WO2023025853A1

WO2023025853A1 - Batterie und verfahren zur herstellung eines batteriegehäuses für eine batterie

Info

Publication number: WO2023025853A1
Application number: PCT/EP2022/073597
Authority: WO
Inventors: Michael Werbs; Christian Palm; Dirk Schreier
Original assignee: Schuler Pressen Gmbh
Priority date: 2021-08-25
Filing date: 2022-08-24
Publication date: 2023-03-02
Also published as: DE102021121980A1

Abstract

Batterie umfassend ein Batteriegehäuse sowie mindestens einen Deckel, wobei das Batteriegehäuse mindestens einen Aufnahmeraum zur Aufnahme eines ersten Energiespeichers der Batterie umfasst, wobei das Batteriegehäuse einteilig ausgebildet ist und mindestens einen weiteren Aufnahmeraum zur Aufnahme eines weiteren Energiespeichers umfasst.

Description

BATTERIE UND VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG EINES BATTERIEGEHÄUSES FÜR EINE BATTERIE

Die Erfindung betri f ft eine Batterie umfassend ein Batteriegehäuse sowie mindestens einen Deckel , wobei das Batteriegehäuse mindestens einen Aufnahmeraum zur Aufnahme eines ersten Energiespeichers der Batterie umfasst .

Stand der Technik :

Aus dem Stand der Technik, z . B . im Bereich der Energieversorgung für Elektrofahrzeuge sind Batterien bekannt , bei welchen einzelne Zellen, welche wiederum einen Energiespeicher enthalten, zu Modulen mechanisch kombiniert elektrisch verschalten werden, und diese Module sodann wiederum entsprechend zu Batteriepacks verbunden werden, um die erforderliche Leistung für den Betrieb eines Kraftfahrzeugs bereit zu stellen . Derartige Batteriepacks bilden in der Regel die Hochvolt-Versorgung für Kraftfahrzeuge aus .

Eine Zelle ist dabei die grundlegende , kleinste , meist elektrochemisch stromproduzierende Einheit einer Batterie , die beispielsweise aus zwei Elektroden, dem Elektrolyt , dem Separator und dem umgebenden Gehäuse besteht . Meist werden mehrere Zellen zu einer Batterie zusammengeschaltet (Reihenschaltung und Parallelschaltung) .

Die Anforderungen an derartige Batterien bzw . Batteriepacks sind viel fältig . Besonders relevant ist dabei stets Optimierung der Fähigkeit , hohe Lastspitzen in Form von hohen Stromstärken beim Entladevorgang im Betrieb des Kraftfahrzeugs über eine geforderte Dauer zu liefern . Diese Anforderung ist z . B . für die maximale Beschleunigungsleistung oder ein maximales Drehmoment entscheidend . Überdies ist auch beim Auf ladevorgang die Möglichkeit gefordert , Schnellladungen mit hohen Spannungen und hohen Strömen zu ermöglichen, um die Ladezeiten, welche in der Regel mit einem erzwungenen Stillstand des Fahrzeugs verbunden sind, möglichst kurz zu halten .

Hohe Leitungsanforderungen bedingen in der Regel eine starke Wärmeentwicklung im Bereich der Batterie bzw . des Batteriepacks , so dass eine ef fi ziente Kühlung stets erforderlich ist .

Überdies stellt sich bei der Herstellung insbesondere der Baugruppe der Batteriepacks oftmals die Frage nach einer kompakten und im Platzbedarf optimierten Geometrie . Diese wiederum muss in Einklang gebracht werden mit der komplexen Herstellung der einzelnen Zellen, welche mit einem Energiespeicher, z . B . einer elektrischen oder galvanischen Anordnung oder einem anderen elektrochemischen Energiespeicher oder einem Festkörper-Energiespeicher oder dergleichen, bestückt werden müssen .

Auch bei der Fahrzeugarchitektur und den zur Verfügung stehenden Bauräumen sind überdies in ihrer Konstruktion unterschiedlich aus führbare Batterien, Batteriemodule und Batteriepacks gefragt , die im Bereich der Karosserie unterschiedliche Funktionen erfüllen .

Aufgabe und Vorteile der Erfindung :

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zu Grunde , eine Batterie als Energieversorgung für z . B . ein Fahrzeug derart weiter zu bilden, dass die Energieübertragung, insbesondere bei hohen Leistungsanforderungen, und/oder die Möglichkeit der Anpassbarkeit an gegebene Fahrzeugstrukturen und/oder die Herstellung verbessert wird, insbesondere deren Herstellung kostengünstiger gestaltet werden kann .

Diese Aufgabe wird bei einer Batterie , ausgehend vom Oberbegri f f des Anspruchs 1 , durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst . Vorteilhafte Weiterbildungen sowie zweckmäßige Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben .

Im Sinne der Erfindung kann unter dem Begri f f der Batterie auch sowohl das Baugruppenelement eines Moduls als auch das eines Packs verstanden werden, solange die erfindungsgemäße Ausgestaltung realisiert ist .

