise insbesondere derart tiefgezogen, dass es zumindest in einem Bereich zumindest im Wesentlichen schalenförmig ausgebildet ist. Dabei begrenzt beispielsweise der schalenförmige Bereich den Aufnahmeraum 6 teilweise.
Das jeweilige Gehäuseteil 1 beziehungsweise 5 wird beispielsweise aus einer Basisplatine hergestellt, welche umgeformt, insbesondere tiefgezogen, wird. Die Basisplatine kann einstückig ausgebildet sein oder aber wenigstens oder genau zwei separat voneinander ausgebildete und miteinander verbundene, insbesondere verschweißte, Bauelemente aufweisen. Die Basisplatine wird mittels eines Umformwerkzeugs umgeformt, insbesondere tiefgezogen. Hierzu wird die Basisplatine in das Umformwerkzeug eingelegt.
Das jeweilige Verstärkungselement 8, 9, 10, 22, 23 beziehungsweise 24 wird beispielsweise aus einer auch als Loch-Platine oder Loch-Patch bezeichneten Verstärkungsplatine hergestellt, welche vorzugsweise ebenfalls umgeformt, insbesondere tiefgezogen, wird. Dabei ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die jeweilige Basisplatine mit den jeweiligen, die Verstärkungselemente 8, 9 und 10 beziehungsweise 22, 23 und 24 bildenden Verstärkungsplatinen versehen, insbesondere verbunden oder vorzugsweise verklebt, wird. dadurch bilden beispielsweise die Basisplatine und die jeweiligen Verstärkungsplatinen einen Verbund, welcher - nachdem die Basisplatine mit der Verstärkungsplatine verbunden wurde - in das Umformwerkzeug eingebracht, insbesondere eingelegt, wird. Daraufhin werden die Basisplatine und die zuvor mit der Basisplatine verbundenen Verstärkungsplatinen gemeinsam, das heißt gleichzeitig mittels des Umformwerkzeugs umgeformt, insbesondere tiefgezogen. Dadurch kann das jeweilige Gehäuseteil 1 beziehungsweise 5 effektiv und effizient verstärkt werden. Somit ist es im Rahmen des Verfahrens vorzugsweise vorgesehen, dass das jeweilige Gehäuseteil 1 beziehungsweise 5 und die jeweiligen Verstärkungselemente 8, 9 und 10 beziehungsweise 22, 23 und 24 miteinander verbunden und danach beziehungsweise daraufhin mittels des Umformwerkzeugs gleichzeitig beziehungsweise gemeinsam umgeformt, insbesondere tiefgezogen, werden. Hierdurch werden die Teilbereiche T1-3 beziehungsweise T4-6 besonders vorteilhaft mit den Verstärkungselementen 8, 9 und 10 beziehungsweise 22, 23 und 24 versehen, das heißt gepatcht, sodass die Teilbereiche T1-3 beziehungsweise T4-6 gepatcht und dadurch verstärkte Bereiche sind.
Bezugszeichenliste

1: Gehäuseteil
2: Speichereinrichtung
3: selbsttragende Karosserie
4: Speichergehäuse
5: Gehäuseteil
6: Aufnahmeraum
7: Speicherzelle
8: Verstärkungselement
9: Verstärkungselement
10: Verstärkungselement
11: Durchgangsöffnung
12: Lochmuster
13: Doppelpfeil
14: Doppelpfeil
15: Doppelpfeil
16: Bodenelement
17: Boden
18: Innenraum
19: Fußboden
20: Oberseite
21: Seitenschweller
22: Verstärkungselement
23: Verstärkungselement
24: Verstärkungselement
R1, R2: Randbereich
T: Teil
T1-6: Teilbereich

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 112012001388 T5 [0002]
EP 2468609 A2 [0003]

Claims

Speichereinrichtung (2) zum Speichern von elektrischer Energie für ein Kraftfahrzeug, mit einem Speichergehäuse (4), welches einen Aufnahmeraum (6), in welchem mehrere Speicherzellen (7) zum Speichern der elektrischen Energie aufgenommen sind, und wenigstens ein den Aufnahmeraum (6) zumindest teilweise begrenzendes Gehäuseteil (1, 5) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuseteil (1, 5) in zumindest einem Teilbereich (T1-6) mittels wenigstens eines separat von dem Gehäuseteil (1, 5) ausgebildeten Verstärkungselements (8, 9, 10, 22, 23, 24) verstärkt ist, welches an sich mehrere, voneinander getrennte und voneinander beabstandete Durchgangsöffnungen (11) aufweist.
Speichereinrichtung (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungselement (8, 9, 10, 22, 23, 24) den Teilbereich (T1-6) überlappt.
Speichereinrichtung (2) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungselement (8, 9, 10, 22, 23, 24) mit dem Teilbereich (T1-6) verklebt ist.
Speichereinrichtung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungselement (8, 9, 10, 22, 23, 24) mit dem Gehäuseteil (1, 5) verschweißt ist.
Speichereinrichtung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungselement (8, 9, 10, 22, 23, 24) und/oder das Gehäuseteil (1, 5) aus einem metallischen Werkstoff gebildet ist.
Speichereinrichtung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungselement (8, 9, 10, 22, 23, 24) in Einbaulage der Speichereinrichtung (2) in einem in Fahrzeugquerrichtung (13) äußeren, seitlichen Randbereich (R1, R2) des Gehäuseteils (1, 5) angeordnet ist.
Speichereinrichtung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuseteil (1, 5) ein Bodenelement (16) eines Bodens (17) einer selbsttragenden Karosserie (3) für das Kraftfahrzeug ist.
Kraftfahrzeug, mit wenigstens einer Speichereinrichtung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Verfahren zum Herstellen eines wenigstens einen Aufnahmeraum (6) aufweisenden Speichergehäuses (4) für eine mehrere Speicherzellen (7) aufweisenden Speichereinrichtung (2) zum Speichern von elektrischer Energie für ein Kraftfahrzeug, bei welchem wenigstens ein Gehäuseteil (1, 5) des Speichergehäuses (4) hergestellt wird, sodass das Gehäuseteil (1, 5) den Aufnahmeraum (6), in welchem die zum Speichern der elektrischen Energie ausgebildeten Speicherzellen (7) aufnehmbar sind, zumindest teilweise begrenzt, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuseteil (1, 5) in zumindest einem Teilbereich (T1-6) mit wenigstens einem separat von dem Gehäuseteil (1, 5) ausgebildeten Verstärkungselement (8, 9, 10, 22, 23, 24) verstärkt wird, welches an sich mehrere, voneinander getrennte und voneinander beabstandete Durchgangsöffnungen (11) aufweist.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungselement (8, 9, 10, 22, 23, 24) und das Gehäuseteil (1, 5) miteinander verbunden und danach mittels eines Umformwerkzeugs gleichzeitig umgeformt, insbesondere tiefgezogen, werden.