WO2021009256A1

WO2021009256A1 - Gehäuseanordnung zur aufnahme elektrischer speichermittel

Info

Publication number: WO2021009256A1
Application number: PCT/EP2020/070044
Authority: WO
Inventors: Björn SCHOLEMANN; Turan NURCAN; DR. Elisabeth DANGER; Bünyamin ÖZCAN
Original assignee: Muhr Und Bender Kg
Priority date: 2019-07-15
Filing date: 2020-07-15
Publication date: 2021-01-21
Also published as: US20220247012A1; CN114175374A; DE102019210400A1; EP4000122A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Gehäuseanordnung zur Aufnahme elektrischer Speichermittel für ein elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug, umfassend: einen Rahmen (5), der mehrere Rahmenelemente (31, 32, 33, 34) aus einem metallischen Werkstoff umfasst, wobei zumindest eines der Rahmenelemente (31, 32, 33, 34) eine variable Blechdicke über einer längsten Länge aufweist; einen Boden (4) der mit dem Rahmen (5) derart verbunden ist, dass eine dichte Wanne gebildet ist; und einen Deckel (6), der mit dem Rahmen (5) lösbar verbindbar ist, wobei der Boden (4), der Rahmen (5) und der Deckel (6) einen Aufnahmeraum für elektrische Speichermittel (3) einschließen, wobei der Boden (4) eine integrierte Kühlstruktur aufweist, durch die ein Kühlmittel hindurchströmen kann.

Description

Gehäuseanordnung zur Aufnahme elektrischer Speichermittel

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Gehäuseanordnung zur Aufnahme elektrischer Speichermit tel für ein elektromotorisch antreibbares Kraftfahrzeug sowie ein Verfahren zur Her stellung einer solchen Gehäuseanordnung.

Ein Elektrofahrzeug umfasst unter anderem eine elektrische Maschine als Antriebs quelle, die mit elektrischen Speichermitteln elektrisch verbunden ist. Im Antriebsmodus wandelt die elektrische Maschine elektrische Energie in mechanische Energie zum Antreiben des Kraftfahrzeugs um. Die elektrischen Speichermittel, die auch als Batte rie oder Akkumulator bezeichnet werden, sind in der Regel in einem Batteriekasten aufgenommen, der an der Fahrzeugunterseite mit der Fahrzeugkarosserie befestigt ist.

Aus der gattungsbildenden DE 10 2016 120 826 A1 ist ein Batteriegehäuse für ein elektromotorisch angetriebenes Fahrzeug bekannt. Das Batteriegehäuse umfasst ein Wannenteil mit einem Boden und daran angeformten Seitenwänden und eine das Wannenteil außenseitig umgebende Rahmenstruktur, die eine Hohlkammer bildet.

Aus der DE 10 2018 106 399 A1 ist eine Gehäuseanordnung zur Aufnahme elektri scher Speichermittel für ein elektrisch antreibbares Kraftfahrzeugs bekannt. Die Ge häuseanordnung umfasst eine Wannenanordnung und eine Deckelanordnung. Die Wannenanordnung und/oder Deckelanordnung weist ein erstes Formteil und ein zwei tes Formteil auf, die aus flexibel gewalztem metallischem Material hergestellt und mit einander verbunden sind, so dass sie eine variable Blechdicke in Längsrichtung des jeweiligen Formteils aufweisen. Aus der DE 10 2016 108 849 B3 ist ein Batteriehalter für ein Kraftfahrzeug bekannt, der ein Bodenblech, einen seitlich umlaufenden Rahmen und einen Deckel aufweist. Das Bodenblech und der Rahmen sind einstückig und wannenförmig aus einem drei lagigen Schichtverbundstahl als Blechumformbauteil hergestellt. Eine innere Lage ist aus einer säurebeständigen Stahllegierung ausgebildet und eine äußere Lage ist aus einer rostfreien Stahllegierung ausgebildet.

Aus der DE 10 2016 1 15 037 A1 ist ein Batterie kästen mit seitlicher Verstärkung be kannt. Der Batterie kästen umfasst eine Seitenwandkonstruktion mit einem Anbin dungsprofil zum Anbinden des Batteriekastens an das Kraftfahrzeug.

Aus der DE 10 2014 226 566 B3 ist ein Batteriekasten für eine T raktionsbatterie eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs bekannt. Der Batteriekasten umfasst Seitenwände, die aus einer Strebenkonstruktion aufgebaut sind.

Aus der EP 3 026 753 A1 ist eine Batteriekühlanordnung für ein Kraftfahrzeug bekannt. Die Batteriekühlanordnung umfasst ein erstes und zweites Metallblech, mit mittels Rollbonding miteinander verbunden sind. Dabei sind die beiden Metallbleche in Teil bereichen miteinander verbunden und in anderen Teilbereichen unter Ausbildung von Hohlräumen voneinander beabstandet, um Kühlkanäle auszubilden.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Gehäuseanordnung zur Aufnahme elektrischer Speichermittel für ein elektromotorisch antreibbares Kraftfahr zeug vorzuschlagen, das hohe Lasten aufnehmen kann und dabei ein geringes Ge wicht aufweist. Ferner soll ein entsprechendes Verfahren zur Herstellung einer solchen Gehäuseanordnung bereitgestellt werden.

Erfindungsgemäß wird eine Gehäuseanordnung zur Aufnahme elektrischer Speicher mittel für den Antrieb eines elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugs vorgeschlagen, um fassend: einen Rahmen, der mehrere Rahmenelemente aus einem metallischen Werk stoff umfasst, wobei zumindest eines der Rahmenelemente eine variable Blechdicke über einer längsten Länge aufweist; einen Boden, der mit dem Rahmen derart verbun den ist, dass eine dichte Wanne gebildet ist, und einen Deckel, der mit dem Rahmen lösbar verbindbar ist, wobei der Boden, der Rahmen und der Deckel einen Aufnahme- raum für elektrische Speichermittel einschließen. Der Boden kann insbesondere eine integrierte Kühlstruktur aufweisen, durch die ein Kühlmittel hindurchströmen kann.

Ein Vorteil liegt darin, dass einzelne Teile der Gehäuseanordnung, zumindest die Rah menelemente hinsichtlich der Materialdicke des jeweiligen Teils individuell an die An forderungen in Bezug auf die Festigkeit und Steifigkeit angepasst werden können. Die Dimensionierung der einzelnen Abschnitte der Rahmenelemente, und gegebenenfalls auch der Boden und/oder Deckelelemente, kann individuell in Abhängigkeit von den zu erwartenden Belastungen erfolgen. Durch gezielte Reduktion der Dicke der Rah menteile in geringer belasteten Bereichen kann Material eingespart werden, so dass die Gehäuseanordnung letztlich ohne Einbußen in Bezug auf die mechanischen Ei genschaften ein geringes Gewicht aufweist und somit kostengünstig hergestellt wer den kann. Durch gezielte Erhöhung der Dicke der Rahmenteile in höher belasteten Bereichen, insbesondere in crashrelevanten Bereichen, kann eine höhere Festigkeit erreicht werden, so dass die Gehäuseanordnung eine hohe Last aufnehmen kann ohne zerstört zu werden. Der Boden, der Rahmen und der Deckel sind miteinander zumindest verbindbar, womit im Kontext der vorliegenden Offenbarung umfasst sein soll, dass einige der genannten Elemente, oder Abschnitte davon, fest miteinander verbunden sind, und/oder, dass einige der genannten Elemente, oder Abschnitte da von, lösbar miteinander verbunden sind.

Die Rahmenelemente können separat von oder integral mit dem Boden und/oder De ckel hergestellt sein. Bei der separaten Ausführung können die Rahmenelemente zu nächst einzeln hergestellt und anschließend miteinander verbunden werden, um einen umlaufend geschlossenen Rahmen zu bilden. Dabei können die Rahmenelemente di rekt oder optional über Eckelemente miteinander verbunden werden. Die einzelnen Rahmenelemente können auch jeweils einzeln mit der jeweiligen Anbindungskante des Bodens verbunden werden. Die Ausführungen mit separaten Rahmenelementen können auch als gebaute Gehäuseanordnung bezeichnet werden. Bei der integralen Ausführung ist zumindest eine Teilzahl der Rahmenelemente einstückig mit dem Bo den und/oder mit dem Deckel ausgestaltet. Dies umfasst als eine Option, dass alle Rahmenelemente einteilig mit einem der Teile Boden oder Deckel ausgeführt sind und gemeinsam mit diesem ein integrales Wannenformteil beziehungsweise Bodenformteil bilden. Als weitere Option können zwei einander gegenüberliegende Rahmen- elemente einteilig mit dem Boden gestaltet sein, während die hierzu quer verlaufenden Rahmenelemente einteilig mit dem Deckel gestaltet sind. In zusammengesetztem Zu stand von Boden und Deckel bilden die an den Boden angeformten Boden-Rahmen- elemente und die an den Deckel angeformten Deckel-Rahmenelemente über den Um fang abwechselnd gemeinsam den umlaufenden Rahmen.

