DE102022120055A1

DE102022120055A1 - Batteriegehäuse

Info

Publication number: DE102022120055A1
Application number: DE102022120055.8A
Authority: DE
Inventors: Falko Schube; Benjamin Kreidler; Kevin Walter; Werner Waidelich; Marc Züfle; Hayri WINTER
Original assignee: Friedrich Boysen GmbH and Co KG
Current assignee: Friedrich Boysen GmbH and Co KG
Priority date: 2022-08-09
Filing date: 2022-08-09
Publication date: 2024-02-15

Abstract

Ein Batteriegehäuse für einen elektrischen Energiespeicher umfasst eine Trägerstruktur, die eine rahmenartige Anordnung von metallischen Profilelementen umfasst, und eine mit der Trägerstruktur verbundene Wandung, die für ein zumindest im Wesentlichen fluiddichtes Umschließen des elektrischen Energiespeichers ausgebildet ist und dementsprechend einen Umschließungsraum mit einem Aufnahmeraum für den Energiespeicher definiert. Die Trägerstruktur ist innerhalb des Umschließungsraums angeordnet.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Batteriegehäuse für einen elektrischen Energiespeicher, insbesondere für eine Fahrzeugbatterie, mit einer Trägerstruktur, die eine rahmenartige Anordnung von metallischen Profilelementen umfasst, und mit einer mit der Trägerstruktur verbundenen Wandung, die für ein zumindest im Wesentlichen fluiddichtes Umschließen des elektrischen Energiespeichers ausgebildet ist und dementsprechend einen Umschließungsraum mit einem Aufnahmeraum für den Energiespeicher definiert.
Solche Batteriegehäuse werden beispielsweise in der Kraftfahrzeugtechnik dazu eingesetzt, die Antriebsbatterie oder die Starterbatterie geschützt unterzubringen. Die Wandung schützt den unterzubringenden Energiespeicher vor Schmutz und Wasser, während die Trägerstruktur für eine ausreichende Stabilität des Batteriegehäuses sorgt.
Batteriegehäuse sind häufig einer starken Belastung durch Feuchtigkeit und Schmutz ausgesetzt. Dies ist mit einer erhöhten Neigung zu Korrosion verbunden. In der Praxis haben sich insbesondere die metallischen Profilelemente der Trägerstruktur als korrosionsanfällig erwiesen.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Batteriegehäuse der genannten Art anzugeben, das eine verringerte Korrosionsneigung aufweist.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch ein Batteriegehäuse mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
Erfindungsgemäß ist die Trägerstruktur innerhalb des Umschließungsraums angeordnet. Mit anderen Worten befinden sich die metallischen Profilelemente der Trägerstruktur nicht außen an der Wandung, sondern innerhalb der Wandung, vorzugsweise vollständig, so dass sie gegen Schmutz und Feuchtigkeit zuverlässig abgeschirmt sind. Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, dass keine zusätzliche Einrichtung zum Schutz der Trägerstruktur bereitgestellt werden muss, sondern die ohnehin vorzusehende Wandung für den Korrosionsschutz der metallischen Profilelemente der Trägerstruktur genutzt wird.
Die Wandung kann grundsätzlich Öffnungen aufweisen, durch die Leitungen, Befestigungselemente oder dergleichen geführt sind. Derartige Öffnungen sind bei bestimmungsgemäßer Verwendung des Batteriegehäuses im Allgemeinen durch andere Bauteile abgedeckt und vorzugsweise abgedichtet, so dass sie einem zumindest im Wesentlichen fluiddichten Umschließen des elektrischen Energiespeichers nicht abträglich sind.
Die Trägerstruktur kann ausschließlich durch metallische Profilelemente gebildet sein. Dies ermöglicht eine besonders einfache Konstruktion. Insbesondere kann die Trägerstruktur eine rechteckige Grundgestalt aufweisen und beispielsweise vier umlaufend verbundene Rahmenteile umfassen. Die Trägerstruktur könnte jedoch auch einen U-förmigen Rahmen bilden oder als Leiterrahmen ausgeführt sein. Insoweit ist der Begriff „rahmenartig“ breit zu verstehen.
