WO2022199964A1 - Energiespeichergehäuse, kraftfahrzeug, elektrischer energiespeicher sowie baureihe - Google Patents

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WO2022199964A1
WO2022199964A1 PCT/EP2022/054302 EP2022054302W WO2022199964A1 WO 2022199964 A1 WO2022199964 A1 WO 2022199964A1 EP 2022054302 W EP2022054302 W EP 2022054302W WO 2022199964 A1 WO2022199964 A1 WO 2022199964A1
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energy storage
housing
storage housing
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motor vehicle
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PCT/EP2022/054302
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Manuel Schurz
Ahmed EL-SAWY
Manuel Anasenzl
Marcel Sterzenbach
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Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft
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Definitions

  • Energy storage housing motor vehicle, electrical energy storage and series
  • the present invention relates to an energy storage housing, in particular a high-voltage storage housing for a motor vehicle, a motor vehicle, an electrical energy storage device's and a series of energy storage housings.
  • Energy storage housing of the type in question z. B. used in partially and fully electrified motor vehicles.
  • the batteries or battery modules are installed in such housings.
  • the memory or housing is often very large, which is not unproblematic in terms of economical series production.
  • One of the reasons why the production of such housings is not unproblematic is that the housings have to meet high requirements in terms of gas tightness.
  • an energy storage housing in particular a high-voltage storage housing for a motor vehicle, comprises an upper housing part and a lower housing part, the lower housing part having a central section and two end sections, the central section comprising a base element on which wall elements are formed on the sides, which extend along a longitudinal axis extend, as a result of which an arrangement space is formed in some areas together with the floor element, and the end sections which have wall elements which also form the arrangement space are arranged at the ends of the central section, the end sections being cast parts and the shape of the central section being produced by bending.
  • the arrangement space is expediently upwards closed towards the upper part of the housing, which is suitably fastened to the lower part of the housing.
  • the central section formed by bending and the cast end sections enable a substantially cuboid arrangement space.
  • a cuboid arrangement space which does not have any larger radii etc., enables a maximum transport volume.
  • disruptive radii such as those that occur, for example, in deep drawing, in bending or, in particular, in bending, can be avoided.
  • the middle section is a bent plastic and/or metal part.
  • the metal part is a steel sheet or, in particular, an aluminum sheet, which is bent in a suitable manner or, in particular, is formed by bending or correspondingly folded.
  • the middle section can also be referred to as an edge part.
  • the wall elements extend perpendicularly or essentially perpendicularly away from the floor element.
  • the middle section can also be made of plastic or of a composite material, such as a carbon-fiber-reinforced plastic.
  • the middle section is designed, for example, as an SMC component (SMC Sheet Molding Compound). The shaping that occurs in the SMC tool is also interpreted as bending.
  • plastic or composite components can also be bent or folded.
  • flange elements are formed adjacent to the wall elements, which are preferably oriented parallel to the floor element. These preferably extend parallel to the floor element away from the arrangement space, shaped as a flange or flange area.
  • the flange elements which in particular are designed circumferentially and are formed both on the middle section and on the end sections, form a circumferential flange area.
  • the upper part of the housing is expediently fastened to the lower part of the housing, in particular in a gas-tight manner, in a positive and/or non-positive manner.
  • the attachment or connection is expediently detachable.
  • Preferred fasteners include screw and/or rivet connections.
  • the curved or, in particular, beveled middle section comprising the wall elements and the flange sections adjoining them, has a very high degree of dimensional accuracy due to the process.
  • the flatness of the surfaces In particular, the flange elements are very flat and not wavy, as would be the case, for example, when deep-drawing such a structure. Flange elements that are not dimensionally accurate or, in particular, wavy would prevent or at least make it more difficult to arrange the housing cover tightly.
  • One or more fastening elements are formed on the flange elements or on the flange region in order to fasten the upper part of the housing.
  • This can be correspondingly designed recesses or holes, which are used for the arrangement of fastening means, such as screws.
  • the flange elements or the flange area also serve to fasten the energy storage housing in the respective motor vehicle.
  • the flange elements in particular the lateral flange elements, or the corresponding flange regions, are used to fasten the energy storage housing to the longitudinal beams of the motor vehicle.
  • the end sections are produced as one part, in particular by die-casting.
  • the end sections are expediently made from a metal II material, in particular from a light metal such as, for example, an aluminum alloy. Alternatively, production from a plastic or, in particular, a composite material is also preferred.
  • a front section and a rear end section With respect to the direction of travel, when the energy storage case is installed in the motor vehicle, there is a front section and a rear end section.
  • the end sections can be designed identically at the front and rear. However, they typically differ at least slightly, since they have or form different connection points. Notwithstanding, they can conveniently be initially created as one part.
  • this one part which according to a preferred embodiment is a die-cast component, is mechanically separated.
  • a preferred separation method here is sawing, for example.
  • the end sections include wall elements, since they form the order space with. Preferably, but not necessarily, they also have flange elements. They are therefore expediently designed to continue or complete a shape or geometry of the middle section. According to a preferred embodiment, the end sections also have floor elements. According to one embodiment, the end sections are connected to the middle section in a cohesive manner along a joining plane, with the joining plane being sealed. According to a preferred embodiment, the end sections are positively and/or non-positively connected to the middle section, in particular screwed and/or riveted.
