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Die Erfindung betrifft eine Gehäuseanordnung für einen elektrischen Energiespeicher mit einem inneren und einem äußeren Gehäuseteil, welche jeweils wannenförmig ausgebildet sind. Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Gehäuseanordnung.
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Elektrisch betreibbare Kraftfahrzeuge, beispielsweise reine Elektrofahrzeuge (ausschließlich mit einem oder mehreren Elektromotoren zum Vortrieb ausgestattet), Hybrid-Fahrzeuge (ausgestattet mit zumindest einem Elektromotor und zumindest einem Verbrennungsmotor) sowie wasserstoffelektrische Fahrzeuge (ausgestattet mit zumindest einem Elektromotor sowie einer Einrichtung zum Erzeugen elektrischer Energie, wie beispielsweise einer Brennstoffzelle), benötigen einen elektrischen Energiespeicher zum Speichern beziehungsweise Zwischenspeichern elektrischer Energie. Bei dem elektrischen Energiespeicher handelt es sich beispielsweise um eine Batterie beziehungsweise einen Akku. Insbesondere ist der Energiespeicher als Hochvolt-Speicher mit einem nominellen Spannungsniveau von mehr als 80 V, bevorzugt mehr als 200 V, beispielsweise 400 V oder 800 V, ausgeführt. Ein elektrischer Energiespeicher besteht üblicherweise aus einer Vielzahl an Zellen. Jede dieser Zellen kann einen Elektrolyten sowie Elektroden aufweisen. In dem elektrischen Energiespeicher wird die Vielzahl an Zellen parallel und/oder seriell zueinander verschaltet. Insbesondere können mehrere Zellen innerhalb einer Gruppe seriell zueinander geschaltet sein und mehrere dieser Gruppen parallel zueinander geschaltet sein.
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Um dem elektrischen Energiespeicher Stabilität zu geben und um die Vielzahl an Zellen sicher aufnehmen zu können, benötigt der elektrische Energiespeicher ein Gehäuse. Ein solches Gehäuse muss eine Vielzahl an Kriterien erfüllen. Beispielsweise muss die mechanische Stabilität des Gehäuses ausreichend sein, um Beschädigungen an den Zellen oder an deren Verschaltung aufgrund mechanischer Belastung zu vermeiden. Weiterhin muss das Gehäuse hohe Dichtigkeitsanforderungen erfüllen, um einerseits die Batterie vor Zutritt von äußeren Medien, wie z.B. Spritzwasser, zu schützen als auch andererseits im Falle eines Unfalles einen möglichen Austritt des Elektrolyts zu vermeiden. Zuletzt ist häufig auch eine Kühlung des elektrischen Energiespeichers vorgesehen. Diese Kühlung kann insbesondere durch das Gehäuse erfolgen, welches hierzu besonders vorteilhaft von einem Kühlmedium durchströmt werden kann. Aufgrund der hohen Anforderungen an das Gehäuse des elektrischen Energiespeichers ist dieser üblicherweise sehr schwer. Dies ist insbesondere vor dem Hintergrund, dass der elektrische Energiespeicher eines elektrisch betreibbaren Kraftfahrzeugs einen hohen Anteil an dem Gesamtgewicht des Kraftfahrzeugs in Anspruch nimmt, problematisch. Denn ein hoher Anteil des Gewichts des elektrischen Energiespeichers ist wiederum auf dessen Gehäuse zurückzuführen.
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Die mechanische Stabilität wird üblicherweise durch aufwändige und schwere Konstruktionen aus zusammengeschweißten Strangpressprofilen, welche das Gehäuse bilden und/oder versteifen, gewährleistet. Um den Dichtigkeitsanforderungen zu entsprechen, ist ein solches Gehäuse üblicherweise zudem mittels Dichtmasse und/oder Klebstoff verschlossen. Daraus resultiert das oben genannte hohe Gewicht.
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Vor diesem Hintergrund offenbart die
CN 109 216 605 A ein Gehäuse für einen elektrischen Energiespeicher mit zwei ineinander geschachtelten wannenförmigen Gehäuseteilen, einem Rahmen sowie innerhalb des Gehäuses angeordneten Kühlkanälen.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Gehäuseanordnung für ein Gehäuse eines elektrischen Energiespeichers bereitzustellen, durch welche eine einfachere Herstellung des Gehäuses, ein verringertes Gewicht sowie eine verbesserte Kühlung ermöglicht werden.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausführungsformen mit zweckmäßigen Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Die Erfindung geht aus von einer Gehäuseanordnung für einen elektrischen Energiespeicher, mit
- - einem inneren Gehäuseteil, welches eine erste wannenförmige Ausbuchtung mit einer inneren Grundfläche zur Aufnahme von Batteriezellen auf einer konkaven Seite des inneren Gehäuseteils aufweist, und
- - einem äußeren Gehäuseteil, welches eine zweite wannenförmige Ausbuchtung mit einer äußeren Grundfläche aufweist, wobei
- - das innere Gehäuse auf einer konkaven Seite des wannenförmigen äußeren Gehäuseteils angeordnet ist, sodass die erste wannenförmige Ausbuchtung zumindest teilweise innerhalb der zweiten wannenförmigen Ausbuchtung angeordnet ist.
