DE102021120216A1

DE102021120216A1 - Traktionsbatterie mit einer Strebe aus Aluminium und Stahl sowie Kraftfahrzeug mit einer solchen Traktionsbatterie

Info

Publication number: DE102021120216A1
Application number: DE102021120216.7A
Authority: DE
Inventors: Marvin Schachta; Ahmed El-Sawy
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2021-08-04
Filing date: 2021-08-04
Publication date: 2023-02-09

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Traktionsbatterie (10), insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einem Batteriegehäuse (11) mit einem Boden, einem Deckel und Seitenwänden, welches Speicherzellen einhaust, und zumindest einer Strebe (20), welche innerhalb des Batteriegehäuses (11) angeordnet ist und zwischen den Speicherzellen verläuft, wobei die Strebe (20) ein Aluminiumprofil (21) aufweist, von dem zumindest zwei Seiten mit zumindest einem Stahlblech (29) abgedeckt sind. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit solch einer Traktionsbatterie (10).

Description

Die Erfindung betrifft eine Traktionsbatterie mit einem Batteriegehäuse, welches zwischen Speicherzellen verlaufende Streben aufweist. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit solch einer Traktionsbatterie.
Es sind Traktionsbatterien 1 bekannt, wie in 1 abgebildet, die ein Batteriegehäuse 2 aufweisen, in dem mehrere Zellmodule 3 angeordnet sind. Die Zellmodule 3 weisen ein Vielzahl von Speicherzellen auf, wobei die Zellmodule 3 bzw. die Speicherzellen eine elektrische Energie zum Antrieb eines Kraftfahrzeugs bereitstellen, in welchem die Traktionsbatterie 1 eingebaut ist. Zwischen den Zellmodulen 3 verlaufen Aluminiumstrangpressprofile 4, die in 2 in einer Schnittdarstellung detaillierter veranschaulicht sind.
Wie in 2 dargestellt, verlaufen die Aluminiumstrangpressprofile 4 zwischen zwei benachbarten Zellmodulen 3. Bei den bisherigen Speicherzellen, welche in der Regel vertikal ausgerichtet sind, findet eine Ausgasung im Falle eines thermischen Durchgehens der Speicherzellen, nach oben und/oder unten statt. Sollten die Speicherzellen jedoch liegend bzw. horizontal ausgerichtet sein, würden heiße Gase im Falle eines Ausgasens der Speicherzellen, auf die Aluminiumstrangpressprofile 4 treffen. Die Aluminiumstrangpressprofile 4 wäre für eine solche Anordnung der Speicherzellen gegebenenfalls nicht hitzebeständig genug und könnten beschädigt werden.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Traktionsbatterie zu schaffen, welche die vorstehend genannten Nachteile zumindest teilweise beseitigt. Diese Aufgabe wird durch eine Traktionsbatterie gemäß Anspruch 1 sowie ein Kraftfahrzeug gemäß Anspruch 7 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird eine Traktionsbatterie bereitgestellt, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einem Batteriegehäuse mit einem Boden, einem Deckel und Seitenwänden, welches Speicherzellen einhaust, und zumindest einer Strebe, welche innerhalb des Batteriegehäuses angeordnet ist und zwischen den Speicherzellen verläuft, wobei die Strebe ein Aluminiumprofil aufweist, von dem zumindest zwei Seiten mit zumindest einem Stahlblech abgedeckt sind. Das Stahl-Aluminium-Hybrid-Bauteil erfüllt die Anforderung der thermischen Stabilität in hohem Maße. Das Stahlblech sorgt für eine ausreichende thermische Stabilität und übernimmt zusätzlich einen Teil der benötigten Steifigkeit und Festigkeit. Die Aluminiumträgerstruktur sorgt insbesondere für ausreichende Steifigkeit und Knickstabilität.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das Stahlblech U-förmig und das Aluminiumprofil wird von dem U-förmigen Stahlblech eingehüllt. Dadurch ist die Strebe mit wenig Aufwand und serientauglich zusammenbaubar.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das Aluminiumprofil ein Aluminiumstrangpressprofil. Dadurch ist das Aluminiumprofil kostengünstig herstellbar und weist eine hohe Stabilität auf.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das Stahlblech einstückig ausgebildet.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das zumindest eine Stahlblech mit Nieten und/oder Schrauben an dem Aluminiumprofil befestigt.
Darüber hinaus stellt die vorliegende Erfindung ein Kraftfahrzeug mit solch einer Traktionsbatterie bereit.
Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. In diesen Zeichnungen ist Folgendes dargestellt:

1 zeigt schematisch eine Traktionsbatterie gemäß dem Stand der Technik;
2 zeigt schematisch eine Schnittdarstellung eines Details der Traktionsbatterie gemäß 1;
3 zeigt schematisch eine Anwendung der Traktionsbatterie gemäß 1;
4 zeigt schematisch eine Traktionsbatterie gemäß der Erfindung;
5 zeigt eine räumliche Ansicht einer Strebe gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung im nicht zusammengefügten Zustand;
6 zeigt eine räumliche Ansicht der Strebe aus 5 im zusammengefügten Zustand, und
7 zeigt eine Schnittdarstellung quer zu einer Längsrichtung der Strebe aus 6.

4 zeigt eine Traktionsbatterie 10 mit einem Batteriegehäuse 11 mit mehreren erfindungsgemäßen Streben 20. Die Traktionsbatterie 10 ist in einem Kraftfahrzeug (nicht dargestellt) eingebaut, bei dem es sich um ein elektrifiziertes Kraftfahrzeug handelt. Das Batteriegehäuse 11 ist ein geschlossenes, insbesondere quaderförmiges Gehäuse, welches mehrere Speichermodule 12 einhaust. Die Speichermodule 12 weisen eine Vielzahl von Speicherzellen (nicht dargestellt) auf, bei denen es sich um wiederaufladbare Speicherzellen auf elektrochemischer Basis handelt. Die Speicherzellen speichern elektrische Energie und stellen diese zumindest für einen Antrieb des Kraftfahrzeugs bereit. Insbesondere handelt es sich bei den Speicherzellen um zylinderförmige Speicherzellen, es kann sich aber auch um quaderförmige Speicherzellen handeln. Die Speicherzellen sind insbesondere liegend in den Speichermodulen angeordnet, d.h. im Falle von zylinderförmigen Speicherzellen verlaufen die Längsachsen der Speicherzellen im Wesentlichen parallel zu einem Deckel und/oder Boden des Batteriegehäuses. Die Speicherzellen eines Speichermoduls 12 sind miteinander elektrisch verbunden. Die Speichermodule 12 sind wiederum elektrisch miteinander verbunden.
Neben dem Deckel und dem Boden weist das Batteriegehäuse 11 vier Seitenwände auf. Die erfindungsgemäßen Streben 20 verlaufen jeweils von einer Seitenwand zu einer gegenüberliegenden Seitenwand. Die Streben 20 verlaufen dabei zwischen zwei benachbarten Speichermodulen 12 bzw. zwischen Speicherzellen der Traktionsbatterie 10.
5 zeigt schematisch eine räumliche Ansicht der Strebe 20 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung im nicht zusammengefügten Zustand. 6 zeigt schematisch eine räumliche Ansicht der Strebe aus 5 im zusammengefügten Zustand und 7 zeigt eine Schnittdarstellung senkrecht zu einer Längsrichtung der Strebe 20 aus 6.
Der Einbauort dieser Strebe 20 wurde bereits in 4 dargestellt. Die Strebe 20 weist ein Aluminiumprofil 21 auf, welches insbesondere ein Aluminiumstrangpressprofil ist. Insbesondere hat das Aluminiumprofil 21 eine I-förmige Querschnittsfläche, d.h. eine im Wesentlichen rechteckige Mittelwand 22, die senkrecht zum Deckel und/oder Boden des Batteriegehäuses 11 verläuft. Von der Oberkante der Mittelwand 22, d.h. der zum Deckel weisenden Kante erstreckt sich senkrecht zur Mittelwand 22 ein oberer Querschenkel 23. Von der Unterkante der Mittelwand 22, d.h. der zum Boden weisenden Kante erstreckt sich senkrecht zur Mittelwand 22 ein untere Querfläche 24. Eine Flächenabmessung der Mittelwand 22 ist dabei wesentlich größer als eine Flächenabmessung der obere Querschenkel 23 sowie der unteren Querfläche 24. Das Aluminiumprofil 21 ist einstückig, insbesondere monolithisch, ausgebildet.