DE102019207595B3

DE102019207595B3 - Batterieanordnung sowie Fahrzeug mit einer derartigen Batterieanordnung

Info

Publication number: DE102019207595B3
Application number: DE102019207595.9A
Authority: DE
Inventors: Robin Gerlach; Florian Glaubitz
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2019-05-23
Filing date: 2019-05-23
Publication date: 2020-11-05
Anticipated expiration: 2039-05-24

Abstract

Vorgeschlagen wird u.a. eine Batterieanordnung (3'), mit einem Batteriegehäuse (4), welches ein wannenartiges Gehäuseunterteil (5) mit einem Gehäuseboden (6) und einer Gehäusewandung (7) sowie einen mit dem Gehäuseunterteil (5) lösbar verbundenen oder verbindbaren Gehäusedeckel (8) aufweist, wobei das Gehäuseunterteil (5) einen Innenraum (11) definiert, welcher Kammern (12) zur Aufnahme von elektrochemischen Speicherzellen (13) und/oder Zellmodulen ausbildet, und wobei besagte Kammern (12) mittels zumindest eines gegenüberliegend angeordnete Wandabschnitte (7a, 7b) der Gehäusewandung (7) verbindenden Trägers (14, 15) voneinander separiert sind. Vorteilhaft ist vorgesehen, dass der Gehäusedeckel (8) und/oder der Gehäuseboden (6) mit dem zumindest einen Träger (14, 15) zumindest abschnittsweise formschlüssig verbunden ist/sind, dieses bevorzugt ohne Durchbrüche oder Bohrungen für etwaige kraftschlüssige Verbindungselemente, wie Schrauben.