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Zur Lösung der oben genannten Aufgabe ist vorgesehen, dass das äußere Gehäuseteil zumindest eine Erhebung auf der konkaven Seite aufweist, wobei durch die Erhebung des äußeren Gehäuseteils das innere Gehäuseteil von der äußeren Grundfläche beabstandet ist, und/oder das innere Gehäuseteil zumindest eine Erhebung auf einer konvexen Seite des inneren Gehäuseteils aufweist, wobei durch die Erhebung des inneren Gehäuseteils das äußere Gehäuseteil von der inneren Grundfläche beabstandet ist. Mit anderen Worten weist das äußere Gehäuseteil und/oder das innere Gehäuseteil die zumindest eine Erhebung auf. Durch die Erhebung eines der beiden Gehäuseteile ist die Grundfläche des entsprechenden Gehäuseteils von dem jeweils anderen Gehäuseteil beabstandet. Mit anderen Worten dient die zumindest eine Erhebung als Abstandshalter zwischen dem inneren und dem äußeren Gehäuseteil. Insbesondere werden durch die zumindest eine Erhebung die innere Grundfläche und die äußere Grundfläche voneinander beabstandet.
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Die zweite wannenförmige Ausbuchtung ist insbesondere größer als die erste wannenförmige Ausbuchtung, sodass die erste wannenförmige Ausbuchtung teilweise, zumindest im Wesentlichen oder bevorzugt vollständig innerhalb der zweiten wannenförmigen Ausbuchtung angeordnet werden kann. Dabei sind die Größenverhältnisse des inneren und des äußeren Gehäuseteils, insbesondere der ersten wannenförmigen Ausbuchtung und der zweiten wannenförmigen Ausbuchtung, insbesondere so gewählt, dass sich ein vorbestimmter Abstand zwischen dem inneren und dem äußeren Gehäuseteil ergibt. In einem konkreten Beispiel kann der durch die erste beziehungsweise zweite wannenförmige Ausbuchtung umschlossene Bereich zumindest im Wesentlichen quaderförmig sein. Dieser vorbestimmte Abstand kann alternativ oder zusätzlich teilweise oder vollständig durch die zumindest eine Erhebung vorgegeben sein. Durch das Anordnen des inneren Gehäuseteils, insbesondere der ersten wannenförmigen Ausbuchtung, innerhalb des äußeren Gehäuseteils, insbesondere innerhalb der zweiten wannenförmigen Ausbuchtung, ergibt sich eine doppelwandige Gestaltung der Gehäuseanordnung. Diese doppelwandige Gestaltung ermöglicht eine hohe Festigkeit bei geringem Gewicht. Zudem kann durch die Anordnung eines Kühlmittelkanals zwischen dem inneren und dem äußeren Gehäuseteils oder durch Nutzung des Zwischenraums als Kühlmittelkanal eine verbesserte Wärmeabfuhr gewährleistet sein.
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Insbesondere sind die innere und die äußere Grundfläche parallel zueinander oder zumindest im Wesentlichen parallel zueinander. Alternativ oder zusätzlich können die innere und/oder die äußere Grundfläche parallel zu einer Haupterstreckungsfläche des inneren und des äußeren Gehäuseteils sein. Die jeweilige wannenförmige Ausbuchtung kann eine Tiefe aufweisen, die senkrecht zu der Hauptausdehnungsfläche des jeweiligen Gehäuseteils und/oder senkrecht zu der jeweiligen Grundfläche verläuft. Die jeweilige Grundfläche kann insbesondere als Boden der jeweiligen wannenförmigen Ausbuchtung angesehen werden.
