DE102022108978A1

DE102022108978A1 - Batteriegehäuse und Batterie für ein elektrisch betriebenes Fahrzeug sowie Verfahren

Info

Publication number: DE102022108978A1
Application number: DE102022108978.9A
Authority: DE
Inventors: Warden Schijve; Kai Fischer
Original assignee: Azl Aachen GmbH; Ver Zur Foerderung Des Instituts fur Kunststoffverarbeitung In Industrie und Handwerk An Der Rhein; Vereinigung zur Foerderung des Instituts fuer Kunststoffverarbeitung in Industrie und Handwerk an Der Rhein
Current assignee: Azl Aachen GmbH; Ver Zur Foerderung Des Instituts fur Kunststoffverarbeitung In Industrie und Handwerk An Der Rhein; Vereinigung zur Foerderung des Instituts fuer Kunststoffverarbeitung in Industrie und Handwerk an Der Rhein
Priority date: 2022-04-12
Filing date: 2022-04-12
Publication date: 2023-10-12
Also published as: WO2023198248A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Batteriegehäuse (1) für ein elektrisch betriebenes Fahrzeug zur Anordnung von Batteriezellen (32), umfassend einen einstückig ausgebildeten Gehäusegrundkörper (2) mit einem Bodenabschnitt (4) und mindestens einem Seitenabschnitt (6-16), wobei der Gehäusegrundkörper (2) mit einem faltbaren Material ausgebildet ist, und wobei der Gehäusegrundkörper (2) zwischen dem Bodenabschnitt (4) und dem Seitenabschnitt (6-16) eine Basisfaltkante (18, 40-48) aufweist, sodass der Bodenabschnitt (4) und der Seitenabschnitt (6-16) einen Innenwinkel einschließen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Batteriegehäuse und eine Batterie für ein elektrisch betriebenes Fahrzeug sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Batteriegehäuses.
Batteriegehäuse sind grundsätzlich bekannt. In Batteriegehäusen werden Batteriezellen, die gegebenenfalls in einem oder mehreren Batteriemodulen zusammengefasst sind, angeordnet. Die Batteriezellen werden zur Bereitstellung einer elektrischen Leistung zum Antrieb eines Fahrzeugs verwendet. Ein derartiges Fahrzeug ist insbesondere ein Kraftfahrzeug, beispielsweise ein Personenkraftfahrzeug oder ein Lastkraftfahrzeug.
Batteriegehäuse werden überwiegend aus Metall, insbesondere aus Aluminium, hergestellt. Metallische Batteriegehäuse haben den Vorteil, dass diese materialinhärent eine elektromagnetische Abschirmung bieten. Darüber hinaus ist die zu erreichende Steifigkeit in der Regel ausreichend. Batteriegehäuse aus Aluminium bieten zwar verschiedene Vorteile, weisen jedoch auch Nachteile auf. Da Aluminium ein teures Material ist, weisen derartige Batteriegehäuse aus Aluminium einen hohen Preis auf. Darüber hinaus ist die Herstellung von Bauteilen aus Aluminium mit hohen Kosten verbunden, da für die anzuwendenden Umform- oder Druckgussverfahren üblicherweise hohe Werkzeugkosten entstehen.
Ferner ist an Batteriegehäusen aus Aluminium das hohe Gewicht nachteilig. Da elektrisch angetriebene Fahrzeuge aufgrund der mitgeführten Batteriezellen ohnehin ein hohes Gewicht aufweisen, ist es ein Ziel der Automobilindustrie, das Gewicht von elektrisch betriebenen Fahrzeugen zu reduzieren. Außerdem ist es eine Anforderung der Automobilindustrie, dass die Batteriegehäuse ein möglichst geringes Volumen aufweisen, um eine hohe Anzahl an Batteriezellen aufnehmen zu können.
Eine weitere Anforderung an das Batteriegehäuse ist eine hohe Steifigkeit. Insbesondere durch den Einsatz des Batteriegehäuses in einem Unterboden eines Fahrzeugs, wie es beispielsweise in Personenkraftfahrzeugen üblich ist, ist eine hohe Steifigkeit von hoher Bedeutung. Ferner sollten die Batteriegehäuse eine hohe Unfallsicherheit aufweisen, sodass die Batteriezellen bei einem Unfall keine oder lediglich eine geringe Gefahr darstellen.
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, ein Batteriegehäuse und eine Batterie für ein elektrisch betriebenes Fahrzeug sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Batteriegehäuses bereitzustellen, die einen oder mehrere der genannten Nachteile vermindern oder beseitigen. Es ist insbesondere eine Aufgabe der Erfindung, eine Lösung bereitzustellen, die eine Anordnung von Batteriezellen in einem elektrisch betriebenen Fahrzeug in Leichtbauweise ermöglicht.
Diese Aufgabe wird gelöst mit einem Batteriegehäuse und einem Verfahren nach den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen dieser Aspekte sind in den jeweiligen abhängigen Patentansprüchen angegeben. Die in den Patentansprüchen und der Beschreibung einzeln aufgeführten Merkmale sind in beliebiger, technologisch sinnvoller Weise miteinander kombinierbar, wobei weitere Ausführungsvarianten der Erfindung aufgezeigt werden.