Für alle der beschriebenen Möglichkeiten gilt, dass ein, mehrere oder alle der Rah menelemente wiederum aus einzelnen Teilelementen zusammengesetzt sein können. Der Rahmen umfasst ein erstes Rahmenelement und ein zweites Rahmenelement, die einander gegenüberliegen, sowie ein drittes Rahmenelement und ein viertes Rahmen element, die einander gegenüberliegen und quer zu dem ersten und zweiten Rahmen element verlaufen. Für eine besonders stabile Struktur können optional zumindest an einer Teilzahl der Rahmenelemente von außen und/oder innen ein oder mehrere Ver stärkungselemente angebracht sein, beispielsweise mittels Schweiß- oder Schraub verbindungen. Die Verstärkungselemente können mit der Wandung des zugehörigen Rahmenelements ein oder mehrere Flohlkammern bilden. Ein Verstärkungselement kann einen zum variablen Blechdickenverlauf des zugehörigen Rahmenelements ana logen Blechdickenverlauf aufweisen, oder auch eine konstante Blechdicke haben. Fer ner können die Rahmenelemente einen Flanschabschnitt zum Verbinden des Deckels aufweisen, der ebenfalls eine stabilisierende Wirkung hat. Die Breite des Verstär kungselements, das heißt die Erstreckung vom Rahmenelement bis zu einem hiervon maximal beabstandeten Wandabschnitt des Verstärkungselements, und die Breite ei nes Flanschabschnitts des Rahmenelements können zumindest im Wesentlichen an einander angenähert sein. Auf diese Weise können beide Elemente, das heißt sowohl das Verstärkungselement als auch der Flanschabschnitt, bei einem seitlichen ein wirkenden Stoß entsprechend Kräfte aufnehmen. Beispielsweise kann die Breite des Flanschabschnitts mindestens die Hälfte der Breite des Verstärkungselements sein, insbesondere mindestens zwei Drittel der Breite des Verstärkungselements. In einer konkreten Ausführung kann die Breite des Flanschabschnitts zwischen dem 0,8-fa- chen bis 1 ,2-fachen der Breite des Verstärkungselements liegen.

Das dritte und vierte Rahmenelement können kürzer sein, als das erste und zweite Rahmenelement. Vorzugsweise weicht eine mittlere Dicke des ersten und zweiten Rahmenelements von einer mittleren Dicke des dritten und vierten Rahmenelements ab, wobei die Abweichung nach oben oder unten sein kann.

Im Kontext der vorliegenden Offenbarung kann die„mittlere Dicke“ eines Bauteils mit variabler Dicke beispielsweise die über der Länge des jeweiligen Bauteils kumulierte mittlere Dicke sein, oder die mittlere Dicke zwischen einer größten und einer kleinsten absoluten Dicke des Bauteils. Bei Bauteilen mit konstanter Dicke über der Länge ist die mittlere Dicke gleich der Nenndicke.

In einer Ausführungsform kann eine mittlere Dicke des ersten und zweiten Rahmen elements jeweils kleiner sein, als eine mittlere Dicke des dritten und des vierten Rah menelements. Hierdurch wird an der dritten und vierten Seite der Anordnung eine hö here Lastaufnahmefähigkeit bereitgestellt, als an der ersten und zweiten Seite. Diese Ausgestaltung ist gut geeignet, wenn die dritte und vierte Seite in Längsrichtung des Kraftfahrzeugs vorne beziehungsweise hinten liegen, so dass das dritte und vierte Rahmenelement bei einem Frontalcrash entsprechend hohe Lasten aufnehmen kann. Es ist jedoch auch eine Ausführung denkbar, bei der die mittlere Dicke der ersten und zweiten Rahmenelemente größer ist, als die des dritten und vierten Rahmenelements.

Nach einer möglichen Ausgestaltung können Endabschnitte des ersten und zweiten Rahmenelements eine geringere Blechdicke aufweisen, als zumindest ein zwischen den Endabschnitten liegender Zwischenabschnitt. Alternativ oder in Ergänzung kön nen Endabschnitte des dritten und vierten Rahmenelements eine kleinere Dicke auf weisen, als zumindest ein dazwischen liegender Zwischenabschnitt des dritten und vierten Rahmenelements. Dies ist ohne Einbuße auf die Festigkeit zur Verminderung des Gewichts möglich, da die Endabschnitte an den ohnehin recht steifen Eckberei chen des Rahmens liegen. Weiter können das dritte und das vierte Rahmenelement jeweils eine gleichbleibende Blechdicke über mindestens das 0,5-fache der Element länge, vorzugsweise mindestens das 0,75-fache der Elementlänge aufweisen.

Die Blechelemente des Rahmens sind aus einem metallischen Material hergestellt, insbesondere einem Stahlwerkstoff oder Leichtmetall, wie Aluminium oder einer Alu miniumlegierung. Für hohe Festigkeiten wird vorzugsweise härtbarer Stahl verwendet, insbesondere ein mangan-borlegierter Vergütungsstahl, wie beispielsweise 17MnB3, 22MnB5, 26MnB5 oder 34MnB5, wobei andere Stahlgüten ebenso möglich sind. Die Herstellung des Rahmens kann beispielsweise so erfolgen, dass die einzelnen Blechelemente zunächst separat hergestellt und anschließend miteinander stoff schlüssig verbunden werden, beispielsweise mittels Schweißen. Sofern die Rahmen elemente aus einem härtbaren Stahlwerkstoff hergestellt und Umformoperationen un terzogen werden sollen, kann dies im Rahmen eines Warmumformens erfolgen. Hier für wird das jeweilige Bauteil zunächst auf Austenitisierungstemperatur erhitzt, dann in heißem Zustand in das Warmformwerkzeug eingelegt, darin umgeformt und schnell abgekühlt, so dass ein martensitisches Gefüge entsteht.

Das Ausgangsmaterial, das heißt ein ungehärtetes Blechelement für den Rahmen kann eine Zugfestigkeit von mindestens 500 MPa aufweisen. Das fertig hergestellte, das heißt gehärtete Bauteil kann eine Endzugfestigkeit von mindestens 900 MPa, vor zugsweise mindestens 1300 MPa. Alternativ kann für die Rahmenelemente auch ein Leichtmetall, wie Aluminium oder eine Aluminiumlegierung verwendet werden. Dies gilt auch für den Boden und/oder den Deckel, wobei hier prinzipiell auch die Verwen dung von faserverstärktem Kunststoff möglich ist.

Für eine besonders steife Struktur kann zumindest ein Stegelement vorgesehen sein, das sich zwischen dem ersten und zweiten Rahmenabschnitt erstreckt und das mit dem Boden und/oder mit den beiden Rahmenabschnitten verbunden ist. Das Stegele ment trennt zwei Kammern voneinander, in denen jeweils ein elektrisches Speicher mittel einsetzbar ist. Je nach Anzahl und Größe der Speichermittel beziehungsweise gewünschter Gesamtsteifigkeit des Batterie käste ns können auch zwei, drei oder mehr Stegelemente vorgesehen sein.

Nach einer möglichen Ausgestaltung können das erste Rahmenelement und das zweite Rahmenelement jeweils zumindest einen Verbindungsabschnitt zum Anbinden des zumindest einen Stegelements aufweisen. Dabei ist der Verbindungsabschnitt vor zugsweise dünner, als hierzu benachbarte Zwischenabschnitte des ersten und zweiten Rahmenelements.