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Die erste wannenförmige Ausbuchtung ist insbesondere derart ausgestaltet, dass innerhalb der ersten wannenförmigen Ausbuchtung, also auf deren innerer Grundfläche beziehungsweise der konkaven Seite des inneren Gehäuseteils, Platz zur Aufnahme und/oder Verschaltung von Batteriezellen gegeben ist. Mit anderen Worten ist die erste wannenförmige Ausbuchtung derart ausgestaltet, dass diese vorteilhafterweise zur bestimmungsgemäßen Anordnung und Verschaltung von Batteriezellen innerhalb der ersten wannenförmigen Ausbuchtung beziehungsweise auf der durch die erste wannenförmige Ausbuchtung gebildeten inneren Grundfläche ausgebildet ist. Dabei ist die Tiefe der ersten wannenförmigen Ausbuchtung insbesondere derart gewählt, dass diese im Wesentlichen der Höhe der darin anzuordnenden Batteriezellen entspricht. Auf diese Weise ist gewährleistet, dass der innere Gehäuseteil nach Anordnung der Batteriezellen mithilfe eines ebenen Deckels verschlossen werden kann. Ein solcher Deckel kann optional Bestandteil der Gehäuseanordnung sein. Durch das innere Gehäuseteil, das äußere Gehäuseteil und den Deckel kann ein vollständiges Gehäuse für einen elektrischen Energiespeicher bereitgestellt sein. Optional kann die Gehäuseanordnung beziehungsweise das genannte Gehäuse zusätzlich durch Metallprofile versteift werden.
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Gemäß einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass die zumindest eine Erhebung des äußeren Gehäuseteils in einem Bereich der äußeren Grundfläche angeordnet ist und/oder die zumindest eine Erhebung des inneren Gehäuseteils in einem Bereich der inneren Grundfläche angeordnet ist. Mit anderen Worten ist vorgesehen, dass die jeweilige Erhebung direkt senkrecht zu der jeweiligen Grundfläche angeordnet ist. Beispielsweise ist die jeweilige Erhebung direkt an der jeweiligen Grundfläche befestigt. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die jeweilige Erhebung die jeweilige Grundfläche unterbricht. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn die zumindest eine Erhebung durch Umformung der jeweiligen Grundfläche gebildet ist. Durch diese Weiterbildung ist insbesondere gewährleistet, dass die beiden Grundflächen den vorbestimmten Abstand zueinander aufweisen.
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Gemäß einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass sich die zumindest eine Erhebung des inneren Gehäuseteils in einem Flankenbereich zwischen der inneren Grundfläche und einem Rand des inneren Gehäuseteils befindet und/oder sich die zumindest eine Erhebung des äußeren Gehäuseteils in einem Flankenbereich zwischen der äußeren Grundfläche und einem Rand des äußeren Gehäuseteils befindet. Der Flankenbereich bezieht sich dabei insbesondere auf die jeweilige wannenförmige Ausbuchtung. Als Rand wird dabei insbesondere der jeweilige Rand an der Oberseite der ersten beziehungsweise zweiten wannenförmigen Ausbuchtung bezeichnet. In diesem Fall kann der Rand dadurch definiert werden, dass dieser die jeweilige Öffnung der ersten beziehungsweise zweiten wannenförmigen Ausbuchtung in Umfangsrichtung beziehungsweise in tangentialer Richtung umgibt. Der Flankenbereich kann beispielsweise entsprechend einer Mantelfläche eines Kegelstumpfs gestaltet sein. Im Falle jeweils quaderförmig ausgeführter wannenförmiger Ausbuchtungen ist insbesondere vorgesehen, dass der Flankenbereich durch vier an die Grundfläche und die Deckfläche des Quaders angrenzende Seiten gebildet ist. Durch solche Erhebungen im Flankenbereich kann gewährleistet sein, dass der innere und der äußere Gehäuseteil auch im Flankenbereich gemäß dem vorbestimmten Abstand beabstandet sind. Der vorbestimmte Abstand im Flankenbereich kann sich dabei von dem vorbestimmten Abstand im Bereich der Grundfläche unterscheiden.
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Gemäß einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass das innere Gehäuseteil und das äußere Gehäuseteil an ihrem Rand einen jeweiligen umlaufenden Kragen aufweisen und das innere Gehäuseteil und das äußere Gehäuseteil über den jeweiligen Kragen miteinander verbunden sind. Der jeweilige Kragen des inneren und/oder äußeren Gehäuseteils kann die Öffnung der jeweiligen wannenförmigen Ausbuchtung des jeweiligen Gehäuseteils dabei (analog wie oben beschrieben der Rand) in Umfangsrichtung umschließen. Beispielsweise ist der Kragen eines jeweiligen Gehäuseteils dabei zumindest im Wesentlichen parallel zur Grundfläche des entsprechenden Gehäuseteils ausgerichtet.