Gemäß einem ersten Aspekt wird die eingangs genannte Aufgabe gelöst durch ein Batteriegehäuse für ein elektrisch betriebenes Fahrzeug zur Anordnung von Batteriezellen, umfassend einen einstückig ausgebildeten Gehäusegrundkörper mit einem Bodenabschnitt und mindestens einem Seitenabschnitt, wobei der Gehäusegrundkörper mit einem faltbaren Material ausgebildet ist, und wobei der Gehäusegrundkörper zwischen dem Bodenabschnitt und dem Seitenabschnitt eine Basisfaltkante aufweist, sodass der Bodenabschnitt und der Seitenabschnitt einen Innenwinkel einschließen.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass ein Gehäusegrundkörper eines Batteriegehäuses aus einem leichten, faltbaren Material ausbildbar ist und ein derartiges Batteriegehäuse die Anforderungen hinsichtlich Steifigkeit und Leichtbau erfüllt. Insbesondere liegt der Erfindung die Erkenntnis zugrunde, dass ein derartiges Batteriegehäuse ein im Vergleich zu aus Aluminium ausgebildeten Batteriegehäusen verringertes Gewicht aufweist.
Das Batteriegehäuse ist für ein elektrisch betriebenes Fahrzeug zur Anordnung von Batteriezellen vorgesehen. Bei dem elektrisch betriebenen Fahrzeug kann es sich um ein ausschließlich elektrisch oder um ein teilelektrisch betriebenes Fahrzeug handeln. Die Batteriezellen können auch als Batteriemodule zusammengefasst innerhalb eines derartigen Batteriegehäuses angeordnet werden.
Das Batteriegehäuse umfasst den einstückig ausgebildeten Gehäusegrundkörper mit dem Bodenabschnitt und dem mindestens einen Seitenabschnitt. Der Bodenabschnitt ist im bestimmungsgemäßen Betrieb insbesondere ein horizontal ausgerichteter Abschnitt des Batteriegehäuses, auf dem beispielsweise die Batteriezellen oder Batteriemodule unmittelbar oder mittelbar angeordnet werden können. Der Seitenabschnitt des Batteriegehäuses bildet beispielweise eine Umwandung oder einen Teil einer Umwandung aus.
Es ist insbesondere bevorzugt, dass der Innenwinkel zwischen dem Bodenabschnitt und dem Seitenabschnitt zwischen 70° und 110°, insbesondere bevorzugt zwischen 80° und 100°, beispielsweise 90°, beträgt. Im bestimmungsgemäßen Betrieb des Batteriegehäuses kann der Seitenabschnitt beispielsweise vertikal ausgerichtet sein.
Zwischen dem Bodenabschnitt und dem Seitenabschnitt ist die Basisfaltkante vorgesehen. Die Basisfaltkante weist vorzugsweise eine Erwärmungslinie auf, die durch eine vorherige Erwärmung der Basisfaltkante bewirkt wurde. Die Basisfaltkante kann scharfkantig oder gerundet mit einem Radius ausgebildet sein. Ferner vorzugsweise kann zwischen dem Bodenabschnitt und dem Seitenabschnitt ein Übergangsabschnitt vorgesehen sein.
Unter einem faltbaren Material ist insbesondere ein Material zu verstehen, das linienförmig plastisch verformbar ist, insbesondere um mindestens 90°. Insbesondere ist es bevorzugt, dass das faltbare Material biegsam ausgebildet ist. Darüber hinaus kann unter einem faltbaren Material ein Material zu verstehen sein, das bei einem Falten, insbesondere um einen Winkel von 90°, keine anwendungseinschränkende Materialschädigung erfährt. Ferner ist es vorzugsweise vorgesehen, dass das faltbare Material ein Kunststoff, insbesondere ein faserverstärkter Kunststoff, ist oder umfasst. Es ist bevorzugt, dass das faltbare Material feuerresistent und/oder feuerfest ausgebildet ist. Das feuerresistente und/oder feuerfeste faltbare Material kann beispielsweise eine entsprechende Matrix und/oder entsprechende Additive aufweisen. Ferner wirken Endlosfasern in einem faserverstärkten Kunststoff derart, dass das Batteriegehäuse feuerresistent und/oder feuerfest ist. Ferner ist es bevorzugt, dass das faltbare Material mindestens eine feuerresistente und/oder feuerfeste Schicht aufweist.
In einer bevorzugten Ausführungsvariante des Batteriegehäuses ist vorgesehen, dass der Gehäusegrundkörper zwei oder mehr Seitenabschnitte aufweist und zwei benachbarte Seitenabschnitte der zwei oder mehr Seitenabschnitte miteinander verbunden sind.
Es ist insbesondere bevorzugt, dass alle benachbarten Seitenabschnitte miteinander verbunden sind. Ferner ist es bevorzugt, dass die zwei benachbarten Seitenabschnitte mittels Schweißen, Kleben und/oder einem Verbindungselement miteinander verbunden sind. Ferner ist es bevorzugt, dass der Gehäusegrundkörper vier Seitenabschnitte aufweist. Darüber hinaus kann der Gehäusegrundkörper auch mehr als vier, beispielsweise sechs Seitenabschnitte aufweisen.