Beschreibung der Erfindung :

Die Erfindung betri f ft eine Batterie umfassend ein Batteriegehäuse sowie mindestens einen Deckel , wobei das Batteriegehäuse mindestens einen Aufnahmeraum zur Aufnahme eines ersten Energiespeichers der Batterie umfasst . Dabei ist vorgesehen, dass das Batteriegehäuse einteilig ausgebildet ist und mindestens einen weiteren Aufnahmeraum zur Aufnahme eines weiteren Energiespeichers umfasst .

Unter einteilig ist dabei zu verstehen, dass das Batteriegehäuse , welches die mindestens zwei Aufnahmeräume trägt , als ein Bauteil aus einem einzigen Material oder einem Materialverbund als ein kompaktes Teil hergestellt ist . Als Materialverbund können insbesondere unterschiedliche Rohmaterialien angesehen werden, welche als Ausgangspunkt der Herstellung des Batteriegehäuses dienen . Durch die einteilige Ausbildung von mindestens zwei oder mehr Aufnahmeräumen wird ermöglicht , dass ein nachträgliches mechanisches Verbinden der einzelnen Zellen, wie es im Stand der Technik üblich ist , reduziert oder gänzlich vermieden werden kann .

Derartige einteilige Körper werden in der Regel durch Umformung bzw . mittels Umformverfahren, z . B . Tief ziehen, Fließpressen, Strangpressen oder dergleichen, erzeugt , indem ein Rohteil aus einem Material oder einem Materialverbund zu einem dreidimensionalen Körper durch Krafteinwirkung geformt wird .

Alternativ können derartige Körper auch durch Urformung bzw . mittels Urformverfahren wie z . B . Druckguss , Vakuumdruckguss oder dergleichen, erzeugt werden .

Vorteilhaft an der einteiligen Anordnung von mindestens einem weiteren Aufnahmeraum für einen weiteren Energiespeicher ist , dass die thermische und mechanische Kopplung unmittelbar gegeben ist , und somit in einem Arbeitsschritt ein Batteriegehäuse für mehrere Energiespeicher hergestellt werden kann .

Eine Weiterbildung sieht dabei vor, dass das Batteriegehäuse materialeinstückig und/oder nahtfrei ausgebildet ist .

Als Weiterbildung zur Einteiligkeit ist in einer Aus führungs form die Materialeinstückigkeit vorgesehen . Unter materialeinstückig ist die vorbeschriebene Einteiligkeit unter Verwendung eines einzigen Ausgangsmaterials , insbesondere eines Rohlings oder Butzens aus einem definierten Vollmaterial zu verstehen . Dadurch wird erreicht , dass eine einheitliche Materialeigenschaft , z . B . durch Herstellung aus einem einzigen Metall oder einer einzigen Legierung, für das Batteriegehäuse gegeben ist . Neben der Ausbildung als einteiliges , insbesondere materialeinstückiges Gehäuse ist bei Vermeidung von Nahtstellen, z . B . im Bereich der Wandung oder des Bodens des Batteriegehäuses , eine ef fi ziente Herstellung gegeben, da eine Einbringung des Energiespeichers unmittelbar erfolgen kann, ohne dass weitere Arbeitsschritte , wie z . B . ein Schließen einer gewickelten Wandung, am Batteriegehäuse vorzunehmen sind .

Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Aufnahmeräume im Batteriegehäuse an die Geometrie des auf zunehmenden Energiespeichers angepasst sind, insbesondere in Draufsicht ellipsenförmig, rechteckig oder quadratisch, insbesondere im Volumen quaderförmig oder als elliptischer Zylinder ausgebildet sind .

Die Anordnung der Aufnahmeräume wirkt sich unmittelbar auf die Geometrie der Batterie aus . Rechteckige , elliptische oder quadratische Querschnitte lassen eine regelmäßige und strukturierte Anordnung der Aufnahmeräume zu, so dass eine spätere Verschaltung der entstehenden Zellen systematisch einfach, und damit kostengünstig realisierbar ist .

Überdies können die Wandstärken der Wandung zwischen den Aufnahmeräumen und/oder am Außenumfang des Batteriegehäuses so gewählt werden, dass ein guter Wärmeabtrag bei geforderter Eigenstabilität geleistet wird, und somit die Leistungs fähigkeit der Batterie gesteigert und optimiert werden kann .

Eine alternative bevorzugte Aus führungs form sieht vor, dass die Aufnahmeräume im Batteriegehäuse an die Geometrie des auf zunehmenden Energiespeichers angepasst sind, insbesondere in Draufsicht rotationssymmetrisch, vorzugsweise im Volumen zylindrisch oder in Draufsicht kreis förmig, 6-eckig oder 8-eckig ausgebildet sind .

Rotationssymmetrische Aufnahmeräume bedingen teilweise unterschiedliche Wandstärken der Zwischenwände , da keine linearen Wandverläufe einander gegenüberstehen . Alternativ können Rotationssymmetrien, z . B . bei 6-eckigen Querschnitten, zu Wabenstrukturen kombiniert werden, welche eine hohe Stabilität in sich aufweisen und somit statische Aufgaben übernehmen können .