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Insbesondere sind die jeweiligen Kragen der beiden Gehäuseteile dabei stoffschlüssig miteinander verbunden. In konkreten Beispielen kann vorgesehen sein, dass das innere und das äußere Gehäuseteil durch Kleben, Verschweißen, Löten oder Ähnliches miteinander verbunden sind. Zusätzlich zu der Verbindung über den jeweiligen Kragen können die beiden Gehäuseteile optional auch noch anderweitig verbunden sein. Durch den jeweiligen Kragen sowie die Verbindung der beiden Gehäuseteile hierüber kann eine hohe Stabilität gewährleistet werden. Außerdem ist eine hohe Dichtigkeit der Gehäuseteile sowie des Zwischenraums gewährleistet. Der oben genannte optionale Deckel der Gehäuseanordnung kann zusätzlich auf dem Kragen des inneren Gehäuseteils angeordnet sein beziehungsweise mit diesem verbunden sein. Insbesondere ist der Kragen des inneren Gehäuseteils aus diesem Grund zumindest im Wesentlichen parallel zu dem Deckel. Die jeweiligen Kragen der beiden Gehäuseteile können optional parallel zueinander sein.
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Gemäß einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass die zumindest eine Erhebung des äußeren Gehäuseteils und/oder des inneren Gehäuseteils aus demselben Material wie das übrige Gehäuseteil gebildet sind. Beispielsweise sind das innere und/oder äußere Gehäuseteil sowie die jeweilige Erhebung aus einem metallischen Werkstoff oder einem Verbundwerkstoff gebildet. Dabei sind bei dem Einsatz metallischer Werkstoffe optionalerweise Mischbauweisen, beispielsweise eine Kombination aus Stahl und Aluminium, möglich. In weiterer Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die zumindest eine Erhebung des äußeren Gehäuseteils und/oder des inneren Gehäuseteils einteilig mit dem übrigen Gehäuseteil ausgeführt ist. Mit anderen Worten kann in diesem Fall vorgesehen sein, dass die jeweilige Erhebung nicht nachträglich an das jeweilige Gehäuseteil angebracht ist. Stattdessen ist die zumindest eine Erhebung bereits beim Urformen des jeweiligen Gehäuseteils als Teil desselben gebildet. Insgesamt ergibt sich hierdurch eine besonders einfache Herstellbarkeit der erfindungsgemäßen Gehäuseanordnung.
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Gemäß einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass die zumindest eine Erhebung durch Umformen, insbesondere Tiefziehen oder Streckziehen, des jeweiligen Gehäuseteils gebildet ist. Mit anderen Worten ist das Gehäuseteil durch einen solchen Umformvorgang derart umgeformt worden, dass in diesem Rahmen die zumindest eine Erhebung ausgestaltet ist. Insbesondere wird im Rahmen des Umformvorgangs, insbesondere eines Tiefziehvorgangs, das jeweilige Gehäuseteil so umgeformt, dass die zumindest eine Erhebung, insbesondere in der Grundfläche und/oder dem Flankenbereich, entsteht.
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Auf diese Weise kann eine noch einfachere Herstellung der Gehäuseanordnung gewährleistet werden.
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Gemäß einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass die zumindest eine Erhebung sowie die jeweilige wannenförmige Ausbuchtung in demselben Umformvorgang, insbesondere Tiefziehvorgang, gebildet sind. Mit anderen Worten kann vorgesehen sein, dass aus einem Rohling innerhalb desselben Umformvorgangs, insbesondere Tiefziehvorgangs, sowohl die zumindest eine Erhebung als auch die jeweilige wannenförmige Ausbuchtung gebildet sind. Dabei kann derselbe Umformvorgang auch ein schrittweises Umformen mit mehreren aufeinanderfolgenden Presskonturen beinhalten, soweit dies üblich ist. Auf diese Weise kann aus einem jeweiligen, insbesondere flachen, Rohling das innere und/oder das äußere Gehäuseteil mit der zumindest einen Erhebung im Rahmen eines Umformvorgangs gebildet werden.
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Gemäß einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass durch die zumindest eine Erhebung, das innere Gehäuseteil sowie das äußere Gehäuseteil ein Kühlmittelkanal gebildet ist. Mit anderen Worten kann vorgesehen sein, dass der Zwischenraum, welcher sich durch die zumindest eine Erhebung zwischen dem inneren und dem äußeren Gehäuseteil ergibt, als Kühlmittelkanal nutzbar gemacht ist. Hierzu kann es vorgesehen sein, dass entsprechende Zuflüsse und Abflüsse an dem äußeren Gehäuseteil angeordnet sind. Dabei sind die Dimensionen des Kühlmittelkanals durch die Erhebung, welche den vorbestimmten Abstand zwischen dem inneren und dem äußeren Gehäuseteil vorgibt, fest vorgegeben. Es kann somit eine besonders gute Möglichkeit zur Kühlung des Gehäuses gegeben werden.