Alternativ oder in Ergänzung kann auch der Boden einen Verbindungsabschnitt zum Anbinden des zumindest einen Stegelements aufweisen, der insbesondere dünner ist, als die hierzu benachbarte Abschnitte des Bodens. Die Verbindungsabschnitte verlaufen quer zur Längserstreckung des Batteriegehäuses, und zwar vorzugsweise über die gesamte Breite des Bodens. Bei Verwendung von mehreren Stegelementen können entsprechend mehrere Verbindungsabschnitte vorgesehen sein, die parallel zueinander verlaufen. Ein Stegelement stützt sich jeweils auf der Oberseite eines zu gehörigen Verbindungsabschnitts ab und kann entlang des Verbindungsabschnitts mit dem Boden verbunden sein, beispielsweise stoffschlüssig mittels Schweißen, ohne hierauf eingeschränkt zu sein.

Der Boden kann nach einer Ausführungsform aus mehreren Blechelementen zusam mengesetzt sein. Die Blechelemente können jeweils eine einheitliche oder variable Blechdicke über der Länge des jeweiligen Blechelements aufweisen. Die Blechele mente sind vorzugsweise aus metallischem Werkstoff und können stoffschlüssig mit einander verbunden sein, insbesondere mittels Schweißen. Es können mehrere Blechelemente in einer Ebene vorgesehen sein, beispielsweise ein, zwei oder drei Blechelemente, die nebeneinander angeordnet und entlang benachbarter Längskan ten der Blechelemente miteinander gefügt sind und eine Blechelementgruppe bilden. Alternativ oder in Ergänzung können zwei Blechelemente übereinander angeordnet sein, die mittels eines Walzverfahrens miteinander verbunden sein können, insbeson dere mittels Rollbonding. Die Endabschnitte des Bodens können eine größere Dicke aufweisen, als zumindest ein dazwischen liegender Zwischenabschnitt. So wird eine rahmenartige Dicken Struktur gebildet, so dass der Boden der Gehäuseanordnung eine hohe Steifigkeit aufweist.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform weist der Boden eine integrierte Kühlstruk tur auf, durch die ein Kühlmittel hindurchströmen kann. Hierfür wird der Boden vor zugsweise aus mehreren mittels Rollbonding miteinander verbundenen Aluminiumble chen hergestellt. Die Aluminiumbleche werden durch Walzen in Verbindungsbereichen miteinander verbunden, wobei außerhalb der Verbindungsbereiche liegenden Berei che anschließend unter Druck gesetzt werden, so dass entsprechende Hohlräume be ziehungsweise Kühlkanäle ausgebildet werden. Eine durch die Hohlbereiche gebildete Gesamtkühlfläche beträgt mindestens das 0,2-fache der Gesamtfläche des Bodens, insbesondere mindestens das 0,3-fache, gegebenenfalls auch mindestens das 0,5- fache der Gesamtfläche des Bodens. Dabei kann die Gesamtkühlfläche beispielsweise in der Fügeebene zwischen dem oberen und unteren Blechelement ermittelt werden. Die Gesamtfläche des Bodens kann sich beispielsweise auf die Projektionsfläche in Draufsicht oder die Netto-Aufstandsfläche, auf welche elektrische Speichermittel ab setzbar sind, beziehen. Durch die hohe Gesamtkühlfläche im Verhältnis zur Gesamt fläche des Bodens wird eine besonders hohe Kühlleistung erzielt, was sich günstig für die Lebensdauer der Speichermittel auswirkt. Nach einer möglichen Weiterbildung können die Aluminiumbleche in zweiten Hohlbereichen voneinander beabstandet ge staltet sein, die eine Verstärkungsstruktur bilden. Dabei ist vorgesehen, dass die ers ten und zweiten Hohlbereiche separat ausgebildet, das heißt nicht fluidisch miteinan der verbunden sind. Es ist in diesem Fall mit zwei Hohlbereichen vorgesehen, dass nur die ersten Hohlbereiche von Kühlmittel durchströmt werden, während die zweiten Hohlbereiche undurchströmt sind und eine strukturmechanische Verbesserung in Be zug auf die Crasheigenschaften, Druckfestigkeit sowie Geräusch- und Schwingungs eigenschaften (NVH-Eigenschaften) bewirken. Die Hohlbereiche des Bodens sind vor zugsweise nur in einem von den zwei aufeinander liegenden Blechelementen bezie hungsweis Blechelementgruppen gebildet, das heißt ein Blechelement bleibt eben, während das andere Blechelement verformt wird. Dabei kann das ebene Blechelement eine größere Dicke und/oder größere Festigkeit und/oder größere Streckgrenze auf weisen als das umgeformte Blechelement. Vorzugsweise ist die Dicke des umgeform ten Blechs kleiner als das 0,9-fache der Dicke des ebenen Blechs. Dabei kann die Blechdicke des ebenen Blechelements beispielsweise zwischen 0,5 und 2,5 mm be tragen, während die Blechdicke des umgeformten Blechelements beispielsweise zwi schen 0,3 und 2,0 mm liegen kann.

Die Prozessschritte des Walzens und des Aufblasens begrenzen aufgrund der auf das Material einwirkenden Walzkraft und den Blasdruck die Güte des zu verarbeitenden Materials. Dabei kann die Zugfestigkeit des Bodens beispielsweise bei über 60 MPa und/oder unter 900 MPa liegen. Alternativ oder ergänzend können einzelne, mehrere oder alle der Aluminiumbleche des Bodens eine Streckgrenze (Rp0,2) von mindestens 30 MPa und höchstens 400 Mpa aufweisen. Entsprechend ist es günstig, wenn die Materialauswahl für den Rahmen so getroffen wird, dass dieser eine entsprechend hohe Zugfestigkeit aufweist, die beispielsweise über 900 MPa liegen kann. So kann eine Rahmenstruktur mit höherer Festigkeit einen Boden mit geringerer Festigkeit aus- gleichen, so dass das Batteriegehäuse insgesamt den Beanspruchungen auch im Crashfall standhält. Für eine hohe Kühlleistung ist insbesondere vorgesehen, dass die zwei oder mehr miteinander zu verbindenden Bodenelemente eine hohe Wärmeleitfähigkeit von ins besondere größer als 100 W/mK aufweisen. Der Wärmeausdehnungskoeffezient des Materials kann beispielsweise bei über 20 (10 ⁶/K) liegen. In Verbindung mit einem Rahmen aus einem Stahlwerkstoff kann es bei Temperaturwechseln an der Verbin dungstelle des Bodens zum Rahmen infolge von unterschiedlichen Wärmeausdeh- nungskoeffezienten zu Schubbelastung kommen. Dieser Belastung kann in einer aus reichenden Dimensionierung einer hybriden Verbindungstechnik Rechnung getragen werden. Hierfür können die beiden Bauteile mit einem Dichtstoff ausreichend gegen Eindringen von Feuchtigkeit geschützt und gleichzeitig mechanisch entkoppelt wer den.

Rollbonding als Fertigungsverfahren zum Herstellen des Bodens bietet verschiedene Vorteile. Es können je nach Anwendung verschiedene Aluminiumlegierungen von weich bis hochfest verwendet werden. Bei höheren Güten ergibt sich ein Festigkeits vorteil was sich günstig auf das Crashverhalten auswirkt. Die Anschlüsse für das Kühl mittel können anwendungsspezifisch gestaltet werden, insbesondere auch waage recht zur Kühlplatte. Rollbonden ermöglicht darüber hinaus je nach Material, Dicken variation und Geometrie sehr hohe Berstdrücke von über 10 bar und/oder bis zu 20 bar. Ein weiterer Vorteil ist, dass die Festigkeit eines rollgebondeten Kühlbodens tem peraturunabhängig ist. Darüber hinaus besteht eine hohe Flexibilität bei der Gestaltung des Bodens, der einteilig (mit nur einem oberen und unteren Blechelement) oder mehr teilig (aus einer Gruppe von oberen und unteren Blechelementen) ausgeführt werden kann. Dabei kann die Kanalstruktur einseitig oder auch beidseitig eingebracht werden. Bei der Verbindungstechnik ist auch eine Stahl-Mischbauweise möglich, beispiels weise durch den Einsatz von Reibschweißelementen und/oder Kleber. Gegenüber ge löteten Platten ergeben sich beim Rollbonding Festigkeitsvorteile, die eine geringere Blechdicke ermöglichen, was zu einer Gewichtsersparnis führt. Ferner haben durch Rollbonding hergestellte Kühlkanäle verglichen mit gelöteten Verbindungen eine sau- bere Kanalinnenseite, was sich günstig auf die Lebensdauer des Kühlsystems aus wirkt.