  • the end sections are attached to the central section using a fusion welding process, in particular using MIG welding (metal inert gas welding).
  • MIG welding metal inert gas welding
  • This method can be implemented with process reliability and is cost-effective.
  • the tightness, in particular gas tightness, is preferably produced subsequently at this point or along the weld seam by means of a sealing material applied to the connection or joint.
  • the order is applied, for example, in the form of a bead, along the weld seam, on one or both sides.
  • the joining areas or the joining plane are subsequently sealed, a sealing material being used for this purpose.
  • the sealing material is selected from one of the following materials: silane-modified polymer, 2K (2-component) polyurea and/or polyvinyl chloride. It has been found that the aforementioned materials, in particular in connection with the application on, preferably bare, aluminum material provide optimal fluid tightness, in particular gas tightness. The use of a sealing material made from or based on silane-modified polymers or a silane-modified polymer is particularly preferred.
  • the lower housing part has a base element which, when the energy storage housing is installed, is oriented essentially parallel to the plane of the road.
  • the wall elements extend away from the floor element essentially perpendicularly (upward in relation to the roadway level or floor level). Together with the end sections, this results in a circumferentially closed arrangement space.
  • the joining plane is oriented flat or perpendicular to the floor element.
  • this makes it easier to attach the end sections to the middle section, since you only have to work along one line.
  • any subsequent sealing is also made easier, since no complicated geometries have to be sealed here either.
  • the two parts also have a parting plane that is also expediently straight or flat.
  • the arrangement space is particularly preferably barrier-free.
  • no further elements be they transverse elements or longitudinal elements, are provided for stiffening, etc., in the arrangement space.
  • the space can be fully used to accommodate as large a number of energy storage cells as possible.
  • a multiplicity of energy storage cells is expediently arranged in the arrangement space in a space-filling manner.
  • Preferred types of housing cells are, for example, prismatic cells or, in particular, round cells, which are expediently arranged in particular on edge, possibly also in several levels.
  • the invention also relates to a motor vehicle, comprising a front end and a rear end, which are connected via longitudinal elements, and wherein an energy storage housing according to the invention is fastened, in particular load-free, to the longitudinal elements.
  • the front end and the rear end expediently form the supporting structure in combination with the longitudinal elements, while the energy storage housing is only arranged load-free on this structure or, in particular, is fastened positively and/or non-positively, in particular also detachably.
  • the energy storage housing does not have to absorb any forces.
  • the energy storage housing can primarily be designed to accommodate as many energy storage cells as possible.
  • the upper housing part of the energy storage housing forms a floor of the vehicle interior.
  • cross members are arranged on the upper housing part, in particular arranged in a positive and/or non-positive manner, for example by means of screw connections, the cross members being designed for seat rail fastening.
  • the cross members are also called seat cross members.
  • the seat cross members are connected to the longitudinal elements or attached to them. This can also be used in the transverse direction in the area of the energy storage cher housing stiffening of the aforementioned structure take place. Expediently, however, not via the energy storage housing itself but via the cross member, to which the energy storage housing is attached only via its upper housing part, which, as mentioned, preferably forms the floor of the vehicle interior.
  • the invention also relates to an electrical energy storage device, in particular a high-voltage storage device, which includes an energy storage device housing according to the invention.
  • an electrical energy storage device comprises a large number of electrical energy storage cells, in the present case, for example, lithium ion cells, lithium sulfur cells, iron phosphate cells, etc.
  • Energy storage cells can also be capacitors or supercapacitors.
  • the energy storage cells are combined to form modules, in particular battery modules.
  • An energy store includes z. B. a variety of such battery modules.
  • such a module structure is dispensed with.
  • the energy storage cells are arranged directly in the arrangement space, with the barrier-free arrangement space proposed here, essentially shaped over the three parts central section, front and rear end section, bringing great advantages with regard to the possible arrangement volume.
  • the lack of internal cross or longitudinal members should be mentioned here as a particular advantage. The same applies to the very small radii that can be achieved by bending or edging, which enable optimal use of space.
  • the invention also relates to a series of energy storage housings, comprising a large number of energy storage housings according to the invention, the width and length of the energy storage housing being adapted via appropriately shaped, in particular curved, central sections.
  • the middle sections differ only in their length.
  • the end sections are preferably identical parts.
  • the front and rear end sections are expediently designed differently in each case.
  • the respective front end sections or the respective rear end sections are of the same or substantially the same design within the series. This is not opposed to the fact that, for example, holes or the like are subsequently introduced which can, whereby the end sections can be individualized as required.
  • the basic components are expediently the same in each case, as a result of which energy storage housings of different sizes can be provided for use in vehicles of different sizes in a process-safe and cost-effective manner.
  • the middle sections are additionally or alternatively of different widths. This can be implemented with little effort, since they are formed by bending or, in particular, bending.
  • the end sections are correspondingly wider or narrower out forms. This can also be implemented with little effort.