Eine bevorzugte Fortbildung des Batteriegehäuses zeichnet sich dadurch aus, dass der mindestens eine Seitenabschnitt, vorzugsweise die zwei oder mehr Seitenabschnitte, eine Umwandung eines Batterieraums ausbildet beziehungsweise ausbilden. Unter einer Umwandung ist insbesondere eine seitlich geschlossene Abgrenzung zu verstehen. Insbesondere bildet der mindestens eine Seitenabschnitt beziehungsweise die Seitenabschnitte mit dem Bodenabschnitt einen von fünf Seiten geschlossenen Batterieraum aus, innerhalb dessen in vorteilhafter Weise Batteriezellen oder Batteriemodule anordenbar sind.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante des Batteriegehäuses ist vorgesehen, dass das faltbare Material ein faserverstärkter Thermoplast ist oder diesen umfasst. Faserverstärkte Thermoplasten haben den Vorteil, dass diese eine ausreichende Steifigkeit für den Gehäusegrundkörper bieten und gleichzeitig insbesondere unter Erwärmung ein faltbares Material darstellen. Ferner kann der faserverstärkte Thermoplast an spezielle Anforderungen des Batteriegehäuses angepasst werden. Der Thermoplast kann beispielsweise eine Matrix aus Polypropylen, Polyamid und/oder Polycarbonat aufweisen. Die Fasern des faserverstärkten Thermoplasten können beispielsweise Glasfasern oder Kohlenstofffasern sein. Es ist bevorzugt, dass das faltbare Material aus einer Vielzahl an Verbundtapes besteht, die aus einem faserverstärkten Kunststoff ausgebildet sind. Darüber hinaus kann es bevorzugt sein, dass das faltbare Material ein Vitrimer ist.
Eine bevorzugte Fortbildung des Batteriegehäuses zeichnet sich ferner dadurch aus, dass das faltbare Material ein Sandwichmaterial ist oder dieses umfasst. Unter einem Sandwichmaterial wird insbesondere ein Material mit zwei Deckschichten und einem zwischen den Deckschichten angeordneten Kern verstanden. Ein Material des Kerns ist in der Regel porös ausgebildet, sodass dieses komprimierbar ist. Beispielsweise kann das Material des Kerns ein Thermoplast sein, der eine Schaum- und/oder Wabenstruktur aufweist. Ferner kann das Material des Kerns ein kurz- und/oder langfaserverstärkter, insbesondere kompakter, Thermoplast sein. Ergänzend oder alternativ zu dem Sandwichmaterial kann das faltbare Material ein Vollmaterial sein.
In einer weiteren bevorzugten Fortbildung des Batteriegehäuses ist vorgesehen, dass der Gehäusegrundkörper einen Kompressionsabschnitt aufweist, in dem das Sandwichmaterial derart komprimiert, insbesondere deformiert, ist, dass eine Stärke des Gehäusegrundkörpers innerhalb des Kompressionsabschnitts reduziert ist. Bei der Verwendung eines langfaserverstärkten Kunststoff als Material für den Kern wird das schmelzflüssige Material bei dem Komprimieren verdrängt. Innerhalb des Kompressionsabschnitts kann das Sandwichmaterial beispielsweise derart komprimiert sein, dass dieses ähnliche Eigenschaften aufweist wie ein Vollmaterial.
Es ist bevorzugt, dass die Basisfaltkante innerhalb eines Kompressionsabschnitts angeordnet ist. Ferner kann der Kompressionsabschnitt entlang der Basisfaltkante vorgesehen sein. Dies hat den Vorteil, dass das Falten vereinfacht ist. Das Sandwichmaterial ist insbesondere innerhalb des Kompressionsabschnitts unter Druck und/oder Wärme komprimiert.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante des Batteriegehäuses ist vorgesehen, dass dieses einen den Gehäusegrundkörper umgebenden Seitenrahmen umfasst, wobei der Gehäusegrundkörper mit dem Seitenrahmen mechanisch verbunden ist. Der Seitenrahmen kann beispielsweise aus einem, zwei oder mehr Hohlprofilen ausgebildet sein. Es ist bevorzugt, dass der Seitenrahmen aus Aluminium oder aus einem faserverstärkten Kunststoff ausgebildet ist.
Es ist darüber hinaus bevorzugt, dass das Batteriegehäuse ein Bodenelement umfasst, an dem der Gehäusegrundkörper angeordnet ist. Beispielsweise kann das Bodenelement Befestigungsstreifen mit Befestigungselementen aufweisen, wobei der Gehäusegrundkörper mit den Befestigungselementen an dem Bodenelement befestigt ist. Darüber hinaus kann es bevorzugt sein, dass das Batteriegehäuse einen Querträger aufweist, der mit dem Gehäusegrundkörper, insbesondere mit dem Seitenabschnitt und/oder dem Bodenabschnitt mechanisch verbunden ist.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante des Batteriegehäuses ist vorgesehen, dass dieses mindestens ein Eckenverstärkungselement umfasst, das mit dem Bodenabschnitt und dem Seitenabschnitt angrenzend an die Basisfaltkante verbunden ist. Das Eckenverstärkungselement kann beispielsweise winkelförmig ausgeführt sein. Insbesondere kann das Eckenverstärkungselement einen Querschnitt aufweisen, der als Winkel ausgebildet ist. Es ist ferner bevorzugt, dass das Eckenverstärkungselement einen ersten Flächenabschnitt und einen zweiten Flächenabschnitt aufweist, wobei der erste Flächenabschnitt mit dem Bodenelement und der zweite Flächenabschnitt mit dem Seitenabschnitt verbunden ist.