Vorzugsweise weist die vom Umschließungsraum weg weisende Außenseite der Wandung keine Hinterschnitte auf. Im Bereich von Hinterschnitten sammelt sich nämlich vermehrt Schmutz und Wasser an, was mit erhöhter Korrosion einhergeht. Die Anordnung der Trägerstruktur innerhalb der Wandung schafft die Möglichkeit, auf metallische Profilelemente an der vom Umschließungsraum weg weisenden Außenseite der Wandung weitgehend oder vollständig zu verzichten. Das heißt es ist bevorzugt, dass die Außenseite der Wandung frei von angebrachten metallischen Profilelementen ist. Insbesondere kann die Außenseite der Wandung zumindest im Wesentlichen glatt sein, um einer Ansammlung von Verunreinigungen entgegenzuwirken.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung sind die Profilelemente der Trägerstruktur aus Blech, insbesondere aus Stahlblech, gefertigt. Dies ermöglicht eine relativ einfache und kostengünstige Herstellung.
Die Profilelemente der Trägerstruktur können bandverzinkt sein. Es hat sich nämlich gezeigt, dass aufgrund des Schutzes durch die Wandung auf eine aufwendige Feuerverzinkung der Profilelemente verzichtet werden kann. Dadurch können die Herstellungskosten weiter gesenkt werden.
Die Profilelemente der Trägerstruktur können als offene Profile, insbesondere als W-Profile, ausgeführt sein. Offene Profile sind leicht und kostengünstig. Sie weisen jedoch den Nachteil auf, dass sie bei einer Anbringung an der Außenseite der Wandung häufig schöpfende Strukturen bilden, in denen sich Feuchtigkeit und Schmutz ansammelt. Bei einer Anordnung der offenen Profile innerhalb des Umschließungsraums ist eine solche Ansammlung von Feuchtigkeit und Schmutz nicht zu befürchten.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass wenigstens ein Profilelement der Trägerstruktur und vorzugsweise alle Profilelemente der Trägerstruktur an die Wandung angeklebt oder angeschweißt sind. Dies sorgt für eine hohe Eigenstabilität des Batteriegehäuses. Das Ankleben an die Wandung kann mittels eines Strukturklebers erfolgen.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Wandung zumindest abschnittsweise durch flächige, vorzugsweise ebene, Wandabschnitte gebildet. Eine derartige Wandung weist einen besonders einfachen Aufbau auf, insbesondere im Falle einer Fertigung aus Blech. Zudem neigen glatte Flächen nicht zu starker Verschmutzung. Eine spezielle Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Wandung bis auf eventuell abgerundete Ecken und Kanten sowie eventuell vorgesehene Versteifungssicken ausschließlich durch flächige, vorzugsweise ebene, Wandabschnitte gebildet ist.
Bevorzugt ist die Wandung aus Blech gefertigt, um einen zuverlässigen Schutz des Energiespeichers und der metallischen Profilelemente der Trägerstruktur vor äußeren Einflüssen zu gewährleisten.
Vorzugsweise ist die Wandung aus Aluminium gefertigt. Hierdurch kann eine unerwünschte Korrosion praktisch vollständig vermieden werden.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Wandung ein wannenförmiges Basisteil und ein dieses abdeckendes flächiges Deckelteil umfasst. Eine solche Wandung weist einen besonders einfachen Aufbau auf. Das wannenförmige Basisteil kann tiefgezogen oder gefaltet sein.
Bevorzugt ist zwischen dem wannenförmigen Basisteil und dem Deckelteil eine Silikondichtung vorgesehen, um ein unerwünschtes Eindringen von Schmutz und Feuchtigkeit in den Umschließungsraum sicher zu verhindern.
Die Profilelemente der Trägerstruktur können an Seitenwandabschnitten des wannenförmigen Basisteils angefügt sein. Auf diese Weise kann eine relativ großflächige und somit besonders stabile Verbindung zwischen der Trägerstruktur und der Wandung bereitgestellt werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst das wannenförmige Basisteil wenigstens zwei miteinander verbundene Wandungsabschnitte, die an einer Fügestelle mit einem Verbindungselement verklebt sind. Dadurch ist ein besonders einfacher Aufbau erzielbar, wobei das vorzugsweise mit den Wandungsabschnitten überlappende Verbindungselement für eine ausreichende Abdichtung sorgt.
Das Batteriegehäuse kann zur Befestigung an einem Unterboden eines Kraftfahrzeugs ausgebildet sein. Der Unterboden eines Kraftfahrzeugs ist üblicherweise besonders rauen Umgebungsbedingungen ausgesetzt. Daher bestehen für ein am Unterboden angeordnetes Batteriegehäuse besonders hohe Festigkeits- und Dichtigkeits-Anforderungen. Von einem erfindungsgemäßen Batteriegehäuse werden diese erfüllt.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung des Batteriegehäuses für einen elektrischen Energiespeicher, insbesondere eines wie vorstehend beschriebenen Batteriegehäuses.
Erfindungsgemäß sind die folgenden Schritte vorgesehen:

Bereitstellen einer Trägerstruktur, die eine rahmenartige Anordnung von metallischen Profilelementen umfasst,
Bereitstellen eines wannenförmigen Basisteils,
Einsetzen der Trägerstruktur in das wannenförmige Basisteil,
Verkleben der Trägerstruktur mit einer Innenwand des wannenförmigen Basisteils, und
Abdecken des wannenförmigen Basisteils mit einem flächigen Deckelteil.

Bei einem in dieser Weise hergestellten Batteriegehäuse befinden sich die metallischen Profilelemente der Trägerstruktur innerhalb eines von dem wannenförmigen Basisteil und dem flächigen Deckelteil umschlossenen Raumes, so dass sie vor Umgebungseinflüssen wie Schmutz und Wasser geschützt sind. Eine Korrosion der metallischen Profilelemente wird so unterbunden.
Weiterbildungen der Erfindung sind auch den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung sowie den beigefügten Zeichnungen zu entnehmen.
Die Erfindung wird nachfolgend beispielhaft unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.

1 ist eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemä-ßen Batteriegehäuses.
2 ist eine Schnittdarstellung des in 1 gezeigten Batteriegehäuses.

Das in 1 und 2 dargestellte, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung gestaltete Batteriegehäuse 11 umfasst eine Wandung 13, die für ein zumindest im Wesentlichen fluiddichtes Umschließen eines nicht dargestellten elektrischen Energiespeichers, beispielsweise der Antriebsbatterie eines Elektrofahrzeugs oder Hybridfahrzeugs, ausgebildet ist. Der von der Wandung 13 definierte Umschlie-ßungsraum 15 weist einen inneren Aufnahmeraum 16 für den Energiespeicher auf, wie in 1 durch eine gestrichelte Abgrenzung dargestellt ist.
Die Wandung 13 ist vorzugsweise aus einem Aluminiumblech gefertigt. Wie gezeigt umfasst die Wandung 13 ein wannenförmiges Basisteil 19 und ein dieses abdeckendes flächiges Deckelteil 21. Bei dem Basisteil 19 und dem Deckelteil 21 handelt es sich vorzugsweise um tiefgezogene oder gefaltete Aluminiumblechteile. Zwischen das wannenförmige Basisteil 19 und das flächige Deckelteil 21 ist eine Silikondichtung eingefügt, was in den Figuren jedoch nicht erkennbar ist.
Das flächige Deckelteil 21 ist einstückig und zumindest im Wesentlichen eben. Es weist Durchführungen für Befestigungsmittel 23 sowie Verstärkungssicken 25 auf.
Das wannenförmige Basisteil 19 weist einen ebenen Bodenabschnitt 26 (2) sowie vier von diesem abgekantete ebene Seitenwandabschnitte 27 auf. Jeweils zwei aneinandergrenzende Seitenwandabschnitte 27 sind an einer Fügestelle 29 mit einem streifenförmigen Verbindungselement 31 verklebt, vorzugsweise überlappend. Die streifenförmigen Verbindungselemente 31 können von innen in die Ecken des wannenförmigen Basisteils 19 eingeklebt sein. Vorzugsweise sind die Verbindungselemente 31 aus einem Aluminiumblech gefertigt.