Überdies sind einzubringende Energiespeicher, beispielsweise in Form von Wickeln, oftmals selbst rotationssymmetrisch und daher in entsprechende Aufnahmeräume einfacher, ef fi zienter und kostengünstiger einzubringen .

Eine Weiterbildung der rechteckigen oder quadratischen Aus führung sieht vor, dass mindestens eine Mantelecke einer Innenwandung des Aufnahmeraums rechtwinklig ausgebildet ist .

Die Innenwandung des Aufnahmeraums bildet eine Mantel fläche aus , welche den später auf zunehmenden Energiespeicher umgibt . Da dieser Energiespeicher oftmals exakt in den Aufnahmeraum einzubringen ist , um z . B . eine optimale thermische Kopplung an den Aufnahmeraum und damit das Batteriegehäuse aus zubilden, ist eine definierte Ausbildung und Aus formung der Eckbereiche vorteilhaft .

Eine vorteilhafte Weiterbildung sieht überdies vor, dass mindestens eine Mantelecke einer Innenwandung des Aufnahmeraums stetig übergehend, insbesondere einen Radius aufweisend ausgebildet ist . Krümmungen in Form von stetigen, sprungfreien Übergängen, insbesondere Radien, im Eckbereich des Aufnahmeraums bedingen auch teilweise unterschiedliche Wandstärken der Zwischenwände und können somit statische Aufgaben übernehmen .

Überdies sind einzubringende Energiespeicher, beispielsweise in Form von Flachwickeln, oftmals selbst gekrümmt und daher in entsprechende Aufnahmeräume einfacher, ef fi zienter und kostengünstiger einzubringen und besser thermisch anzukoppeln .

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass mindestens drei oder mehr Aufnahmeräume ausgebildet sind und die Aufnahmeräume einander folgend, insbesondere entlang einer Reihenstruktur angeordnet sind und bevorzugt ein Batteriemodul aus mehreren Zellen ausbilden .

Die einteilige , insbesondere materialeinstückige und/oder nahtfreie Ausbildung eines Batteriegehäuses für ein ganzes Batteriemodul mit mehreren in einer Reihenstruktur angeordneten Zellen erlaubt eine kostengünstige Herstellung und Bestückung, da Handhabungsschritte entfallen und Baugruppen zur mechanischen Verbindung der einzelnen Zellen nicht benötigt werden .

Eine Fortführung der Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass mindestens drei , vier oder mehr Aufnahmeräume ausgebildet sind und dass die Aufnahmeräume in einer zweidimensionalen Gitterstruktur, insbesondere in Reihen und Spalten angeordnet sind und bevorzugt ein Batteriepack aus mehreren Zellen ausbilden .

Die Ausbildung des Batteriegehäuses mit zweidimensionaler Anordnung der Aufnahmeräume zur Bereitstellung eines zumindest abschnittsweise einteiligen, insbesondere materialeinstückigen und/oder nahtfreien Batteriepacks mit einer Viel zahl von Zellen steigert die Herstellungsef fi zienz und damit die Kostenef fi zienz weiter . Zusätzliche mechanische Verbindungen der einzelnen Zellen können reduziert oder vermieden werden und z . B . den Batteriepack umgrei fende Rahmenelemente können ganz oder anteilig entfallen .

Bevorzugt können bei der Aus formung der zweidimensionalen Gitterstruktur des Batteriegehäuses auch Aussparungen für notwendige Fahrzeuggeometrien, Strukturanpassungen zur Berücksichtigung von statischen oder thermischen Lastpfaden oder anderweitige Anpassungen vorgenommen werden, welche zum Beispiel als eine spezielle Struktur Kräfte im Fall eines Crashes des Fahrzeugs gezielt aufnehmen und übertragen können und/oder die Leistungs fähigkeit der Batterie bzw . des Batteriepacks weiter erhöhen .

Eine weitere Aus führungs form sieht vor, dass mindestens vier oder mehr Aufnahmeräume ausgebildet sind und die Aufnahmeräume in einer Wabenform oder einem Lochraster angeordnet sind oder zumindest teilweise einer optimierten Schachtelung folgend angeordnet sind .

Auch bei der Aus formung der Wabenform oder des Lochrasters des Batteriegehäuses entstehen statisch umfassende Ausstei fungen und es können auch Aussparungen für notwendige Fahrzeuggeometrien, Strukturanpassungen zur Berücksichtigung von statischen oder thermischen Lastpfaden oder anderweitige Anpassungen vorgenommen werden, welche zum Beispiel als eine spezielle Struktur Kräfte im Fall eines Crashes des Fahrzeugs gezielt aufnehmen und übertragen können und/oder die Ef fi zienz der Batterie bzw . des Batteriepacks weiter erhöhen . Alternativ oder ergänzend können die Aufnahmeräume in einer teilweise unregelmäßigen, j edoch auf die geforderten Eigenschaften wie Statik, thermische Eigenschaften, Raumausnutzung oder dergleichen ausgerichtete Anordnung optimiert ausgebildet werden .