In verbundenem Zustand des Rahmens mit dem Boden ist eine Wanne gebildet, die vorzugsweise in sich dicht ist. Ein Austreten von Batterieflüssigkeit aus der Wanne beziehungsweise ein Eindringen von Schmutz in das Gehäuse wird effektiv vermieden. Aufgrund der Ausgestaltung des Bodens und des Rahmens in der beschriebenen Form hat die Wanne eine selbsttragende Struktur mit einer hohen Steifigkeit und Fes tigkeit.

Vorzugsweise ist die dem Deckel zugewandte Oberfläche des Bodens zumindest im Bereich zur Aufnahme der Batteriemodule eben, das heißt, dass die Dickenänderun gen der Bodenelemente beziehungsweise die Kühlkanalstruktur hier nach außen ge richtet sind. So wird eine plane Auflagefläche für die Batteriemodule bereitgestellt.

Der Deckel kann ein- oder mehrteilig gestaltet sein, jeweils optional mit variabler oder einheitlicher Materialdicke.

Für alle der vorstehend genannten Elemente des Bodens und/oder des Rahmens und/oder des Deckels gilt, dass diese aus flexibel gewalztem Bandmaterial hergestellt sein können.

Bevorzugte Ausführungsformen werden nachstehend anhand der Zeichnungsfiguren erläutert. Hierin zeigt:

Figur 1 A eine erfindungsgemäße Gehäuseanordnung zur Aufnahme elektrischer

Speichermittel in perspektivischer Ansicht, teilweise geschnitten;

Figur 1 B den Rahmen und Boden der Gehäuseanordnung aus Figur 1 A in perspek tivischer Explosionsdarstellung mit eingezeichnetem Verlauf der Materialdi- cke über der Länge eines ersten und zweiten Rahmenelements ;

Figur 2A ein erstes Rahmenelement der Gehäuseanordnung aus Figur 1 A als Ein zelheit mit schematischem angetragenem Dickenprofil;

Figur 2B das Dickenprofil des ersten Rahmenelements aus Figur 1 A beziehungs weise Figur 2A als Einzelheit;

Figur 3A ein drittes Rahmenelement der Gehäuseanordnung aus Figur 1 A als Ein zelheit mit schematischem angetragenem Dickenprofil; Figur 3B das Dickenprofil des dritten Rahmenelements aus Figur 1 A beziehungs weise Figur 3A als Einzelheit;

Figur 4A den Deckel der Gehäuseanordnung aus Figur 1 A mit schematisch angetra genem Dickenprofil der Deckelelemente;

Figur 4B das Dickenprofil des ersten beziehungsweise zweiten Deckelelements aus

Figur 1 A beziehungsweise Figur 4A;

Figur 4C das Dickenprofil des dritten Deckelelements aus Figur 1 A beziehungsweise

Figur 4A;

Figur 5 eine erfindungsgemäße Gehäuseanordnung zur Aufnahme elektrischer

Speichermittel in perspektivischer Explosionsdarstellung in einer abgewan delten Ausführungsform mit Verstärkungselementen;

Figur 6A schematisch einen Querschnitt durch einen Rahmenabschnitt mit einge zeichneter Orientierung des variablen Dickenprofils in einer ersten Ausfüh rungsform;

Figur 6B schematisch einen Querschnitt durch einen Rahmenabschnitt mit einge zeichneter Orientierung des variablen Dickenprofils in einer zweiten Aus führungsform;

Figur 6C schematisch einen Querschnitt durch einen Rahmenabschnitt mit einge zeichneter Orientierung des variablen Dickenprofils in einer dritten Ausfüh rungsform;

Figur 7A eine erfindungsgemäße Gehäuseanordnung zur Aufnahme elektrischer

Speichermittel in perspektivischer Explosionsdarstellung in einer weiteren Ausführungsform von schräg oben;

Figur 7B die Gehäuseanordnung nach Figur 7A in perspektivischer Explosionsdar stellung von schräg unten (ohne Deckel);

Figur 8A den Boden der Gehäuseanordnung nach Figur 7A als Einzelheit von schräg unten;

Figur 8B den Boden der Gehäuseanordnung nach Figur 7A als Einzelheit von schräg oben; Figur 9 ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines Rahmenelements und/oder Deckelelements für eine erfindungsgemäße Gehäuseanordnung in einer Ausführungsform;

Figur 10A den Boden für eine Gehäuseanordnung nach Figur 7A in einer abgewan delten Ausführungsform als Einzelheit von unten;

Figur 10B ein Detail des Bodens aus Figur 10A gemäß Schnittlinie X-X

Figur 1 1 A ein Anschlussstück für einen Boden in einer abgewandelten ersten Ausfüh rungsform;

Figur 1 1 B ein Anschlussstück für einen Boden in einer abgewandelten zweiten Aus führungsform;

Figur 12A einen Boden für eine Gehäuseanordnung nach Figur 7A in einer weiteren

Ausführungsform als Einzelheit von unten; und

Figur 12B einen Boden für eine Gehäuseanordnung nach Figur 7A in einer weiteren

Ausführungsform als Einzelheit von unten.

Die Figuren 1 A bis 4C, welche im Folgenden gemeinsam beschrieben werden, zeigen eine erfindungsgemäße Gehäuseanordnung 2, in welcher elektrische Speichermittel 3, 3‘ aufgenommen werden können, in einer ersten Ausführungsform. Eine solche Ge häuseanordnung 2 kann mit der Karosserie eines Kraftfahrzeugs verbunden werden. Die elektrischen Speichermittel 3, 3‘ dienen zum Speichern elektrischer Energie, mit welcher ein Elektromotor des elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugs mit Strom ver sorgt werden kann; sie können auch als Batteriemodule bezeichnet werden.

Die Gehäuseanordnung 2 weist einen Boden 4, einen Rahmen 5 und einen Deckel 6 auf. Bei der vorliegenden Ausführungsform sind der Boden 4 und der Rahmen 5 mit einander abdichtend verbunden, beispielsweise mittels Schweißen oder mittels Schraubverbindungen, und bilden in gefügtem Zustand gemeinsam eine Wanne zur Aufnahme der Speichermittel 3. Der Deckel 6 ist lösbar mit dem Rahmen 5 verbindbar, beispielsweise mittels Schraubverbindungen (nicht gezeigt). Zwischen zwei einander gegenüberliegenden Rahmenteilen sind optional Stegelemente 8, 8‘ vorgesehen, die mit dem Boden 4 und/oder den Rahmenteilen 31 , 32 fest verbunden sind, beispiels weise mittels Schweißen oder Schraubverbindungen (nicht dargestellt).

Nachstehend wird auf weitere Einzelheiten der Baugruppen Boden, Rahmen und De ckel eingegangen.

Der Boden 4 kann aus einem oder mehreren Elementen zusammengesetzt sein. Vor liegend weist der Boden drei Bodenblechelemente 9, 10, 1 1 auf, die sich quer zur Längserstreckung des Batteriekastens erstrecken. Ein oder mehrere der Boden blechelemente können eine variable Dicke über der jeweiligen Länge aufweisen. Es versteht sich, dass in Abhängigkeit von den jeweiligen baulichen Rahmenbedingungen des Batteriekastens auch ein einteiliger Boden oder ein aus zwei, vier oder mehr Bo denblechelementen zusammengesetzter Boden möglich ist. Sofern ein oder mehrere der Bodenelemente 9, 10, 1 1 eine variable Dicke aufweisen, ist diese vorzugsweise durch flexibles Walzen erzeugt.

Der Rahmen 5 umfasst vier einzelne Rahmenelemente, die separat hergestellt und dann miteinander beziehungsweise mit dem Boden 4 verbunden werden können. Auf diese Weise wird eine gebaute Wannenanordnung gebildet. Die einzelnen Rahmen elemente sind vorzugsweise jeweils aus flexibel gewalztem Stahlblech hergestellt, so dass sie eine variable Blechdicke über der Länge des jeweiligen Elements aufweisen. Die Rahmenelemente können auch als Rahmenteile bezeichnet werden.