  • FIG. 1 a top view of an embodiment of a lower housing part
  • FIG. 2 a section as outlined in FIG. 1;
  • FIG. 3 a side view of the lower housing part known from FIG. 1, as outlined in FIG. 1;
  • Fig. 1 shows a schematic representation of a plan view of a housing bottom part 2 of an energy storage housing.
  • a central section 20 can be seen, which extends along a longitudinal direction L, with an end section 30 being arranged at each end.
  • the middle section 20 has a bottom element 22 .
  • the end sections 30 are also shaped in such a way that they have floor elements 32 .
  • a substantially cuboid arrangement space A is formed. This is expediently used to accommodate as large a number of energy storage cells 40 as possible. In the present case, these are shown as round cells.
  • the end sections 30 are each attached to the middle section 20 along a joining area or a joining plane F.
  • This joining plane is expediently designed to be planar or flat. It is also present in the Substantially perpendicular to the plane of the drawing.
  • the end portions 30 and the central portion 20 form a peripheral flange, which elements by flange elements 26 and 36 is formed. Section AA and view BB are shown in FIGS. 2 and 3. FIG.
  • FIG. 2 shows the section A-A sketched in FIG. A shape of the central section 20 in cross section can be seen here in particular.
  • the bottom element 22 is shown, from which the two wall elements 24 extend vertically upwards away, the flange elements 26 extending away from these, in turn, expediently parallel to the bottom element 22 .
  • the central portion 20 is formed as folded sheet metal.
  • the advantageously cast end section 30 or its wall element 34 can be seen.
  • the bending or folding has the particular advantage that the flange elements 26 have a good levelness. When deep-drawing structures of this type, the problem arises that the flange elements are too wavy. This entails problems when arranging the upper part of the housing, since the required tightness is generally not readily achievable.
  • Fig. 3 shows the view B-B outlined in Fig. 1.
  • a side view of the lower housing part 2 sketched in FIG. 1 is shown here schematically. It can be seen here in particular how the end sections 30 each form wall elements 34 or a base element 32 . It can be seen that the end sections 30 continue the geometry of the middle section 20, so to speak.
  • Be reference numeral 1 denotes a housing upper part, which is arranged or can be arranged on the flange elements 26 and 36 respectively.
  • FIG. 4 shows, in a schematic view, a lower housing part 2 in the installed state.
  • a motor vehicle is outlined here via a front end 52 and a rear end 54, which are connected via longitudinal elements 50.
  • the sketch should make it clear that the energy storage housing is expediently fastened free of load within half of this structure. Appropriately, the energy storage housing does not have to absorb any loads.
  • a housing upper part, not shown here, of the energy storage housing forms the floor of a passenger compartment.
  • the longitudinal elements 50 are according to a In the preferred embodiment, at least one transverse element, which is oriented transversely to the longitudinal axis L shown, is connected in the area of the energy storage housing, with the structure being able to be additionally reinforced in the area of the energy storage housing. However, not via the energy storage housing.
  • the energy storage housing is expediently fastened to the at least one transverse element via its upper housing part.
  • several such Querele elements are provided.
  • the transverse elements expediently serve as attachment points for the

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Abstract

Energiespeichergehäuse, insbesondere Hochvoltspeichergehäuse für ein Kraftfahrzeug, umfassend ein Gehäuseoberteil und ein Gehäuseunterteil, wobei das Gehäuseunterteil einen Mittelabschnitt und zwei Endabschnitte aufweist, wobei der Mittelabschnitt ein Bodenelement umfasst, an welchem seitlich Wandelemente ausgebildet sind, welche sich entlang einer Längsachse erstrecken, wodurch zusammen mit dem Bodenelement bereichsweise ein Änordnungsraum geformt ist, und wobei endseitig am Mittelabschnitt die Endabschnitte angeordnet sind, welche Wandelemente aufweisen, welche den Änordnungsraum mit formen, wobei die Endabschnitte Gussteile sind, und wobei die Form des Mittelabschnitts durch Biegen erzeugt ist.

Description

Energiespeichergehäuse, Kraftfahrzeug, elektrischer Energiespeicher sowie Baureihe
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Energiespeichergehäuse, insbesondere ein Hochvoltspeichergehäuse für ein Kraftfahrzeug, ein Kraftfahrzeug, einen elektri schen Energiespeicher sowie eine Baureihe von Energiespeichergehäusen.
Energiespeichergehäuse der in Rede stehenden Art werden z. B. in teil- und voll elektrifizierten Kraftfahrzeugen eingesetzt. In derartigen Gehäusen sind die Batte rien bzw. Batteriemodule verbaut. Zum Realisieren der geforderten Reichweiten sind die Speicher bzw. Gehäuse oftmals sehr groß, was hinsichtlich einer wirtschaft lichen Serienfertigung nicht unproblematisch ist. Die Produktion derartiger Gehäuse ist unter anderem deshalb nicht unproblematisch, da die Gehäuse hohe Anforderun gen an die Gasdichtheit erfüllen müssen.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Energiespeichergehäuse, ein Kraftfahrzeug, einen elektrischen Energiespeicher sowie eine Baureihe von Energiespeichergehäusen anzugeben, welche eine effiziente Fertigung bei gleich zeitiger Erfüllung höchster Qualitätsanforderungen ermöglichen.