Es ist bevorzugt, dass sich das Eckenverstärkungselement in einer Haupterstreckungsrichtung entlang der Basisfaltkante erstreckt und vorzugsweise die Erstreckung des Eckenverstärkungselement mehr als 80 %, mehr als 90 % vorzugsweise mehr als 95 % der Erstreckung des Seitenabschnitts und/oder der Basisfaltkante beträgt. Das Eckenverstärkungselement ist insbesondere innerhalb des Batterieraums angeordnet. Insbesondere kann das Eckenverstärkungselement an einer Innenwand des Seitenabschnitts angeordnet sein.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante des Batteriegehäuses ist vorgesehen, dass der Gehäusegrundkörper angrenzend an den Seitenabschnitt und abgewandt von dem Bodenabschnitt einen Auflageabschnitt zur Anordnung einer Abdeckeinheit aufweist, und der Gehäusegrundkörper zwischen dem Seitenabschnitt und dem Auflageabschnitt eine Auflagefaltkante aufweist.
Der Auflageabschnitt kann beispielsweise im Wesentlichen flächenparallel zu dem Bodenabschnitt ausgerichtet sein. Es ist insbesondere bevorzugt, dass der Seitenabschnitt und der Auflageabschnitt einen Winkel zwischen 80° und 100°, insbesondere 90°, einschließt. Der Auflageabschnitt kann nach innen auskragend angeordnet sein, sodass der Auflageabschnitt den Bodenabschnitt abschnittsweise überdeckt. Alternativ kann der Auflageabschnitt nach außen auskragend angeordnet sein, sodass sich dieser von dem Bodenabschnitt hinweg erstreckt. Es ist bevorzugt, dass die Auflagefaltkante im Wesentlichen parallel zur Basisfaltkante ausgerichtet ist.
In einer weiteren bevorzugten Fortbildung des Batteriegehäuses ist vorgesehen, dass der Gehäusegrundkörper eine Verbindungslasche aufweist und zwei benachbarte Seitenabschnitte mit der Verbindungslasche miteinander verbunden sind.
Es ist bevorzugt, dass einer der zwei benachbarten Seitenabschnitte die Verbindungslasche aufweist. Beispielsweise kann die Verbindungslasche einstückig mit einem der zwei benachbarten Seitenabschnitte ausgebildet sein. Mit dem weiteren Seitenabschnitt kann die Verbindungslasche beispielsweise verklebt oder verschweißt sein.
Eine weitere bevorzugte Fortbildung des Batteriegehäuses zeichnet sich dadurch aus, dass die Verbindungslasche einteilig mit einem ersten Seitenabschnitt und einem benachbarten, zweiten Seitenabschnitt der zwei oder mehr Seitenabschnitte ausgebildet ist und eine Formfaltkante aufweist und die Verbindungslasche an der Formfaltkante derart gefaltet ist, dass der erste Seitenabschnitt und der zweite Seitenabschnitt benachbart zu einer gemeinsamen Stoßkante angeordnet sind. Es ist insbesondere bevorzugt, dass die Verbindungslasche angrenzend an den ersten Seitenabschnitt und/oder angrenzend an den zweiten Seitenabschnitt sowie an der Formfaltkante gefaltet ist. Die derart gefaltete Verbindungslasche weist beispielsweise eine dreieckige Kontur auf.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante des Batteriegehäuses ist vorgesehen, dass zwei benachbarte Seitenabschnitte mittels eines mechanischen Verbindungselements, das vorzugsweise zweiflügelig ausgebildet ist, verbunden sind. Das Verbindungselement weist vorzugsweise einen ersten Flügel zur Verbindung mit einem ersten Seitenabschnitt und einen zweiten Flügel zur Verbindung mit einem zweiten Seitenabschnitt auf.
Insbesondere kann es bevorzugt sein, dass die Flügel jeweils Nuten aufweisen, in denen die Seitenabschnitte abschnittsweise anordenbar sind. Das Verbindungselement kann beispielsweise extrudiert sein. Insbesondere ist dieses zum Aufschieben auf Kantenbereiche der Seitenabschnitte ausgebildet. Darüber hinaus kann das Verbindungselement einen Klebstoffkanal zur fluidischen Verbindung eines Inneren mit einem Äußeren aufweisen, sodass Klebstoff an eine Verbindungsfläche zwischen dem Verbindungselement und einem Seitenabschnitt führbar ist.
Es kann darüber hinaus bevorzugt sein, dass das Verbindungselement elektrisch leitfähig ausgebildet ist, beispielsweise durch ein elektrisch leitfähiges Material des Verbindungselements und/oder elektrisch leitfähige Komponenten des Verbindungselements, um eine elektrische Abschirmung zu ermöglichen. Es kann bevorzugt sein, dass ein derartiges Verbindungselement Aufnahmeelemente für mindestens eine metallische Abschirmfolie aufweist, um derartige Abschirmfolien aufzunehmen. Ferner kann die Verbindungslasche mit einem elektrisch leitfähigem Klebstoff befestigt werden, um eine elektrische Abschirmung zu ermöglichen.
Es ist ferner bevorzugt, dass das Verbindungselement Befestigungsmittel, insbesondere zur Aufnahme von Schrauben zur Befestigung einer Abdeckeinheit, aufweist. Die Befestigungsmittel können beispielsweise Öffnungen mit einem Innengewinde sein. Des Weiteren kann das Verbindungselement mindestens ein Positionierungselement zum Positionieren der Abdeckeinheit aufweisen, sodass diese in einer vorbestimmten Position an dem Batteriegehäuse in vorteilhafter Weise anordenbar ist. Außerdem kann es bevorzugt sein, dass das Verbindungselement zur Anordnung von Querprofilen Aufnahmeelemente aufweist.
