DE102021125677A1

DE102021125677A1 - Batterieschale aufweisend ein Relief und eine Abschirmungsschicht, Werkzeug, Verfahren und Traktionsbatterie

Info

Publication number: DE102021125677A1
Application number: DE102021125677.1A
Authority: DE
Inventors: Axel Wagner
Original assignee: Kautex Textron GmbH and Co KG
Current assignee: Kautex Textron GmbH and Co KG
Priority date: 2021-10-04
Filing date: 2021-10-04
Publication date: 2023-04-06
Also published as: WO2023057135A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Batterieschale, insbesondere eine Batterieschale einer Traktionsbatterie, wobei die Batterieschale eine aus Kunststoff ausgeformte Basisstruktur aufweist, wobei die Batterieschale eine Außenseite aufweist, wobei die Batterieschale eine Abschirmungsschicht aufweist, wobei die Basisstruktur der Batterieschale auf einer der Außenseite zugewandten Seite zumindest bereichsweise ein Relief aufweist, wobei das Relief gegenüber einer Grundfläche Senken und/oder Erhebungen aufweist. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Werkzeug und ein Verfahren.

Description

Die Erfindung betrifft eine Batterieschale aufweisend ein Relief und eine Abschirmungsschicht, ein Werkzeug, ein Verfahren und eine Traktionsbatterie.
Zur Verbesserung der elektromagnetischen Verträglichkeit einer Traktionsbatterie gegenüber Ihrer Umwelt und/oder zum Schutz der Traktionsbatterie gegenüber elektrischen und/oder magnetischen Feldern in Ihrer Umwelt kann eine Traktionsbatterie eine Abschirmungsschicht aufweisen.
Eine Abschirmungsschicht kann insbesondere dann gegenüber mechanischen Einwirkungen auf die Abschirmungsschicht gefährdet sein, wenn die Abschirmungsschicht dünn ist und/oder auf der Außenseite einer Batterieschale der Traktionsbatterie angeordnet ist. Beim Handling einer Batterieschale und/oder einer Traktionsbatterie kann es zu Beschädigungen der Abschirmungsschicht kommen, insbesondere nach Assemblierung der Traktionsbatterie.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, dem Stand der Technik eine Verbesserung oder eine Alternative zur Verfügung zu stellen.
Nach einem ersten Aspekt der Erfindung löst die Aufgabe eine Batterieschale, insbesondere eine Batterieschale einer Traktionsbatterie, wobei die Batterieschale eine aus Kunststoff ausgeformte Basisstruktur aufweist, wobei die Batterieschale eine Außenseite aufweist, wobei die Batterieschale eine Abschirmungsschicht aufweist, wobei die Basisstruktur der Batterieschale auf einer der Außenseite zugewandten Seite zumindest bereichsweise ein Relief aufweist, wobei das Relief gegenüber einer Grundfläche Senken und/oder Erhebungen aufweist.
Begrifflich sei hierzu Folgendes erläutert:

Zunächst sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass im Rahmen der hier vorliegenden Patentanmeldung unbestimmte Artikel und Zahlenangaben wie „ein“, „zwei“ usw. im Regelfall als „mindestens“-Angaben zu verstehen sein sollen, also als „mindestens ein...“, „mindestens zwei ...“ usw., sofern sich nicht aus dem jeweiligen Kontext ausdrücklich ergibt oder es für den Fachmann offensichtlich oder technisch zwingend ist, dass dort nur „genau ein ...“, „genau zwei ...“ usw. gemeint sein können.