Insbesondere die Ausbildung von rotationssymmetrischen Aufnahmeräumen erlaubt die Nutzung der entstehenden Wandungen für Kühlungs zwecke , da ein hoher Wärmeleitquerschnitt erzeugt wird .

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Batterie sieht vor, dass j eder Aufnahmeraum in einem Innenraum mindestens ein Funktionselement , insbesondere ein stabförmiges und/oder stegförmiges Funktionselement umfasst .

Durch die einteilige , insbesondere materialeinstückige und/oder nahtfreie Ausbildung mit dem Batteriegehäuse kann im Innenraum eines Aufnahmeraums eine Struktur ausgeformt werden, welche z . B . die Funktion eines innenliegenden Kühlelements aufweist . Durch die Ausbildung eines derartigen Kühlelements kann die thermische Belastbarkeit der Batterie , und damit deren die Leistungs fähigkeit , insbesondere die gewünschten Eigenschaften zum Laden und Entladen mit hohen Strömen weiter erhöht werden . Aufgrund der einteiligen, insbesondere materialeinstückigen und/oder nahtfreien Ausbildung mit dem Batteriegehäuse ist ein optimierter Wärmefluss im gesamten Batteriegehäuse sichergestellt , so dass eine optimierte Kühlung ermöglicht ist .

Eine weitere Ausgestaltung der Batterie sieht vor, dass j edes Batteriegehäuse an mindestens einer Außenwandung mindestens ein Strukturelement , insbesondere ein Orientierungselement und/oder Befestigungselement umfasst . Soweit die einteiligen Batteriegehäuse zu größeren Baugruppen kombiniert und ggf . verbunden bzw . gesichert werden müssen, sind einteilige und insbesondere materialeinstückig und/oder nahtfrei mit dem Batteriegehäuse angeordnete Orientierungselemente in Form von Umfangsstrukturen wie Nuten, Federn, Vorsprüngen und Vertiefungen oder Rippen oder dergleichen vorteilhaft und erleichtern die Anordnung und Fixierung im Verbund . Zusätzliche mechanische Verbindungselemente können dadurch vermieden, oder zumindest reduziert oder konstruktiv optimiert ( z . B . schwächer ) und damit kostengünstiger ausgebildet werden .

Auch Befestigungselemente wie Schraublaschen oder dergleichen können einteilig und insbesondere materialeinstückig und/oder nahtfrei vorgesehen sein .

Überdies kann in einer weiteren Aus führungs form vorgesehen sein, dass das Strukturelement außen am Batteriegehäuse ausgebildet , insbesondere als Raststruktur ( z . B . Verzahnung) und/oder Führungsstruktur ( z . B . Schwalbenschwanz ) ausgebildet ist .

Eine überdies bevorzugte Ausgestaltung sieht vor, dass j edes Batteriegehäuse an mindestens einer Außenwandung mindestens ein Funktionselement , insbesondere ein stabförmiges und/oder stegförmiges Funktionselement umfasst .

Alternativ oder ergänzend zu den oben beschriebenen Funktionselementen kann auch außenliegend eine zusätzliche Struktur einteilig und insbesondere materialeinstückige und/oder nahtfrei ausgebildet sein, die z . B . als Kühlköper, Rippenstruktur oder anderweitiger Wärmeleiter eingesetzt wird . Insbesondere an einer Unterseite des Batteriegehäuses können somit Kühlstrukturen realisiert werden, die z . B . in einem Kühlkreislauf , vorzugsweise einem Flüssigkeitskühlkreislauf eingebunden sind oder bei bewegtem Fahrzeug einer umfangreichen Belüftung und damit ef fi zienten Kühlung ausgesetzt werden .

Vorzugsweise lässt sich auch realisieren, dass zumindest teilweise zwischen den Aufnahmeräumen Durchbrüche , insbesondere Kanäle ausgebildet sind . Auf diese Weise können die Energieträger oder diese umgebende Fluide kommuni zieren und eine Befüllung ist technisch vereinfacht .

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass zur Herstellung eines Batteriegehäuses für eine Batterie der oben beschriebenen Art das Verfahren des Fließpressens bevorzugt wird . Dabei wird das Batteriegehäuse insbesondere zumindest anteilig durch Rückwärts fließpressen und/oder Vorwärts fließpressen hergestellt .

Das Fließpressen erlaubt es , beispielsweise aus einem Werkstück (Butzen) aus Aluminium die geforderte Struktur des Batteriegehäuse , auch mit entsprechenden Wandungen, Funktionsund Strukturelementen, einteilig und vorzugsweise materialeinstückig und/oder nahtfrei aus zuformen .