Innerhalb des Umschließungsraums 15 ist eine Trägerstruktur 33 (2) angeordnet, die eine rahmenartige Anordnung von metallischen Profilelementen 35 umfasst. Die Profilelemente 35 sind vorzugsweise aus Stahlblech gefertigt und bandverzinkt. Wie in der Schnittdarstellung gemäß 3 erkennbar ist, sind die Profilelemente 35 der Trägerstruktur 33 als offene W-Profile ausgeführt und durch angefügte Wandelemente 36 verstärkt. Sie sind mittels eines Strukturklebstoffs an die Innenwand 37 der Wandung 13 angeklebt. Alternativ könnten die Profilelemente 35 auch an die Innenwand 37 angeschweißt sein.
Zur Erhöhung der Stabilität des Batteriegehäuses 11 sind zwei Querstreben 39 vorgesehen, die jeweils zwischen zwei parallelen Profilelementen 35 verlaufen und mit diesen verklebt und/oder verschweißt sind. Die Querstreben 39 befinden sich somit ebenfalls in dem Umschließungsraum 15. Der von der Trägerstruktur 33 umrahmte Aufnahmeraum 16 ist aufgrund der Querstreben 39 geteilt. Die Querstreben 39 können wie die Profilelemente 35 durch Wandelemente 36 verstärkt sein.
Aufgrund der Anordnung der Trägerstruktur 33 in dem durch die Wandung 13 gebildeten Umschließungsraum 15 sind die Profilelemente 35 und die Querstreben 39 vor rauen Umgebungsbedingungen und insbesondere vor Schmutz und Feuchtigkeit geschützt. Somit ist das Batteriegehäuse 11 nicht anfällig für Korrosion. Da die vom Umschließungsraum 15 weg weisende Außenseite 41 der Wandung 13 keine offenen Profile, Hinterschnitte, Auskragungen oder dergleichen aufweist, gibt es bei dem Batteriegehäuse 11 keine schöpfenden Strukturen, die eine Ansammlung von Schmutz und Feuchtigkeit begünstigen.
Das Batteriegehäuse 11 kann mittels nicht dargestellter Befestigungsvorrichtungen am Unterboden eines Kraftfahrzeugs angebracht werden. Hierbei ist von Vorteil, dass bei der Montage des Batteriegehäuses 11 am Kraftfahrzeug die Batterie und die Trägerstruktur 33 bereits dichtend umhüllt sind.
Zum Herstellen des in 1 bis 3 gezeigten Batteriegehäuses 11 wird zunächst die Trägerstruktur 33 gefertigt, indem die Profilelemente 35 sowie die Querstreben 39 zusammengefügt werden. Anschließend wird das wannenförmige Basisteil 19 gefertigt und bereitgestellt. Die Trägerstruktur 33 wird in das wannenförmige Basisteil 19 eingesetzt und mit der Innenwand 37 verklebt. Anschließend wird das wannenförmige Basisteil 19 unter Vorsehen einer Silikondichtung mit dem flächigen Deckelteil 21 abgedeckt, wobei das Deckelteil 21 vorzugsweise mit den Profilelementen 35 verschraubt wird.
Bezugszeichenliste