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Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Gehäuseanordnung mit den folgenden Schritten:
- - Herstellen eines inneren Gehäuseteils, welches eine erste wannenförmige Ausbuchtung mit einer inneren Grundfläche zur Aufnahme von Batteriezellen auf einer konkaven Seite des inneren Gehäuseteils aufweist,
- - Herstellen eines äußeren Gehäuseteils, welches eine zweite wannenförmige Ausbuchtung mit einer äußeren Grundfläche aufweist, und
- - Anordnen des inneren Gehäuseteils auf einer konkaven Seite des wannenförmigen äußeren Gehäuseteils, sodass die erste wannenförmige Ausbuchtung zumindest teilweise innerhalb der zweiten wannenförmigen Ausbuchtung angeordnet ist.
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Um die oben genannte Aufgabe zu lösen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass bei dem Herstellen des äußeren Gehäuseteils zumindest eine Erhebung auf der konkaven Seite des äußeren Gehäuseteils geformt wird, sodass bei dem Anordnen das innere Gehäuseteil durch die Erhebung des äußeren Gehäuseteils von der äußeren Grundfläche beabstandet wird, und/oder bei dem Herstellen des innere Gehäuseteils zumindest eine Erhebung auf einer konvexen Seite des inneren Gehäuseteils geformt wird, sodass bei dem Anordnen das äußere Gehäuseteil durch die Erhebung des inneren Gehäuseteils von der inneren Grundfläche beabstandet wird.
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Gemäß einer Weiterbildung des Verfahrens ist vorgesehen, die zumindest eine Erhebung sowie die jeweilige wannenförmige Ausbuchtung durch denselben Umformvorgang, insbesondere Tiefziehvorgang, zu bilden. Mit anderen Worten erfolgt das Umformen, insbesondere Tiefziehen oder Streckziehen, eines jeweiligen Rohlings derart, dass sowohl die jeweilige wannenförmige Ausbuchtung des äußeren und/oder inneren Gehäuseteils als auch die zumindest eine Erhebung gebildet werden. Mit anderen Worten werden die zumindest eine Erhebung (des ersten und/oder zweiten Gehäuseteils) sowie die jeweilige wannenförmige Ausbuchtung (des ersten und/oder zweiten Gehäuseteils) teilweise oder vollständig während desselben Verarbeitungsschrittes gebildet. Auf diese Weise kann ein besonders einfacher Herstellprozess für die erfindungsgemäße Gehäuseanordnung gewährleistet werden.
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Weitere optionale Verfahrensschritte können beinhalten, dass die Batteriezellen auf der inneren Grundfläche beziehungsweise auf der konkaven Seite der ersten wannenförmigen Ausbuchtung des inneren Gehäuseteils angeordnet und/oder miteinander verschaltet werden. Dabei kann das Verschalten der Batteriezellen relativ zueinander in Reihe und/oder in Serie erfolgen. Insbesondere werden mehrere Batteriezellen einer Gruppe in Serie geschaltet und mehrere solcher Gruppen parallel geschaltet.
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Ein weiterer Arbeitsschritt kann das Anordnen des Deckels beinhalten. Insbesondere wird der Deckel dabei auf dem inneren Gehäuseteil angeordnet und/oder befestigt. Durch das Anordnen des Deckels auf dem inneren Gehäuseteil kann die erste wannenförmige Ausbuchtung nach außen abgedichtet werden. Insbesondere erfolgt dies erst nach dem Anordnen der Batteriezellen. Das Anbringen des Deckels an dem inneren Gehäuseteil kann mittels eines Formschlusses und/oder eines Stoffschlusses, beispielsweise durch Löten und/oder Schweißen und/oder Kleben, erfolgen. Die Gehäuseanordnung sowie das Verfahren zum Herstellen der Gehäuseanordnung beziehen sich stark aufeinander. Aus Gründen der Knappheit sind Merkmale und deren Vorteile, welche bereits in Bezug auf die Gehäuseanordnung offenbart wurden, an dieser Stelle nicht erneut beschrieben. Dennoch beziehen sich sämtliche Merkmale und Weiterbildungen, welche in Bezug auf die Gehäuseanordnung beziehungsweise das Verfahren zum Herstellen der Gehäuseanordnung offenbart wurden, jeweils auch auf den anderen Gegenstand.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung(en). Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Dabei zeigen:
- 1 in einer schematischen Perspektivansicht jeweils ein wannenförmiges inneres und äußeres Gehäuseteil; und
- 2 die beiden Gehäuseteile zusammengesetzt zu einer Gehäuseanordnung in einer schematischen Perspektivansicht.