Konkret ist vorgesehen, dass der Rahmen 5 ein erstes Rahmenelement 31 und ein zweites Rahmenelement 32 aufweist, die einander gegenüberliegen, sowie ein drittes und ein viertes Rahmenelement 33, 34, die einander gegenüberliegen und quer zu dem ersten und zweiten Rahmenelement verlaufen. Dabei wird der Rahmen 5 so mit dem Boden 4 verbunden, dass das erste Rahmenelement 31 an einem ersten Rand bereich 35 des Bodens 4 angebracht ist und das gegenüberliegende zweite Rahmen element 32 entsprechend an einem zweiten Randbereich 36 des Bodens angebracht ist. Das dritte Rahmenelement 33 ist an einem dritten Randbereich 37 des Bodens 4 angebracht. Entsprechend ist das hierzu gegenüberliegende vierte Rahmenelement 34 an einem vierten Randbereich 38 des Bodens 4 angebracht. Das erste und das zweite Rahmenelement 31 , 32 haben eine variable Dicke D31 über der Länge L31 und sind insbesondere untereinander gleich gestaltet, das heißt haben denselben Blechdickenverlauf über der Länge. Auch das dritte und vierte Rahmenele ment 33, 34 haben eine variable Dicke D33 über der Länge L33, wobei der Blech dickenverlauf gleich oder unterschiedlich sein kann.

Es ist bei der vorliegenden Ausführungsform vorgesehen, dass eine mittlere Dicke D31 m des ersten und zweiten Rahmenelements 31 , 32 jeweils kleiner ist, als eine mittlere Dicke D33 des dritten und des vierten Rahmenelements 33, 34. Hierdurch wird an der ersten und zweiten Seite 35, 36 des Gehäuses eine höhere Lastaufnahmefä higkeit bereitgestellt, als an der dritten und vierten Seite 37, 38.

Das erste beziehungsweise zweite Rahmenelement 31 , 32 ist als Einzelheit in den Figuren 2A und 2B mit Projektion der Seitenfläche beziehungsweise Blechdickenver lauf über der Länge. Soweit die beiden Rahmenelemente 31 , 32 gleich gestaltet sind, gelten die für eines der Elemente beschriebenen Einzelheiten auch für das jeweils an dere. Es ist erkennbar, dass das erste beziehungsweise zweite Rahmenelement 31 , 32 Endabschnitte 41 , 41‘ mit einer reduzierten Dicke D41 hat. Die Dicke D41 der End abschnitte 41 , 41‘ kann beispielsweise zwischen 1 ,0 mm bis 2,0 mm, und die Länge L41 beispielsweise zwischen 20 mm und 200 mm betragen.

Zwischen den Endabschnitten 41 , 41‘ sind dickere Abschnitte 42, 42‘, 43 und dünnere Abschnitte 44, 44‘ gebildet, die abwechselnd angeordnet sind. Zwischen den dünnen Endabschnitten 41 , 41‘ und den hierzu benachbarten dickeren Abschnitten 42, 42‘, sowie zwischen den dickeren Abschnitten 42, 42‘ und den hierzu benachbarten dün neren Abschnitten 44, 44‘ sowie zwischen den dünneren Abschnitten 44, 44‘ und dem dazwischen liegenden zentralen dicken Abschnitt 43 sind jeweils Übergangsabschnitte 45, 45‘, 46, 46‘, 47, 47‘ mit stetig veränderlicher Blechdicke gebildet. Die ersten und zweiten Rahmenelemente 31 , 32 sind vorliegend so gestaltet, dass sie eine ebene Oberfläche 48 aufweisen, die nach außen weist, das heißt die Veränderung der Blech dicke D31 ist nach innen gerichtet. Es versteht sich jedoch, dass der variable Blechdi ckenverlauf auch nach außen, oder zu beiden Seiten gerichtet sein könnte. Die dicke ren Verstärkungsabschnitte 42, 42‘, 43 sind im Überdeckungsbereich mit den in die einzelnen Kammern einzusetzenden Batteriemodule angeordnet. Sie haben eine grö ßere Dicke D42, als die Endabschnitte 41 , 41“ und die Abschnitte 44, 44‘. Die dünneren Abschnitte 44, 44‘ sind im Bereich der Stege 8, 8‘ angeordnet, die in montiertem Zu stand hier fixiert sind. Konkret können die dünneren Abschnitte 44, 44‘ eine Blechdicke von insbesondere 0,5 mm bis 1 ,5 mm aufweisen. Die Verstärkungsabschnitte 42, 42‘, 43 können beispielsweise eine Dicke D42 von 1 ,0 mm bis 3,5 mm aufweisen.

Das dritte beziehungsweise vierte Rahmenelement 33, 34 ist als Einzelheit in den Fi guren 3A und 3B mit Projektion der Seitenfläche beziehungsweise Blechdickenverlauf über der Länge dargestellt. Es ist erkennbar, dass die Endabschnitte 51 , 51“ des dritten und vierten Rahmenelements 33, 34 eine kleinere Dicke D51 , als ein dazwischen lie gender Zwischenabschnitt 52. Dies ist ohne Einbuße auf die Festigkeit zur Verminde rung des Gewichts möglich, da die Endabschnitte 51 , 51‘ an den ohnehin recht steifen Eckbereichen des Rahmens 4 liegen. Der Zwischenabschnitt 52 ist um ein Vielfaches, insbesondere um mehr als das 10-fache länger, als die Endabschnitte 51 , 51“. Zwi schen den Endabschnitten 51 , 51“ und dem Zwischenabschnitt mit konstanter Dicke sind jeweils Übergangsabschnitte 53, 53“ mit stetig veränderlicher Dicke gebildet. Die dünneren Endabschnitte 51 , 51“ können eine Blechdicke von 0,5 mm bis 1 ,5 mm auf weisen. Der dazwischenliegende Verstärkungsabschnitt 52 kann beispielsweise eine Dicke D52 von 1 ,0 mm bis 3,5 mm aufweisen.

In den Figuren 4A bis 4C sind Einzelheiten des Deckels 6 erkennbar. Der Deckel 6 hat bei der vorliegenden Ausführungsform ein erstes seitliches Deckelelement 61 , ein zweites seitliches Deckelement 62 und ein dazwischenliegendes Deckelelement 63. Die drei Deckelelemente haben jeweils eine variable Dicke über der Länge.

Es ist vorgesehen, dass die seitlichen Deckelemente 61 , 62 eine mittlere Dicke D61 m aufweisen, die größer ist, als die mittlere Dicke D63m des dritten Deckelelements 63. Ferner hat das mittlere Deckelelement 63 eine Breite B63, die um ein Vielfaches grö ßer ist als die Breite B61 , B62 der seitlichen Elemente 61 , 62.

Das erste und zweite Deckelelement 61 , 62 haben jeweils dünne Endabschnitte 64, 64“ und einen dazwischen liegenden Verstärkungsabschnitt 65 größerer Dicke D65. Zwischen dem Verstärkungsabschnitt 65 und den Endabschnitten 64, 64“ sind jeweils Übergangsabschnitte 66, 66‘ mit variabler Dicke gebildet. Es sind ferner Verbindungs bereiche 60, 60‘ im Deckel 6 erkennbar, die parallel zu den Stegen 8, 8‘ verlaufen und die über geeignete Verbindungsmittel, wie Schrauben, mit den Stegen lösbar verbind bar sind.

Das zentrale Deckelelement 63 hat einen umgekehrten Blechdickenverlauf mit dicken Endabschnitten 67, 67‘ und dazwischenliegendem dünnen Abschnitt 68 geringerer Di cke D68. Zwischen dem dünnen Abschnitt 68 und den Endabschnitten 67, 67‘ sind jeweils Übergangsabschnitte 69, 69‘ mit variabler Dicke gebildet.

Die Figur 5 zeigt eine erfindungsgemäße Gehäuseanordnung 2 in einer abgewandel ten Ausführungsform. Diese entspricht weitestgehend der Ausführungsform gemäß den Figuren 1 A bis 4C, so dass hinsichtlich der Gemeinsamkeiten auf die obige Be schreibung Bezug genommen wird. Dabei sind gleiche beziehungsweise einander ent sprechende Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen wie in den obigen Figuren 1 A bis 4C.