Description

Die Erfindung betrifft eine Batterieanordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 der Erfindung. Gemäß Anspruch 8 der Erfindung betrifft dieselbe ferner ein Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, mit einer derartigen Batterieanordnung.
In der jüngeren Vergangenheit werden im Hinblick auf verbrennungsmotorische Antriebe von Kraftfahrzeugen große Anstrengungen unternommen, alternative Antriebsarten zur Verfügung zu stellen. Zunehmend an Bedeutung gewinnt dabei der elektromotorische Antrieb, der aus einer oder mehreren elektrochemischen Speicherelementen, wie Akkumulatoren oder Batterien, mit elektrischer Energie versorgt wird. Das Kraftfahrzeug kann dabei ausschließlich mittels eines oder mehrerer elektromotorischer Antriebe betrieben werden oder als sogenanntes Hybridfahrzeug zum Antrieb sowohl einen Verbrennungsmotor als auch einen oder mehrere Elektromotoren aufweisen. Durch die Fachwelt werden in immer stärkerem Maße Li-Ionen-Akkumulatoren als sogenannte Traktionsbatterien respektive Antriebsbatterien favorisiert, die ihrerseits vorteilhaft keinen Memory-Effekt und eine geringe Selbstentladung aufweisen. Bei der Verwendung von insbesondere Li-lonen-Akkumulatoren ist das von denselben ausgehende Gefahrenpotential nicht zu unterschätzen. So können mechanische Beschädigungen am Batteriegehäuse, beispielsweise infolge eines Aufprallereignisses des Kraftfahrzeugs, zu inneren Kurzschlüssen führen und infolge zu hoher Stromstärke kann das die Akkumulatoren bzw. Batterien aufnehmende Gehäuse schmelzen und in Flammen aufgehen. All diese Unwägbarkeiten erfordern besondere sicherheitstechnische Maßnahmen, um mittels Elektromotor angetriebene Kraftfahrzeuge sicher betreiben und als Serienfahrzeuge umsetzen zu können.
Aus der US 2014/0117716 A1 ist insoweit eine Bodenstruktur für ein Fahrzeug mit Aufnahmemitteln für mindestens zwei Energiespeichermodule bekannt, wobei besagte Aufnahmemittel mindestens zwei Längsträger und mindestens zwei Querträger sowie im Hinblick auf insbesondere ein Seitenaufprallereignis mindestens eine Deformationszone mit definiertem Deformationsverhalten zwischen den Energiespeichermodulen aufweisen. Zum Schutz der Energiespeichermodule sind weiterhin dieselben aufnehmende Aufnahmekästen mit einem länglichen, rechteckigen Bodenbereich sowie Seitenwänden vorgesehen. Die Aufnahmekästen sind an Quer- und Längsträgern der Bodenstruktur fixiert und weisen zur Erhöhung der Stabilität im Bodenbereich eine Prägung in Form einer Kreuzversteifung auf.
Aus der DE 10 2014 225 845 A1 ist des Weiteren eine Batterieanordnung für ein Kraftfahrzeug mit Batteriezellen bekannt, die in einem Batteriegehäuse mit einer Unterschale und einer dieselbe verschließenden Oberschale angeordnet sind. Die Batterieanordnung ist mit tragenden Strukturen des Kraftfahrzeugs fest verbunden. Die Unterschale des Batteriegehäuses bildet einen Batterieboden sowie Wandelemente aus. Das Batteriegehäuse definiert einen Innenraum, welcher mittels Quer- und Längsschottwänden in mehrere Kammern bzw. Räume untergliedert ist. Die Schottwände sind bevorzugt aus Aluminiumprofilen ausgebildet und mit dem Batterieboden und gegebenenfalls mit Wandelementen stoffschlüssig durch Schweißen oder Kleben verbunden. Hierdurch sollen einzelne wasserdichte Kammern geschaffen werden, in denen die Batteriezellen angeordnet sind. Sicherlich erfährt das Batteriegehäuse durch besagte Schottwände auch eine Versteifung, welche sich im Hinblick auf besagtes Aufprallereignis als vorteilhaft erweisen kann, jedoch geht diese Maßnahme mit erhöhtem maschinentechnischen Aufwand durch das gewählte Fügeverfahren einher.
Aus der DE 10 2017 001 880 A1 ist eine Unterschale für ein Batteriegehäuse einer Traktionsbatterie mit einer Wanne und Einsätzen bekannt, wobei die Einsätze als sich kreuzende längs- und querverlaufende Stege ausgebildet sind, die die Wanne in einzelne Fächer unterteilen und eine innere Verstärkungsstruktur mit quer- und längsverlaufenden Lastpfaden zur Aufnahme von Crashkräften, beispielsweise bei einem Seitenaufprall, ausbilden. Die Stege verlaufen durchgängig zwischen gegenüberliegenden Seitenwänden der Wanne und liegen an den Kreuzungspunkten verkämmungsfrei aufeinander. Die axialen Enden der Stege sind formschlüssig mit der betreffenden Seitenwand der Wanne verbunden, indem die besagten Enden von aus Kunststoff bestehenden und an die Seitenwand angespritzten Aufnahmen formschlüssig aufgenommen sind.
Aus der gattungsbildenden DE 10 2017 121 151 A1 ist eine Vorrichtung zur Aufnahme eines Akkumulators für ein Kraftfahrzeug bekannt, welche einen Wannenboden, einen Wannenrand und einen Deckel zum Schließen der Wanne aufweist. Die Vorrichtung kann Träger in Quererstreckung aufweisen, die die Wanne in Kammern einteilen. Sowohl der Deckel als auch der Wannenboden kann mit den Trägern eine formschlüssige Verbindung eingehen.
Aus der DE 10 2014 016 623 A1 ist eine einseitig offene Aufnahmevorrichtung für einen Energiespeicher für beispielsweise ein Kraftfahrzeug bekannt, die mit einem Deckel verschließbar ist. Innerhalb der Aufnahmevorrichtung sind durch Wärmeleitelemente Kammern für die Aufnahme der einzelnen Zellen ausgebildet. Die Wärmeleitelemente sind in Schlitzen im Boden eingesteckt und mit dem Deckel über Formschlusselemente verbunden.
Aus der DE 10 2016 115 611 B3 ist ein Batterieträger für ein Elektrofahrzeug bekannt, welcher eine Wanne und einen Deckel aufweist. Die Wanne ist aus einem außen umlaufenden Rahmen sowie einem mit demselben gekoppelten Boden gebildet. Innerhalb des Rahmen sind einzelne, als bevorzugt Hohlprofile ausgebildete Trennstege als Querstege und einem Längssteg angeordnet, um Kammern zur Aufnahme wenigstens einer Batterie auszubilden. Die Trennstege sind mit dem Rahmen thermisch gefügt oder durch Formschluss nach Art einer Keilmontage und/oder durch Kraftschluss mittels Rastnasen oder Federstege mit dem Rahmen verbunden.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung ist es Aufgabe derselben, bei Beibehaltung der Vorteile des Standes der Technik eine alternative Batterieanordnung mit einem Batteriegehäuse zu schaffen, welches Batteriegehäuse äußeren auf dasselbe einwirkenden Kräften noch wirkungsvoller wiederstehen kann. Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung ist es Aufgabe derselben, ein Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, mit einer derartigen Batterieanordnung zur Verfügung zu stellen.