Insbesondere die unterschiedlichen Wandstärken, welche z . B . für geometrische und/oder statische und/oder wärmeleittechnische Anpassungen nutzbar sind, lassen sich im Fließpressen besonders vorteilhaft realisieren, da ein Material fluss lokal an den Stellen erzeugt wird, welche zu Strukturen umgeformt werden sollen .

Alternativ könnte ein solches Batteriegehäuse durch Urformen mit dem Verfahren des Vakuumdruckgusses oder dem Kokillenguss oder Pressguss erfolgen . Auch ein Urformen durch Spritzguss aus einem wärmeleitfähigen Kunststof f ist denkbar . Beschreibung eines Aus führungsbeispiels :

Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Aus führungsbeispielen näher erläutert werden . Insbesondere die geometrischen Gestaltungen sind j edoch nicht auf die dargestellten

Aus führungs formen beschränkt . Es zeigen

Fig . 1-3 Aus führungs formen einzelner Geometrien von

Batteriegehäusen mit einem Aufnahmeraum;

Fig . 4 , 4a ein Batteriegehäuse mit quaderförmigen

Aufnahmeräumen;

ein Batteriegehäuse mit zylindrischen

Aufnahme räumen

Fig . 6 ein Batteriegehäuse in Form eines

Batteriepacks aus quaderförmigen Aufnahmeräumen;

Fig . 7 ein Batteriegehäuse mit wabenförmig angeordneten Aufnahmeräumen;

Fig . 8 ein Batteriegehäuse mit zylindrischen

Aufnahmeräumen in einem Lochraster ;

Fig . 9 eine schematische Darstellung eines

Batteriegehäuses mit Funktionselementen und Struktur element en;

Fig . 10 eine schematische Darstellung eines runden

Batteriegehäuses . In den Aus führungsbeispielen sind ausschließlich die Batteriegehäuse dargestellt . Die zu den Batterien gehörigen Deckel sowie die in den Aufnahmeräumen auf genommenen Energiespeicher sind nicht dargestellt und werden im Sinne der Erfindung nicht fortgebildet .

Figuren 1 bis 3 sowie 9 zeigen j eweils nur Batteriegehäuse mit einem einzelnen Aufnahmeraum und sind als solche nicht Gegenstand der Erfindung . Sie dienen j edoch zur Veranschaulichung der geometrischen Eigenschaften der Draufsichten und Wandstärken, welche im Gegenstand der Erfindung bei den Batteriegehäusen mit mehreren Aufnahmeräumen entsprechend realisiert sind .

Im Einzelnen zeigt Fig la ein zylindrisches Batteriegehäuse 1 mit einem Aufnahmeraum 2 sowie unterseitig einem Boden (nicht sichtbar ) und einer Wandung 3 . Das Batteriegehäuse 1 ist einteilig und nahtfrei ausgebildet . Im Inneren des Aufnahmeraums 2 ist ein Funktionselement 4 in Form eines zentrischen Stabs 4a ausgeformt , welcher z . B . als Wärmeleiter dienen kann . Die Wandung 3 der Batteriegehäuses 1 ist radial umlaufend mit konstanter Wandstärke 3a ausgebildet .

Fig 1b zeigt ein abgewandeltes Batteriegehäuse 6 mit einem Aufnahmeraum 7 sowie unterseitig einem Boden (nicht sichtbar ) und einer Wandung 8 . Das Batteriegehäuse 6 ist einteilig und nahtfrei ausgebildet . Im Inneren des Aufnahmeraums 7 ist ein Funktionselement 9 in Form eines zentrischen Stabs 9a ausgeformt . Dieser kann z . B . als Kühlkörper dienen . Die Wandung 8 der Batteriegehäuses 6 ist radial umlaufend mit verändernder Wandstärke 8a ausgebildet , da das Batteriegehäuse einen zylindrischen Aufnahmeraum 7 , j edoch eine quadratische Umfangskontur 8b aufweist . Insgesamt wird dadurch eine einfache räumliche Anordnung mehrerer derartiger Batteriegehäuse zueinander bei erhöhter Stabilität der Wandung 8 und verbesserter Wärmeableitmöglichkeit erzielt .

Fig . 2a zeigt ein Batteriegehäuse 20 mit einer rechteckigen Umfangskontur 28b . Das Batteriegehäuse 20 umfasst einen quaderförmigen Aufnahmeraum 22 sowie unterseitig einen Boden (nicht sichtbar ) . Das Batteriegehäuse 20 ist einteilig und nahtfrei ausgebildet . Die Wandung 23 des Batteriegehäuses 20 ist mit einer konstanten Wandstärke 23a ausgebildet . Im Aufnahmeraum 22 ist ein stegförmiges Funktionselement 24 ausgebildet , welches als zentrisches Wärmeleitelement dienen kann und eine zusätzliche Kühlung bereitstellt . In Fig . 2b ist ein Eckbereich 25 vergrößert dargestellt . Die Wandung 23 bzw . die durch die Wandung gebildete innenseitige Mantel fläche 26 des Aufnahmeraums 22 ist an ihren Mantelecken 27a, 27b rechtwinklig ausgebildet , was zu einer konstanten Wandstärke 23a führt . Eine definierte geometrische Anordnung mehrerer entsprechender Batteriegehäuse ist damit ohne weiteres möglich .

