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Hintergrund der Erfindung
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1. Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf einen Batteriebehälter, der in einem Batteriepack enthalten ist, und bezieht sich genauer auf einen Batteriebehälter zum Aufnehmen eines Batteriestapels, der in einer Stapelrichtung druckbeaufschlagt ist.
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2. Beschreibung des Stands der Technik
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Das
japanische Patent Nr. 6686823 (
JP 6686823 B ) offenbart ein Verfahren eines Installierens eines Batteriestapels, bei dem der Batteriestapel in einen Aufnahmebehälter in einem Zustand befördert wird, in dem er zwischen Greifelementen gegriffen ist, wobei mindestens ein Teil der Greifelemente in Öffnungen eingesetzt wird, die an Außenflächen von Stirnplatten ausgebildet sind, und danach die Greifelemente aus stapelseitigen Öffnungsabschnitten herausgenommen werden.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Obwohl Größenreduktion eines Batteriepacks eine Aufgabe des vorstehenden Stands der Technik ist, gibt es bei einer Größenreduktion der Bauart des Batteriestapels in seiner Stapelrichtung Raum für Verbesserungen.
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Die vorliegende Offenbarung stellt einen Batteriebehälter bereit, der eine Größenreduktion einer Bauart eines Batteriepacks in der Stapelrichtung des Batteriestapels ermöglicht.
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Der Batteriebehälter gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst ein Gehäuse, das eingerichtet ist, einen Batteriestapel aufzunehmen, der in einer Stapelrichtung druckbeaufschlagt ist, einen anliegenden Wandabschnitt, der mit dem Gehäuse auf einer Innenseite des Gehäuses einstückig gegossen ist, sowie einen Verstärkungsteil, der in den anliegenden Wandabschnitt durch Umgießen gegossen ist. Der anliegende Wandabschnitt ist eingerichtet, eine Last von dem Batteriestapel zu tragen, der in dem Gehäuse aufgenommen ist. Der Verstärkungsteil ist aus einem Werkstoff gefertigt, der steifer ist als der anliegende Wandabschnitt.
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In dem Batteriebehälter gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung kann sich ein Seitenende des Verstärkungsteils zu mindestens einer von Seitenwänden des Gehäuses erstrecken. Der anliegende Wandabschnitt kann mit der mindestens einen der Seitenwände verbunden sein. Das Gehäuse kann ein Paar der Seitenwände umfassen, und der anliegende Wandabschnitt kann mit beiden der Seitenwände verbunden sein. Der Verstärkungsteil kann einen Flansch an dem Seitenende umfassen, und der Flansch kann in der mindestens einen der Seitenwände eingebettet sein. Ein unteres Ende des Verstärkungsteils kann sich zu einer Bodenplatte des Gehäuses erstrecken, mit der der anliegende Wandabschnitt verbunden sein kann. Der Verstärkungsteil kann ein Teil sein, der ein Schraubenloch umfasst, das so eingerichtet ist, dass ein anderes Teil an dem Batteriebehälter befestigt ist. Der Verstärkungsteil kann in dem anliegenden Wandabschnitt eingebettet sein. Der anliegende Wandabschnitt kann eine erste anliegende Wand und eine zweite anliegende Wand umfassen, die auf der Innenseite des Gehäuses vorgesehen sind.
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In dem Batteriebehälter gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist der Verstärkungsteil, der aus einem Werkstoff gefertigt ist, der steifer ist als der anliegende Wandabschnitt in den anliegenden Wandabschnitt durch Umgießen gegossen, der eingerichtet ist, eine Last von dem Batteriestapel zu tragen, der in dem Gehäuse aufgenommen ist. Die Last, die auf den anliegenden Wandabschnitt aufgebracht wird, wird durch den Verstärkungsteil getragen, und wobei die Wanddicke des anliegenden Wandabschnitts entsprechend dünner gefertigt werden kann, als wenn der Verstärkungsteil nicht enthalten wäre. Dies ermöglicht eine Größenreduktion der Bauart des Batteriepacks in der Stapelrichtung des Batteriestapels.