Im Rahmen der hier vorliegenden Patentanmeldung sei der Ausdruck „insbesondere“ immer so zu verstehen, dass mit diesem Ausdruck ein optionales, bevorzugtes Merkmal eingeleitet wird. Der Ausdruck ist nicht als „und zwar“ und nicht als „nämlich“ zu verstehen.
Unter einer „Batterieschale“ wird ein Gehäusebestandteil einer Batterie, insbesondere einer Traktionsbatterie, verstanden.
Insbesondere ist eine Batterieschale zur Aufnahme von Komponenten einer Batterie eingerichtet und weist dementsprechend einen Aufnahmeraum zur Aufnahme von Komponenten auf, sodass diese durch die Batterieschale vor äußeren Einflüssen geschützt und/oder zumindest mittelbar in der Batterieschale befestigt werden können.
Vorzugsweise wird unter einer Batterieschale eine Batterieunterschale oder eine Batterieoberschale verstanden, wobei Batterieunterschale und Batterieoberschale vorzugsweise gemeinsam die wesentlichen Komponenten des Gehäuses einer Traktionsbatterie ergeben.
Insbesondere weist eine Batterieschale einen „Boden“ und im vorzugsweisen Fall einer Traktionsbatterie mit einem im Wesentlichen rechteckigen Grundriss zumindest vier „Seitenwände“ auf.
Boden und Seitenwände der Batterieschale formen das Aufnahmevolumen einer Batterieschale aus, wobei das Aufnahmevolumen der Batterieschale die „Innenseite“ der Batterieschale beschreibt.
Ausgehend von dem Aufnahmevolumen der Batterieschale befindet sich die „Außenseite“ der Batterieschale auf der von dem Aufnahmevolumen abgewendeten Seite des Bodens sowie der Seitenwände.
Unter einer „Basisstruktur“ wird die lasttragende und vorzugsweise wasserundurchlässige Schicht einer Batterieschale verstanden. Vorzugsweise dient die Basisstruktur als Trägerschicht für eine Abschirmungsschicht, wobei die Abschirmungsschicht und die Basisstruktur auf unterschiedliche Art und Weise miteinander verbunden sein können.
Unter einer „aus Kunststoff ausgeformten“ Basisstruktur wird eine Basisstruktur verstanden, welche zumindest überwiegend aus Kunststoff ausgeformt ist. Bevorzugt ist eine Basisstruktur zu mehr oder gleich 30 Vol.-% aus Kunststoff ausgeformt, bevorzugt zu mehr oder gleich 40 Vol.-% und besonders bevorzugt zu mehr oder gleich 50 Vol.-% oder sogar mehr oder gleich 60 Vol.-%. Vorzugsweise ist eine Basisstruktur zu mehr oder gleich 70 Vol.% aus Kunststoff ausgeformt, bevorzugt zu mehr oder gleich 80 Vol.-% und besonders bevorzugt zu mehr oder gleich 90 Vol.%. Weiterhin vorzugsweise ist eine Basisstruktur zu mehr oder gleich 95 Vol.-% aus Kunststoff ausgeformt, bevorzugt zu mehr oder gleich 97,5 Vol.-% und besonders bevorzugt zu mehr oder gleich 99 Vol.-%.
Bevorzugt weist die Basisstruktur ein thermoplastisches oder ein duroplastisches Grundmaterial auf. Vorzugsweise sei hier an ein Polyamid gedacht, insbesondere an ein Polyamid6, ein Polyamid6.6 oder ein Polyamid 12.
Eine „Abschirmungsschicht“ ist dazu eingerichtet, ein elektrisches und/oder ein magnetisches Feld abzuschirmen oder zumindest in seiner Ausprägung zu reduzieren, wodurch die elektromagnetische Verträglichkeit verbessert werden kann. Dabei sei sowohl an ein elektrisches und/oder ein magnetisches Feld gedacht, welches von einer Komponente einer designierten Traktionsbatterie ausgeht und/oder welches seinen Ursprung außerhalb der Batterieschale aufweist.
Die Abschirmungsschicht kann mittels sehr unterschiedlicher Technologien hergestellt sein, wobei jeweils eine hohe elektrische Leitfähigkeit von der Abschirmungsschicht aufgewiesen sein sollte, um die Abschirmungswirkung besonders vorteilhaft auszuprägen. Vorzugsweise weist eine Abschirmungsschicht eine weitgehend lückenlose elektrische Durchgängigkeit auf, um die Abschirmwirkung weitgehend zu erhalten. Eine derartige weitgehende lückenlose elektrische Durchgängigkeit kann vorzugsweise auch durch ein leitfähiges Gitter bereitgestellt werden.
Bei einer Abschirmungsschicht sei unter anderem an eine ein metallisches Material aufweisende Schicht gedacht, insbesondere an eine Folie, insbesondere eine Alufolie, insbesondere eine mikroperforierte Alufolie, eine Beschichtung, insbesondere einen Lack, ein leitfähiges Gitter, ein leitfähiges Gewebe, ein leitfähiges Vlies oder ein leitfähiges Netz.
Eine Abschirmungsschicht kann auch durch chemische oder physikalische Metallabscheidung auf der Basisstruktur hergestellt sein.
Unter einem „Relief“ wird ein aus einer sich im Wesentlichen eben erstreckenden „Grundfläche“ der Basisstruktur herausgearbeitetes erhabenes und/oder vertieftes Höhenprofil der Batterieschale verstanden. Das Relief weist gegenüber der Grundfläche der Basisstruktur der Batterieschale, insbesondere auf der Außenseite der Batterieschale, Senken und/oder Erhebungen auf.
Eine „Senke“ wird als eine lokal ausgeprägte Hohlform im Relief der Basisstruktur der Batterieschale verstanden. Vorzugsweise weist eine Senke einen konkaven Verlauf gegenüber der Grundfläche der Basisstruktur der Batterieschale auf.
Eine „Erhebung“ wird als eine lokal Ausgeprägte Erhöhung im Relief der Basisstruktur der Batterieschale verstanden. Vorzugsweise weist eine Erhebung einen konvexen Verlauf gegenüber der Grundfläche der Basisstruktur der Batterieschale auf.
Abschirmungen von Traktionsbatterien können unterschiedliche Ausführungsformen aufweisen. Traktionsbatterien mit einem metallischen Batteriegehäuse werden bereits durch das Gehäuse selbst abgeschirmt.
Die Anforderungen an die geometrische Komplexität sowie eine Kosten- und Gewichtsreduktion von Batterieschalen steigen stetig, wodurch vermehrt aus Kunststoff ausgeformte Batterieschalen diskutiert werden. Zur Verbesserung der elektromagnetischen Verträglichkeit wird für diese neben einer aus Kunststoff ausgeformten Basisschicht eine Abschirmungsschicht vorgeschlagen.
Insbesondere eine an der Oberfläche der Batterieschale angebrachte Abschirmungsschicht kann durch einen ungewollten Berührkontakt und/oder eine Relativbewegung zwischen einem Kontaktgegenstand und der Oberfläche der Batterieschale für Beschädigungen anfällig sein. Denkbare Kontaktgegenstände ergeben sich insbesondere aus der Umgebung der Traktionsbatterie beim Handling der Batterieschale, aus verwendeten Werkzeugen, Steinschlägen während der Fahrt, auf der Fahrbahn liegende Gegenstände, insbesondere Äste, Eis, Schnee oder dergleichen.
Hinsichtlich der Wirksamkeit einer Abschirmungsschicht ist bekannt, dass sich viele kleinflächige Beschädigungen wesentlich unkritischer bezüglich einer Dämpfungsverminderung der Abschirmung auswirken als wenige großflächige. Weiterhin ist bekannt, dass die Länge einer schlitzförmigen/rissförmigen Beschädigung einen größeren Einfluss auf die Dämpfungsverminderung der Abschirmung hat, als der Querschnitt der Beschädigung.
Auch gilt die Regel, dass je höher eine Strahlungsfrequenz eines elektrischen und/oder magnetischen Feldes ist, desto kleiner ist eine Spaltlänge, bei welcher eine technisch kritische Dämpfungsverminderung der Abschirmung auftritt. Im Sonderfall, vergleiche den Fall der sogenannten Schlitzantenne, kann sogar eine Verstärkung der ausgesandten Strahlung erfolgen.
Als Heuristik gilt, dass eine Abschirmung nahezu vollständig wirksam ist, sofern eine Beschädigung eine Längserstreckung von weniger oder gleich einem dreißigstel der Wellenlänge eines elektrischen und/oder magnetischen Feldes aufweist. Eine weitere Heuristik besagt, dass eine Abschirmung eine Abschirmungseffektivität von kleiner 20 dB erreicht, wenn eine Beschädigung eine Längserstreckung von weniger oder gleich einem zwanzigstel der Wellenlänge entspricht.
Im Fall einer Traktionsbatterie sind typische höchste Frequenzen im Bereich von 108 MHz bis hin zu 120 MHz (UKW) oder auch im Bereich von 230 MHz bis hin zu 245 MHz (DAB) angesiedelt. Bei einer Frequenz von 230 MHz liegt die bestimmte Wellenlänge im Bereich von 1,3 m. Hieraus resultiert bei dieser beispielhaft gewählten Frequenz der Wunsch die Länge einer Beschädigung idealerweise auf 6,5 cm zu begrenzen.
Bei einer maximalen Frequenz von 120 MHz ist eine Längserstreckung einer designierten Beschädigung von kleiner oder gleich 8,3 cm und bei einer maximalen Frequenz von 245 MHz ist eine Längserstreckung einer designierten Beschädigung von kleiner oder gleich 4,0 cm wünschenswert.
Hier wird eine Batterieschale vorgeschlagen, welche zumindest bereichsweise auf einer der Außenseite der Batterieschale zugewandten Seite ein Relief aufweist. Durch diese Oberflächenstruktur kann erreicht werden, dass bei einer Kollision zwischen der Batterieschale und einem Kontaktgegenstand, insbesondere bei einer Relativbewegung der Batterieschale mit einem Kontaktgegenstand, die Außenoberfläche der Batterieschale nicht in einer durchgehenden der Länge der Relativbewegung entsprechenden langen Linie beschädigt wird, sondern allenfalls in einer Folge von einzelnen jeweils unterbrochenen und individuell kürzeren Beschädigungen verläuft.
Mit anderen Worten kann durch das hier vorgeschlagene Oberflächenrelief erreicht werden, dass eine Relativbewegung zwischen einem Kontaktgegenstand und dem Relief zu einer unterbrochenen Kontaktlinie führt, wodurch eine etwaige Dämpfungsverminderung der Abschirmung reduziert werden kann, insbesondere bei geeigneter Formgebung des Reliefs, insbesondere bei an die maximale Frequenz angepasster Formgebung des Reliefs, in einen technisch unkritischen Bereich. Eine bei ebener Oberfläche der Außenseite der Batterieschale etwaige zusammenhängende Beschädigung der Abschirmungsschicht kann somit auf eine durch die Geometrie des Reliefs definierte Längserstreckung begrenzt werden.