Diese Aufgabe wird durch ein Energiespeichergehäuse gemäß Anspruch 1, durch ein Kraftfahrzeug gemäß Anspruch 10, durch einen elektrischen Energiespeicher gemäß Anspruch 13 sowie durch eine Baureihe von Energiespeichergehäusen ge mäß Anspruch 14 gelöst. Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus den Un teransprüchen sowie der Beschreibung und den beigefügten Figuren.
Erfindungsgemäß umfasst ein Energiespeichergehäuse, insbesondere ein Hochvolt speichergehäuse für ein Kraftfahrzeug, ein Gehäuseoberteil und ein Gehäuseunter teil, wobei das Gehäuseunterteil einen Mittelabschnitt und zwei Endabschnitte auf weist, wobei der Mittelabschnitt ein Bodenelement umfasst, an welchem seitlich Wandelemente ausgebildet sind, welche sich entlang einer Längsachse erstrecken, wodurch zusammen mit dem Bodenelement bereichsweise ein Anordnungsraum geformt ist, und wobei endseitig am Mittelabschnitt die Endabschnitte angeordnet sind, welche Wandelemente aufweisen, welche den Anordnungsraum mitformen, wobei die Endabschnitte Gussteile sind, und wobei die Form des Mittelabschnitts durch Biegen erzeugt ist. Der Anordnungsraum wird zweckmäßigerweise nach oben hin über das Gehäuseoberteil, welches in geeigneterWeise am Gehäuseunterteil befestigt ist, geschlossen. Mit Vorteil ermöglichen der mittels Biegen geformte Mit telabschnitt sowie die gegossenen Endabschnitte einen im Wesentlichen quaderför migen Anordnungsraum. Ein derart quaderförmiger Anordnungsraum, welcher keine größeren Radien etc. aufweist, ermöglicht ein maximales Transportvolumen. Mit an deren Worten können also sehr viele Energiespeicherzellen angeordnet werden, da störende Radien, wie sie beispielsweise beim Tiefziehen auftreten, beim Biegen bzw. insbesondere beim Abkanten, vermieden werden können.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Mittelabschnitt ein gebogenes Kunststoff und/oder Metallteil. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das Metallteil ein Stahlblech oder insbesondere ein Aluminiumblech, welches in geeigneter Weise ge bogen bzw. insbesondere mittels Biegen geformt bzw. entsprechend abgekantet ist. Der Mittelabschnitt kann auch als Kantteil bezeichnet werden. Die Wandelemente erstrecken sich senkrecht bzw. im Wesentlichen senkrecht von dem Bodenelement weg.
Alternativ kann der Mittelabschnitt auch aus Kunststoff oder aus einem Verbundma terial, wie beispielsweise aus einem kohlefaserverstärkten Kunststoff, gefertigt sein. Gemäß einer Ausführungsform ist der Mittelabschnitt beispielsweise als SMC-Bau- teil ausgeführt (SMC-Sheet-Moulding-Compound). Die hierbei auftretende Formge bung im SMC-Werkzeug wird auch als Biegen interpretiert. Daneben können auch Kunststoff- oder Verbundbauteile gebogen oder abgekantet werden.
Gemäß einer Ausführungsform sind angrenzend an die Wandelemente Flanschele mente ausgebildet, welche bevorzugt parallel zum Bodenelement orientiert sind. Diese erstrecken sich bevorzugt parallel zum Bodenelement vom Anordnungsraum weg, formen als einen Flansch oder Flanschbereich. Mit Vorteil formen die insbe sondere umlaufend ausgebildeten Flanschelemente, welche sowohl am Mittelab schnitt als auch an den Endabschnitten ausgebildet sind, einen umlaufenden Flanschbereich. Zweckmäßigerweise wird das Gehäuseoberteil, insbesondere gas dicht, form- und/oder kraftschlüssig am Gehäuseunterteil befestigt. Zweckmäßiger weise ist die Befestigung bzw. Verbindung lösbar ausgebildet. Bevorzugte Befesti gungsmittel umfassen Schraub- und/oder Nietverbindungen. Der gebogene oder insbesondere abgekantete Mittelabschnitt, umfassend die Wandelemente und die sich daran anschließenden Flanschabschnitte, weist verfahrensbedingt eine sehr hohe Maßhaltigkeit auf. Hervorzuheben ist in diesem Zusammenhang insbesondere die Ebenheit der Flächen. Insbesondere die Flanschelemente sind sehr eben und gerade nicht wellig, wie dies beispielsweise beim Tiefziehen einer derartigen Struk tur der Fall wäre. Nicht maßhaltige oder insbesondere wellige Flanschelemente wür den eine dichte Anordnung des Gehäuseoberteils verhindern oder zumindest er schweren.