In einer weiteren bevorzugten Fortbildung des Batteriegehäuses ist vorgesehen, dass ein oder mehrere Verbindungselemente mit einem Rahmenelement verbunden sind oder Teil eines Rahmenelements sind. Das Rahmenelement ist auf der entgegengesetzt zur Basisfaltkante verlaufenden Kante eines oder mehrerer Seitenabschnitte angeordnet. Es ist bevorzugt, dass das Rahmenelement Befestigungsmittel, insbesondere zur Aufnahme von Schrauben zur Befestigung einer Abdeckeinheit, aufweist. Des Weiteren kann das Rahmenelement mindestens ein Positionierungselement zum Positionieren der Abdeckeinheit aufweisen, sodass diese in einer vorbestimmten Position an dem Batteriegehäuse in vorteilhafter Weise anordenbar ist. Es kann bevorzugt sein, dass das Rahmenelement zur Anordnung von Querprofilen Aufnahmeelemente aufweist. Ferner kann es bevorzugt sein, dass das Rahmenelement Dichtungselemente enthält, die nach der Montage der Abdeckeinheit den Batterieraum gegenüber der Umgebung gegen das Eindringen oder das Entweichen von Medien abdichten. Das Rahmenelement kann auch teilrahmenförmig ausgebildet sein. Das Rahmenelement kann sich beispielsweise vollständig oder abschnittsweise erstrecken.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird die eingangs genannte Aufgabe gelöst durch eine Batterie für ein elektrisch betriebenes Fahrzeug, umfassend ein Batteriegehäuse nach einer der im Vorherigen beschriebenen Ausführungsvarianten, wobei innerhalb des Batteriegehäuses Batteriezellen angeordnet sind.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird die eingangs genannte Aufgabe gelöst durch ein Verbindungselement zur Verbindung von zwei benachbarten Seitenabschnitten, umfassend einen ersten Flügel mit einer ersten Nut zur Aufnahme eines ersten Seitenabschnitts innerhalb der ersten Nut, und einen zweiten Flügel mit einer zweiten Nut zur Aufnahme eines zweiten Seitenabschnitts innerhalb der zweiten Nut, wobei der erste Flügel und der zweite Flügel einen Winkel miteinander einschließen.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird die eingangs genannte Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines Batteriegehäuses für ein elektrisch betriebenes Fahrzeug zur Anordnung von Batteriezellen, umfassend die Schritte: Bereitstellen eines eine zweidimensionale Kontur eines Gehäusegrundkörpers abbildenden Zuschnitts aus einem Gehäuserohling, wobei der Gehäuserohling mit einem faltbaren Material ausgebildet ist, und Falten des Zuschnitts an zumindest einer vordefinierten Basisfaltkante, sodass der Gehäusegrundkörper mit einem Bodenabschnitt und mindestens einem Seitenabschnitt, die einen Innenwinkel einschließen, ausgebildet wird.
Das Bereitstellen des Zuschnitts kann beispielsweise ein Ausschneiden von Ausschnitten umfassen, sodass die zweidimensionale Kontur des Gehäusegrundkörpers ausgebildet wird. Alternativ kann der Zuschnitt auch kein spezifisches Ausschneiden zur Abbildung der zweidimensionalen Kontur des Gehäusegrundkörpers aufweisen, indem entsprechende Faltkanten vorgesehen werden. Beispielsweise kann zwischen zwei benachbarten Seitenabschnitten eine Verbindungslasche mit einer Formfaltkante integral ausgebildet werden, sodass beispielsweise mittels drei Faltungen ein entsprechender Ausschnitt nicht erforderlich ist.
Das Ausschneiden kann beispielsweise mit einem Wasserstrahlschneidverfahren durchgeführt werden. Das Bereitstellen des Zuschnitts kann ein Erzeugen und/oder ein Zuschneiden sein. Es ist insbesondere bevorzugt, dass das Falten des Zuschnitts zunächst ein Erwärmen entlang der zu erzeugenden Basisfaltkante umfasst. Nach dem Falten des Zuschnitts wird der Gehäusegrundkörper vorzugsweise in der gefalteten Geometrie gehalten und abgekühlt.
In einer bevorzugten Ausführungsvariante des Verfahrens ist vorgesehen, dass die Basisfaltkante und/oder eine Auflagefaltkante und/oder eine Formfaltkante vor dem Falten erwärmt und/oder komprimiert wird. Das Erwärmen kann auch mit einem erhitzten Stanzelement, insbesondere einem erhitzten Messer erfolgen. Ferner kann das Erwärmen mit einem heißen Draht erfolgen.
Vor dem Komprimieren werden vorzugsweise Voreinschnitte innerhalb des Kompressionsabschnitts eingebracht, um insbesondere bei einem faserverstärkten Kunststoff eine bessere Komprimierung zu ermöglichen. Es ist darüber hinaus bevorzugt, dass weitere Abschnitte des Gehäusegrundkörpers komprimiert werden, um beispielsweise in diesen Abschnitten Befestigungselemente anordnen zu können.