Fig . 3a zeigt ein gegenüber Fig . 2 im Eckbereich abgewandeltes Batteriegehäuse 30 mit einer rechteckigen Umfangskontur 38b . Das Batteriegehäuse 30 umfasst einen quaderförmigen Aufnahmeraum 32 sowie unterseitig einen Boden (nicht sichtbar ) . Im Aufnahmeraum 32 ist ein stegförmiges Funktionselement 34 ausgebildet , welches als zentrisches Wärmeleitelement dienen kann und eine zusätzliche Kühlung bereitstellt . In Fig . 3b ist entsprechend Fig . 2b ein Eckbereich 35 vergrößert dargestellt . Die Wandung 33 bzw . die durch die Wandung gebildete innenseitige Mantel fläche 36 des Aufnahmeraums 32 ist an ihren Mantelecken 37a, 37b stetig gekrümmt , mit einem Radis ausgebildet , was zu einer im Eckbereich veränderten Wandstärke führt . Eine definierte geometrische Anordnung mehrerer entsprechender Batteriegehäuse ist damit ebenfalls ohne weiteres möglich, j edoch ist die Stabilität in den Eckbereich erhöht und es lassen sich ggf . entsprechend geformte Energiespeicher gut einbringen und thermisch ankoppeln .

In Figur 4 ist ein Batteriegehäuse 40 mit mehreren quaderförmigen Aufnahmeräumen 42 in einer Reihe dargestellt , welches die Funktion eines Moduls aus dem Stand der Technik erfüllen kann . In den Aufnahmeräumen 42 sind entsprechend den Figuren 2 und 3 Funktionselemente 44 angeordnet , welche neben der thermischen Leitfähigkeit der Wandung 43 eine zusätzliche Kühlung im inneren der Aufnahmeräume 42 bereitstellt . Auch das Batteriegehäuse 40 ist einteilig und nahtfrei hergestellt und umfasst einen Boden (nicht sichtbar ) .

Es ist vorgesehen, j edoch vorliegend nicht dargestellt , dass die Eckbereiche der Aufnahmeräume 42 ebenfalls rechtwinklig ( siehe Fig . 2 ) oder gekrümmt ( siehe Fig . 3 ) ausgebildet sein können .

Ein Batteriegehäuse 40 gemäß dieser Aus führungs form kann ein Modul aus dem Stand der Technik ersetzen, und wird dabei in einem Arbeitsgang, z . B . im Fließpressverfahren hergestellt , ohne dass einzelne Zellen bzw . Aufnahmeräume miteinander zusätzlich mechanisch verbunden werden müssen .

In Fig . 4a ist ein entsprechendes Batteriegehäuse 45 , j edoch ohne ausgebildete Funktionselemente dargestellt . Das Batteriegehäuse umfasst ebenfalls eine Wandung 46 sowie Aufnahmeräume 47 . Auf die oben gegebene Beschreibung wird Bezug genommen . In Figur 5 ist ein Batteriegehäuse 50 mit mehreren zylindrischen Aufnahmeräumen 52 in einer Reihe dargestellt , welches die Funktion eines Moduls aus dem Stand der Technik erfüllen kann . In den Aufnahmeräumen 52 sind entsprechend der Figur 1b Funktionselemente 54 angeordnet , welche neben der thermischen Leitfähigkeit der Wandung 53 eine zusätzliche Kühlung im inneren der Aufnahmeräume 52 bereitstellt . Auch das Batteriegehäuse 50 ist einteilig und nahtfrei hergestellt und umfasst einen Boden (nicht sichtbar ) .

Die über den Verlauf der Wandung 53 sich verändernde Wandstärke erlaubt eine vorteilhafte Herstellung z . B . im Fließpressverfahren und bietet überdies verbesserte thermische Eigenschaften im Bereich er Wärmeleitung, da durch höhere Materialquerschnitte ein Wärmefluss entscheidend verbessert wird .

In Fig . 5a ist ein entsprechendes Batteriegehäuse 55 , j edoch ebenfalls ohne ausgebildete Funktionselemente dargestellt . Das Batteriegehäuse umfasst ebenfalls eine Wandung 56 sowie zylindrische Aufnahmeräume 57 . Auf die oben gegebene Beschreibung wird Bezug genommen .

Die Figuren 6 , 7 und 8 zeigen Batteriegehäuse , welche einstückig und vorzugsweise nahtfrei ausgebildet sind, und die Funktion eines Packs nach dem Stand der Technik bereitstellen können .