Ausgehend von einer Batterieanordnung, mit einem Batteriegehäuse, welches ein wannenartiges Gehäuseunterteil mit einem Gehäuseboden und einer Gehäusewandung sowie einen mit dem Gehäuseunterteil lösbar verbundenen oder verbindbaren Gehäusedeckel aufweist, wobei das Gehäuseunterteil einen Innenraum definiert, welcher Kammern zur Aufnahme von elektrochemischen Speicherzellen und/oder Zellmodulen ausbildet, wobei besagte Kammern mittels zumindest eines gegenüberliegend angeordnete Wandabschnitte der Gehäusewandung verbindenden Trägers voneinander separiert sind, und wobei der Gehäusedeckel und der Gehäuseboden mit dem zumindest einen Träger zumindest abschnittsweise formschlüssig verbunden sind, wird die gestellte Aufgabe gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung dadurch gelöst, dass der Träger durch ein Doppel-T-Profil gebildet ist und der Gehäusedeckel und der Gehäuseboden durch Verprägen derselben mit Profilflanschen des Doppel-T-Profils formschlüssig verbunden sind.
Durch diese einfache und kostengünstig zu bewerkstelligende Maßnahme tragen besagter Gehäusedeckel und Gehäuseboden vorteilhaft zur Gesamtsteifigkeit des Batteriegehäuses bei. Im Falle eines Aufprallereignisses, einhergehend mit einer Krafteinwirkung in Längsrichtung des besagten Trägers auf denselben, wird dieser vorteilhaft an einem Ausknicken gehindert, und werden besagte Kräfte über den Gehäusedeckel und Gehäuseboden in die Gehäusewandung und weiter in eine die Batterieanordnung tragende Struktur eingeleitet.
Die Unteransprüche beschreiben bevorzugte Weiterbildungen oder Ausgestaltungen der Erfindung.
Gemäß einer einfachen und kostengünstigen Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Gehäusedeckel und der Gehäuseboden wenigstens ein Formschlussmittel derart ausbilden oder aufweisen, dass der zumindest eine Träger jeweils beidseitig formschlüssig eingefasst ist.
In einer Fortbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das wenigstens eine Formschlussmittel einstückig mit dem Gehäusedeckel oder dem Gehäuseboden ausgebildet ist, wodurch die Bauteileanzahl und der Montageaufwand vorteilhaft minimiert sind.
In einer weiteren Fortbildung der Erfindung erstreckt sich das wenigstens eine Formschlussmittel vorteilhaft über die gesamte Längserstreckung des zumindest einen Trägers. Hierdurch ist ein besonders wirkungsvoller Formschluss zwischen dem Träger und dem Gehäusedeckel und/oder dem Gehäuseboden sowie ein besonders hoher Knickwiderstand des Trägers erzielbar.
Um eine besonders feste und/oder gegebenenfalls fluiddichte Fügeverbindung zwischen dem Gehäusedeckel und/oder dem Gehäuseboden sowie dem zumindest einen Träger zu schaffen, ist/sind der Gehäusedeckel und/oder der Gehäuseboden zusätzlich kraft- und/oder stoffschlüssig mit dem zumindest einen Träger verbunden.
Bevorzugt sind der erfindungsgemäß ausgebildete Gehäusedeckel und/oder Gehäuseboden aus einem einfach und kostengünstig zu verarbeitenden Metallblech, Kunststoff, faserverstärkten Kunststoff oder Organoblech gebildet. Unter einem Organoblech wird im Allgemeinen ein faserverstärktes Halbzeug mit einer thermoplastischer Kunststoffmatrix verstanden, wobei die Faserverstärkung von insbesondere Endlosfasern gebildet ist. Als Endlosfasern werden Fasern, wie z.B. Glas- oder Carbonfaser, mit praktisch unbegrenzter Länge verstanden, die beispielsweise in Rovings oder Fasergeweben verarbeitet werden.
Derartige Gehäusedeckel bzw. Gehäuseböden erlauben es insbesondere, diese äußerst einfach und kostengünstig einstückig mit dem besagten wenigstens einen Formschlussmittel auszubilden. So kann im Hinblick auf besagtes Metall- oder Organoblech das zumindest eine Formschlussmittel beispielsweise nach einem an sich bekannten Umformverfahren, insbesondere Blechbiege- oder Tiefziehverfahren hergestellt sein. Wird dagegen ein Gehäusedeckel bzw. Gehäuseboden aus einem Kunststoff oder faserverstärkten Kunststoff favorisiert, lässt sich dieser beispielsweise einfach und kostengünstig nach einem an sich bekannten Kunststoff-Spritzgieß-, Tape-Lege- oder Pressverfahren herstellen.
Weiter bevorzugt ist der zumindest eine Träger durch ein Strangpress- oder Pultrusions- bzw. Strangziehprofil gebildet oder in Blechbauweise hergestellt. Alternativ kann dieser auch als massives Gussteil oder als Kunststoff-Metall-Hybridbauteil hergestellt sein.
Gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung wird die gestellte Aufgabe ferner durch ein Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, mit einer Batterieanordnung der vorbeschriebenen Art gelöst.
Bevorzugt ist das Batteriegehäuse an Seitenlängsträgern und/oder dieselben untereinander verbindenden Querträgern des Fahrzeugs abgestützt. Durch diese Maßnahme trägt das selbst steif ausgebildete Batteriegehäuse zur Versteifung der Karosseriestruktur des Fahrzeugs bei.
Weiter bevorzugt ist vorgesehen, dass sich der zumindest eine Träger in Fahrzeugquerrichtung (y-Richtung) oder in Fahrzeuglängsrichtung (x-Richtung) erstreckt. Hierdurch sind das Batteriegehäuse der Batterieanordnung und die dieselbe tragende Karosseriestruktur vorteilhaft insbesondere im Hinblick auf ein Aufprallereignis in Fahrzeugquerrichtung (y-Richtung = Seitenaufprall) oder ein Aufprallereignis in Fahrzeuglängsrichtung (x-Richtung = Front- oder Heckaufprall) versteift ausgebildet, woraus sich ein erhöhter Schutz der vom Batteriegehäuse aufgenommenen elektrischen und elektronischen Bestandteile, insbesondere elektrochemischer Speicherzellen, ergibt.
Nachstehend wird die Erfindung anhand der in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Sie ist jedoch nicht auf diese beschränkt, sondern erfasst alle durch die Patentansprüche definierten Ausgestaltungen. Für die Zwecke der vorliegenden Beschreibung soll die übliche Fahrtrichtung eines Fahrzeugs, insbesondere Kraftfahrzeugs, mit „-x“ („minus x“), die Richtung entgegen seiner üblichen Fahrtrichtung mit „+x“ („plus x“), ausgehend von der üblichen Fahrtrichtung (-x) die Richtung in der Horizontalen quer zur x-Richtung nach rechts gesehen mit „+y", ausgehend von der üblichen Fahrtrichtung (-x) die Richtung in der Horizontalen quer zur x-Richtung nach links gesehen mit „-y“, die Richtung in der Vertikalen quer zur x-Richtung nach oben gesehen mit „+z", und die Richtung in der Vertikalen quer zur x-Richtung nach unten gesehen mit „-z“ bezeichnet werden. Diese Bezeichnungsweise der Raumrichtungen in kartesischen Koordinaten entspricht dem in der Kraftfahrzeugindustrie allgemein verwendeten Koordinatensystem. Überdies werden Begriffe wie „vorne“, „hinten“, „oben“ „unten“ sowie Begriffe mit ähnlichem Bedeutungsinhalt einschließlich der Begriffe „rechts“ und „links“ in der Weise verwendet, wie sie zur Richtungsbezeichnung an einem Kraftfahrzeug üblicherweise gebraucht werden. Es zeigen:

1 äußerst schematisch ein eine Batterieanordnung der gattungsgemäßen Art aufweisendes Fahrzeug,
2 äußerst schematisch eine perspektivische Darstellung eines Batteriegehäuses einer gattungsgemäßen Batterieanordnung nach dem Stand der Technik,
3 äußerst schematisch eine Aufsicht auf eine zwischen Seitenlängsträgern und dieselben untereinander verbindenden Querträgern der Fahrzeugkarosserie positionierte Batterieanordnung,
4 eine Schnittdarstellung der Batterieanordnung nach 3 gemäß eines ersten, nicht unter Gegenstand der Erfindung stehenden Ausführungsbeispiels (Schnitt „I-I“ nach 3),
5 ein zweites, nicht unter dem Gegenstand der Erfindung stehendes Ausführungsbeispiel (Schnitt „II-II“ nach 3),
6 ein drittes, unter dem Gegenstand der Erfindung stehendes Ausführungsbeispiel (Schnitt „III-III“ nach 3),
7 ein viertes, nicht unter dem Gegenstand der Erfindung stehendes Ausführungsbeispiel (Schnitt „IV-IV“ nach 3),
8 ein fünftes, nicht unter dem Gegenstand der Erfindung stehendes Ausführungsbeispiel (Schnitt „V-V“ nach 3), und
9 ein sechstes, nicht unter dem Gegenstand der Erfindung stehendes Ausführungsbeispiel (Schnitt „VI-VI“ nach 3).