Für weitere Vorteile, Ausführungsvarianten und Ausführungsdetails der einzelnen Aspekte und ihrer möglichen Fortbildungen wird auch auf die erfolgte Beschreibung zu den weiteren Aspekten, den entsprechenden Merkmalen und Fortbildungen verwiesen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele werden exemplarisch anhand der beiliegenden Figuren erläutert. Es zeigen:

1: eine schematische, dreidimensionale Explosionsansicht einer beispielhaften Ausführungsform eines Batteriegehäuses;
2: eine schematische, zweidimensionale Ansicht einer beispielhaften Ausführungsform eines Gehäuserohlings mit einer Kontur;
3: eine schematische, zweidimensionale Ansicht einer beispielhaften Ausführungsform eines Zuschnitts;
4: eine schematische, zweidimensionale Ansicht einer weiteren beispielhaften Ausführungsform eines Zuschnitts;
5: eine schematische, zweidimensionale Ansicht einer weiteren beispielhaften Ausführungsform eines Zuschnitts;
6: eine schematische, dreidimensionale Detailansicht einer beispielhaften Ausführungsform eines Gehäusegrundkörpers;
7: eine schematische, dreidimensionale Ansicht einer beispielhaften Ausführungsform eines Gehäusegrundkörpers;
8: eine schematische, zweidimensionale Ansicht einer beispielhaften Ausführungsform eines Batteriegehäuses;
9: eine schematische, zweidimensionale Ansicht einer weiteren beispielhaften Ausführungsform eines Batteriegehäuses;
10: eine schematische, zweidimensionale Ansicht einer weiteren beispielhaften Ausführungsform eines Batteriegehäuses;
11: schematische, zweidimensionale Detailansichten von beispielhaften Ausführungsformen von Gehäusegrundkörpern; und
12: eine schematische Ansicht einer beispielhaften Ausführungsform eines Verfahrens.

In den Figuren sind gleiche oder im Wesentlichen funktionsgleiche beziehungsweise -ähnliche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
Das in 1 gezeigte Batteriegehäuse 1 umfasst einen Gehäusegrundkörper 2. Der Gehäusegrundkörper 2 ist einstückig mit einem Bodenabschnitt 4 und insgesamt sechs Seitenabschnitten 6-16 ausgebildet. Der Gehäusegrundkörper 2 ist ferner mit einem faltbaren Material ausgebildet.
Der Bodenabschnitt 4 und die Seitenabschnitte 6-16 umschließen einen Batterieraum 68 in dem Batteriezellen 32 anordenbar sind. Ferner sind in dem Batterieraum 68 fünf Querträger 28 angeordnet, die zur Versteifung des Batteriegehäuses 1 vorgesehen sind. Auf einer dem Bodenabschnitt 4 abgewandten Seite des Gehäusegrundkörpers 2 ist ferner eine Abdeckeinheit 30 angeordnet.
Der Gehäusegrundkörper 2 ist von einem Seitenrahmen 20 eingefasst. Unter dem Bodenabschnitt 4 ist ferner ein Bodenelement 22 mit Befestigungsschienen 24 und Befestigungselementen 26 vorgesehen. An dem Bodenelement 22 kann der Gehäusegrundkörper 2 befestigt werden.
Der Gehäusegrundkörper 2 weist zwischen dem Bodenabschnitt 4 und den Seitenabschnitten 6-16 jeweils eine Basisfaltkante auf, die in der 1 exemplarisch zwischen dem Seitenabschnitt 6 und dem Bodenabschnitt 4 als Basisfaltkante 18 dargestellt ist.
In 2 ist ein Gehäuserohling 34 gezeigt. Der Gehäuserohling 34 ist als ein rechteckiges und flächiges Element in diesem Beispiel zu verstehen. Der Gehäuserohling 34 kann beispielsweise aus einem Sandwichmaterial oder aus einem Vollmaterial bestehen oder dieses umfassen. Mit den gestrichelten Linien ist eine zweidimensionale Kontur des Gehäusegrundkörpers 2 dargestellt. Die Kontur 36 bildet den in 3 gezeigten Zuschnitt 38 ab. Die Kontur 36 kann ausgeschnitten und/oder ausgestanzt werden.
In 3 sind die einzelnen Seitenabschnitte 6-16 mit ihren jeweiligen Basisfaltkanten 40-48 gezeigt. Darüber hinaus ist gezeigt, dass der Gehäusegrundkörper 2 jeweils angrenzend an einen der Seitenabschnitte 6-16 und abgewandt von dem Bodenabschnitt 4 einen Auflageabschnitt 50 zur Anordnung der Abdeckeinheit 30 aufweist. Des Weiteren weist der Gehäusegrundkörper 2 zwischen dem jeweiligen Seitenabschnitt 6-16 und dem Auflageabschnitt 50 eine Auflagefaltkante 52 auf.
4 zeigt, dass an den Seitenabschnitten 8, 12, 14, 16 Verbindungslaschen 56, 60 angeordnet sein können. Die Verbindungslaschen 56, 60 sind jeweils an der Position angeordnet, an der zwei benachbarte Seitenabschnitte einen Stoß 54, 58 ausbilden. Mittels der Verbindungslasche 56 können die Seitenabschnitte 8, 10 miteinander verbunden werden, beispielsweise indem die Verbindungslasche 56 an den Seitenabschnitt 10 geklebt oder geschweißt wird. In analoger Weise kann mit der Verbindungslasche 60 der Seitenabschnitt 8 mit dem Seitenabschnitt 6 verbunden werden, insbesondere indem die Verbindungslasche 60 an den Seitenabschnitt 6 geklebt wird.