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1 zeigt in einer schematischen Perspektivansicht ein inneres Gehäuseteil 1 und ein äußeres Gehäuseteil 2, welche zu einer Gehäuseanordnung 9 zusammengesetzt werden können. Das innere Gehäuseteil 1 sowie das äußere Gehäuseteil 2 weisen eine jeweilige wannenförmige Ausbuchtung 10, 20 auf.
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Die erste wannenförmige Ausbuchtung 10 des inneren Gehäuseteils 1 ist dazu ausgebildet, Batteriezellen aufzunehmen. Mit anderen Worten ist eine Anordnung der Batteriezellen auf einer konkaven Seite des inneren Gehäuseteils 1, nämlich in der ersten wannenförmigen Ausbuchtung 10, vorgesehen. An der Unterseite der wannenförmigen Ausbuchtung 10 weist das innere Gehäuseteil 1 eine innere Grundfläche 11 auf. Die innere Grundfläche 11 ist insbesondere im Wesentlichen eben gestaltet. An die Grundfläche 11 schließt ein Flankenbereich 12 an. Die wannenförmige Ausbuchtung 10 ist insbesondere durch die innere Grundfläche 11 sowie den Flankenbereich 12 bereitgestellt. Der Flankenbereich 12 ist insbesondere umlaufend und umschließt das Innere der wannenförmigen Ausbuchtung hinsichtlich zweier Raumrichtungen (y und z). An der Oberseite der wannenförmigen Ausbuchtung 10 ist ein Rand 13 angeordnet. Der Flankenbereich 12 verbindet insbesondere die Grundfläche 11 und den Rand 13. Insbesondere ist der Rand 13 umlaufend. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Rand 13 gemäß einem Kragen 14 ausgeformt. Insbesondere ist eine Fläche des Kragens 14 dabei zumindest im Wesentlichen parallel zu der Grundfläche 11.
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Die zweite wannenförmige Ausbuchtung 20 des äußeren Gehäuseteils 2 ist dazu ausgebildet, die erste wannenförmige Ausbuchtung 10 aufzunehmen. Mit anderen Worten ist eine Anordnung der ersten wannenförmigen Ausbuchtung 10 auf einer konkaven Seite des äußeren Gehäuseteils 2, nämlich in der ersten wannenförmigen Ausbuchtung 10, vorgesehen. An der Unterseite der wannenförmigen Ausbuchtung 10 weist das innere Gehäuseteil 1 eine innere Grundfläche 11 auf. Die innere Grundfläche 11 ist insbesondere im Wesentlichen eben gestaltet. An die Grundfläche 11 schließt ein Flankenbereich 12 an. Die wannenförmige Ausbuchtung 10 ist insbesondere durch die innere Grundfläche 11 sowie den Flankenbereich 12 bereitgestellt. Der Flankenbereich 12 ist insbesondere umlaufend und umschließt das Innere der wannenförmigen Ausbuchtung hinsichtlich zweier Raumrichtungen (y und z). An der Oberseite der wannenförmigen Ausbuchtung 10 ist ein Rand 13 angeordnet. Der Flankenbereich 12 verbindet insbesondere die Grundfläche 11 und den Rand 13. Insbesondere ist der Rand 13 umlaufend. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Rand 13 gemäß einem Kragen 14 ausgeformt. Insbesondere ist eine Fläche des Kragens 14 dabei zumindest im Wesentlichen parallel zu der Grundfläche 11.
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Die wannenförmige Ausbuchtung 10 beziehungsweise die innere Grundfläche 11 des inneren Gehäuseteils 1 weist eine Länge l1 sowie eine Breite b1 auf. Die wannenförmige Ausbuchtung 20 beziehungsweise die Grundfläche 21 des äußeren Gehäuseteils 2 weist eine Breite b2 und eine Länge l2 auf. Dabei ist die Länge l2 größer als die Länge l1 und die Breite b2 größer als die Breite b1. Dies ermöglicht, dass die erste wannenförmige Ausbuchtung 10 innerhalb der zweiten wannenförmigen Ausbuchtung 20 angeordnet wird. Dabei kommen insbesondere die jeweiligen Kragen 14, 24 beider Gehäuseteile 1, 2 direkt aufeinander zu liegen. Insbesondere sind die beiden Kragen 14, 24 parallel zueinander und/oder berühren sich in einem zusammengebauten Zustand der Gehäuseanordnung 9 flächig. Die zweite wannenförmige Ausbuchtung 20 umschließt somit die erste wannenförmige Ausbuchtung 10 in dem zusammengebauten Zustand zumindest teilweise.