Der einzige Unterschied besteht darin, dass bei der vorliegenden Ausführungsform Verstärkungen 71 , 72, 73, 74 von außen auf die Rahmenabschnitte 31 , 32, 33, 34 aufgesetzt und mit diesen auf geeignete Weise verbunden sind. Die Verbindung kann beispielsweise stoffschlüssig mittels Schweißen und/oder kraftschlüssig mittels Schrauben bewerkstelligt werden.

In den Figuren 6A, 6B und 6C sind verschiedene Möglichkeiten gezeigt, wie die Di ckenänderungen von zumindest einer Teilzahl der Rahmenelemente 31 , 32, 33, 34 und Verstärkungselemente 71 , 72, 73, 74 gestaltet sein können. Mit den Pfeilen ist angezeigt, in welche Richtung der Blechdickenverlauf variabel ist. Stellvertretend für mehrere Rahmen- beziehungsweise Verstärkungselemente ist hier nur jeweils eines gezeigt und beschrieben.

In Figur 6A hat das Rahmenelement 32 ein C-förmiges Profil, das heißt der obere und untere Flanschabschnitt 55, 56 sind beide in dieselbe Richtung vom Wandabschnitt 57 abgebogen, und zwar in Bezug auf das Gehäuse nach innen gerichtet. Es ist erkenn bar, dass das Rahmenelement 32 eine nach außen weisende, ebene Oberfläche 58 aufweist, das heißt, dass die Veränderung der Blechdicke D31 nach innen gerichtet ist. Durch diese Ausgestaltung kann ein Deckel 6 beziehungsweise Boden 4 auf ein fache Weise mit der ebenen Fügefläche 58 des Rahmenelements 32 verbunden wer den. Das Verstärkungselement 72 hat ein U-förmiges Profil, wobei an den Schenk elenden Verbindungsflansche 75, 76 abgebogen sind. Es ist erkennbar, dass die Ver bindungsflansche 75, 76 eine nach außen weisende Veränderung der Blechdicke be ziehungsweise eine innere ebene Anschlussfläche aufweisen, die entsprechend mit der ebenen Außenfläche 58 des Rahmenelements 32 verbunden werden kann. Im Be reich der Schenkel wechselt die Richtung des variablen Blechdickenverlaufs von au ßengerichtet nach innengerichtet, was durch eine geschwungene Linie S schematisch dargestellt ist. Durch den Wechsel der Orientierung der Blechdickenverläufe ergibt sich eine ebene Außenfläche 77 der Schenkel, so dass in diesem Bereich eine einfache Anbindung an die Fahrzeugkarosserie ermöglicht wird.

Bei der Ausführung gemäß Figur 6B hat das Rahmenelement 32‘ ein S-förmiges Profil, das heißt der obere und untere Flanschabschnitt 55‘, 56‘ sind beide in entgegenge setzte Richtungen vom Wandabschnitt 57‘ abgebogen. Dabei ist der untere Flansch abschnitt 56‘ zum Anschließen des Bodens 4 nach innen abgebogen, während der obere Flanschabschnitt 55‘ zum Anschließen des Deckels 6 nach außen abgebogen ist. Das Rahmenelement 32‘ kann eine nach innen weisende, ebene Oberfläche 58‘ aufweisen, das heißt, dass die Veränderung der Blechdicke D31 nach außen gerichtet ist (durchgezogene Pfeile P). In diesem Fall kann der Boden 4, der optional als inte grierter Kühlboden gestaltet sein kann, eingebrachte Verprägungen aufweisen, welche entsprechend gegengleich zum Blechdickenverlauf des unteren Flanschabschnitts 56‘ gestaltet sind. Alternativ kann das Rahmenelement 32‘ auch eine äußere, ebene Ober fläche aufweisen, das heißt, dass die Veränderung der Blechdicke D31 nach innen gerichtet ist (gestrichelte Pfeile P‘). In diesem Fall kann der Boden 4 eine glatte Ver bindungsfläche zum Verbinden mit den unteren Flanschabschnitten 56‘ aufweisen.

Das Verstärkungselement 72 hat ein U-förmiges Profil, wobei an den Schenkelenden Verbindungsflansche 75, 76 abgebogen sind. Je nach Orientierung der variablen Auf dickung des Rahmenelements ist die Veränderung der Blechdicke der Verbindungs flansche 75, 76 des Verstärkungselements 72 entsprechend gegengleich gestaltet. Das heißt bei ebener Außenfläche des Rahmenelements 32‘ ist auch die Verbindungs fläche der Flanschabschnitte 75, 76 eben, und umgekehrt, bei variablem Dickenverlauf der Außenfläche des Rahmenelements 32‘ ist auch die Verbindungsfläche der Flanschabschnitte 75, 76 variabel. Im Bereich der Schenkel hat das Verstärkungsele ment 72 eine ebene Außenfläche 77 beziehungsweise variable Innenfläche.

Das Verhältnis der Breite B72 des Verstärkungselements 72, das heißt die Erstre ckung vom Wandungsabschnitt 58‘ des Rahmenelements 32‘ bis zu einem hiervon maximal beabstandeten Wandabschnitt des Verstärkungselements, zur Breite B55‘ des Flanschabschnitts 55‘ des Rahmenelements 32‘ ist bei der vorliegenden Ausfüh rungsform etwas kleiner als zwei (B72/B55 < 2,0).

Die Ausführungsform gemäß Figur 6C entspricht weitestgehend der Ausführungsform gemäß Figur 6B auf deren Beschreibung insofern Bezug genommen wird. Dabei sind gleiche beziehungsweise einander entsprechende Einzelheiten mit gleichen Bezugs zeichen versehen. Der einzige Unterschied besteht darin, dass die Breite B72 des Ver stärkungselements 72 an die Breite B55‘ des Flanschabschnitts 55‘ angepasst ist, so dass die Außenwand des Verstärkungselements 72 etwa in einer Ebene mit der Au ßenkante des Flanschabschnitts 32‘ liegt. Es versteht sich, dass jedoch auch andere Ausführungen denkbar sind. Beispielsweise kann die Breite B72 des Verstärkungsele ments 72 zwischen dem 0,8-fachen bis 1 ,2-fachen der Breite B55‘ des Flanschab schnitts 32‘ gestaltet sein.

Die Figuren 7A, 7B und 8A, 8B zeigen eine erfindungsgemäße Gehäuseanordnung 2 in einer weiteren Ausführungsform. Diese entspricht weitestgehend der Ausführungs form gemäß Figur 5, respektive den Figuren 1 A bis 4C, so dass hinsichtlich der Ge meinsamkeiten auf die obige Beschreibung Bezug genommen wird. Dabei sind gleiche beziehungsweise einander entsprechende Bauteile mit gleichen Bezugszeichen ver sehen wie in den obigen Figuren 1 A bis 6C. Die Orientierung der variablen Blechdicken der Rahmenelemente und Verstärkungselemente kann beispielsweise gemäß den Fi guren 6A oder 6B gestaltet sein. Eine Besonderheit der vorliegenden Ausführungsform ist die Ausgestaltung des Bo dens 4, der eine integrierte Kühlstruktur 12 aufweist, durch die ein Kühlmittel hindurch strömen kann. Konkret kann der Boden 4 aus mehreren mittels Rollbonding miteinan der verbundenen Aluminiumblechen hergestellt werden. Ein oberes und unteres Alu miniumblech 9, 9‘; 10, 10‘; 1 1 , 1 1‘werden mittels Walzprozessen in Verbindungsberei chen 13 miteinander verbunden. Außerhalb der Verbindungsbereiche 13 liegende Be reiche 14 werden anschließend unter Druck gesetzt, so dass entsprechende Hohl räume beziehungsweise Kühlkanäle ausgebildet werden.

Die Zugfestigkeit des Bodens 4 beziehungsweise eines Bodenelements 9, 9‘; 10, 10‘; 1 1 , 1 1“ kann beispielsweise bei unter 900 MPa liegen. Der Rahmen 5 beziehungsweise ein Rahmenelement 31 , 32, 33, 34 kann eine Zugfestigkeit von über 900 MPa aufwei sen. So kann eine Rahmenstruktur 5 mit höherer Festigkeit einen Boden 4 mit gerin gerer Festigkeit ausgleichen, so dass das die genannten Merkmale gemeinsam zu einem stabilen Batterie kästen 2 mit guten Kühleigenschaften führen.