Hierbei werden zwei Effekte genutzt: Einerseits wird ein Kontaktgegenstand von einem Punkt des Reliefs mit einer größeren Höhenerstreckung, insbesondere bei einer zunehmenden Höhenerstreckung in Richtung der Relativbewegung des Kontaktgegenstandes, gegenüber der Grundfläche der Basisstruktur von der Batterieschale abgelenkt. Andererseits folgt auf einen Punkt mit einer größeren Höhenerstreckung ein Bereich mit einer geringeren Höhenerstreckung, sodass bei einer reinen Relativbewegung der Kontakt zwischen dem designierten Kontaktgegenstand und der Batterieschale intermittierend verläuft und somit immer wieder beendet wird.
Mit anderen Worten kann durch das Relief erreicht werden, dass ein von einem Kontaktgegenstand hervorgerufener Kratzer in der Außenseite der Batterieschale, insbesondere in der Abschirmungsschicht, nur Beschädigungen an den erhöhten Stellen des Reliefs hervorruft und nicht entlang der vollständigen Strecke der Relativbewegung zwischen Kontaktgegenstand und Batterieschale, wodurch zwar eine größere Anzahl von Beschädigungen jedoch mit einer deutlich kleineren Länge entsteht. Im Ergebnis kann damit bei Berührung und/oder Relativbewegung zwischen Kontaktgegenstand und Batterieschale eine um ein Vielfaches geringere Dämpfungsverminderung der Abschirmungsschicht erreicht werden.
Vorzugsweise ist die Abschirmungsschicht auf der Außenseite der Batterieschale angeordnet. Hierdurch kann erreicht werden, dass auch die vorzugsweise homogen dicke Abschirmungsschicht ein Relief an ihrer Außenseite aufweist, welche dann insbesondere der Außenschicht der Batterieschale entspricht. Das Relief an der Außenseite der Abschirmungsschicht ermöglicht auch eine Reduktion einer Längserstreckung einer etwaigen Beschädigung der Abschirmungsschicht aufgrund eines ungewollten Kontakts mit einem Kontaktgegenstand und/oder bei einer Relativbewegung zwischen einem Kontaktgegenstand und der Batterieschale, sodass erreicht werden kann, dass eine Beschädigung der Abschirmungsschicht in einem technisch unkritischen Rahmen gehalten werden kann, insbesondere wenn die Geometrie des Reliefs an die maximale Frequenz des elektrischen und/oder magnetischen Feldes angepasst ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist eine Senke und/oder eine Erhebung an dem Punkt der maximalen Höhenerstreckung einen flachen Höhenverlauf auf, insbesondere einen ebenen Höhenverlauf. Es sei dabei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die maximale Höhenerstreckung betragsmäßig zu verstehen ist und damit gleichermaßen für eine Senke wie für eine Erhebung anwendbar ist.
Bevorzugt weist eine Senke und/oder eine Erhebung in Richtung ihrer Umrandung einen steilen Höhenverlauf auf.
Vorzugsweise weist eine Senke oder eine Erhebung die Geometrie eines Teilbereichs einer Kugel oder eines Ellipsoids auf.
Zweckmäßig weist das Relief einen multimodalen Verlauf auf, insbesondere ergibt sich das Relief durch Überlagerung der Grundfläche mit einem multimodalen Verlauf.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist das Relief eine Rippenstruktur auf.
Weiterhin vorzugsweise weist das Relief die Geometrie eines Noppenblechs und/oder eines Riffelblechs auf.
Optional weist das Relief zumindest auf einem Teilbereich nur Senken oder nur Erhebungen gegenüber der Grundfläche auf.
Gegenüber einer Abschirmungsschicht bestehend aus einem Halbzeug, welches vorwiegend eine dreidimensional genoppte Oberfläche aufweist, kann durch die hier vorgeschlagene Basisstruktur aufweisend ein Relief eine homogenere Schichtdicke und damit einhergehend ein homogeneres Dämpfungsverhalten der Abschirmungsschicht erreicht werden.
Das Relief auf der Oberfläche der Basisstruktur der Batterieschale führt zu einer Vergrößerung der Oberfläche der Batterieschale, wodurch auch die Verbindungsfläche zwischen der Basisstruktur und einer an der Außenseite der Batterieschale angeordneten Abschirmungsschicht größer wird. Dies ermöglicht vorteilhaft auch, dass größere Kräfte zwischen der Abschirmungsschicht und der Basisstruktur übertragen werden können, wodurch die Haftung zwischen Basisstruktur und Abschirmungsschicht verbessert werden kann und die mechanische Robustheit der Abschirmungsschicht gegenüber einer Berührung mit einem Kontaktwiderstand ansteigen kann, insbesondere da an den Flanken der Senken und/oder Erhebungen durch einen Kontaktwiderstand mehr Schubkräfte als Normalkräfte hervorgerufen werden.
Durch das an der Außenseite der Batterieschale wahrnehmbare Relief an der Batterieschale kann vorteilhaft ein vergleichsweise einfaches Kriterium erlangt werden, welches Ausschluss darüber geben kann, ob die Abschirmungsschicht gewartet werden muss oder ob eine lokale Beschädigung noch tolerierbar ist. Erstreckt sich eine lokale Beschädigung der Abschirmungsschicht vorzugsweise über zumindest eine definierte Anzahl von Senken und/oder Erhebungen hinweg, so sollte die Abschirmungsschicht einer Wartungsmaßnahme unterzogen werden.
Neben den vorstehenden technischen Vorteilen einer Batterieschale mit einem Relief an der Außenseite der Batterieschale kann hierdurch auch die optische Anmutung der Batterieschale verbessert werden, wobei insbesondere die Gleichmäßigkeit von auftretenden Senken und/oder Erhebungen den Eindruck einer wertigen und/oder hochtechnisierten Batterieschale verstärkt.
Bevorzugt ist die Abschirmungsschicht an der Außenseite der Batterieschale angeordnet.
Hierdurch kann vorteilhaft erreicht werden, dass die Abschirmungsschicht die Geometrie der Basisstruktur übernimmt, insbesondere das Relief der Basisstruktur. Weiterhin kann ein homogener Verlauf der Schichtdicke der Abschirmungsschicht und damit ein homogenes Dämpfungsverhalten der Abschirmungsschicht erreicht werden.
Optional ist die Abschirmungsschicht mit der Basisstruktur der Batterieschale verklebt.
Vorzugsweise ist die Abschirmungsschicht mit der Basisstruktur der Batterieschale vollflächig verklebt.
Durch die Verklebung kann ein vergleichsweise einfaches Verfahren zur Verbindung von Abschirmungsschicht und Basisstruktur angewendet werden und insbesondere durch ein vollflächiges Verkleben kann erreicht werden, dass leichtere Kollisionen zwischen einem Kontaktgegenstand und der Batterieschale keine grö-ßeren Risse verursachen können.
Gemäß einer zweckmäßigen Ausführungsform ist die Abschirmungsschicht als Beschichtung auf die Basisstruktur der Batterieschale aufgebracht.
Die Verwendung einer Beschichtung kann insbesondere bei einer komplexen Geometrie der Oberfläche vorteilhaft sein, da mit einer Beschichtung unabhängig der Geometrie der Oberfläche eine homogene Schichtdicke erreicht werden kann. Die Beschichtung ist dabei derart beschaffen, dass sie die technischen Eigenschaften einer Abschirmungsschicht aufweist. Eine Beschichtung kann ein Lack und/oder eine mittels einem thermischen Spritzverfahren aufgebrachte Schicht sein, vorzugsweise eine metallische Beschichtung, welche mittels einem Metallspritzverfahren aufgebracht worden ist. Bei einem thermischen Spritzverfahren sei auch an ein Lichtbogenspritzen, ein Plasmaspritzen, ein Laserspritzen, ein Flammspritzen oder ein Gasflammspritzen gedacht.
Zweckmäßig weist die Abschirmungsschicht eine Schichtdicke von kleiner oder gleich 0,25 mm auf, bevorzugt eine Schichtdicke von kleiner oder gleich 0,2 mm und besonders bevorzugt eine Schichtdicke von kleiner oder gleich 0,1 mm. Besonders bevorzugt weist die Abschirmungsschicht eine Schichtdicke von kleiner oder gleich 0,05 mm auf, bevorzugt eine Schichtdicke von kleiner oder gleich 0,02 mm und besonders bevorzugt eine Schichtdicke von kleiner oder gleich 0,01 mm.
Weiterhin zweckmäßig weist die Abschirmungsschicht eine Schichtdicke von kleiner oder gleich 0,18 mm auf, bevorzugt eine Schichtdicke von kleiner oder gleich 0,15 mm und besonders bevorzugt eine Schichtdicke von kleiner oder gleich 0,13 mm.
Alternativ kann eine Abschirmungsschicht auch dazu eingerichtet sein, die Basisstruktur vor Flammen und/oder Feuer und/oder Hitzeeinwirkung zu schützen. Zweckmäßig weist die Abschirmungsschicht eine Schichtdicke von größer oder gleich 0,5 mm auf, bevorzugt eine Schichtdicke von größer oder gleich 0,7 mm und besonders bevorzugt eine Schichtdicke von größer oder gleich 0,9 mm oder sogar eine Schichtdicke von größer oder gleich 1,0 mm.
Bei der Verwendung eines Halbzeugs zur Herstellung der Abschirmungsschicht, also insbesondere bei Verwendung einer Folie, insbesondere einer Alufolie, insbesondere eine mikroperforierten Alufolie, eines leitfähigen Gitters, eines leitfähigen Gewebes, eines leitfähigen Vlies oder eines leitfähigen Netzes, kann es infolge einer etwaigen elastischen Verformung in Stellen eines höheren Geometriegradienten der Basisstruktur lokal auch eine dünnere Schichtdicke geben ohne den hier vorgestellten Aspekt zu verlassen.
Auch bei Nutzung einer Beschichtung zur Herstellung der Abschirmungsschicht kann es hervorgerufen durch den Sprühwinkel und/oder die Geometrie an der Außenseite der Basisstruktur lokal zu dünneren Schichtdicken kommen ohne den hier vorgestellten Aspekt zu verlassen.
Bei Versuchen konnte gezeigt werden, dass die vorstehenden Werte für die Schichtdicke einen besonders guten Kompromiss aus Dämpfungseffizienz der Abschirmungsschicht, Gewicht der Abschirmungsschicht und/oder Kosten für die Abschirmungsschicht erreichen lassen.
Ausdrücklich sei darauf hingewiesen, dass die vorstehenden Werte für die Schichtdicke der Abschirmungsschicht nicht als scharfe Grenzen zu verstehen sein sollen, sondern vielmehr in ingenieurmäßigem Maßstab über- oder unterschritten werden können sollen, ohne den beschriebenen Aspekt der Erfindung zu verlassen. Mit einfachen Worten sollen die Werte einen Anhalt für die Größe des hier vorgeschlagenen Bereichs der Schichtdicke der Abschirmungsschicht liefern.
Besonders bevorzugt weist das Relief, vorzugsweise zumindest bereichsweise, ein Muster auf.
Begrifflich sei hierzu Folgendes erläutert:

Unter einem „Muster“ wird eine sich räumlich zumindest bereichsweise sequentiell wiederholende Struktur aus einer oder mehreren Senken und/oder einer oder mehreren Erhebungen in dem Relief der Basisstruktur der Batterieschale verstanden. Insbesondere kann ein Muster regelmäßig ausgestaltet sein. Vorzugsweise weist ein Muster eine Selbstähnlichkeit auf.

Vorzugsweise weist das Relief ein Zickzackmuster aus sich länglich erstreckenden Senken und/oder Erhebungen auf, welche in einem alternierenden oder einem paarweise alternierenden Muster angeordnet sind, wodurch längere Beschädigungen in der Grundfläche der Batterieschale verhindert oder vermindert werden können, da keine längeren sich gerade erstreckenden Kanäle unterbrechungsfrei zwischen den Senken und/oder Erhebungen auftreten können, wodurch auch längere sich gerade erstreckenden Beschädigungen an der Außenseite der Batterieschale verhindert oder vermindert werden können.
Optional sind die sich länglich erstreckenden Senken und/oder Erhebungen in einem alternierenden Muster angeordnet, wobei alternierend bedeutet, dass die Längserstreckung von benachbart angeordneten Senken und/oder Erhebungen alternierend Richtungswechselnd angeordnet ist. Vorzugsweise bilden sich länglich erstreckenden Senken und/oder Erhebungen Gruppen von zwei, drei, vier oder mehr parallel zueinander angeordneten Senken und/oder Erhebungen, wobei benachbarte Gruppen von Senken und/oder Erhebungen in einem alternierenden Muster angeordnet sind.
Gemäß einer alternativen bevorzugten Ausführungsform weist das Relief ein Pyramidenmuster auf. Ein Pyramidenmuster kann aus aneinander angrenzenden dreiseitigen und/oder vierseitigen und/oder sechsseitigen Pyramiden oder dergleichen gebildet sein. Optional kann ein Pyramidenmuster auch Pyramiden mit einer unterschiedlichen Anzahl von Seiten aufweisen, insbesondere eine Kombination aus dreiseitigen und fünfseitigen Pyramiden.
Optional weist eine Senke und/oder eine Erhebung der Basisstruktur eine maximale Quererstreckung von kleiner oder gleich 15 mm auf, bevorzugt eine maximale Quererstreckung von kleiner oder gleich 12 mm und besonders bevorzugt eine maximale Quererstreckung von kleiner oder gleich 12 mm. Vorzugsweise entspricht die maximale Quererstreckung einer Längserstreckung.
Zweckmäßig weist eine Senke und/oder eine Erhebung der Basisstruktur eine maximale Quererstreckung von größer oder gleich 3 mm auf, bevorzugt eine maximale Quererstreckung von größer oder gleich 4 mm und besonders bevorzugt eine maximale Quererstreckung von größer oder gleich 5 mm.
Versuche haben ergeben, dass mit den vorstehenden Werten für die maximale Quererstreckung ein guter Kompromiss zwischen den Kosten für die Herstellung des Reliefs, dem Materialbedarf für die Herstellung des Reliefs und der Wirksamkeit zur Unterbrechung einer designierten Beschädigung durch Relativbewegung zwischen einem Kontaktgegenstand und der Batterieschale erreicht werden können.
Ausdrücklich sei darauf hingewiesen, dass die maximale Quererstreckung einer Senke und/oder einer Erhebung der Basisstruktur nicht als scharfe Grenzen zu verstehen sein sollen, sondern vielmehr in ingenieurmäßigem Maßstab über- oder unterschritten werden können sollen, ohne den beschriebenen Aspekt der Erfindung zu verlassen. Mit einfachen Worten sollen die Werte einen Anhalt für die Größe des hier vorgeschlagenen Bereichs der maximalen Quererstreckung einer Senke und/oder einer Erhebung der Basisstruktur liefern.
Optional weist eine Senke und/oder eine Erhebung der Basisstruktur eine maximale Höhenerstreckung gegenüber der Grundfläche von kleiner oder gleich 2 mm auf, bevorzugt eine maximale Höhenerstreckung von kleiner oder gleich 1,6 mm und besonders bevorzugt eine maximale Höhenerstreckung von kleiner oder gleich 1,2 mm.
Weiterhin zweckmäßig weist eine Senke und/oder eine Erhebung der Basisstruktur eine maximale Höhenerstreckung gegenüber der Grundfläche von kleiner oder gleich 1 mm auf, bevorzugt eine maximale Höhenerstreckung von kleiner oder gleich 0,8 mm und besonders bevorzugt eine maximale Höhenerstreckung von kleiner oder gleich 0,6 mm.
Vorzugsweise weisen alle Senken und/oder Erhebungen die gleiche maximale Höhenerstreckung auf.
Vorteilhaft kann mit den spezifizierten Werten für die maximale Höhenerstreckung erreicht werden, dass eine Abschirmungsschicht durch ein Tiefziehverfahren eines Halbzeugs erreicht werden kann.
Es hat sich bei Versuchen gezeigt, dass die hier spezifizierten Werte für die maximale Höhenerstreckung in den meisten Fällen realer Lebenssachverhalte welche zu einer Beschädigung führen ausreichend sind, um eine Unterbrechung der Beschädigungsausbreitung zu erreichen. Weiterhin kann hierdurch in der überwiegenden Anzahl der Fälle ein Abscheren von Erhebungen verhindert werden, sodass sich etwaige Wartungsmaßnahmen einer Batterieschale nach einer Beschädigung der Abschirmungsschicht auf die Abschirmungsschicht selbst beschränken können.
Ausdrücklich sei darauf hingewiesen, dass die maximale Höhenerstreckung gegenüber der Grundfläche einer Senke und/oder einer Erhebung der Basisstruktur nicht als scharfe Grenzen zu verstehen sein sollen, sondern vielmehr in ingenieurmäßigem Maßstab über- oder unterschritten werden können sollen, ohne den beschriebenen Aspekt der Erfindung zu verlassen. Mit einfachen Worten sollen die Werte einen Anhalt für die Größe des hier vorgeschlagenen Bereichs der maximalen Höhenerstreckung gegenüber der Grundfläche einer Senke und/oder einer Erhebung der Basisstruktur liefern.
Zweckmäßig ist ein Abstand zwischen zwei benachbarten Senken oder zwei benachbarten Erhebungen der Basisstruktur kleiner oder gleich 85 mm, bevorzugt kleiner oder gleich 80 mm und besonders bevorzugt kleiner oder gleich 75 mm.
Weiterhin zweckmäßig ist ein Abstand zwischen zwei benachbarten Senken oder zwei benachbarten Erhebungen der Basisstruktur kleiner oder gleich 65 mm, bevorzugt kleiner oder gleich 50 mm und besonders bevorzugt kleiner oder gleich 40 mm. Vorzugsweise ist ein Abstand zwischen zwei benachbarten Senken oder zwei benachbarten Erhebungen der Basisstruktur kleiner oder gleich 30 mm, bevorzugt kleiner oder gleich 20 mm und besonders bevorzugt kleiner oder gleich 10 mm. Besonders bevorzugt ist ein Abstand zwischen zwei benachbarten Senken oder zwei benachbarten Erhebungen der Basisstruktur kleiner oder gleich 8 mm, bevorzugt kleiner oder gleich 5 mm und besonders bevorzugt kleiner oder gleich 3 mm.
Vorzugsweise meint der Abstand einen kürzesten sich geradlinig erstreckenden Abstand zwischen zwei benachbarten Senken oder zwei benachbarten Erhebungen oder zwischen einer an eine Erhebung angrenzende Senke und ebendieser Erhebung.
Hierdurch kann erreicht werden, dass eine zusammenhängende Beschädigung der Abschirmungsschicht entsprechend beschränkt werden kann.
Ausdrücklich sei darauf hingewiesen, dass die vorstehenden Werte für den Abstand zwischen zwei benachbarten Senken nicht als scharfe Grenzen zu verstehen sein sollen, sondern vielmehr in ingenieurmäßigem Maßstab über- oder unterschritten werden können sollen, ohne den beschriebenen Aspekt der Erfindung zu verlassen. Mit einfachen Worten sollen die Werte einen Anhalt für die Größe des hier vorgeschlagenen Bereichs des Abstands zwischen zwei benachbarten Senken liefern.
Weiterhin zweckmäßig ist ein Abstand zwischen zwei benachbarten Senken oder zwei benachbarten Erhebungen der Basisstruktur größer oder gleich der zweifachen maximalen Höhenerstreckung, bevorzugt größer oder gleich der dreifachen maximalen Höhenerstreckung und besonders bevorzugt größer oder gleich der vierfachen maximalen Höhenerstreckung.
Bei Versuchen konnte gezeigt werden, dass durch die spezifizierten Werte für den Abstand zwischen zwei benachbarten Senken oder zwei benachbarten Erhebungen ein guter Kompromiss zwischen den Strukturanforderungen an die Basisstruktur der Batterieschale, den Kosten für eine derartige Batterieschale und/oder der Wirksamkeit der Abschirmungsschicht erreicht werden kann.
Bevorzugt ist ein Verhältnis aus der maximalen Höhenerstreckung zu einer maximalen Querschnittsfläche einer Senke oder einer Erhebung der Basisstruktur kleiner oder gleich 0,6, bevorzugt kleiner oder gleich 0,5 und besonders bevorzugt kleiner oder gleich 0,4.
Bei Versuchen konnte gezeigt werden, dass durch die spezifizierten Werte für das Verhältnis aus der maximalen Höhenerstreckung zu einer maximalen Querschnittsfläche einer Senke oder einer Erhebung ein guter Kompromiss zwischen den Strukturanforderungen an die Basisstruktur der Batterieschale, den Kosten für eine derartige Batterieschale und/oder der Wirksamkeit der Abschirmungsschicht erreicht werden kann.
Zweckmäßig weist eine Senke und/oder eine Erhebung der Basisstruktur einen Absatz gegenüber der Grundfläche auf, wobei der Absatz eine vertikale Erstreckung von kleiner oder gleich 0,4 mm aufweist, bevorzugt eine vertikale Erstreckung von kleiner oder gleich 0,35 mm und besonders bevorzugt eine vertikale Erstreckung von kleiner oder gleich 0,3 mm.
Weiterhin zweckmäßig weist eine Senke und/oder eine Erhebung der Basisstruktur einen Absatz gegenüber der Grundfläche auf, wobei der Absatz eine vertikale Erstreckung von kleiner oder gleich 0,25 mm aufweist, bevorzugt eine vertikale Erstreckung von kleiner oder gleich 0,2 mm und besonders bevorzugt eine vertikale Erstreckung von kleiner oder gleich 0,15 mm.
Begrifflich sei hierzu Folgendes erläutert:

Unter einem „Absatz“ wird ein sich gegenüber der Grundfläche vertikal erstreckender Verlauf einer Erhebung und/oder einer Senke verstanden, welcher nach Erreichen seiner „vertikalen Erstreckung“ in den konkaven Verlauf einer Senke oder den konvexen Verlauf einer Erhebung übergeht.

Vorzugsweise kann ein Absatz beim Übergang von der Grundfläche eine gerundete Kante aufweisen, insbesondere mit einem Radius von kleiner oder gleich 1 mm.
Durch den hier vorgeschlagenen Absatz kann unter anderem die Haftung zwischen der Abschirmungsschicht und der Basisstruktur der Batterieschale verbessert werden.
Ausdrücklich sei darauf hingewiesen, dass die vorstehenden Werte für die vertikale Erstreckung eines Absatzes nicht als scharfe Grenzen zu verstehen sein sollen, sondern vielmehr in ingenieurmäßigem Maßstab über- oder unterschritten werden können sollen, ohne den beschriebenen Aspekt der Erfindung zu verlassen. Mit einfachen Worten sollen die Werte einen Anhalt für die Größe des hier vorgeschlagenen Bereichs der vertikalen Erstreckung eines Absatzes liefern.
Weiterhin bevorzugt ist ein Winkel zwischen einer Umrandung einer Senke und/oder einer Erhebung der Basisstruktur und einem Oberflächenpunkt aufweisend die maximale Höhenerstreckung kleiner oder gleich 15°, bevorzugt kleiner oder gleich 12° und besonders bevorzugt kleiner oder gleich 10°.
Begrifflich sei hierzu Folgendes erläutert:

Unter einer „Umrandung“ wird der Übergang von einer Erhebung und/oder einer Senke zu der Grundfläche der Basisstruktur der Batterieschale verstanden.

Das Relief der Basisstruktur der Batterieschale weist zumindest eine Senke und/oder zumindest eine Erhebung auf, wobei eine Erhebung und/oder eine Senke gegenüber der Grundfläche der Basisstruktur der Batterieschale zumindest einen Oberflächenpunkt mit einer maximalen Höhenerstreckung der Erhebung und/oder Senke aufweist, welcher als „Oberflächenpunkt aufweisend die maximale Höhenerstreckung“ bezeichnet wird.
Vorteilhaft kann hierdurch erreicht werden, dass eine Abschirmungsschicht mit einer vergleichsweise homogenen Dicke aufgesprüht werden kann, ohne den Sprühkopf neigen zu müssen. Hierdurch können die Durchlaufzeiten erhöht und Kosten eingespart werden.
Weiterhin kann vorteilhaft erreicht werden, dass die vorgeschlagenen Erhebungen besonders robust gegen ein Abscheren aufgrund einer Kontaktkraft ausgehend von einem Kontaktgegenstand ausgeführt sind.
Ausdrücklich sei darauf hingewiesen, dass die vorstehenden Werte für den hier spezifizierten Winkel nicht als scharfe Grenzen zu verstehen sein sollen, sondern vielmehr in ingenieurmäßigem Maßstab über- oder unterschritten werden können sollen, ohne den beschriebenen Aspekt der Erfindung zu verlassen. Mit einfachen Worten sollen die Werte einen Anhalt für die Größe des hier vorgeschlagenen Bereichs des hier spezifizierten Winkels liefern.
Nach einem zweiten Aspekt der Erfindung löst die Aufgabe ein Werkzeug aufweisend eine Artikelkavität zum Ausformen einer Basisstruktur einer Batterieschale aus Kunststoff gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung, wobei das Werkzeug in jeder lokalen Vertiefung der Artikelkavität einen Entlüftungskanal aufweist, wobei eine lokale Vertiefung in der Artikelkavität zum Ausformen einer Erhebung oder zum Ausformen der Grundfläche eingerichtet ist.
Begrifflich sei hierzu Folgendes erläutert:

Unter einem „Werkzeug“ wird eine Vorrichtung zum Urformen verstanden, insbesondere zum Urformen einer Batterieschale nach dem ersten Aspekt der Erfindung aus einer schmelzflüssigen Formmasse.

Vorzugsweise wird unter einem Werkzeug ein Spritzgießwerkzeug verstanden.
Vorzugsweise wird unter einem Werkzeug ein Presswerkzeug verstanden.
Vorzugsweise wird unter einem Werkzeug ein Tauchkantenwerkzeug verstanden.
Unter einer „Artikelkavität“ wird der Hohlraum verstanden, der von einem Werkzeug zum bereichsweisen Ausformen des designiert mit dem Werkzeug herzustellenden Bauteils, insbesondere einer Batterieschale, ausgeformt wird.
Unter einem „Entlüftungskanal“ wird ein Kanal zwischen der Artikelkavität und der Umgebung des Werkzeugs verstanden, welcher zum Druckaustausch zwischen der Artikelkavität und der Umgebung des Werkzeugs eingerichtet ist, vorzugsweise kann ein Entlüftungskanal ein Ventil aufweisen. Alternativ kann unter einem Entlüftungskanal eine Bohrung verstanden werden, welche von einer lokalen Vertiefung ausgeht. Ein Entlüftungskanal ist dazu eingerichtet, dass von der Formmasse in der Artikelkavität eingeschlossene Umgebungsluft in oder durch den Entlüftungskanal entweichen kann, sodass die Formmasse eine lokale Vertiefung vollständig ausformen kann.
Es versteht sich, dass sich die zuvor erläuterten Vorteile einer Batterieschale nach dem ersten Aspekt der Erfindung auf ein Werkzeug zur Herstellung einer Batterieschale nach dem ersten Aspekt der Erfindung erstrecken.
Es sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass der Gegenstand des zweiten Aspekts mit dem Gegenstand des vorstehenden Aspekts der Erfindung vorteilhaft kombinierbar ist, und zwar sowohl einzeln oder in beliebiger Kombination kumulativ.
Nach einem dritten Aspekt der Erfindung löst die Aufgabe ein Verfahren zum Herstellen einer Batterieschale (100) gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung, mittels einer Spritzgießvorrichtung oder einer Pressvorrichtung mit einem eine Artikelkavität bildenden Werkzeug, insbesondere mit einem Werkzeug gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung, aufweisend ein Mittel zum Füllen der Artikelkavität mit einer Formmasse, wobei das Verfahren zum Herstellen der Batterieschale die nachfolgenden Schritte umfasst:

a) Füllen der Artikelkavität mit der Formmasse;
b) Ausformen einer Basisstruktur der Batterieschale;
c) Entformen der Basisstruktur der Batterieschale;
d) Verbinden der Basisstruktur der Batterieschale mit einer Abschirmungsschicht.