Zur Befestigung des Gehäuseoberteils sind an den Flanschelementen bzw. am Flanschbereich ein oder mehrere Befestigungselemente ausgebildet. Hierbei kann es sich um entsprechend ausgebildete Ausnehmungen oder Löcher handeln, wel che der Anordnung von Befestigungsmitteln, wie Schrauben, dienen. Weiterhin die nen die Flanschelemente bzw. der Flanschbereich auch der Befestigung des Ener giespeichergehäuses im jeweiligen Kraftfahrzeug. Beispielsweise werden die Flan schelemente, insbesondere die seitlichen Flanschelemente, bzw. die entsprechen den Flanschbereiche, zur Befestigung des Energiespeichergehäuses an den Längs trägern des Kraftfahrzeugs verwendet.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die Endabschnitte als ein Teil, ins besondere im Druckguss, erzeugt. Zweckmäßigerweise sind die Endabschnitte aus einem Meta II Werkstoff, insbesondere aus einem Leichtmetall, wie beispielsweise ei ner Aluminiumlegierung. Alternativ ist auch die Herstellung aus einem Kunststoff o- der insbesondere einem Verbundmaterial bevorzugt. Bezogen auf die Fahrtrichtung, wenn das Energiespeichergehäuse im Kraftfahrzeug eingebaut ist, gibt es einen vorderen Abschnitt und einen hinteren Endabschnitt. Die Endabschnitte können vorne und hinten identisch ausgebildet sein. Typischerweise unterscheiden sie sich allerdings zumindest geringfügig, da sie unterschiedliche Anbindungspunkte aufwei sen oder ausbilden. Dessen ungeachtet können sie zweckmäßigerweise zunächst als ein Teil erzeugt werden. Zum Erzeugen der beiden Endabschnitte wird dieses eine Teil, welches gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ein Druckgussbauteil ist, mechanisch getrennt. Ein bevorzugtes Trennverfahren ist hierbei beispielsweise das Sägen.
Zweckmäßigerweise umfassen die Endabschnitte Wandelemente, da sie den An ordnungsraum mit formen. Bevorzugt, aber nicht zwingend, weisen sie auch Flan schelemente auf. Zweckmäßigerweise sind sie also ausgelegt, eine Form oder Geo metrie des Mittelabschnitts fortzuführen bzw. zu vervollständigen. Gemäß einer be vorzugten Ausführungsform weisen die Endabschnitte auch Bodenelemente auf. Gemäß einer Ausführungsform sind die Endabschnitte mit dem Mittelabschnitt stoff schlüssig entlang einer Fügeebene verbunden, wobei die Fügeebene abgedichtet ist. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die Endabschnitte mit dem Mit telabschnitt form- und/oder kraftschlüssig verbunden, insbesondere verschraubt und/oder vernietet.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind die Endabschnitte mit dem Mittelabschnitt über ein Schmelz-Schweiß-Verfahren befestigt, insbesondere mittels MIG-Schweißen (Metall-Inertgasschweißen). Dieses Verfahren ist prozesssi cher umsetzbar und kostengünstig. Die Dichtheit, insbesondere Gasdichtheit, wird an dieser Stelle bzw. entlang der Schweißnaht bevorzugt nachträglich über ein auf die Verbindungs- oder Fügestelle aufgebrachtes Dichtmaterial hergestellt. Der Auf trag erfolgt beispielsweise in Raupenform, entlang der Schweißnaht, ein- oder beid seitig.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die Fügebereiche bzw. ist die Fü geebene nachträglich abgedichtet, wobei hierzu ein Dichtmaterial verwendet wird. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das Dichtmaterial aus einem der fol genden Materialien ausgewählt: Silanmodifiziertes Polymer, 2K- (2 Komponenten) Polyharnstoff und/oder Polyvinylchlorid. Es hat sich herausgestellt, dass die vorge nannten Materialien, insbesondere im Zusammenhang mit der Anwendung auf, be vorzugt blankem, Aluminiumwerkstoff eine optimale Fluiddichtheit, insbesondere Gasdichtheit, bereitstellen. Besonders bevorzugt ist die Verwendung eines Dichtma terials aus oder auf Basis silanmodifizierter Polymere oder eines silanmodifizierten Polymers.
Die Ausgestaltung ermöglicht mit Vorteil, auf Basis nur weniger Komponenten, ein komplettes Gehäuseunterteil. Dabei weist das Gehäuseunterteil ein Bodenelement auf, welches im verbauten Zustand des Energiespeichergehäuses im Wesentlichen parallel zur Fahrbahnebene orientiert ist. Von dem Bodenelement erstrecken sich im Wesentlichen senkrecht (in Bezug auf die Fahrbahnebene oder Bodenebene nach oben) weg die Wandelemente. Zusammen mit den Endabschnitten ergibt sich so ein umlaufend geschlossener Anordnungsraum.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Fügeebene eben bzw. senkrecht zum Bodenelement orientiert. Dies erleichtert zum einen die Befestigung der Endab schnitte am Mittelabschnitt, da nur entlang einer Linie gearbeitet werden muss. Gleichzeitig wird auch die ggf. nachträgliche Abdichtung erleichtert, da auch hier keine komplizierten Geometrien abgedichtet werden müssen. In Kombination mit der bevorzugten Herstellung der Endabschnitte als ein Teil können weitere Vorteile generiert werden, da die beiden Teile eine ebenfalls zweckmäßigerweise gerade bzw. ebene Trennebene aufweisen.