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Dabei ist es vorteilhaft, wenn die innere Grundfläche 11 und die äußere Grundfläche 21 einen definierten Abstand zueinander haben. Insbesondere kann dieser definierte Abstand einem vorbestimmten Abstand entsprechen. Dies gilt analog auch für andere Bereiche der beiden Gehäuseteile 1, 2, beispielsweise in den Flankenbereichen 12, 22. Aus diesem Grund weist das äußere Gehäuseteil 2 zumindest eine Erhebung 3 auf seiner konkaven Seite auf. Mit anderen Worten ist die zumindest eine Erhebung 3 auf der Innenseite der wannenförmigen Ausbuchtung 20 angeordnet. Die zumindest eine Erhebung 3 kann im Bereich der Grundfläche 21 oder in dem Flankenbereich 22 angeordnet sein. Im vorliegenden Beispiel sind jeweilige Erhebungen 3 sowohl im Flankenbereich 22 als auch im Bereich der Grundfläche 21 angeordnet. Unterschiedliche beispielhafte Konturen 30, 31 sind in 1 vergrößert dargestellt. Durch die zumindest eine Erhebung 3 erfolgt ein Abstützen der ersten wannenförmigen Ausbuchtung 10. In dem zusammengebauten Zustand der Gehäuseanordnung 9 berührt insbesondere die innere Grundfläche 11 mit ihrer Unterseite die zumindest eine Erhebung 3, insbesondere alle Erhebungen 3, welche im Bereich der äußeren Grundfläche 21 angeordnet sind. Alternativ oder zusätzlich ist vorgesehen, dass der Flankenbereich 12 mit seiner Außenseite optional diejenigen Erhebungen 3 berührt, welche in dem Flankenbereich 22 angeordnet sind. Insgesamt erfolgt durch die zumindest eine Erhebung 3 eine Beabstandung des inneren Gehäuseteils 1 von der äußeren Grundfläche 21. Beispielsweise erfolgt eine Beabstandung der inneren Grundfläche 11 von der äußeren Grundfläche 21. Alternativ oder zusätzlich erfolgt eine Beabstandung des Flankenbereichs 12 des inneren Gehäuseteils 1 von dem Flankenbereich 22 des äußeren Gehäuseteils 2. Die zumindest eine Erhebung 3 kann daher auch als Beabstandungskontur bezeichnet werden.
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Durch die genannte Beabstandung ergibt sich ein definierter Abstand, insbesondere entsprechend dem vorbestimmten Abstand, zwischen dem inneren Gehäuseteil 1 und dem äußeren Gehäuseteil 2. Dies führt dazu, dass ein sich ergebender Zwischenraum zur Kühlung von Batteriezellen genutzt werden kann, welche in der ersten wannenförmigen Ausbuchtung angeordnet sind. Beispielsweise kann in dem Zwischenraum ein Fluidkanal angeordnet werden oder der ganze Zwischenraum als Fluidkanal genutzt werden.
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Beispielsweise kann die Erhebung 3 entsprechend der beispielhaften Kontur 31 auf der Innenseite beziehungsweise konkaven Seite des äußeren Gehäuseteils 2 aufgesetzt beziehungsweise angeordnet werden. Dementsprechend kann die aufgesetzte Erhebung 3 beispielsweise trapezförmig oder rechteckig sein. Die Befestigung an dem äußeren Gehäuseteil 2 kann mittels Kleben oder Schweißen erfolgen.
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Alternativ kann die Erhebung 3 entsprechend der beispielhaften Kontur 30 geformt sein. In diesem Beispiel ist die Erhebung 3 insbesondere durch Umformen, insbesondere Tiefziehen oder Streckziehen, gebildet. Mit anderen Worten ist die Erhebung 3 aus dem Material des jeweiligen Gehäuseteils 1, 2 und durch Umformung desselben gebildet. Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass die jeweilige Erhebung 3 durch denselben Umformvorgang, insbesondere Tiefziehvorgang, wie die jeweilige wannenförmige Ausbuchtung 10, 20 gebildet ist. Mit anderen Worten kann ein Umformvorgang zum Ausformen sowohl der Erhebung 3 als auch der jeweiligen wannenförmigen Ausbuchtung 10, 20 genutzt werden. Somit werden die jeweilige wannenförmige Ausbuchtung 10, 20 sowie die Erhebung in demselben Verarbeitungsschritt erzeugt. Dabei kann auch ein schrittweises Umformen, insbesondere Tiefziehen oder Streckziehen, durch mehrere unterschiedliche Umformwerkzeuge beziehungsweise Tiefziehwerkzeuge vorgesehen sein. In diesem Fall ist insbesondere die Erhebung 3 sowie das jeweilige Gehäuseteil 1, 2 aus demselben Material gefertigt.