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel setzt sich die Mittelwand 22 aus zwei in Längsrichtung der Strebe 20 verlaufenden Hohlprofilen 25 und 26, wobei das Hohlprofil 25 einen im Wesentlichen quadratischen Querschnitt und das Hohlprofil 26 einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt aufweist. Das Hohlprofil 26 sitzt dabei direkt auf der unteren Querfläche 24 auf. Zwischen den beiden Hohlprofilen 25, 26 ist eine ebene Wandung 27 vorgesehen und zwischen dem Hohlprofil 25 und dem oberen Querschenkel 23 ist ebenfalls eine ebene Wandung 28 vorgesehen. Diese Elemente sind, wie bereits erwähnt, einstückig verbunden, insbesondere monolithisch ausgebildet, insbesondere mittels Strangpressen von Aluminium.
Ferner weist die Strebe 20 ein Stahlblech 29 auf, welches insbesondere U-förmig ist und beim Zusammenfügen der Strebe 20 über das Aluminiumprofil 21 gestülpt wird, so dass es drei Seiten des Aluminiumprofils 21 abdeckt, nämlich zwei Seitenflächen der Mittelwand 22 und eine nach oben weisende, d.h. zu einem Deckel des Batteriegehäuses 11 weisende, Seite der oberen Querfläche 23.
In dem auf das Aluminiumprofil 21 aufgesetzten Zustand wird das Stahlblech 29 beispielsweise mittels Schrauben 30 (nur einige mit einem Bezugszeichen versehen) oder Nieten an dem Aluminiumprofil 21 befestigt. Das Stahlblech 29 kann aber auch mittels eines anderen Fügeverfahrens an dem Aluminiumprofil 21 befestigt werden.
Die Speichermodule 12 können an den Streben 20 befestigt werden. Beispielsweise können in der oberen Querfläche 23 Innengewinde vorgesehen sein, die mit Durchgangslöchern im Stahlblech 29 korrespondieren und über die die Speichermodule an die Streben 20 schraubbar sind.
Während die Erfindung detailliert in den Zeichnungen und der vorangehenden Beschreibung veranschaulicht und beschrieben wurde, ist diese Veranschaulichung und Beschreibung als beispielhaft und nicht als beschränkend zu verstehen und es ist nicht beabsichtigt die Erfindung auf das offenbarte Ausführungsbeispiel zu beschränken. Die bloße Tatsache, dass bestimmte Merkmale in verschiedenen abhängigen Ansprüchen genannt sind, soll nicht andeuten, dass eine Kombination dieser Merkmale nicht auch vorteilhaft genutzt werden könnte.

Claims

Traktionsbatterie (10), insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einem Batteriegehäuse (11) mit einem Boden, einem Deckel und Seitenwänden, welches Speicherzellen einhaust, und zumindest einer Strebe (20), welche innerhalb des Batteriegehäuses (11) angeordnet ist und zwischen den Speicherzellen verläuft, wobei die Strebe (20) ein Aluminiumprofil (21) aufweist, von dem zumindest zwei Seiten mit zumindest einem Stahlblech (29) abgedeckt sind.
Traktionsbatterie (10) gemäß Anspruch 1, wobei das Stahlblech (29) U-förmig ist und das Aluminiumprofil (21) von dem U-förmigen Stahlblech (29) eingehüllt wird.
Traktionsbatterie (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Aluminiumprofil (21) ein Aluminiumstrangpressprofil ist.
Traktionsbatterie (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Stahlblech (29) einstückig ausgebildet ist.
Traktionsbatterie (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das zumindest eine Stahlblech (29) mit Nieten und/oder Schrauben (30) an dem Aluminiumprofil (21) befestigt ist.
Kraftfahrzeug mit einer Traktionsbatterie (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5.