In 5 ist eine anderweitige Variante von Verbindungslaschen 62 gezeigt. Diese Verbindungslaschen 62 sind integral mit zwei benachbarten Seitenabschnitten verbunden. Exemplarisch wird dies anhand der Verbindungslasche 62 zwischen dem Seitenabschnitt 6 und 8 beschrieben. Die Verbindungslasche 62 weist eine Formfaltkante 64 auf. Durch ein Falten an der Formfaltkante 64 kann die Verbindungslasche 62, wie in 6 gezeigt, nach innen geklappt werden. Somit kann in vorteilhafter Weise eine fluiddichte Verbindung zwischen den Seitenabschnitten 6, 8 ausgebildet werden.
In 7 ist ein Zwischenschritt bei der Herstellung des Seitenrahmens 1 gezeigt, nämlich der gefaltete Gehäusegrundkörper 2.
In 8 ist ein Gehäusegrundkörper 2 gezeigt, wobei das faltbare Material als Sandwichmaterial ausgeführt ist. Es ist gezeigt, dass angrenzend an die Basisfaltkanten 40, 48 Kompressionsabschnitte vorgesehen sind. Ferner sind angrenzend an die Auflageabschnitte 50 ebenfalls Kompressionsabschnitte vorgesehen, die daran zu erkennen sind, dass die Stärke der Seitenabschnitte verringert ist. Der Auflageabschnitt 50 ist hier nach innen auskragend, sodass dieser den Bodenabschnitt 4 teilweise überdeckt. In 9 ist ein analoger Aufbau des Batteriegehäuses 1 gezeigt, wobei der Bodenabschnitt 4 und die Seitenabschnitte 6-16 als Vollmaterial ausgeführt sind.
In 10 ist ein ebenfalls aus Vollmaterial ausgebildeter Gehäusegrundkörper 2 gezeigt, wobei die Auflageabschnitte 50 nach außen auskragend ausgebildet sind. Ferner ist in den 8 bis 10 der Seitenrahmen 20 im Detail gezeigt, der vorliegend als Hohlprofil ausgebildet ist.
In 11a ist gezeigt, dass die Seitenabschnitte 8, 10, 12 mittels einer Verbindungslasche 56 und einer Verbindungslasche 70 verbunden sind.
Beispielsweise können die Verbindungslaschen 56, 70 mit dem Seitenabschnitt 10 mittels eines Klebverfahrens verbunden werden.
In 11b ist gezeigt, dass die Seitenabschnitte 8, 10, 12 mit Verbindungselementen 72, 74 verbunden sind. Die Verbindungselemente sind von außen an den Seitenabschnitten 8, 10, 12 angeordnet und beispielsweise mit diesen Seitenabschnitten verklebt.
In 11c ist eine weitere Variante zur Verbindung der Seitenabschnitte 10, 12 gezeigt, nämlich mit einem auf die Seitenabschnitte 10, 12 aufzuschiebenden Verbindungselement 74`.
In der 12 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Batteriegehäuses 1 für ein elektrisch betriebenes Fahrzeug zur Anordnung von Batteriezellen 32 gezeigt. In Schritt 100 wird ein eine zweidimensionale Kontur 36 des Gehäusegrundkörpers 2 abbildender Zuschnitt 38 aus einem Gehäuserohling 34 bereitgestellt. Der Gehäuserohling 34 ist mit dem faltbaren Material ausgebildet. In Schritt 102 wird der Zuschnitt 38 an den Basisfaltkanten 18, 40-48 gefaltet, sodass der Gehäusegrundkörper 2 mit einem Bodenabschnitt 4 und den Seitenabschnitten 6-16, die einen Innenwinkel einschließen, ausgebildet wird.
Das im Vorherigen beschriebene Batteriegehäuse 1 und das entsprechende Verfahren zur Herstellung des Batteriegehäuses 1 haben den Vorteil, dass ein besonders leichtes Batteriegehäuse 1 bereitgestellt werden kann. Darüber hinaus ist das Material des Gehäusegrundkörpers 2 leicht und kann beispielsweise mit einem entsprechend ausgebildeten Seitenrahmen 20 versteift werden. Darüber hinaus ist ein derartiges Batteriegehäuse 1 kostengünstig herzustellen, da das Falten des Gehäusegrundkörpers 2 geringe Kosten verursacht und wenige Montageschritte erforderlich sind.
BEZUGSZEICHEN

1: Batteriegehäuse
2: Gehäusegrundkörper
4: Bodenabschnitt
6: Seitenabschnitt
8: Seitenabschnitt
10: Seitenabschnitt
12: Seitenabschnitt
14: Seitenabschnitt
16: Seitenabschnitt
18: Basisfaltkante
20: Seitenrahmen
22: Bodenelement
24: Befestigungsschiene
26: Befestigungselement
28: Querträger
30: Abdeckeinheit
32: Batteriezelle
34: Gehäuserohling
36: Kontur
38: Zuschnitt
40-48: Basisfaltkante
50: Auflageabschnitt
52: Auflagefaltkante
54: Stoß
56: Verbindungslasche
58: Stoß
60: Verbindungslasche
62: Verbindungslasche
64: Formfaltkante
66: Eckenverstärkungselement
68: Batterieraum
70: Verbindungslasche
72: Verbindungselement
74: Verbindungselement

Claims

Batteriegehäuse (1) für ein elektrisch betriebenes Fahrzeug zur Anordnung von Batteriezellen (32), umfassend - einen einstückig ausgebildeten Gehäusegrundkörper (2) mit einem Bodenabschnitt (4) und mindestens einem Seitenabschnitt (6-16), - wobei der Gehäusegrundkörper (2) mit einem faltbaren Material ausgebildet ist, und - wobei der Gehäusegrundkörper (2) zwischen dem Bodenabschnitt (4) und dem Seitenabschnitt (6-16) eine Basisfaltkante (18, 40-48) aufweist, sodass der Bodenabschnitt (4) und der Seitenabschnitt (6-16) einen Innenwinkel einschließen.