Besonders bevorzugt ist der Anordnungsraum barrierefrei ausgebildet. Zweckmäßi gerweise sind im Anordnungsraum also keine weiteren Elemente, seien es Querele mente oder Längselemente, zur Versteifung etc. vorgesehen. Der Raum kann voll ständig zur Unterbringung einer möglichst großen Anzahl von Energiespeicherzellen verwendet werden. Zweckmäßigerweise ist in dem Anordnungsraum raumfüllend eine Vielzahl von Energiespeicherzellen angeordnet. Bevorzugte Typen von Gehäu sezellen sind beispielsweise prismatische Zellen oder insbesondere Rundzellen, welche zweckmäßigerweise insbesondere hochkant, ggf. auch in mehreren Ebenen, angeordnet sind.
Die Erfindung betrifft auch ein Kraftfahrzeug, umfassend einen Vorderwagen und ei nen Hinterwagen, welche über Längselemente verbunden sind, und wobei an den Längselementen ein erfindungsgemäßes Energiespeichergehäuse, insbesondere lastfrei, befestigt ist. Zweckmäßigerweise formen der Vorderwagen und der Hinter wagen in Kombination mit den Längselementen die tragende Struktur, während das Energiespeichergehäuse lediglich lastfrei an dieser Struktur angeordnet bzw. insbe sondere beispielsweise form- und/oder kraftschlüssig, insbesondere auch lösbar, befestigt ist. Mit anderen Worten muss das Energiespeichergehäuse keine Kräfte aufnehmen. Stattdessen kann das Energiespeichergehäuse vornehmlich daraufhin ausgelegt werden, möglichst viele Energiespeicherzellen unterzubringen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform formt das Gehäuseoberteil des Ener giespeichergehäuses einen Boden des Fahrzeuginnenraums.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind an dem Gehäuseoberteil Querträ ger angeordnet, insbesondere form- und/oder kraftschlüssig, beispielsweise mittels Schraubverbindungen, angeordnet, wobei die Querträger zur Sitzschienenbefesti gung ausgelegt sind. Die Querträger werden auch Sitzquerträger genannt. Zweck mäßigerweise sind die Sitzquerträger mit den Längselementen verbunden bzw. an diesen befestigt. Hierüber kann auch in Querrichtung im Bereich des Energiespei- chergehäuses eine Versteifung der vorgenannten Struktur stattfinden. Zweckmäßi gerweise allerdings nicht über das Energiespeichergehäuse selbst sondern über die Querträger, an welchen das Energiespeichergehäuse lediglich über sein Gehäuse oberteil, welches wie erwähnt bevorzugt den Boden des Fahrzeuginnenraum formt, befestigt ist.
Die Erfindung betrifft auch einen elektrischen Energiespeicher, insbesondere einen Hochvoltspeicher, welcher ein erfindungsgemäßes Energiespeichergehäuse um fasst. Ein derartiger elektrischer Energiespeicher umfasst eine Vielzahl von elektri schen Energiespeicherzellen, vorliegend beispielsweise Lithiumionenzellen, Lithium schwefelzellen, Eisenphosphatzellen etc. Energiespeicherzellen können aber auch Kondensatoren oder Superkondensatoren sein. Gemäß einer Ausführungsform sind die Energiespeicherzellen zu Modulen, insbesondere Batteriemodulen, zusammen gefasst. Ein Energiespeicher umfasst z. B. eine Vielzahl derartiger Batteriemodule.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird auf eine derartige Modulstruktur verzichtet. Stattdessen sind im Anordnungsraum unmittelbar die Energiespeicher zellen angeordnet, wobei der hier vorgeschlagene barrierefreie Anordnungsraum, im Wesentlichen geformt über die drei Teile Mittelabschnitt, vorderer und hinterer End abschnitt, in Bezug auf das mögliche Anordnungsvolumen große Vorteile mit sich bringt. Insbesondere das Fehlen innenliegender Quer- oder Längsträger ist hier als besonderer Vorteil zu erwähnen. Gleiches gilt für die durch das Biegen oder Abkan ten erzielbaren sehr kleinen Radien, welche eine optimale Raumausnutzung ermög lichen.
Die Erfindung betrifft auch eine Baureihe von Energiespeichergehäusen, umfassend eine Vielzahl von erfindungsgemäßen Energiespeichergehäusen, wobei Breite und Länge der Energiespeichergehäuse über entsprechend geformte, insbesondere ge bogene, Mittelabschnitte angepasst sind. Die Mittelabschnitte unterscheiden sich gemäß einer Ausführungsform lediglich in ihrer Länge. Die Endabschnitte sind in nerhalb der Baureihe dieser Ausführungsform bevorzugt Gleichteile. Wie bereits er wähnt, sind die vorderen und die hinteren Endabschnitte zweckmäßigerweise je weils unterschiedlich ausgebildet. Zweckmäßigerweise sind innerhalb der Baureihe allerdings die jeweils vorderen Endabschnitte bzw. die jeweils hinteren Endab schnitte gleich oder im Wesentlichen gleich ausgebildet. Dem steht nicht entgegen, dass beispielsweise ggf. nachträglich Bohrungen oder dergleichen eingebracht wer- den können, wodurch die Endabschnitte bedarfsgerecht individualisiert werden kön nen. Die Grundbauteile sind zweckmäßigerweise jeweils gleich, wodurch prozesssi cher und kostengünstig unterschiedlich große Energiespeichergehäuse zur Verwen dung in unterschiedlich großen Fahrzeugen bereitgestellt werden können.