1 zeigt zunächst ein Fahrzeug 1, vorliegend einen Personenkraftwagen, mit einem Elektromotor 2 als Antriebsmotor und einer Batterieanordnung 3, umfassend insbesondere eine Traktionsbatterie, mit einem Batteriegehäuse 4. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel handelt sich somit um ein rein elektrisch betriebenes Kraftfahrzeug 1. Die Batterieanordnung 3 ist im Unterbodenbereich des Kraftfahrzeugs 1 vorgesehen. Durch die Erfindung mit erfasst ist selbstverständlich auch ein sogenanntes Hybridfahrzeug, welches neben einem oder mehreren Elektromoren 2 auch einen Verbrennungsmotor aufweist, oder ein jegliches anderes Fahrzeug 1, welches eine Batterieanordnung 3 der nachfolgend beschriebenen Art aufweist bzw. aufweisen kann (nicht zeichnerisch dargestellt).
Gemäß 2 weist das Batteriegehäuse 4 nach dem Stand der Technik ein wannenartiges Gehäuseunterteil 5 mit einem Gehäuseboden 6 und einer Gehäusewandung 7 sowie einen mit dem Gehäuseunterteil 5 lösbar verbindbaren Gehäusedeckel 8 auf. Vorliegend ist der Gehäusedeckel 8 auf eine freie Stirnseite der Gehäusewandung 7 aufsetzbar und mittels einer Vielzahl nicht zeichnerisch dargestellter mechanischer Befestigungselemente, insbesondere Befestigungsschrauben, an der Gehäusewandung 7 befestigbar. Hierzu weisen der Gehäusedeckel 8 Durchgangsbohrungen 9 und die Gehäusewandung 7 korrespondierende Gewindebohrungen 10 auf.
Das Gehäuseunterteil 5 nach 2 definiert einen Innenraum 11, welcher Kammern 12 zur Aufnahme von unter anderem elektrochemischen Speicherzellen 13 und/oder daraus zusammengesetzten Zellmodulen (nicht zeichnerisch dargestellt) ausbildet. Die besagten Kammern 12 sind mittels erster Träger 14 gebildet und voneinander separiert, welche ersten Träger 14 gegenüberliegend angeordnete Wandabschnitte 7a, 7b der Gehäusewandung 7 untereinander verbinden. 2 zeigt darüber hinaus noch quer zu besagten ersten Trägern 14 angeordnete zweite Träger 15, die einen Teil der mittels erster Träger 14 gebildeten Kammern 12 nochmals unterteilen.
Nach dem Stand der Technik können die Träger 14, 15 mit dem Gehäuseboden 6 stoffschlüssig durch Schweißen oder Kleben verbunden sein. Darüber hinaus können die Träger 14, 15 mit der Gehäusewandung 7 stoffschlüssig durch Kleben verbunden sein, um die Steifigkeit des Batteriegehäuses 4 zu erhöhen und gegebenenfalls die Kammern 12 fluid- bzw. wasserdicht auszubilden.
Im Unterschied zur 2 zeigt 3 eine Batterieanordnung 3' mit einem Batteriegehäuse 4 in einer Aufsicht, welches zwischen Seitenlängsträgern 16, 17 der Unterbodenstruktur des Fahrzeugs 1 und dieselben untereinander verbindenden Querträgern 18, 19 angeordnet und bevorzugt mit besagten Seitenlängsträgern 16, 17 und/oder Querträgern 18, 19 lösbar, insbesondere kraftschlüssig durch Verschraubung (nicht zeichnerisch dargestellt), verbunden ist. Das Gehäuseunterteil 5 des Batteriegehäuses 4 weist lediglich beispielgebend ausschließlich Träger 14 auf, vorliegend lediglich beispielgebend fünf Träger 14, die sich in Fahrzeugquerrichtung (y-Richtung) erstrecken und zu den Seitenlängsträgern 16, 17 benachbarte Wandabschnitte 7a, 7b der Gehäusewandung 7 untereinander verbinden. Durch diese Maßnahme ist das Batteriegehäuse 4 im Hinblick auf ein Seitenaufprallereignis (vgl. Anstoßkraft „F“ gemäß 3) versteift ausgebildet. Das Gehäuseunterteil 5 ist mittels des Gehäusedeckels 8 verschlossen. Die konkrete Ausbildung der Batterieanordnung 3', insbesondere der Fügeverbindungen zwischen den Trägern 14 und dem Gehäuseunterteil 5 sowie dem Gehäusedeckel 8 ergibt sich aus den 4 bis 9.
Erstes Ausführungsbeispiel, welches nicht unter dem Gegenstand der Erfindung steht (4):