Fig . 6 zeigt dabei ein Batteriegehäuse 60 für ein Batteriepack mit quaderförmigen Aufnahmeräumen 62 in einer zweidimensionalen Gitterstruktur 65 mit Reihen 65a und Spalten 65b . Die Aufnahmeräume umfassen in ihrem Inneren wiederum Funktionselemente 64 , z . B . zur Kühlung . Am Rand des Batteriegehäuses 60 sind Strukturelemente 66 in Form von Schraubösen 66a angeordnet sowie ein umlaufender Steg 66b, z . B . als Geometrieauflage beim der Anordnung in einem Fahrzeug, ausgebildet .

Fig . 7 zeigt eine schematische Darstellung eines Batteriegehäuses 70 mit einer Wabenstruktur mit Aufnahmeräumen 72 .

Fig . 8 zeigt eine schematische Darstellung eines Batteriegehäuses 80 mit einer Lochrasterstruktur 85 mit zylindrischen Aufnahmeräumen 82 und Funktionselementen 84 . Exemplarisch kann entlang der Reihen- 85a und Spaltenrichtung 85b des Lochrasters z . B . ein Lastabtrag erfolgen, da dort die Materialstärke zwischen den Aufnahmeräumen 82 ausreichend groß gewählt wurde .

Überdies ist exemplarisch angedeutet , dass z . B . im der Mitte des Batteriegehäuses 82 eine Ausnehmung 89 für eine Durchführung vorgesehen ist , soweit dies z . B . geometrisch durch den Fahrzeugaufbau vorgesehen wird .

Figur 9 zeigt schematisch, und aus Gründen der Übersichtlichkeit nur angedeutet , ein Batteriegehäuse 90 mit nur einem Aufnahmeraum 92 und einem Funktionselement 94 in Form einer stegförmigen Materialerhebung im Innenbereich des Aufnahmeraums 92 .

Exemplarisch sind am Batteriegehäuse 90 unterseitig einstückig angeformte Funktionselemente 95 ausgebildet , welche z . B . als Kühlrippen dienen können . Überdies ist an einer Längsseite des Batteriegehäuses 90 ein Strukturelement 98 in Form einer Schrauböse 98a ausgeformt . Die Anordnung ist beliebig veränderbar und dient vorliegend nur der Erläuterung des Prinzips eines Strukturelements .

Überdies sind in gestrichelten Linien am Batteriegehäuse 90 weitere Strukturelemente in Form von Vorsprüngen 100 und Vertiefungen 101 vorgesehen, welche bei einer Anordnung von mehreren Batteriegehäusen einer gegenseitigen Verzahnung der Gehäuse untereinander, zur Befestigung und Orientierung dienen .

Die in Fig . 9 dargestellten Struktur- und Funktionselemente lassen sich auch auf die anderen dargestellten Aus führungsbeispiele der vorangegangenen Figuren sinngemäß übertragen und werden als Gegenstand der Erfindung beansprucht .

In Fig . 10 dargestellt ist ein Batteriegehäuse 110 mit einer Viel zahl von Aufnahmeräumen 112 . Das Batteriegehäuse 110 ist außen entlang einer Kontur 113 rund oder ellipsenförmig ausgebildet . Durch die runde bzw . ellipsenförmige Kontur 113 lassen sich die entstehenden, insbesondere thermischen, Ausdehnungskräfte einfach z . B . in sich mit einem umgebenden Gurt 114 abfangen .

Alle oben genannten Aus führungs formen sind sowohl einteilg als auch materialeinstückig und/oder nahtfrei ausbildbar und werden in entsprechender Weise beansprucht . Auch sind die verschiedenen Geometrien und funktionellen Eigenschaften untereinander kombinierbar und nicht auf die dargestellten schematischen Aus führungsbeispiele beschränkt . Bezugs zeichenliste :

1 zylindrisches Batteriegehäuse

2 Aufnahmeraum

3 Wandung

3a Wandstärke

4 Funktionselement

4a Stab

6 Batteriegehäuse

7 zylindrischer Aufnahmeraum

8 Wandung

8a Wandstärke

8b quadratische Umfangskontur

9 Funktionselement

9a Stab

20 Batteriegehäuse

22 quaderförmiger Aufnahmeraum

23 Wandung

23a Wandstärke

24 stegförmiges Funktionselement

25 Eckbereich

26 innenseitige Mantel fläche

27a Mantelecke

27b Mantelecke

28b rechteckige Umfangskontur

30 Batteriegehäuse

32 Aufnahmeraum

33 Wandung

34 stegförmiges Funktionselement

35 Eckbereich

36 innenseitige Mantel fläche

37a Mantelecke

37b Mantelecke b rechteckige Umfangskontur Batteriegehäuse quaderförmige Aufnahmeräume Wandung Funktionselemente Batteriegehäuse Wandung Aufnahmeraum Batteriegehäuse zylindrische Aufnahmeräume Wandung Funktionselemente Batteriegehäuse Wandung Aufnahmeraum Batteriegehäuse quaderförmige Aufnahmeräume Funktionselemente zweidimensionale Gitterstruktura Reihen b Spalten Strukturelemente a Schraubösen b Steg Batteriegehäuse Aufnahmeräume in Wabenstruktur Batteriegehäuse zylindrische Aufnahmeräume Funktionselemente Lochraster a Reihen b Spalten Ausnehmung 90 Batteriegehäuse