Alternativ sind die Mittelabschnitte zusätzlich oder alternativ unterschiedlich breit. Dies ist aufwandsarm realisierbar, da sie mittels Biegen oder insbesondere Abkan ten geformt sind. Die Endabschnitte sind entsprechend breiter oder schmäler ausge bildet. Auch dies ist aufwandsarm umsetzbar.
Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsformen von Energiespeichergehäusen mit Bezug auf die beigefüg ten Figuren.
Es zeigen:
Fig. 1 : eine Draufsicht auf eine Ausführungsform eines Gehäuseunterteils;
Fig. 2: einen Schnitt, wie in der Fig. 1 skizziert;
Fig. 3: eine Seitenansicht des aus der Fig. 1 bekannten Gehäuseunterteils, wie in der Fig. 1 skizziert;
Fig. 4: eine Draufsicht auf ein Gehäuseunterteil im eingebauten Zustand.
Fig. 1 zeigt in einer schematischen Darstellung eine Draufsicht auf ein Gehäuseun terteil 2 eines Energiespeichergehäuses. Zu erkennen ist ein Mittelabschnitt 20, wel cher sich entlang einer Längsrichtung L erstreckt, wobei jeweils endseitig ein End abschnitt 30 angeordnet ist. Der Mittelabschnitt 20 weist ein Bodenelement 22 auf. Vorliegend sind auch die Endabschnitte 30 so geformt, dass sie Bodenelemente 32 aufweisen. In Kombination mit Wandelementen, welche vorliegend sozusagen senk recht zur Zeichenebene orientiert sind, wird ein im Wesentlichen quaderförmiger An ordnungsraum A geformt. Dieser dient zweckmäßigerweise der Unterbringung einer möglichst großen Anzahl von Energiespeicherzellen 40. Diese sind vorliegend als Rundzellen dargestellt. Die Endabschnitte 30 sind jeweils am Mittelabschnitt 20 ent lang eines Fügebereichs bzw. einer Fügeebene F befestigt. Diese Fügeebene ist zweckmäßigerweise planar bzw. eben ausgebildet. Vorliegend steht auch sie im Wesentlichen senkrecht zur Zeichenebene. Die Endabschnitte 30 sowie der Mittel abschnitt 20 formen einen umlaufenden Flanschbereich, welcher durch Flanschele mente 26 bzw. 36 gebildet wird. Der Schnitt A-A bzw. die Ansicht B-B sind in den Fi guren 2 und 3 dargestellt.
Fig. 2 zeigt den in der Fig. 1 skizzierten Schnitt A-A. Zu erkennen ist hier insbeson dere eine Form des Mittelabschnitts 20 im Querschnitt. Dargestellt ist das Bodenele ment 22, von welchem sich senkrecht nach oben hin die beiden Wandelemente 24 weg erstrecken, wobei sich von diesen wiederum zweckmäßigerweise parallel zum Bodenelement 22 die Flanschelemente 26 weg erstrecken. Eine derartige Geomet rie kann prozesssicher und effektiv über einen Biegeprozess realisiert werden. Ge mäß einer bevorzugten Ausführungsform ist daher der Mittelabschnitt 20 als abge kantetes Metallblech ausgebildet. Im Hintergrund ist der mit Vorteil gegossene End abschnitt 30 bzw. dessen Wandelement 34 zu erkennen. Das Biegen bzw. Abkan ten hat vorliegend insbesondere den Vorteil, dass die Flanschelemente 26 eine gute Ebenheit aufweisen. Beim Tiefziehen derartiger Strukturen ergibt sich das Problem, dass die Flanschelemente zu wellig sind. Dies bringt Probleme beim Anordnen des Gehäuseoberteils mit sich, da die geforderte Dichtheit in der Regel nicht ohne weite res darstellbar ist.
Fig. 3 zeigt die in der Fig. 1 skizzierte Ansicht B-B. Insbesondere ist hier schema tisch eine Seitenansicht des in der Fig. 1 skizzierten Gehäuseunterteils 2 dargestellt. Zu erkennen ist hier insbesondere, wie auch die Endabschnitte 30 jeweils Wandele mente 34 bzw. jeweils ein Bodenelement 32 ausbilden. Zu erkennen ist, dass die Endabschnitte 30 sozusagen die Geometrie des Mittelabschnitts 20 fortführen. Be zugszeichen 1 bezeichnet ein Gehäuseoberteil, welches an den Flanschelementen 26 bzw. 36 angeordnet bzw. anordenbar ist.