So zeigt 4 ein erstes Ausführungsbeispiel der Batterieanordnung 3' mit einem Träger 14, welcher durch ein im Querschnitt gesehen geschlossenes Hohlprofil, insbesondere Kastenprofil, aus Metall oder Kunststoff, insbesondere durch ein Strangpress- oder Pultrusions- bzw. Strangziehprofil gebildet ist. Die Fügeverbindung zwischen dem Träger 14 und dem Gehäuseboden 6 ist in Anlehnung an den Stand der Technik gewählt und ist demnach kraftschlüssiger und/oder stoffschlüssiger Art. D. h. die Fügeverbindung ist beispielsweise mittels hier äußerst schematisch dargestellter mechanischer Befestigungsmittel 20 und/oder durch Schweißung oder Klebung bewirkt. Der Gehäuseboden 6 besteht dazu bevorzugt aus Metallblech, aus einem Organoblech, aus einem Kunststoff oder aus einem faserverstärkten Kunststoff.

Wie der 4 weiter zu entnehmen ist, ist darüber hinaus zusätzlich ein zumindest formschlüssiger Fügeverbund zwischen dem Träger 14 und dem Gehäusedeckel 8 zu verzeichnen, indem der Gehäusedeckel 8 ein Formschlussmittel 21 nach Art einer in Längsrichtung des Trägers 14 sich erstreckenden, vom Batteriegehäuse 4 weg gerichteten Sickenstruktur derart aufweist, das der Träger 14 beidseitig vom Gehäusedeckel 8 bzw. dessen Formschlussmittel 21 eingefasst ist. Das besagte, sozusagen einstückig mit dem Gehäusedeckel 8 ausgebildete Formschlussmittel 21 erstreckt sich bevorzugt über die gesamte Längserstreckung des Trägers 14 und fasst diesen über dessen gesamte Längserstreckung beidseitig ein. Der Gehäusedeckel 8 besteht dazu bevorzugt aus einem Metallblech oder einem Organoblech, wobei besagte Sickenstruktur weiter nach einem an sich bekannten Blechbiege- oder Tiefziehverfahren im Gehäusedeckel 8 ausgebildet ist. Eine derartige Sickenstruktur erlaubt es, den Gehäusedeckel 8 durch eine vertikale Bewegung zum Gehäuseunterteil 5 hin zu bewegen und an der Gehäusewandung 7 zu montieren.
Wie bereits oben dargetan, hat diese Maßnahme den Vorteil, dass neben dem Gehäuseboden 6 und den Trägern 14 auch der Gehäusedeckel 8 vorteilhaft zur Gesamtsteifigkeit des Batteriegehäuses 4 der Batterieanordnung 3' beiträgt. Im Falle eines Seitenaufprallereignisses, einhergehend mit einer Krafteinwirkung „F“ in Längsrichtung des betreffenden, sich vorliegend in Fahrzeugquerrichtung (y-Richtung) erstreckenden Trägers 14 auf denselben, wird dieser vorteilhaft an einem Ausknicken gehindert und besagte Kraft „F“ auch über den Gehäusedeckel 8 in die Gehäusewandung 7 und weiter in die Unterbodenstruktur des Fahrzeugs 1, insbesondere die Seitenlängsträger 16, 17 und/oder Querträger 18, 19 desselben, eingeleitet. Der Gehäusedeckel 8 bildet hierdurch vorteilhaft benachbart zum betreffenden Träger 14 Schubfelder 22 aus, um besagte Kraft „F“ im Sinne der Richtungspfeile 23 abzuleiten.
Alternativ kann der Formschlussverbund auch nur abschnittsweise zwischen dem Gehäusedeckel 8 und dem betreffenden Träger 14 vorgesehen sein, welches insbesondere dann von Vorteil ist, wenn in Anlehnung an den Stand der Technik kreuzweise angeordnete erste und zweite Träger 14, 15 zu verzeichnen sind, beispielsweise erste Träger 14, die sich in Fahrzeugquerrichtung (y-Richtung) und zweite Träger 15, die sich in Fahrzeuglängsrichtung (x-Richtung) erstrecken (nicht zeichnerisch dargestellt).
Die Anbindung der Träger 14, 15 an die Gehäusewandung 7 kann in Anlehnung an den Stand der Technik kraft-, form- und/oder stoffschlüssiger Art sein (nicht zeichnerisch dargestellt).
Zweites Ausführungsbeispiel, welches nicht unter dem Gegenstand der Erfindung steht (5):

Das zweite Ausführungsbeispiel nach 5 unterscheidet sich zum ersten Ausführungsbeispiel dahingehend, dass sowohl der Gehäuseboden 6 als auch der Gehäusedeckel 8 durch Formschluss in der vorbeschriebenen Art mit den Trägern 14 verbunden sind.

Drittes Ausführungsbeispiel, welches unter dem Gegenstand der Erfindung steht (6):

Das dritte Ausführungsbeispiel nach 6 unterscheidet sich zu den vorhergehenden Ausführungsbeispielen zunächst dadurch, dass statt eines Kastenprofils ein Doppel-T-Profil zur Ausbildung der Träger 14 gewählt ist. Darüber hinaus sind der Gehäusedeckel 8 und der Gehäuseboden 6 durch Verprägen derselben mit Profilflanschen 24 des besagten Doppel-T-Profils formschlüssig verbunden. Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass der Gehäusedeckel 8 im Falle eines Crashereignisses seine Lage weitestgehend beibehält und daran gehindert ist, in Fahrzeughochrichtung (z-Richtung) gesehen sich nach oben abzuheben. Eine weitere Fügemaßnahme, beispielsweise kraft- und/oder stoffschlüssiger Art, ist vorteilhaft entbehrlich.

Um in diesem Fall eine Lösbarkeit zumindest des Gehäusedeckels 8 von den Trägern 14 zu gewährleisten, kann entweder eine Verschiebung des Gehäusedeckels 14 in Längsrichtung der Träger 14 entlang deren gesamter Länge nach Art einer Feder-Nut-Verbindung vorgesehen sein, oder es wird lediglich eine abschnittsweise Formschlussverbindung vorgesehen, wobei die Profilflansche 24 unterbrochen und so Freistellungen bewirkt sind, die es erlauben, Verprägungen durch beispielsweise geringfügiges Verschieben des Gehäusedeckels 8 entlang der Träger 14 in den Bereich besagter Freistellungen zu überführen, um im Anschluss daran den Gehäusedeckel 8 abheben zu können (nicht zeichnerisch dargestellt).
Viertes Ausführungsbeispiel, welches nicht unter dem Gegenstand der Erfindung steht (7):

Das vierte Ausführungsbeispiel nach 7 unterscheidet sich zu den vorhergehenden Ausführungsbeispielen zunächst dadurch, dass zur Ausbildung der Träger 14 ein beispielsweise in Blechbauweise hergestelltes Kastenprofil gewählt ist, welches beidseitig durch je ein achsparallel angeordnetes und mit dem besagten Kastenprofil fest verbundenes Schottblech 25 ergänzt ist. Die Schottbleche 25 sind derart dimensioniert, dass diese in Fahrzeughochrichtung (z-Richtung) gesehen über das Kastenprofil hinausragen. Hierdurch ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel sowohl gehäusedeckelseitig als auch gehäusebodenseitig eine sich längs des Trägers 14 erstreckende Aufnahmeöffnung 26 geschaffen, welche jeweils ein Formschlussmittel 21 nach Art einer sich in Längsrichtung des Trägers 14 erstreckenden, zum Batteriegehäuse 4 hin gerichteten, bauraumsparenden Sickenstruktur des Gehäusedeckels 8 und des Gehäusebodens 6 formschlüssig aufnimmt.