Begrifflich sei hierzu Folgendes erläutert:

Unter einem „Spritzgießverfahren“ wird ein Urformverfahren verstanden, wobei der zu verarbeitende Kunststoff mittels einer Spritzgießmaschine verflüssigt und in eine Form, dem Spritzgusswerkzeug, unter Druck eingespritzt wird. In dem Spritzgusswerkzeug geht der Werkstoff durch Abkühlung und/oder eine Vernetzungsreaktion wieder in den festen Zustand über und kann nach dem Öffnen des Spritzgießwerkzeugs als Bauteil entnommen werden.

Unter einem „Pressverfahren“ wird ein Urformverfahren verstanden, bei welchem der Kunststoff in einem ersten Schritt in die Artikelkavität eines zugehörigen Presswerkzeugs eingebracht wird, wobei das Presswerkzeug in einem zweiten Schritt geschlossen wird, insbesondere unter Einsatz eines Druckkolbens. Durch das Schließen des Presswerkzeugs erlangt der Kunststoff die von dem Presswerkzeug vorgegebene Form. Vorzugsweise wird das Presswerkzeug temperiert.
Unter einem „Mittel zum Füllen“ wird eine dem Werkzeug mittelbar oder unmittelbar zugeordnete Vorrichtung verstanden, welche dazu eingerichtet ist, eine schmelzflüssige Formmasse in das Werkzeug einzubringen.
Vorzugsweise wird unter einem Mittel zum Füllen eine Vorrichtung verstanden, welche dazu eingerichtet ist, die Artikelkavität des Werkzeugs und/oder den Formhohlraum des Werkzeugs mit einer schmelzflüssigen Formmasse aufzufüllen, insbesondere im Zusammenhang mit einem Spritzgießwerkzeug und/oder einer Spritzgießvorrichtung.
Vorzugsweise wird unter einem Mittel zum Füllen eine Vorrichtung verstanden, mit welcher eine schmelzflüssige Formmasse in ein zuvor geöffnetes Werkzeug eingebracht werden kann, insbesondere eingelegt werden kann, insbesondere im Zusammenhang mit einem Presswerkzeug und/oder einer Pressvorrichtung.
Bei einer „Formmasse“ sei insbesondere an einen thermoplastischen oder einen duroplastischen Werkstoff gedacht, welcher gegebenenfalls mit einem Fasermaterial, insbesondere Glasfaser, Kohlenstofffaser, Aramidfaser oder dergleichen, versetzt ist.
Vorzugsweise weist die Formmasse Fasern bis zu einer Länge von 5 mm auf.
Vorzugsweise weist die Formmasse Fasern mit einer Länge zwischen 3 mm und 25 mm auf, bevorzugt Fasern mit einer Länge zwischen 5 mm und 20 mm und besonders bevorzugt Fasern mit einer Länge zwischen 10 mm und 15 mm, insbesondere bei Verwendung eines Fließpressverfahrens zur Herstellung einer Batterieschale und/oder bei einer Batterieschale, die mittels einem Fließpressverfahren hergestellt worden ist.
Besonders bevorzugt weist die Batterieschale Fasern mit einer Länge zwischen 0,05 mm und 8 mm auf, bevorzugt Fasern mit einer Länge zwischen 0,1 mm und 4 mm und besonders bevorzugt Fasern mit einer Länge zwischen 0,2 mm und 2 mm
Hier wird gemäß einer ersten Variante ein Verfahren zum Herstellen einer Batterieschale vorgeschlagen, wobei eine Basisstruktur der Batterieschale nach dem Entformen mit einer Abschirmungsschicht in Kontakt gebracht wird, insbesondere auf der designierten Außenseite der Batterieschale. Die Abschirmungsschicht kann dabei vorzugsweise durch die Verwendung eines Halbzeugs bereitgestellt werden, insbesondere durch die Verwendung einer Folie, insbesondere einer Alufolie, insbesondere einer mikroperforierten Alufolie, eines leitfähigen Gitters, eines leitfähigen Gewebes, eines leitfähigen Vlieses oder eines leitfähigen Netzes. Insbesondere kann ein Halbzeug nach dem Entformen der Basisstruktur mit dem Halbzeug verklebt werden. Weiterhin vorzugsweise kann eine Abschirmungsschicht durch Auftragen einer entsprechenden Beschichtung nach dem Entformen der Basisstruktur der Batterieschale durch Sprühen auf die Basisstruktur aufgetragen werden.
Gemäß einer zweiten Varianten wird hier ein Verfahren zum Herstellen einer Batterieschale vorgeschlagen, wobei eine Abschirmungsschicht zunächst in die geöffnete Artikelkavität eingebracht wird und anschließend mit der Formmasse hinterspritzt wird. Vorzugsweise wird hierzu ein Halbzeug für eine Abschirmungsschicht oder alternativ ein Sprühlack oder eine Sprühbeschichtung zunächst in die geöffnete Artikelkavität eingebracht, insbesondere auf die Oberfläche der Artikelkavität aufgesprüht.
Es versteht sich, dass sich die Vorteile einer Batterieschale nach dem ersten Aspekt der Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung einer Batterieschale nach dem ersten Aspekt erstrecken.
Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die Schritte des Verfahrens in der angegebenen Reihenfolge durchlaufen werden können, wobei dies hier nicht explizit gefordert wird. Vielmehr können die Schritte auch in einer anderen Reihenfolge ausgeführt werden, insbesondere für unterschiedliche Ausführungsformen in unterschiedlichen Reihenfolgen.
Optional wird die Abschirmungsschicht vor dem Füllen der Artikelkavität mit der Formmasse in das Werkzeug eingebracht.
Vorzugsweise wird ein Halbzeug zur Herstellung einer Abschirmungsschicht derart in die geöffnete Artikelkavität eingebracht, dass diese nach dem Ausformen der Batterieschale einteilig zu einer Batterieschale ausgeformt ist und mit der Formmasse hinterspritzt ist. Alternativ kann zunächst eine Abschirmungsschicht durch einen Beschichtungsauftrag an der inneren Oberfläche der Artikelkavität aufgebracht werden, welcher anschließend mit der Formmasse zu einer Batterieschale hinterspritzt wird.
Vorzugsweise kann vor dem Ausformen der Batterieschale mit der Formmasse auch eine Abschirmungsschicht aus chemisch und/oder physikalisch abgeschiedenem leitfähigen Material in die Artikelkavität eingebracht werden, welche später von der Formmasse zu einer Batterieschale hinterspritzt wird.
Weiterhin optional wird die Abschirmungsschicht mittels einer Adhäsionsschicht mit der Basisstruktur der Batterieschale verbunden, insbesondere vollflächig.
Begrifflich sei hierzu Folgendes erläutert:

Unter einer „Adhäsionsschicht“ wird eine designiert zwischen der Basisstruktur und der Abschirmungsschicht angeordnete Schicht verstanden, die zur Verbindung von Basisstruktur und Abschirmungsschicht eingerichtet ist. Insbesondere sei bei einer Adhäsionsschicht an eine Klebstoffschicht gedacht.

Optional wird die Abschirmungsschicht mit einem Haftvermittler mit der Basisstruktur der Batterieschale verbunden, insbesondere vollflächig. Weiterhin optional wird die Abschirmungsschicht mit der Basisstruktur der Batterieschale verschweißt.
Gemäß einer zweckmäßigen Ausführungsform wird die Abschirmungsschicht mittels einem Sprühkopf in Form einer Beschichtung, insbesondere eines Lackes, auf die entformte Basisstruktur der Batterieschale aufgetragen.
Es sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass der Gegenstand des dritten Aspekts mit den Gegenständen der vorstehenden Aspekte der Erfindung vorteilhaft kombinierbar ist, und zwar sowohl einzeln oder in beliebiger Kombination kumulativ.
Nach einem vierten Aspekt der Erfindung löst die Aufgabe eine Traktionsbatterie, insbesondere eine Traktionsbatterie für ein Kraftfahrzeug, aufweisend eine Batterieschale nach dem ersten Aspekt der Erfindung und/oder eine Batterieschale hergestellt mit einem Werkzeug nach dem zweiten Aspekt der Erfindung und/oder eine Batterieschale hergestellt mit einem Verfahren nach dem dritten Aspekt der Erfindung.
Begrifflich sei hierzu Folgendes erläutert:

Unter einem „Kraftfahrzeug“ wird ein durch einen Motor angetriebenes Fahrzeug verstanden. Vorzugsweise ist ein Kraftfahrzeug nicht an eine Schiene gebunden oder zumindest nicht dauerhaft spurgebunden.