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Figurenliste
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Merkmale, Vorteile und technische sowie gewerbliche Bedeutung von beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung werden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen nachfolgend beschrieben, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen, und wobei:
- 1A eine Längsschnittansicht ist, die eine Konfiguration eines Batteriebehälters gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt;
- 1B eine Schnittansicht ist, die die Konfiguration des Batteriebehälters gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt;
- 2A eine Längsschnittansicht ist, die eine Konfiguration eines Batteriepacks zeigt, der den in den 1A und 1B gezeigten Batteriebehälter verwendet;
- 2B eine Schnittansicht ist, die die Konfiguration des Batteriepacks zeigt, der den in den 1A und 1B gezeigten Batteriebehälter verwendet;
- 3A eine Längsschnittansicht ist, die eine Konfiguration eines Batteriebehälters gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt; und
- 3B eine Schnittansicht ist, die die Konfiguration des Batteriebehälters gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt.
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Genaue Beschreibung von Ausführungsformen
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Eine Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen nachstehend beschrieben. Es ist jedoch zu beachten, dass wenn eine Anzahl, eine Stückzahl, eine Menge, ein Bereich oder dergleichen von jedem Element in den nachfolgenden Ausführungsformen beschrieben ist, die technische Idee der vorliegenden Offenbarung nicht auf die beschriebene Zahl beschränkt ist, es sei denn, es ist im Einzelnen anders beschrieben, oder wenn sie auf die beschriebene Zahl grundsätzlich offensichtlich beschränkt ist. Auch sind Konfigurationen und dergleichen, die in den nachfolgenden Ausführungsformen beschrieben sind, nicht notwendigerweise für die technische Idee der vorliegenden Offenbarung wesentlich, es sei denn, es ist im Einzelnen anders beschrieben, oder wenn sie grundsätzlich offensichtlich darauf beschränkt sind.
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1. Erste Ausführungsform
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1A bzw. 1B sind eine Längsschnittansicht und eine Schnittansicht, die eine Konfiguration eines Batteriebehälters 100 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigen. Die Schnittansicht ( 1B) ist eine Schnittansicht entlang einer Linie IB-IB in der Längsschnittansicht (1A), und wobei die Längsschnittansicht (1A) eine Schnittansicht entlang einer Linie IA-IA in der Schnittansicht (1B) ist.
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Der Batteriebehälter 100 umfasst ein badewannenförmiges Gehäuse 110 und ein Paar von anliegenden Wänden (auch als Trennwände bezeichnet) 120, das auf einer Innenseite des Gehäuses 110 vorgesehen ist. Die rechten und linken Enden der anliegenden Wände 120 sind mit einem Paar von Seitenwänden 116 des Gehäuses 110 verbunden, und die unteren Enden der anliegenden Wände 120 sind mit einer Bodenplatte 112 des Gehäuses 110 verbunden. Der Batteriebehälter 110 ist ein gegossener Artikel, der aus einem Leichtmetall gefertigt ist, Aluminium, um genau zu sein, und ist genauer gesagt ein Druckgusserzeugnis. Das Gehäuse 110 und die anliegenden Wände 120 sind durch Druckguss einstückig gegossen.
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Verstärkungsteile 130 sind in den anliegenden Wänden 120 eingebettet. Die Verstärkungsteile 130 sind plattenförmige Teile aus massivem Metall. Die Verstärkungsteile 130 sind aus einem Werkstoff gefertigt, der eine höhere Steifigkeit hat als die anliegenden Wände 120, beispielsweise, einem Metallwerkstoff, wie etwa Eisen oder rostfreiem Stahl. Ein Verwenden eines eisenbasierten Werkstoffs für den Werkstoff der Verstärkungsteile 130 ermöglicht es, Kosten gering zu halten. Umgießen wird als das Verfahren des Einbettens der Verstärkungsteile 130 in den anliegenden Wänden 120 verwendet. Das heißt, die Verstärkungsteile 130 werden vorbereitet, geschmolzenes Leichtmetall, das der Werkstoff des Gehäuses 110 und der anliegenden Wände 120 ist, wird um die vorbereiteten Verstärkungsteile 130 gegossen, und das geschmolzene Leichtmetall wird gekühlt, wobei dadurch ein gegossener Artikel ausgebildet wird, bei dem die Verstärkungsteile 130 mit den anliegenden Wänden 120 einstückig ausgebildet sind.