Fünftes und sechstes Ausführungsbeispiel, welche nicht unter dem Gegenstand der Erfindung stehen (8 und 9):

Was das fünfte und sechste Ausführungsbeispiel gemäß den 8 und 9 anbelangt, gehen diese von einem Gehäusedeckel 8 und/oder einem nicht zeichnerisch dargestellten Gehäuseboden 6 aus, welche/r aus einem Kunststoff oder einem faserverstärkten Kunststoff bestehen/t und bevorzugt nach einem an sich bekannten Kunststoff-Spritzgieß- oder - Pressverfahren hergestellt sind/ist.

Insoweit zeigt 8 einen Gehäusedeckel 8 aus einem Kunststoff oder einem faserverstärkten Kunststoff, welcher einstückig besagtes Formschlussmittel 21 aufweist. Das Formschlussmittel 21 ist demnach während der Herstellung des Gehäusedeckels 8 an demselben ausgebildet. Insbesondere ist das Formschlussmittel 21 durch zwei parallel zum betreffenden Träger 14 verlaufende Längsstege 21a, 21b des Gehäusedeckels 8 gebildet, welche den Träger 14 im Sinne der Erfindung beidseitig einfassen und so eine Formschlussverbindung zwischen dem Gehäusedeckel 8 und dem Träger 14 bewirken. Darüber hinaus weist der Gehäusedeckel 8 zusätzlich zwischen den Längsstegen 21a, 21b eine sich längs des Trägers 14 erstreckende Ausbuchtung 27 auf, in welche der Träger 14 formschlüssig eindringt. Vorteilhaft trägt besagte Ausbuchtung 27 auch zur Versteifung des Gehäusedeckels 8 quer zur Längserstreckung der Ausbuchung 27 bzw. des Trägers 14 bei.
9 zeigt demgegenüber einen Gehäusedeckel 8 mit einem Formschlussmittel 21 in Form eines Längsstegs 28, welcher von einer sich längs des Trägers 14 erstreckenden Aufnahmenut 29 des Trägers 14 formschlüssig aufgenommen ist. Hierzu ist die Aufnahmenut 29 in einem zum Gehäusedeckel 8 weisenden Oberflächenabschnitt 30 des Trägers 14 ausgebildet. Zusätzlich ist der Träger 14 in Anlehnung an das vorstehende Ausführungsbeispiel gemäß 8 mittels zweier parallel zum betreffenden Träger 14 verlaufender Längsstege 21a, 21b des Gehäusedeckels 8 beidseitig bauraumsparend eingefasst.
Eine weitere, nicht zeichnerisch dargestellte Ausführungsform ergibt sich dadurch, dass zwar der Gehäuseboden 8 durch Formschluss in einer der vorbeschriebenen Arten mit den Trägern 14 und/oder 15 verbunden, jedoch der Gehäusedeckel 8 nach dem Stand der Technik mit dem Gehäuseunterteil 5 verbunden ist, d.h., ohne zusätzlich mit den Trägern 14, 15 Formschluss in einer der vorbeschriebenen Arten einzugehen. Im Vergleich mit einer herkömmlichen stoffschlüssigen Fügeverbindung zwischen dem Gehäuseboden 6 und den Trägern 14 und/oder 15 sind hierdurch insbesondere Einsparungen an Material und Fertigungszeit zu verzeichnen.
Wie insbesondere den 4, 5 und 7 zu entnehmen ist, können der formschlüssig mit den Trägern 14 und/oder 15 verbundene Gehäusedeckel 8 und/oder der formschlüssig mit den Trägern 14 und/oder 15 verbundene Gehäuseboden 6 zusätzlich kraftschlüssig mittels hier äußerst schematisch dargestellter mechanischer Befestigungsmittel 20 und/oder stoffschlüssig, durch Klebung (insbesondere im Hinblick auf den Gehäusedeckel 8) oder Schweißung (insbesondere im Hinblick auf den Gehäuseboden 6) verbunden sein, um eine erhöhte Stabilität des Batteriegehäuses 4 und gegebenenfalls einen fluiddichten Verschluss der gebildeten Kammern 12 zu schaffen. Es versteht sich für den Fachmann von selbst, dass im Hinblick auf den Gehäusedeckel 8 oder den Gehäuseboden 6 die Fügeverbindung so gewählt ist, dass eine weitestgehend zerstörungsfreie Abnahme des Gehäusedeckels 8 oder Gehäusebodens 9 gewährleistet ist, um beispielsweise bei Bedarf Speicherzellen 13 auswechseln zu können. Ungeachtet des Vorstehenden ist jedoch aufgrund der Anforderung an ein fluiddichtes Batteriegehäuse 4 bevorzugt anzustreben, den Gehäusedeckel 8 und den Gehäuseboden 9 ohne Durchbrüche oder Bohrungen für etwaige kraftschlüssige Verbindungselemente, wie Schrauben, auszubilden.
Die vorstehenden Ausführungsbeispiele stellen auf Träger 14 ab, die sich in Fahrzeugquerrichtung (y-Richtung) erstrecken oder kreuzweise (Träger 14 und 15) angeordnet sind, wobei im letzteren Fall erste Träger 14 sich in Fahrzeugquerrichtung (y-Richtung) und zweite Träger 15 sich in Fahrzeuglängsrichtung (x-Richtung) erstrecken, wodurch zwischen den Trägern 14, 15 ein Winkel von 90° eingeschlossen ist. Durch die Erfindung mit erfasst ist selbstverständlich auch eine Batterieanordnung 3' der erfindungsgemäßen Art, bei der ausschließlich sich in Fahrzeuglängsrichtung (x-Richtung) erstreckende Träger 15 vorgesehen sind (nicht zeichnerisch dargestellt). Darüber hinaus ist die Erfindung nicht auf besagten Winkel von 90° beschränkt, sondern erfasst jedwede geeigneten kreuzweise Anordnung der ersten und zweiten Träger 14, 15 zueinander, d.h., eine Anordnung mit einem von 90° abweichenden Winkel (nicht zeichnerisch dargestellt).
Bezugszeichenliste