Es versteht sich, dass sich die Vorteile einer Batterieschale nach dem ersten Aspekt der Erfindung, wie vorstehend beschrieben, und/oder eine Batterieschale hergestellt mit einem Werkzeug nach dem zweiten Aspekt der Erfindung, wie vorstehend beschrieben, und/oder eine Batterieschale hergestellt mit einem Verfahren nach dem dritten Aspekt der Erfindung, wie vorstehend beschrieben, unmittelbar auf eine Traktionsbatterie aufweisend eine Batterieschale gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung und/oder eine Batterieschale hergestellt mit einem Werkzeug nach dem zweiten Aspekt der Erfindung und/oder eine Batterieschale hergestellt mit einem Verfahren nach dem dritten Aspekt der Erfindung erstrecken.
Es sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass der Gegenstand des vierten Aspekts mit den Gegenständen der vorstehenden Aspekte der Erfindung vorteilhaft kombinierbar ist, und zwar sowohl einzeln oder in beliebiger Kombination kumulativ.
Weitere Vorteile, Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich nachfolgend aus den erläuterten Ausführungsbeispielen. Dabei zeigen im Einzelnen:

1A: schematisch eine erste Ausführungsform eines Reliefs einer Basisstruktur einer Batterieschale;
1B: schematisch eine erste Schnittansicht der Ausführungsform des Reliefs gemäß 1A;
1C: schematisch eine zweite Schnittansicht der Ausführungsform des Reliefs gemäß 1A;
1D: schematisch eine dritte Schnittansicht der Ausführungsform des Reliefs gemäß 1A;
2A: schematisch eine zweite Ausführungsform eines Reliefs einer Basisstruktur einer Batterieschale;
2B: schematisch eine erste Schnittansicht der Ausführungsform des Reliefs gemäß 2A;
3A: schematisch eine dritte Ausführungsform eines Reliefs einer Basisstruktur einer Batterieschale;
3B: schematisch eine erste Schnittansicht der Ausführungsform des Reliefs gemäß 3A;
3C: schematisch eine zweite Schnittansicht der Ausführungsform des Reliefs gemäß 3A;
4A: schematisch eine vierte Ausführungsform eines Reliefs einer Basisstruktur einer Batterieschale;
4B: schematisch eine erste Schnittansicht der Ausführungsform des Reliefs gemäß 4A; und
4C: schematisch eine zweite Schnittansicht der Ausführungsform des Reliefs gemäß 4A.

In der nun folgenden Beschreibung bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Bauteile bzw. gleiche Merkmale, sodass eine in Bezug auf eine Figur durchgeführte Beschreibung bezüglich eines Bauteils auch für die anderen Figuren gilt, sodass eine wiederholende Beschreibung vermieden wird. Ferner sind einzelne Merkmale, die in Zusammenhang mit einer Ausführungsform beschrieben wurden, auch separat in anderen Ausführungsformen verwendbar.
Der Ausschnitt einer Ausführungsform einer Batterieschale 100 in 1A weist eine Batterieschale 100 aufweisend eine aus Kunststoff ausgeformte Basisstruktur 102 auf, wobei die Abschirmungsschicht (nicht dargestellt) nicht dargestellt worden ist um einen besseren Blick auf ein Relief 130 auf der Grundfläche 132 der Batterieschale 100 zu haben.
Das Relief 130 weist eine Mehrzahl von Erhebungen 136 auf, welche in einem Muster 140 angeordnet sind, insbesondere einem regelmäßigen Muster 140, insbesondere einem alternierenden Zickzackmuster 140.
Jede Erhebung 136 weist eine Umrandung 162 auf, an welcher die Erhebung 136 aus der Grundfläche 132 hervortritt. Weiterhin weist jede Erhebung 136 eine maximale Quererstreckung 150 und eine maximale Höhenerstreckung (nicht dargestellt) auf.
Die 1B zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie A-A in 1A. Der Schnitt verläuft entlang der maximalen Quererstreckung 150 einer Erhebung 136. Es ist ersichtlich, dass die Batterieschale 100 an ihrer Außenseite 106 eine Abschirmungsschicht 120 aufweist, die mit der Basisstruktur 102 der Batterieschale 100 verbunden ist.
Die Abschirmungsschicht 120 weist eine im Wesentlichen konstante Schichtdicke 122 auf und verläuft unmittelbar entlang der Basisstruktur 102, sodass die Abschirmungsschicht 120 das Relief 130 der Basisstruktur 102 im Wesentlichen übernimmt.
Die Erhebung 136 weist einen Absatz 158 mit einer vertikalen Erstreckung 160 und eine maximale Höhenerstreckung 152 auf.
Die 1C zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie B-B in 1A. Der Schnitt verläuft entlang der minimalen Quererstreckung (nicht bezeichnet) einer Erhebung 136. Ebenfalls ist eine Batterieschale (nicht bezeichnet) bestehend aus einer Basisstruktur 102 und einer Abschirmungsschicht 120 dargestellt.
Die 1D zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie C-C in 1A, wobei die Linie C-C durch zwei Erhebungen 136 verläuft. Beide Erhebungen 136 weisen jeweils einen Absatz 158 mit einer vertikalen Erstreckung 160 und eine maximale Höhenerstreckung 152 auf.
Der Ausschnitt einer Ausführungsform einer Batterieschale 100 in 2A weist eine Batterieschale 100 aufweisend eine aus Kunststoff ausgeformte Basisstruktur 102 auf, wobei die Abschirmungsschicht (nicht dargestellt) nicht dargestellt worden ist um einen besseren Blick auf ein Relief 130 auf der Grundfläche 132 der Batterieschale 100 zu haben.
Das Relief 132 weist ein Muster 140, insbesondere ein Pyramidenmuster 140 mit aneinander angrenzenden vierseitigen Pyramiden auf.
Jede Pyramide bildet eine Erhebung 136 aufweisend eine maximale Höhenerstreckung 152, eine maximale Quererstreckung 150 und eine vierseitige Umrandung 162 auf.
Die 2B zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie A-A in 2A. Der Schnitt verläuft entlang der maximalen Höhenerstreckung 152 mehrerer benachbart zueinander angeordneter Erhebungen 136.
Der Ausschnitt einer Ausführungsform einer Batterieschale 100 in 3A weist eine Batterieschale 100 aufweisend eine aus Kunststoff ausgeformte Basisstruktur 102 auf, wobei die Abschirmungsschicht (nicht dargestellt) nicht dargestellt worden ist um einen besseren Blick auf ein Relief 130 auf der Grundfläche 132 der Batterieschale 100 zu haben.
Das Relief 130 weist lediglich Erhebungen 136 auf, welche in einem Muster 140 angeordnet sind, insbesondere einem regelmäßigen Muster 140, insbesondere einem paarweise alternierenden Zickzackmuster 140.
Paarweise benachbarte Erhebungen 136 weisen einen Abstand 154 zueinander auf, wobei der Abstand einen kürzesten sich geradlinig erstreckenden Abstand zwischen zwei paarweise benachbarten Erhebungen 136 meint.
Die 3B zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie B-B in 3A, wobei die Linie B-B durch zwei Erhebungen 136 verläuft. Beide Erhebungen 136 weisen jeweils einen Absatz 158 mit einer vertikalen Erstreckung 160 und eine maximale Höhenerstreckung 152 auf. Weiterhin weisen die paarweisen Erhebungen 136 einen Abstand 154 zueinander auf.
Die 3C zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie A-A in 3A. Der Schnitt verläuft entlang der maximalen Quererstreckung 150 einer Erhebung 136. Es ist ersichtlich, dass die Batterieschale 100 an ihrer Außenseite 106 eine Abschirmungsschicht 120 aufweist, die mit der Basisstruktur 102 der Batterieschale 100 verbunden ist.
Der Ausschnitt einer Ausführungsform einer Batterieschale 100 in 4A weist eine Batterieschale 100 aufweisend eine aus Kunststoff ausgeformte Basisstruktur 102 auf, wobei die Abschirmungsschicht (nicht dargestellt) nicht dargestellt worden ist um einen besseren Blick auf ein Relief 130 auf der Grundfläche 132 der Batterieschale 100 zu haben.
Das Relief 130 weist lediglich Senken 134 auf, welche in einem Muster 140 angeordnet sind, insbesondere einem regelmäßigen Muster 140, insbesondere einem paarweise alternierenden Zickzackmuster 140.
Paarweise benachbarte Senken 134 weisen einen Abstand 154 zueinander auf, wobei der Abstand einen kürzesten sich geradlinig erstreckenden Abstand zwischen zwei paarweise benachbarten Senken 134 meint.
Die 4B zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie B-B in 4A, wobei die Linie B-B durch zwei Senken 134 verläuft. Beide Senken 134 weisen jeweils einen Absatz 158 mit einer vertikalen Erstreckung 160 und eine maximale Höhenerstreckung 152 auf. Weiterhin weisen die paarweisen Senken 136 einen Abstand 154 zueinander auf.
Die 4C zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie A-A in 4A. Der Schnitt verläuft entlang der maximalen Quererstreckung 150 einer Senke 134. Es ist ersichtlich, dass die Batterieschale 100 an ihrer Außenseite 106 eine Abschirmungsschicht 120 aufweist, die mit der Basisstruktur 102 der Batterieschale 100 verbunden ist.
Bezugszeichenliste