Für eine hohe Kühlleistung können zwei oder mehr miteinander zu verbindenden Bo denelemente 9, 9“; 10, 10“; 1 1 , 1 1“ eine hohe Wärmeleitfähigkeit von insbesondere größer als 100 W/mK aufweisen. Der Wärmeausdehnungskoeffezient des Materials kann beispielsweise bei über 20 (10 ⁶/K) liegen. In Verbindung mit einem Rahmen 5 aus einem Stahlwerkstoff kann es bei Temperaturwechseln an der Verbindungstelle des Bodens 4 zum Rahmen 5 infolge von unterschiedlichen Wärmeausdehnungsko- effezienten zu Schubbelastung kommen. Mittels einer geeigneten Verbindung können die beiden Bauteile mit einem Dichtstoff ausreichend gegen Eindringen von Feuchtig keit geschützt und gleichzeitig mechanisch entkoppelt werden.

Wie insbesondere aus den Figuren 8A und 8B hervorgeht, hat der Boden drei Kühlab schnitte 15, 16, 17, welche von Stegabschnitten 18 voneinander getrennt sind. Dabei gilt allgemein vorzugsweise, dass die Anzahl der Kühlabschnitte 15, 16, 17 mit der Anzahl der Speicherelemente 3 übereinstimmt. Zwischen den Speicherelementen 3 sind die Stegelementen 8, 8‘ mit den Stegabschnitten 18, 18‘ des Bodens verbunden. Es sind ferner Anschlüsse 19, 19“ zum Zirkulieren von Kühlmittel durch die Hohlberei che 14 erkennbar. Die Bodenelemente 9, 9‘; 10, 10‘; 1 1 , 1 1‘ können optionale zweite Hohlbereiche 20, 20‘, 20“ aufweisen, in denen die aufeinander gefügten Bodenbleche jeweils voneinan der beabstandet gestaltet sind. Diese zweiten Hohlbereiche 20, 20‘, 20“ sind von den ersten Hohlbereichen 14 getrennt und dienen zur Erhöhung der Steifigkeit des Bodens 4 beziehungsweise zur Verbesserung der Crasheigenschaften, Druckfestigkeit sowie der Geräusch- und Schwingungseigenschaften (NVH-Eigenschaften).

In Figur 9 ist exemplarisch ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines Rahmenelements 31 für eine erfindungsgemäße Gehäuseanordnung 2 in einer mög lichen Ausführungsform gezeigt.

Im Verfahrensschritt V1 wird das Bandmaterial 80, das im Ausgangszustand auf einem Coil 81 aufgewickelt ist, walzend bearbeitet, und zwar mittels flexiblem Walzen. Hierfür wird das Bandmaterial 80, das vor dem flexiblen Walzen eine weitestgehend konstante Blechdicke über der Länge aufweist, mittels Walzen 82 derart gewalzt, das es längs der Walzrichtung eine variable Blechdicke erhält. Das Bandmaterial 80 kann optional mit einer insbesondere vor Rost schützenden Beschichtung vorgeschichtet sein, wie beispielsweise einer Aluminium oder Zink enthaltenden Beschichtung. Während des Walzens wird der Prozess überwacht und gesteuert, wobei die von einer Blechdicken messung ermittelten Daten als Eingangssignal zur Steuerung der Walzen 82 verwen det werden. Nach dem flexiblen Walzen hat das Bandmaterial 80 sich jeweils quer zur Walzrichtung erstreckende Bereiche mit unterschiedlicher Dicke. Das Bandmaterial wird nach dem flexiblen Walzen wieder zum Coil aufgewickelt, so dass es dem nächs ten Verfahrensschritt zugeführt werden kann. Im Verfahrensschritt V2 wird das flexibel gewalzte Stahlband zu Blechplatinen 83, 83‘ vereinzelt. In einem nachfolgenden opti onalen Verfahrensschritt V3 können zwei oder mehr Blechplatinen 83, 83‘ miteinander zu einem Platinenverbund 84 verbunden werden, insbesondere verschweißt. In einem nachfolgenden Verfahrensschritt V4 wird die Blechplatine 83, 83‘ beziehungsweise der Platinenverbund mittels Warmumformen umgeformt. Das Warmumformen umfasst die Teilschritte Erwärmen in einem Ofen 86, Transfer in das Warmformwerkzeug 87, wo die Blechplatine 83 zu einem Rahmenelement 31 umgeformt und gehärtet wird.

Die Figuren 10A und 10B, welche nachstehend gemeinsam beschrieben werden, zei gen einen Boden 4 für eine Gehäuseanordnung nach Figur 7A in einer abgewandelten Ausführungsform. Diese entspricht weitestgehend der Ausführungsform nach Figur 8A und 8B, auf deren Beschreibung hinsichtlich der Gemeinsamkeiten Bezug genommen wird. Dabei sind gleiche beziehungsweise einander entsprechende Einzelheiten mit gleichen Bezugszeichen versehen, wie in den obigen Figuren.

Eine Besonderheit der vorliegenden Ausführungsform gemäß Figur 10A, 10B ist, dass der Boden 4 lediglich aus zwei miteinander durch Rollbonding verbundenen Alumini umblechen 9, 9' zusammengesetzt ist. Es ist die Kühlstruktur 12 gut erkennbar, welche durch Unterdrucksetzen der außerhalb der Verbindungsbereiche 13 liegende Bereiche 14 des unteren Aluminiumblechs 9' erzeugt worden sind, in denen entsprechende Flohlräume beziehungsweise Kühlkanäle ausgebildet sind. Es sind ferner die An schlüsse 19, 19‘ zum Zirkulieren von Kühlmittel durch die Flohibereiche 14 erkennbar. Dabei ist ein Anschlussstück 19 für den Vorlauf und das andere Anschlussstück 19' für den Rücklauf. Das Anschlussstück 19 für den Vorlauf ist als Detail in Figur 10B zu sehen, wobei es sich versteht, dass der Anschluss 19' für den Rücklauf analog gestal tet sein kann. Eine Besonderheit ist, dass das Ende des Kühlkanals 14, mit dem das Anschlussstück 19 verbunden ist, in einer Ebene mit der Kühlstruktur liegt. Eine alter native Ausführung eines Endabschnitts vom Kühlkanal 14 beziehungsweise Anschluss 19 ist in Figur 1 1 A gezeigt. Hier durchstößt das Kanalende den Boden 4 nach oben hin. Eine weitere alternative Ausführung eines Endabschnitts vom Kühlkanal 14 bezie hungsweise Anschluss 19 ist in Figur 1 1 B gezeigt. Hier liegt das Kanalende unten, so dass auch der Anschluss 19 unterhalb des Bodens 4 angeordnet ist.

Die Figuren 12A und 12B zeigen schematisch weitere alternative Ausführungsformen für einen Boden 4 für eine Gehäuseanordnung. Diese entspricht weitestgehend der Ausführungsform nach Figur 10A, 10B, auf deren Beschreibung insofern Bezug ge nommen wird. Dabei sind gleiche beziehungsweise einander entsprechende Einzel heiten mit gleichen Bezugszeichen versehen, wie in den obigen Figuren. Eine Beson derheit der Ausführungsform nach Figur 12A ist, dass die Kühlstruktur 12 durch paral lele Verbindungsbereiche 13 mit dazwischenliegenden, linienförmigen Kanälen 14 ge bildet ist. Bei der Ausführung nach Figur 12B sind die Verbindungsbereiche 13 durch Punkte gebildet, so dass sich eine gitterartige Kühlstruktur 12 ergibt. Bezugszeichenliste

2 Gehäuseanordnung

3 Speichermittel

4 Boden

5 Rahmen

6 Deckel

8 Stegelement

9 erstes Bodenelement

10 zweites Bodenelement 1 1 drittes Bodenelement 12 Kühlstruktur

13 Verbindungsbereich

14 Hohlbereich

15 Kühlabschnitt

16 Stützabschnitt

17 Stützabschnitt

18 Stegabschnitt

19 Anschluss

20 Hohlbereich

31 erstes Rahmenelement

32 zweites Rahmenelement

33 drittes Rahmenelement

34 viertes Rahmenelement

35 Randbereich

36 Randbereich

37 Randbereich

38 Randbereich

39-39““ Eckkanten

41 , 41“ Endabschnitt

42, 42‘ dicker Abschnitt

43 dicker Abschnitt , 44‘ dünner Abschnitt, 45‘ Übergangsabschnitt, 46‘ Übergangsabschnitt, 47‘ Übergangsabschnitt , 51“ Endabschnitt