1: Fahrzeug
2: Elektromotor
3: Batterieanordnung
3': Batterieanordnung
4: Batteriegehäuse
5: Gehäuseunterteil
6: Gehäuseboden
7: Gehäusewandung
7a: Wandabschnitt
7b: Wandabschnitt
8: Gehäusedeckel
9: Durchgangsbohrung
10: Gewindebohrung
11: Innenraum
12: Kammer
13: Speicherzelle
14: Träger
15: Träger
16: Seitenlängsträger
17: Seitenlängsträger
18: Querträger
19: Querträger
20: Befestigungsmittel
21: Formschlussmittel
21a: Längssteg
21b: Längssteg
22: Schubfeld
23: Richtungspfeil
24: Profilflansch
25: Schottblech
26: Aufnahmeöffnung
27: Ausbuchtung
28: Längssteg
29: Aufnahmenut
30: Oberflächenabschnitt

Claims

Batterieanordnung (3'), mit einem Batteriegehäuse (4), welches ein wannenartiges Gehäuseunterteil (5) mit einem Gehäuseboden (6) und einer Gehäusewandung (7) sowie einen mit dem Gehäuseunterteil (5) lösbar verbundenen oder verbindbaren Gehäusedeckel (8) aufweist, wobei das Gehäuseunterteil (5) einen Innenraum (11) definiert, welcher Kammern (12) zur Aufnahme von elektrochemischen Speicherzellen (13) und/oder Zellmodulen ausbildet, wobei besagte Kammern (12) mittels zumindest eines gegenüberliegend angeordnete Wandabschnitte (7a, 7b) der Gehäusewandung (7) verbindenden Trägers (14, 15) voneinander separiert sind, und wobei der Gehäusedeckel (8) und der Gehäuseboden (6) mit dem zumindest einen Träger (14, 15) zumindest abschnittsweise formschlüssig verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (14) durch ein Doppel-T-Profil gebildet ist und der Gehäusedeckel (8) und der Gehäuseboden (6) durch Verprägen derselben mit Profilflanschen (24) des Doppel-T-Profils formschlüssig verbunden sind.
Batterieanordnung (3') nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäusedeckel (8) und der Gehäuseboden (6) wenigstens ein Formschlussmittel (21) derart ausbilden oder aufweisen, dass der zumindest eine Träger (14, 15) jeweils beidseitig formschlüssig eingefasst ist.
Batterieanordnung (3') nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Formschlussmittel (21) einstückig mit dem Gehäusedeckel (8) oder dem Gehäuseboden (6) ausgebildet ist.
Batterieanordnung (3') nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Formschlussmittel (21) sich über die gesamte Längserstreckung des zumindest einen Trägers (14) erstreckt.
Batterieanordnung (3') nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäusedeckel (8) und/oder der Gehäuseboden (6) zusätzlich kraft- und/oder stoffschlüssig mit dem zumindest einen Träger (14) verbunden ist/sind.
Batterieanordnung (3') nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäusedeckel (8) und/oder der Gehäuseboden (6) aus Metallblech, aus einem Kunststoff, aus einem faserverstärkten Kunststoff oder aus einem Organoblech gebildet sind.
Batterieanordnung (3') nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Träger (14) durch ein Strangpress- oder Pultrusionsprofil gebildet oder in Blechbauweise, als Gussteil oder als Kunststoff-Metall-Hybridbauteil hergestellt ist.
Fahrzeug (1), mit einer Batterieanordnung (3') nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Fahrzeug (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Batteriegehäuse (4) an Seitenlängsträgern (16, 17) und/oder dieselben untereinander verbindenden Querträgern (18, 19) des Fahrzeugs (1) abgestützt ist.
Fahrzeug (1) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Träger (14) sich in Fahrzeugquerrichtung (y-Richtung) oder in Fahrzeuglängsrichtung (x-Richtung) erstreckt.