Batteriegehäuse (1) nach Anspruch 1, wobei - der Gehäusegrundkörper (2) zwei oder mehr Seitenabschnitte (6-16) aufweist, und - zwei benachbarte Seitenabschnitte (6-16) der zwei oder mehr Seitenabschnitte (6-16) miteinander verbunden sind.
Batteriegehäuse (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei - der mindestens eine Seitenabschnitt (6-16) eine Umwandung eines Batterieraums (68) ausbildet.
Batteriegehäuse (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei - das faltbare Material ein faserverstärkter Thermoplast ist oder diesen umfasst.
Batteriegehäuse (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei - das faltbare Material ein Sandwichmaterial ist oder dieses umfasst.
Batteriegehäuse (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei - der Gehäusegrundkörper (2) einen Kompressionsabschnitt aufweist, in dem das Sandwichmaterial derart komprimiert ist, dass eine Stärke des Gehäusegrundkörpers (2) innerhalb des Kompressionsabschnitts reduziert ist.
Batteriegehäuse (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, umfassend - einen den Gehäusegrundkörper (2) umgebenden Seitenrahmen (20), wobei der Gehäusegrundkörper (2) mit dem Seitenrahmen (20) mechanisch verbunden ist.
Batteriegehäuse (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, umfassend - mindestens ein Eckenverstärkungselement (66), das mit dem Bodenabschnitt (4) und dem Seitenabschnitt (6-16) angrenzend an die Basisfaltkante (18, 40-48) verbunden ist.
Batteriegehäuse (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei - der Gehäusegrundkörper (2) angrenzend an den Seitenabschnitt (6-16) und abgewandt von dem Bodenabschnitt (4) einen Auflageabschnitt (50) zur Anordnung einer Abdeckeinheit (30) aufweist, und - der Gehäusegrundkörper (2) zwischen dem Seitenabschnitt (6-16) und dem Auflageabschnitt (50) eine Auflagefaltkante (52) aufweist.
Batteriegehäuse (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei - der Gehäusegrundkörper (2) eine Verbindungslasche (56, 60, 62, 70) aufweist, und - zwei benachbarte Seitenabschnitte (6-16) mit der Verbindungslasche (56, 60, 62, 70) miteinander verbunden sind.
Batteriegehäuse (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei - die Verbindungslasche (56, 60, 62, 70) einteilig mit einem ersten Seitenabschnitt (6-16) und einem benachbarten, zweiten Seitenabschnitt (6-16) der zwei oder mehr Seitenabschnitte (6-16) ausgebildet ist und eine Formfaltkante (64) aufweist, und - die Verbindungslasche (56, 60, 62, 70) an der Formfaltkante (64) derart gefaltet ist, dass der erste Seitenabschnitt (6-16) und der zweite Seitenabschnitt (6-16) benachbart zu einer gemeinsamen Stoßkante (54, 58) angeordnet sind.
Batteriegehäuse (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei - zwei benachbarte Seitenabschnitte (6-16) mittels eines mechanischen Verbindungselements (72, 74, 74`), insbesondere eines Verbindungselements nach Anspruch 14, verbunden sind.
Batterie für ein elektrisch betriebenes Fahrzeug, umfassend - ein Batteriegehäuse (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, - wobei innerhalb des Batteriegehäuses (1) Batteriezellen angeordnet sind.
Verbindungselement (74`) zur Verbindung von zwei benachbarten Seitenabschnitten (6-16), umfassend - einen ersten Flügel mit einer ersten Nut zur Aufnahme eines ersten Seitenabschnitts innerhalb der ersten Nut, und - einen zweiten Flügel mit einer zweiten Nut zur Aufnahme eines zweiten Seitenabschnitts innerhalb der zweiten Nut, - wobei der erste Flügel und der zweite Flügel einen Winkel miteinander einschließen.
Verfahren zur Herstellung eines Batteriegehäuses (1) für ein elektrisch betriebenes Fahrzeug zur Anordnung von Batteriezellen, umfassend die Schritte: - Bereitstellen eines eine zweidimensionale Kontur (36) eines Gehäusegrundkörpers (2) abbildenden Zuschnitts (38) aus einem Gehäuserohling (34), wobei der Gehäuserohling (34) mit einem faltbaren Material ausgebildet ist, und - Falten des Zuschnitts an zumindest einer vordefinierten Basisfaltkante (18, 40-48), sodass der Gehäusegrundkörper (2) mit einem Bodenabschnitt (4) und mindestens einem Seitenabschnitt (6-16), die einen Innenwinkel einschließen, ausgebildet wird.
Verfahren nach dem vorherigen Anspruch, wobei - die Basisfaltkante (18, 40-48) und/oder eine Auflagefaltkante (52) vor dem Falten erwärmt und/oder komprimiert wird.