100: Batterieschale
102: Basisstruktur
106: Außenseite
120: Abschirmungsschicht
122: Schichtdicke
130: Relief
132: Grundfläche
134: Senken
136: Erhebungen
140: Muster
150: maximale Quererstreckung
152: maximale Höhenerstreckung
154: Abstand
158: Absatz
160: vertikale Erstreckung
162: Umrandung

Claims

Batterieschale (100), insbesondere eine Batterieschale (100) einer Traktionsbatterie, wobei die Batterieschale (100) eine aus Kunststoff ausgeformte Basisstruktur (102) aufweist, wobei die Batterieschale (100) eine Außenseite (106) aufweist, wobei die Batterieschale (100) eine Abschirmungsschicht (120) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Basisstruktur (102) der Batterieschale (100) auf einer der Außenseite (106) zugewandten Seite zumindest bereichsweise ein Relief (130) aufweist, wobei das Relief (130) gegenüber einer Grundfläche (132) Senken (134) und/oder Erhebungen (136) aufweist.
Batterieschale (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschirmungsschicht (120) an der Außenseite (106) der Batterieschale (100) angeordnet ist.
Batterieschale (100) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschirmungsschicht (120) mit der Basisstruktur (102) der Batterieschale (100) verklebt ist.
Batterieschale (100) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschirmungsschicht (120) als Beschichtung auf die Basisstruktur (102) der Batterieschale (100) aufgebracht ist.
Batterieschale (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschirmungsschicht (120) eine Schichtdicke (122) von kleiner oder gleich 0,25 mm aufweist, bevorzugt eine Schichtdicke (122) von kleiner oder gleich 0,2 mm und besonders bevorzugt eine Schichtdicke (122) von kleiner oder gleich 0,1 mm.
Batterieschale (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Relief (130) ein Muster (140) aufweist.
Batterieschale (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Senke (134) und/oder eine Erhebung (136) der Basisstruktur (102) eine maximale Quererstreckung (150) von kleiner oder gleich 15 mm aufweist, bevorzugt eine maximale Quererstreckung (150) von kleiner oder gleich 12 mm und besonders bevorzugt eine maximale Quererstreckung (150) von kleiner oder gleich 12 mm.
Batterieschale (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Senke (134) und/oder eine Erhebung (136) der Basisstruktur (102) eine maximale Quererstreckung (150) von größer oder gleich 3 mm aufweist, bevorzugt eine maximale Quererstreckung (150) von größer oder gleich 4 mm und besonders bevorzugt eine maximale Quererstreckung (150) von größer oder gleich 5 mm.
Batterieschale (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Senke (134) und/oder eine Erhebung (136) der Basisstruktur (102) eine maximale Höhenerstreckung (152) gegenüber der Grundfläche (132) von kleiner oder gleich 2 mm aufweist, bevorzugt eine maximale Höhenerstreckung (152) von kleiner oder gleich 1,6 mm und besonders bevorzugt eine maximale Höhenerstreckung (152) von kleiner oder gleich 1,2 mm.
Batterieschale (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abstand (154) zwischen zwei benachbarten Senken (134) oder zwei benachbarten Erhebungen (136) der Basisstruktur (102) kleiner oder gleich 85 mm ist, bevorzugt kleiner oder gleich 80 mm und besonders bevorzugt kleiner oder gleich 75 mm.
Batterieschale (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abstand (154) zwischen zwei benachbarten Senken (134) oder zwei benachbarten Erhebungen (136) der Basisstruktur (102) größer oder gleich der zweifachen maximalen Höhenerstreckung (152) ist, bevorzugt größer oder gleich der dreifachen maximalen Höhenerstreckung (152) und besonders bevorzugt größer oder gleich der vierfachen maximalen Höhenerstreckung (152).
Batterieschale (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verhältnis aus der maximalen Höhenerstreckung (152) zu einer maximalen Querschnittsfläche einer Senke (134) oder einer Erhebung (136) der Basisstruktur (102) kleiner oder gleich 0,6 ist, bevorzugt kleiner oder gleich 0,5 und besonders bevorzugt kleiner oder gleich 0,4.
Batterieschale (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Senke (134) und/oder eine Erhebung (136) der Basisstruktur (102) einen Absatz (158) gegenüber der Grundfläche (132) aufweist, wobei der Absatz (158) eine vertikale Erstreckung (160) von kleiner oder gleich 0,4 mm aufweist, bevorzugt eine vertikale Erstreckung (160) von kleiner oder gleich 0,35 mm und besonders bevorzugt eine vertikale Erstreckung (160) von kleiner oder gleich 0,3 mm.
Batterieschale (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Winkel zwischen einer Umrandung (162) einer Senke (134) und/oder einer Erhebung (136) der Basisstruktur (102) und einem Oberflächenpunkt aufweisend die maximale Höhenerstreckung (152) kleiner oder gleich 15° ist, bevorzugt kleiner oder gleich 12° und besonders bevorzugt kleiner oder gleich 10°.
Werkzeug aufweisend eine Artikelkavität zum Ausformen einer Basisstruktur (102) einer Batterieschale (100) aus Kunststoff gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei das Werkzeug in jeder lokalen Vertiefung der Artikelkavität einen Entlüftungskanal aufweist, wobei eine lokale Vertiefung in der Artikelkavität zum Ausformen einer Erhebung (136) oder zum Ausformen der Grundfläche (132) eingerichtet ist.
Verfahren zum Herstellen einer Batterieschale (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14, mittels einer Spritzgießvorrichtung oder einer Pressvorrichtung mit einem eine Artikelkavität bildenden Werkzeug, insbesondere mit einem Werkzeug gemäß Anspruch 15, aufweisend ein Mittel zum Füllen der Artikelkavität mit einer Formmasse, wobei das Verfahren zum Herstellen der Batterieschale (100) die nachfolgenden Schritte umfasst: a) Füllen der Artikelkavität mit der Formmasse; b) Ausformen einer Basisstruktur (102) der Batterieschale (100) ; c) Entformen der Basisstruktur (102) der Batterieschale (100); d) Verbinden der Basisstruktur (102) der Batterieschale (100) mit einer Abschirmungsschicht (120).
Verfahren gemäß Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschirmungsschicht (120) vor dem Füllen der Artikelkavität mit der Formmasse in das Werkzeug eingebracht wird.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschirmungsschicht (120) mittels einer Adhäsionsschicht mit der Basisstruktur (102) der Batterieschale (100) verbunden wird.
Verfahren gemäß Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschirmungsschicht (120) mittels einem Sprühkopf in Form einer Beschichtung auf die entformte Basisstruktur (102) der Batterieschale (100) aufgetragen wird.
Traktionsbatterie, insbesondere eine Traktionsbatterie für ein Kraftfahrzeug, aufweisend eine Batterieschale (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 14 und/oder eine Batterieschale (100) hergestellt mit einem Werkzeug nach Anspruch 15 und/oder eine Batterieschale (100) hergestellt mit einem Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 19.