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Wie in der Schnittansicht (1B) gezeigt ist, erstrecken sich Seitenenden 130c an beiden Seiten der Verstärkungsteile 130 zu den Seitenwänden 116 des Gehäuses 110. Die Verstärkungsteile 130 sind mit Flanschen 132 an den Seitenenden 130c versehen. Die Flansche 132 sind in den Seitenwänden 116 eingebettet. Dies stellt eine hohe Steifigkeit zwischen den anliegenden Wänden 120 und den Seitenwänden 116 sicher. Ferner liegen die Seitenenden 130c der Verstärkungsteile 130 an den Flächen der Seitenwände 116 teilweise frei. Schraubenlöcher 134 sind in den Abschnitten der Verstärkungsteile 130 vorgesehen, die an der Fläche der Seitenwände 116 freiliegen, wie aus den Abschnitten ersichtlich ist, die in der Längsschnittansicht (1A) gezeigt sind. Die Schraubenlöcher 134 werden verwendet, um andere Teile an den Batteriebehälter 100 mittels Bolzen zu schrauben. Die Schraubenlöcher 134 sind in den Verstärkungsteilen 130 ausgebildet, und entsprechend können andere Teile an die hochsteifen Verstärkungsteile 130 unmittelbar geschraubt werden.
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Ferner, wie in der Längsschnittansicht (1A) gezeigt ist, erstrecken sich untere Enden 130b der Verstärkungsteile 130 zu der Bodenplatte 112 des Gehäuses 110. Dies stellt eine Steifigkeit zwischen den anliegenden Wänden 120 und der Bodenplatte 112 sicher. Wenn ein anderes Teil an die Bodenplatte 112 des Gehäuses 110 geschraubt werden soll, können die unteren Enden 130b der Verstärkungsteile 130 an der Fläche der Bodenplatte 112 teilweise freiliegen, obwohl dies in der Darstellung ausgelassen ist. Das heißt, es kann eine Anordnung erfolgen, bei der andere Teile an die hochsteifen Verstärkungsteile 130 unmittelbar geschraubt werden können. Als ein Beispiel von Mitteln zum Verschrauben, können Schraubenlöcher an den unteren Enden 130b der Verstärkungsteile 130 vorgesehen werden. Obwohl die oberen Enden 130a der Verstärkungsteile 130 als an den oberen Flächen der anliegenden Wände 120 in der Längsschnittansicht (1A) freiliegend gezeigt sind, können Anordnungen erfolgen, bei denen ein Teil oder keines der oberen Enden 130a freiliegen.
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Ein Vorsehen der Verstärkungsteile 130, wie vorstehend beschrieben wurde, ermöglicht es die Steifigkeit der anliegenden Wände 120 zu verbessern. Die Wanddicke der anliegenden Wände 120, die erforderlich ist, um dieselbe Steifigkeit zu erlangen, kann reduziert werden, verglichen damit, dass die Verstärkungsteile 130 nicht vorgesehen sind.
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2A bzw. 2B sind eine Längsschnittansicht und eine Schnittansicht, die eine Konfiguration eines Batteriepacks 10 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigen. Die Schnittansicht (2B) ist eine Schnittansicht entlang einer Linie IIB-IIB in der Längsschnittansicht (2A), und die Längsschnittansicht (2A) ist eine Schnittansicht entlang einer Linie IIA-IIA in der Schnittansicht (2B).