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Zur weiteren Versteifung kann, wie in 1 dargestellt ist, auch ein in der wannenförmigen Ausbuchtung 10 angeordnetes Versteifungsprofil 4 angeordnet werden. In weiterer Ausgestaltung kann ein solches Versteifungsprofil 4 zusätzlich einzelne Kammern innerhalb der wannenförmigen Ausbuchtung 10 voneinander abgrenzen. Insbesondere können die einzelnen Kammern durch die innere Grundfläche 11 sowie den Deckel 5 in einem fertig montierten Zustand gegeneinander abgedichtet sein.
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2 zeigt die beiden Gehäuseteile 1, 2 im zusammengebauten Zustand. Zusätzlich ist in 2 ein Deckel 5 dargestellt. Der Deckel 5 ist dabei insbesondere flach beziehungsweise eben. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass der Deckel 5 zur weiteren Aussteifung Erhebungen aufweist, welche analog zu den Erhebungen 3 zu verstehen sind. Diese können beispielsweise als Teil des Deckels 5 durch Umformen hergestellt werden. Der Deckel 5 dient insbesondere zum Abschließen des Gehäuses beziehungsweise der Gehäuseanordnung 9, nachdem die Batteriezellen darin angeordnet und verschaltet wurden. Insbesondere kann auch vorgesehen sein, den Deckel 5 aufzukleben, zu verschweißen sowie abzudichten. Zur weiteren Versteifung kann es vorgesehen sein, ein Versteifungsprofil 6 an dem zusammengebauten Gehäuse beziehungsweise der Gehäuseanordnung 9 anzuordnen. Dabei kann es sich beispielsweise um ein Strangpressprofil handeln. Alternativ kann es sich dabei um einen Schweller eines Kraftfahrzeugs handeln. Mit anderen Worten wird der Schweller einer Doppelfunktion zugeführt, an einer oder beiden Seiten des Gehäuses beziehungsweise der Gehäuseanordnung 9 diese zu versteifen, sobald diese in einem Kraftfahrzeug eingebaut wird.
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Die Gehäuseteile 1, 2 können aus metallischem und/oder Verbundwerkstoffen hergestellt sein. Dabei können auch Mischbauweisen, beispielsweise Stahl und Aluminium gemischt, vorgesehen sein.
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Insgesamt zeigt das Anwendungsbeispiel mehrere Vorteile: Durch den Hohlraum zwischen den beiden Gehäuseteilen 1, 2, welcher durch die zumindest eine Erhebung 3 vorgegeben und definiert wird, kann dieser Zwischenraum als Fluidkanal genutzt werden, um die Gehäuseanordnung 9 beziehungsweise den elektrischen Energiespeicher, der eine solche Gehäuseanordnung 9 umfasst, zu kühlen. Eine besonders optimale Kühlung ergibt sich insbesondere daher, da die Batteriezellen direkt auf der inneren Grundfläche 11 anordenbar sind, welche wiederum in diesem Fall in direktem Kontakt mit dem Kühlmittel steht. Durch den beispielhaften Aufbau ist optimale Dichtigkeit sowohl hinsichtlich des Kühlmittels als auch hinsichtlich der Batteriezellen gewährleistet. Der Kühlfluss kann durch die Ausgestaltung und Anordnung der zumindest einen Erhebung 3 flexibel und ideal auf einfache Weise, nämlich durch die Positionierung und Ausgestaltung der Erhebung 3, angepasst werden. Durch die modulare Bauweise ergibt sich eine vielseitig einsetzbare Gehäuseanordnung. Insbesondere bei Verwendung metallischer Werkstoffe wie Aluminium und/oder Stahl sowie einer Umformung durch Tief- oder Streckziehen ergibt sich eine sehr kostengünstige Lösung. Durch die Doppelwannenkonstruktion ergibt sich eine sehr steife Konstruktion bei geringem Gewicht. Die Steifigkeit der Konstruktion wird bei geeigneter Ausformung der zumindest einen Erhebung 3 weiter verbessert. Mit anderen Worten kann die zumindest eine Erhebung 3 auch eine Doppelfunktion als Versteifungsnut aufweisen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- inneres Gehäuseteil
- 2
- äußeres Gehäuseteil
- 3
- Erhebung
- 4
- Zwischenwand
- 5
- Deckel
- 6
- Versteifungsprofil
- 9
- Gehäuseanordnung
- 10
- Ausbuchtung
- 11
- Grundfläche
- 12
- Flankenbereich
- 13
- Rand
- 14
- Kragen
- 20
- Ausbuchtung
- 21
- Grundfläche
- 22
- Flankenbereich
- 23
- Rand
- 24
- Kragen
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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