Fig. 4 zeigt in einer schematischen Ansicht ein Gehäuseunterteil 2 im eingebauten Zustand. Ein Kraftfahrzeug ist hier über einen Vorderwagen 52 bzw. einen Hinterwa gen 54, welche über Längselemente 50 verbunden sind, skizziert. Die Skizze soll verdeutlichen, dass das Energiespeichergehäuse zweckmäßigerweise lastfrei inner halb dieser Struktur befestigt ist. Das Energiespeichergehäuse muss zweckmäßi gerweise keine Lasten aufnehmen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform formt ein hier nicht dargestelltes Gehäuseoberteil des Energiespeichergehäuses ei nen Boden eines Fahrgastinnenraums. Die Längselemente 50 sind gemäß einer be- vorzugten Ausführungsform über zumindest ein Querelement, welches quer zur dar gestellten Längsachse L orientiert ist, im Bereich des Energiespeichergehäuses ver bunden, wobei im Bereich des Energiespeichergehäuses die Struktur zusätzlich ver steift werden kann. Allerdings nicht über das Energiespeichergehäuse. Zweckmäßi- gerweise ist das Energiespeichergehäuse über sein Gehäuseoberteil an dem zu mindest einen Querelement befestigt. Mit Vorteil sind mehrere derartige Querele mente vorgesehen. Zweckmäßigerweise dienen die Querelemente als Befesti gungspunkte für die Sitzschienen.
Bezugszeichenliste
1 Gehäuseoberteil
2 Gehäuseunterteil 20 Mittelabschnitt
22 Bodenelement
24 Wandelement
26 Flanschelement
30 Endabschnitt 32 Bodenelement
34 Wandelement
26 Flanschelement
40 Energiespeicherzelle 50 Längselement 52 Vorderwagen
54 Hinterwagen
A Anordnungsraum
F Fügeebene
L Längsachse

Claims

Ansprüche
1. Energiespeichergehäuse, insbesondere Hochvoltspeichergehäuse für ein Kraftfahrzeug, umfassend ein Gehäuseoberteil (1) und ein Gehäuseunterteil (2), wobei das Gehäuseunterteil (2) einen Mittelabschnitt (20) und zwei Endab- schnitte (30) aufweist, wobei der Mittelabschnitt (20) ein Bodenelement (22) umfasst, an welchem seitlich Wandelemente (24) ausgebildet sind, welche sich entlang einer Längs achse (L) erstrecken, wodurch zusammen mit dem Bodenelement (22) be reichsweise ein Anordnungsraum (A) geformt ist, und wobei endseitig am Mittelabschnitt (20) die Endabschnitte (30) angeordnet sind, welche Wandelemente (34) aufweisen, welche den Anordnungsraum (A) mit formen, wobei die Endabschnitte (30) Gussteile sind, und wobei die Form des Mittelabschnitts (20) durch Biegen erzeugt ist.
2. Energiespeichergehäuse nach Anspruch 1, wobei der Mittelabschnitt (20) ein gebogenes Kunststoff- und/oder Metallteil, insbesondere ein abgekantetes Metallblech, ist.
3. Energiespeichergehäuse nach Anspruch 1 oder 2, wobei angrenzend an die Wandelemente (24, 34) Flanschelemente (26, 36) ausgebildet sind, welche parallel zum Bodenelement (22) orientiert sind, und welche sich parallel zum Bodenelement (22) vom Anordnungsraum (A) weg erstrecken.
4. Energiespeichergehäuse nach Anspruch 3, wobei an den Flanschelementen (26, 36) zumindest ein Befestigungselement ausgebildet ist.
5. Energiespeichergehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei an den Wandelementen (24, 34) und/oder an den Flanschelementen (26, 36) das Gehäuseoberteil (1) befestigt ist.
6. Energiespeichergehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Endabschnitte (30) als ein Teil, insbesondere im Druckguss, erzeugt sind.
7. Energiespeichergehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Endabschnitte (30) mit dem Mittelabschnitt (20) stoffschlüssig ent lang einer Fügeebene (F) verbunden sind, und wobei die Fügeebene (F) abgedichtet ist.
8. Energiespeichergehäuse nach Anspruch 7, wobei die Fügeebene (F) eben und senkrecht zum Bodenelement (22) orien tiert ist.
9. Energiespeichergehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Anordnungsraum (A) barrierefrei ausgebildet ist, und wobei in dem Anordnungsraum (A) raumfüllend eine Vielzahl von Energiespei cherzellen (40) angeordnet ist.
10. Kraftfahrzeug, umfassend einen Vorderwagen (52) und einen Hinterwagen (54), welche über Längselemente (50) verbunden sind, und wobei an den Längselementen (50) ein Energiespeichergehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere lastfrei, befestigt ist.
11. Kraftfahrzeug nach Anspruch 10, wobei das Gehäuseoberteil (1) des Energiespeichergehäuses einen Boden des Fahrzeuginnenraums formt.
12. Kraftfahrzeug nach Anspruch 10 oder 1, wobei an dem Gehäuseoberteil (1) Querträger angeordnet sind, welche zur
Sitzschienenbefestigung ausgelegt sind, und wobei die Querträger mit den Längselementen (50) verbunden sind.
13. Elektrischer Energiespeicher, insbesondere Hochvoltspeicher, umfassend ein Energiespeichergehäuse nach einem der Ansprüche 1-9.
14. Baureihe von Energiespeichergehäusen, umfassend eine Vielzahl von Energiespeichergehäusen nach einem der An sprüche 1 bis 9, wobei Breite und Länge der Energiespeichergehäuse über unterschiedlich ge- bogene Mittelabschnitte (20) angepasst sind.
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