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Der Batteriepack 10 wird als eine Energiequelle für ein elektrifiziertes Fahrzeug verwendet, das beispielsweise ein Batterieelektrofahrzeug (BEV), ein Plug-In-Hybridelektrofahrzeug (PHEV) sowie ein Hybridelektrofahrzeug (HEV) umfasst. Einer oder mehrere Batteriepacks 10 sind unter einem Boden, unter einem Sitz oder dergleichen des elektrifizierten Fahrzeugs installiert. Der Batteriepack 10 ist eingerichtet, indem ein Batteriestapel 20 in den vorstehend beschriebenen Batteriebehälter 100 aufgenommen ist.
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Der Batteriestapel 20 umfasst eine große Anzahl von Batteriezellen 22, die miteinander gestapelt sind. Die Batteriezellen 22 sind Sekundärbatterien, die entladen/wiedergeladen werden können, und sind beispielsweise Lithium-Ionen-Sekundärbatterien. In den Schnittansichten der 2A und 2B ist eine Rechts-Links-Richtung eine Stapelrichtung der Batteriezellen 22 in dem Batteriestapel 20. Der Batteriestapel 20 umfasst ein Paar von Stirnplatten 24, jede an entsprechend einem von Enden in der Stapelrichtung der Batteriezellen 22.
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Der Batteriestapel 20 ist in der Stapelrichtung der Batteriezellen 22 druckbeaufschlagt, und wird in den Batteriebehälter 100 in einem Zustand befördert, in dem eine hohe Druckkraft aufgebracht wird und die Länge des Batteriestapels 20 verkürzt ist. Entsprechend versucht der Batteriestapel 20, wenn er in dem Batteriebehälter 100 installiert ist, sich in seiner Längsrichtung auszudehnen, d.h., in der Stapelrichtung der Batteriezellen 22. Jedoch wird das Ausdehnen des Batteriestapels 20 in der Längsrichtung durch die Stirnplatten 24 verhindert, die gegen die anliegenden Wände 120 stoßen. Das heißt, der Batteriestapel 20 wird durch die anliegenden Wände 120 zusammengepresst, die in seiner Längsrichtung angeordnet sind (der Stapelrichtung der Batteriezellen 22).
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In dem Batteriebehälter 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsformen sind die anliegenden Wände 120, die die Last von dem Batteriestapel 20 tragen, der in dem Gehäuse 110 aufgenommen ist, mit den Verstärkungsteilen 130 versehen, die aus einem Werkstoff gefertigt sind, der eine höhere Steifigkeit hat als die anliegenden Wände 120. Entsprechend wird die Last, die auf die anliegenden Wände 120 aufgebracht wird, durch die hochsteifen Verstärkungsteile 130 getragen, und wobei ein Biegen der anliegenden Wände 120 aufgrund der Last von dem Batteriestapel 20 unterdrückt wird. Auch kann ein Stauchen der anliegenden Wände 120 unter einer Last aus einer Richtung, die senkrecht zu der Stapelrichtung des Batteriestapels 20 ist, unterdrückt werden, indem sie mit den Verstärkungsteilen 130 versehen sind.
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Ferner sind die anliegenden Wände 120 durch die Verstärkungsteile 130 in dem Batteriebehälter 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsformen verstärkt, und wobei die Wanddicke der anliegenden Wände 120 entsprechend dünner gefertigt werden kann, als wenn die Verstärkungsteile 130 nicht enthalten wären. Dies ermöglicht eine Größenreduktion der Bauart des Batteriepacks 10 in der Stapelrichtung des Batteriestapels 20.
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2. Zweite Ausführungsform
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3A bzw. 3B sind eine Längsschnittansicht und eine Schnittansicht, die eine Konfiguration eines Batteriebehälters 100 gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigen. Die Schnittansicht ( 3B) ist eine Schnittansicht entlang einer Linie IIIB-IIIB in der Längsschnittansicht (3A), und die Längsschnittansicht (3A) ist eine Schnittansicht entlang einer Linie IIIA-IIIA in der Schnittansicht (3B).