11: Batteriegehäuse
13: Wandung
15: Umschließungsraum
16: Aufnahmeraum
19: Basisteil
21: Deckelteil
23: Befestigungsmittel
25: Verstärkungssicke
26: Bodenabschnitt
27: Seitenwandabschnitt
29: Fügestelle
31: Verbindungselement
33: Trägerstruktur
35: Profilelement
36: Wandelement
37: Innenwand
39: Querstrebe
41: Außenseite

Claims

Batteriegehäuse (11) für einen elektrischen Energiespeicher, insbesondere für eine Fahrzeugbatterie, mit einer Trägerstruktur (33), die eine rahmenartige Anordnung von metallischen Profilelementen (35) umfasst, und mit einer mit der Trägerstruktur (33) verbundenen Wandung (13), die für ein zumindest im Wesentlichen fluiddichtes Umschließen des elektrischen Energiespeichers ausgebildet ist und dementsprechend einen Umschließungsraum (15) mit einem Aufnahmeraum (16) für den Energiespeicher definiert, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerstruktur (33) innerhalb des Umschließungsraums (15) angeordnet ist.
Batteriegehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die vom Umschließungsraum (15) weg weisende Außenseite (41) der Wandung (13) keine Hinterschnitte aufweist.
Batteriegehäuse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Profilelemente (35) der Trägerstruktur (33) aus Blech, insbesondere aus Stahlblech, gefertigt sind.
Batteriegehäuse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Profilelemente (35) der Trägerstruktur (33) bandverzinkt sind.
Batteriegehäuse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Profilelemente (35) der Trägerstruktur (33) als offene Profile, insbesondere als W-Profile, ausgeführt sind.
Batteriegehäuse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Profilelement (35) der Trägerstruktur (33) und vorzugsweise alle Profilelemente (35) der Trägerstruktur (33) an die Wandung (13) angeklebt oder angeschweißt sind.
Batteriegehäuse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandung (13) zumindest abschnittsweise durch flächige, vorzugsweise ebene, Wandabschnitte (21, 26, 27) gebildet ist.
Batteriegehäuse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandung (13) aus Blech gefertigt ist.
Batteriegehäuse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandung (13) aus Aluminium gefertigt ist.
Batteriegehäuse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandung (13) ein wannenförmiges Basisteil (19) und ein dieses abdeckendes flächiges Deckelteil (21) umfasst.
Batteriegehäuse nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem wannenförmigen Basisteil (19) und dem Deckelteil (21) eine Silikondichtung vorgesehen ist.
Batteriegehäuse nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Profilelemente (35) der Trägerstruktur (33) an Seitenwandabschnitte (27) des wannenförmigen Basisteils (19) angefügt sind.
Batteriegehäuse nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das wannenförmige Basisteil (19) wenigstens zwei miteinander verbundene Wandungsabschnitte (27) umfasst, die an einer Fügestelle (29) mit einem Verbindungselement (31) verklebt sind.
Batteriegehäuse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Batteriegehäuse zur Befestigung an einem Unterboden eines Kraftfahrzeugs ausgebildet ist.
Verfahren zur Herstellung eines Batteriegehäuses (11) für einen elektrischen Energiespeicher, insbesondere eines Batteriegehäuses nach einem der vorstehenden Ansprüche, mit den Schritten: Bereitstellen einer Trägerstruktur (33), die eine rahmenartige Anordnung von metallischen Profilelementen (35) umfasst, Bereitstellen eines wannenförmigen Basisteils (19), Einsetzen der Trägerstruktur (33) in das wannenförmige Basisteil (19), Verkleben der Trägerstruktur (33) mit einer Innenwand (37) des wannenförmigen Basisteils (19), und Abdecken des wannenförmigen Basisteils (19) mit einem flächigen Deckelteil (21).