Zwischenabschnitt, 53“ Übergangsabschnitt

Flanschabschnitt Flanschabschnitt Wandabschnitt

Außenfläche erstes Deckelelement zweites Deckelelement drittes Deckelelement, 64“ Endabschnitt

Verstärkungsabschnitt, 66“ Übergangsabschnitt, 67“ Endabschnitt

dünner Abschnitt, 69“ Übergangsabschnitt

Verstärkung

Flanschabschnitt

Außenfläche Bandmaterial

Coil

Walzen 83, 83‘ Blechplatine

84 Platinenverbund

86 Ofen

87 Warmformwerkzeug

B Breite

D Dicke

L Länge

P Pfeil

V Verfahrensschritt

Claims

Ansprüche

1. Gehäuseanordnung zur Aufnahme elektrischer Speichermittel für einen Elekt roantrieb eines elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugs, umfassend: einen Rahmen (5), der mehrere Rahmenelemente (31 , 32, 33, 34) aus einem metallischen Werkstoff umfasst, wobei zumindest eines der Rahmenelemente (31 , 32, 33, 34) eine variable Blechdicke über einer längsten Länge aufweist, einen Boden (4) der mit dem Rahmen (5) derart verbunden ist, dass eine dichte Wanne gebildet ist, und einen Deckel (6), der mit dem Rahmen (5) lösbar verbindbar ist, wobei der Bo den (4), der Rahmen (5) und der Deckel (6) einen Aufnahmeraum für elektri sche Speichermittel (3) einschließen, dadurch gekennzeichnet, dass der Boden (4) eine integrierte Kühlstruktur aufweist, durch die ein Kühl mittel hindurchströmen kann, wobei der Boden (4) aus mehreren mittels Roll bonding miteinander verbundenen Aluminiumblechen (9, 9‘; 10, 10‘; 1 1 , 1 1‘) hergestellt ist, wobei die Aluminiumbleche (9, 9‘; 10, 10‘; 1 1 , 1 1‘) durch Walzen in Verbindungsbereichen (13) miteinander verbunden sind und in Hohlberei chen (14) voneinander beabstandet sind, welche die Kühlstruktur bilden.

2. Gehäuseanordnung nach Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet,

dass ein erstes Rahmenelement (31 ) und ein zweites Rahmenelement (32) ei nander gegenüberliegend angeordnet sind und eine Länge (L31 , L32) aufwei sen, und

dass ein drittes Rahmenelement (33) und ein viertes Rahmenelement (34) ei nander gegenüberliegend angeordnet sind und eine Länge (L33, L34) aufwei sen, die kürzer ist als die Länge (L31 , L32) des ersten und zweiten Rahmen elements (31 , 32),

wobei eine mittlere Dicke (D31 , D32) des ersten und zweiten Rahmenelements (31 , 32) von einer mittleren Dicke (D33, D34) des dritten und vierten Rahmen elements (33, 34) abweicht.

3. Gehäuseanordnung nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet,

dass Endabschnitte (41 , 41‘) des ersten und zweiten Rahmenelements (31 , 32) eine geringere Blechdicke (D41 ) aufweisen, als zumindest ein zwischen den Endabschnitten liegender Zwischenabschnitt (42, 42‘, 43), und/oder dass Endabschnitte (51 , 51‘) des dritten und vierten Rahmenelements (33, 34) eine geringere Blechdicke (D51 ) aufweisen, als zumindest ein zwischen den Endabschnitten liegender Zwischenabschnitt (52).

4. Gehäuseanordnung nach einem der Ansprüche 3 oder 4,

dadurch gekennzeichnet,

dass das dritte und das vierte Rahmenelement (33, 34) jeweils eine gleichblei bende Blechdicke über mindestens das 0,5-fache der Länge (L33, L34), vor zugsweise mindestens das 0,75-fache der Länge (L33, L34) aufweisen.

5. Gehäuseanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,

dadurch gekennzeichnet,

dass der Rahmen (5) mit dem Boden (4) derart verbunden ist, dass eine flüs- sigkeits- und gasdichte Wanne gebildet ist, insbesondere mittels Schweißen.

6. Gehäuseanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,

dadurch gekennzeichnet,

dass zumindest an eines der Rahmenelemente (31 , 32, 33, 34) von außen ein Verstärkungselement (71 , 72, 73, 74) angebracht ist, welches insbesondere einen zum Blechdickenverlauf des zugehörigen Rahmenelements (31 , 32, 33, 34) analogen Blechdickenverlauf aufweist.

7. Gehäuseanordnung nach Anspruch 6,

dadurch gekennzeichnet,

dass das Rahmenelement (31 , 32, 33, 34) einen nach außen abgebogenen Flanschabschnitt (55‘) zum Befestigen des Deckels (6) aufweist, wobei die Breite (B55‘) des Flanschabschnitts (55‘) mindestens ein Drittel der Breite (B72) des Verstärkungselements (71 , 72, 73, 74) beträgt, insbesondere mindestens die Hälfte der Breite (B72) des Verstärkungselements (71 , 72, 73, 74).

8. Gehäuseanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,

dadurch gekennzeichnet,

dass zumindest ein Stegelement (8, 8‘) vorgesehen ist, das sich zwischen dem ersten und zweiten Rahmenabschnitt (31 , 32) erstreckt und mit dem Boden (4) fest verbunden ist, wobei das zumindest eine Stegelement (8, 8‘) zwei Kam mern voneinander trennt, in denen jeweils ein elektrisches Speichermittel (3, 3‘) einsetzbar ist,

wobei das erste Rahmenelement (31 ) und das zweite Rahmenelement (32) je weils zumindest einen Verbindungsabschnitt (44, 44‘) zum Anbinden des zu mindest einen Stegelements (8, 8‘) aufweisen, wobei der Verbindungsabschnitt (44, 44‘) dünner ist als hierzu benachbarte Zwischenabschnitte (42, 42‘, 43) des ersten und zweiten Rahmenelements (31 , 32).

9. Gehäuseanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,

dadurch gekennzeichnet,

dass eine durch die Flohibereiche (14) gebildete Gesamtkühlfläche mindestens das 0,2-fache der Gesamtfläche des Bodens (4), insbesondere mindestens das 0,3-fache der Gesamtfläche des Bodens (4) beträgt.

10. Gehäuseanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Aluminiumbleche (9; 10; 1 1 ) zumindest ein ebenes Blech und zumin dest ein umgeformtes Blech (9'; 10', 1 1 ') umfassen, das mit dem ebenen Blech verbunden ist und die Hohlbereiche (14) bildet.

1 1. Gehäuseanordnung nach Anspruch 10,

dadurch gekennzeichnet,

dass das ebene Blech eine größere Dicke aufweist als das umgeformte Blech, wobei die Dicke des umgeformten Blechs insbesondere kleiner als das 0,9- fache der Dicke des ebenen Blechs ist.

12. Gehäuseanordnung nach Anspruch 10 oder 11 ,

dadurch gekennzeichnet,

dass das ebene Blech eine größere Zugfestigkeit (Rm) und/oder größere Streckgrenze (Rp0,2) aufweist als das umgeformte Blech.

13. Gehäuseanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Aluminiumbleche (9, 9‘; 10, 10‘; 11 , 1 1‘) in zweiten Hohlbereichen (20) voneinander beabstandet sind, die von den ersten Hohlbereichen (14) separiert sind und eine Verstärkungsstruktur bilden.

14. Gehäuseanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 13,

dadurch gekennzeichnet,

dass die dem Deckel (6) zugewandte Oberfläche des Bodens (4) zumindest im Bereich zur Aufnahme der Batteriemodule eben ist.

15. Gehäuseanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 14,

dadurch gekennzeichnet,

dass zumindest eines der Rahmenelemente (31 , 32, 33, 34) und zumindest eines der Stegelemente (8, 8‘) aus einem hochfesten Stahl oder einem härtba ren Stahl, insbesondere einem mangan-bor-legierten Stahlwerkstoff, herge stellt und gehärtet ist.