92 Aufnahmeraum

94 Funktionselement

95 Funktionselemente/Kühlrippen 98 Strukturelement

98a Schrauböse

100 Strukturelement Vorsprung

101 Strukturelement Vertiefung

110 Batteriegehäuse 112 Aufnahmeraum

113 Kontur

114 Gurt

Claims

22 Ansprüche :

1 . Batterie umfassend ein Batteriegehäuse sowie mindestens einen Deckel , wobei das Batteriegehäuse mindestens einen Aufnahmeraum zur Aufnahme eines ersten Energiespeichers der Batterie umfasst , dadurch gekennzeichnet , dass das Batteriegehäuse einteilig ausgebildet ist und mindestens einen weiteren Aufnahmeraum zur Aufnahme eines weiteren Energiespeichers umfasst .

2 . Batterie nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , dass das Batteriegehäuse materialeinstückig und/oder nahtfrei ausgebildet ist .

3 . Batterie nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet , dass die Aufnahmeräume im Batteriegehäuse an die Geometrie des auf zunehmenden Energiespeichers angepasst sind, insbesondere in Draufsicht ellipsenförmig, rechteckig oder quadratisch, insbesondere im Volumen quaderförmig oder als elliptischer Zylinder ausgebildet sind,

4 . Batterie nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet , dass die Aufnahmeräume im Batteriegehäuse an die Geometrie des auf zunehmenden Energiespeichers angepasst sind, insbesondere in Draufsicht rotationssymmetrisch, insbesondere im Volumen zylindrisch oder in Draufsicht kreis förmig rund, 6-eckig oder 8- eckig ausgebildet sind .

5 . Batterie nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 3 , dadurch gekennzeichnet , dass mindestens eine Mantelecke einer Innenwandung des Aufnahmeraums rechtwinklig ausgebildet ist .

6 . Batterie nach einem der vorangegangenen Ansprüche , dadurch gekennzeichnet , dass mindestens eine Mantelecke einer Innenwandung des Aufnahmeraums stetig übergehend, insbesondere einen Radius aufweisend ausgebildet ist .

7 . Batterie nach einem der vorangegangenen Ansprüche , dadurch gekennzeichnet , dass mindestens drei oder mehr Aufnahmeräume ausgebildet sind und die Aufnahmeräume einander folgend, entlang einer Reihenstruktur angeordnet sind und bevorzugt ein Batteriemodul aus mehreren Zellen ausbilden .

8 . Batterie nach einem der vorangegangenen Ansprüche , dadurch gekennzeichnet , dass mindestens vier oder mehr Aufnahmeräume ausgebildet sind und dass die Aufnahmeräume in einer zweidimensionalen Gitterstruktur, insbesondere in Reihen und Spalten angeordnet sind und bevorzugt ein Batteriepack aus mehreren Zellen ausbilden .

9 . Batterie nach einem der vorangegangenen Ansprüche , dadurch gekennzeichnet , dass mindestens vier oder mehr Aufnahmeräume ausgebildet sind und die Aufnahmeräume in einer Wabenform oder einem Lochraster angeordnet sind .

10 . Batterie nach einem der vorangegangenen Ansprüche , dadurch gekennzeichnet , dass j eder Aufnahmeraum in einem Innenraum mindestens ein Funktionselement , insbesondere ein stabförmiges und/oder stegförmiges Funktionselement umfasst .

11 . Batterie nach einem der vorangegangenen Ansprüche , dadurch gekennzeichnet , dass j edes Batteriegehäuse an mindestens einer Außenwandung mindestens ein Strukturelement , insbesondere ein Orientierungselement und/oder Befestigungselement umfasst .

12 . Batterie nach einem der vorangegangenen Ansprüche , dadurch gekennzeichnet , dass j edes Batteriegehäuse an mindestens einer Außenwandung mindestens ein Funktionselement , insbesondere ein stabförmiges und/oder stegförmiges Funktionselement umfasst .

13 . Batterie nach einem der vorangegangenen Ansprüche , dadurch gekennzeichnet , dass zumindest teilweise zwischen den Aufnahmeräumen Durchbrüche , insbesondere Kanäle ausgebildet sind .

14 . Verfahren zur Herstellung eines Batteriegehäuses für eine Batterie nach einem der vorangegangenen Ansprüche , dadurch gekennzeichnet , dass das Batteriegehäuse durch Fließpressen, insbesondere zumindest anteilig durch Rückwärts fließpressen und/oder Vorwärts fließpressen hergestellt ist .

15 . Verfahren zur Herstellung eines Batteriegehäuses für eine Batterie nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 13 , dadurch gekennzeichnet , dass das Batteriegehäuse durch Urformung, insbesondere zumindest anteilig durch Druckguss , insbesondere Vakuumdruckguss , Kokillenguss oder Spritzguss hergestellt ist .