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Obwohl die Verstärkungsteile 130 in der ersten Ausführungsform aus dick ausgebildeten Platten gefertigt sind, können die Teile, die den Batteriebehälter 100 ausmachen, aus Sicht einer Kraftstoffeffizienz leichter sein. Entsprechend werden in der zweiten Ausführungsform Verstärkungsteile 140 verwendet, die aus einem Metallblech ausgebildet sind. Der Werkstoff des Metallblechs ist ein Metallwerkstoff, wie etwa Eisen oder rostfreier Stahl, der eine höhere Steifigkeit hat als das Leichtmetall, das die anliegenden Wände 120 ausbildet. Die Verstärkungsteile 140 sind mit den anliegenden Wänden 120 durch Umgießen einstückig ausgebildet. Das heißt, die Verstärkungsteile 140 sind in den anliegenden Wänden 120 eingebettet.
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Wie in der Längsschnittansicht (3A) gezeigt ist, sind die Verstärkungsteile 140 in einer gewellten Form ausgebildet. Aufgrund dieser gewellten Form wird ein hinreichendes Zwängungsquerschnittsmoment (engl.: sectional secondary moment) für die Verstärkungsteile 140 sichergestellt. Ein Sicherstellen des Zwängungsquerschnittsmoments durch die Verstärkungsteile 140 ermöglicht es, ein Biegen der anliegenden Wände 120 unter einer Last aus der Stapelrichtung des Batteriestapels sowie ein Stauchen (engl.: buckling) der anliegenden Wände 120 unter einer Last aus der Richtung, die senkrecht zu der Stapelrichtung des Batteriestapels ist, zu unterdrücken. Ein Einbeziehen von solchen Verstärkungsteilen 140 ermöglicht es, die Wanddicke der anliegenden Wände 120 dünner zu fertigen, als wenn keine Verstärkungsteile 140 enthalten wären. Dies ermöglicht eine Größenreduktion der Bauart des Batteriepacks in der Stapelrichtung des Batteriestapels ist.
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3. Andere Ausführungsformen
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In den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen sind die Verstärkungsteile 130 (oder 140) in beiden der anliegenden Wände 120 vorgesehen. Jedoch kann eine Anordnung erfolgen, bei der der Verstärkungsteil 130 (oder 140) in lediglich einer der anliegenden Wände 120 vorgesehen ist. Auch können die Formen und Werkstoffe der Verstärkungsteile zwischen den rechten und linken anliegenden Wänden 120 verschieden gestaltet werden, sodass der Verstärkungsteil 130 in einer anliegenden Wand 120 vorgesehen ist und der Verstärkungsteil 140 in der anderen anliegenden Wand 120 vorgesehen ist.
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Auch sind die anliegenden Wände 120 als ein Paar in dem Gehäuse 110 in den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen vorgesehen. Jedoch kann eine Anordnung erfolgen, bei der lediglich eine anliegende Wand 120 vorgesehen ist, und wobei der Batteriestapel 20 zwischen einer Wand eines Vorderendes oder eines Hinterendes des Gehäuses 110 und der anliegenden Wand 120 aufgenommen ist.
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Ein Batteriebehälter umfasst ein Gehäuse, das eingerichtet ist, einen Batteriestapel aufzunehmen, der in einer Stapelrichtung druckbeaufschlagt ist, sowie einen anliegenden Wandabschnitt, der mit dem Gehäuse auf einer Innenseite des Gehäuses einstückig gegossen ist. Der anliegende Wandabschnitt ist eingerichtet, eine Last von dem Batteriestapel zu tragen, der in dem Gehäuse aufgenommen ist. Der Batteriebehälter umfasst ferner einen Verstärkungsteil, der aus einem Werkstoff gefertigt ist, der steifer ist als der anliegende Wandabschnitt, und der in den anliegenden Wandabschnitt durch Umgießen gegossen ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 6686823 [0002]
- JP 6686823 B [0002]
