WO2023237470A1 - Doppelwandiges batteriegehäuse mit offenem profil - Google Patents

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WO2023237470A1
WO2023237470A1 PCT/EP2023/064933 EP2023064933W WO2023237470A1 WO 2023237470 A1 WO2023237470 A1 WO 2023237470A1 EP 2023064933 W EP2023064933 W EP 2023064933W WO 2023237470 A1 WO2023237470 A1 WO 2023237470A1
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WO
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open
profile
battery housing
wall
battery
Prior art date
Application number
PCT/EP2023/064933
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English (en)
French (fr)
Inventor
Steffen Hirschmann
Jens Dietrich
Original Assignee
Man Truck & Bus Se
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/658—Means for temperature control structurally associated with the cells by thermal insulation or shielding
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/204—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells

Definitions

  • Double-walled battery housing with an open profile Double-walled battery housing with an open profile
  • the invention relates to a battery housing for accommodating several battery cells and a battery with a corresponding battery housing.
  • the invention further relates to a motor vehicle with a similar battery or a similar battery housing.
  • battery modules include several battery cells (e.g. lithium-ion battery cells) that are electrically connected to one another to form a high-voltage battery.
  • the aforementioned components are usually enclosed in a (battery) housing.
  • a battery housing In addition to protection from environmental influences, there is also a need for storage that is as robust as possible, which protects the battery cells from damage, e.g. B. protects in the event of a crash.
  • the object of the invention to provide an improved option for storing or receiving battery modules or battery cells. It is preferably an object of the invention to provide a battery housing that is as light and safe as possible and is particularly easy to manufacture.
  • a first independent aspect of the present disclosure relates to a battery case, e.g. B. made of an aluminum alloy and/or steel.
  • the battery housing is preferably used to hold several battery cells (e.g. lithium-ion battery cells).
  • the battery housing has at least one (e.g. essentially rectangular) side part, wherein the at least one side part is designed to be double-walled at least in sections.
  • the at least one side part has a (e.g. plate-shaped) outer wall and at least one open (e.g. C-shaped) profile which is joined to the outer wall and forms an inner wall of the at least one side part.
  • the at least one side part can thus be limited to the outside by the outer wall and to the inside by the at least one open profile.
  • the at least one open profile is arranged open towards the outer wall and, together with the outer wall, delimits at least one receiving space.
  • this at least one receiving space serves to accommodate thermal insulation (e.g. a fleece mat or foam).
  • thermal insulation e.g. a fleece mat or foam.
  • a light yet stable device for storing battery cells can be provided, which also offers the possibility of directly integrating the thermal insulation into the housing.
  • the use of easy-to-manufacture profile or plate elements enables cost-effective production of the battery housing and - as will be described in more detail below - flexible design or scaling of the housing size.
  • the at least one open profile can be a C-profile and/or C-profile-shaped.
  • the at least one open profile can therefore preferably be folded at least four times and/or angled at least four times.
  • at least one open profile has a cross section that is similar to the letter “C”.
  • the at least one open profile can have a (e.g. straight) profile web and two profile legs each projecting vertically from the profile web.
  • Each of the profile legs can have an angled end region, preferably parallel to the profile web.
  • the angled end regions preferably face each other.
  • these angled end regions which preferably have a C-profile of z. B. distinguish a U-profile, form a contact or joining surface for the outer wall and thus advantageously enable a stable attachment of the outer wall to the at least one open profile.
  • the at least one open profile can be closed towards an interior of the battery housing.
  • the interior preferably serves to accommodate the several battery cells.
  • the at least one open profile can be arranged such that an opening of the at least one open profile faces away from the interior.
  • the at least one open profile can z. B. be arranged in the form of a “standing C”, with the opening of the C preferably facing away from the interior.
  • the at least one open profile can be open on one side.
  • a cross section of the at least one open profile can only be open on one side or have only one opening.
  • the outer wall and the at least one open profile can abut one another at least in sections.
  • the outer wall and the at least one open profile preferably lie flat against each other at least in sections.
  • the outer wall and the at least one open profile can thus be in direct contact with one another, preferably over an extended area.
  • the outer wall and the at least one open profile can be spaced apart from one another at least in sections by the at least one receiving space.
  • the outer wall and the profile web of the at least one open profile can be arranged at a distance from one another, essentially determined by the length of the profile legs, wherein the receiving space can be arranged between the outer wall and the profile web.
  • the outer wall and the at least one open profile can be connected to one another at least in sections, preferably directly connected to one another.
  • the outer wall and the at least one open profile can preferably directly adjoin one another.
  • the outer wall and the at least one open profile can be riveted and/or screwed together at least in sections.
  • the battery housing can have thermal insulation that is accommodated (e.g. inserted and/or glued) in the at least one receiving space.
  • the thermal insulation can preferably be arranged between the outer wall and the at least one open profile.
  • the thermal insulation can e.g. B. have a fleece mat and / or a foam.
  • the at least one receiving space can be foamed with the thermal insulation (e.g. in the form of a curable polyurethane foam). This can advantageously provide thermal insulation be integrated directly into the battery housing.
  • the thermal insulation does not have to be produced in molded parts (e.g. using appropriate molding devices), but can be “created” directly in the component or the battery housing itself is the mold.
  • the thermal insulation can also serve in an advantageous manner to stiffen the battery housing and/or as fire protection.
  • the at least one open profile may include multiple (e.g. four) open profiles. Accordingly, the inner wall of the at least one side part, which can be formed by the plurality of open profiles, can be divided into several parts or segmented.
  • the multiple open profiles can be stacked, e.g. B. stacked on top of each other.
  • the plurality of open profiles are preferably oriented in the same way and/or stacked flush.
  • a stacking direction of the plurality of open profiles can be, for example, vertical and/or perpendicular to a longitudinal axis of the respective open profiles.
  • Two adjacent open profiles of the several open profiles are preferably fastened to one another, e.g. B. screwed together. Due to the stacked arrangement, the size or height of the battery housing can advantageously be flexibly adapted to the respective requirements (e.g. vehicle size). Furthermore, the use of identical parts advantageously enables production to be as simple and cost-effective as possible.
  • the plurality of open profiles can be arranged in a plane.
  • the plane is preferably a vertical plane.
  • the multiple open profiles can all be aligned the same.
  • the respective openings of the plurality of open profiles can each be oriented in the same direction (e.g. outwards).
  • the several open profiles can all be designed the same.
  • the several open profiles can each be identical parts.
  • two adjacent open profiles of the several open profiles can lie flat against one another. Two adjacent open profiles are preferably joined flush to one another. In an advantageous manner, a side part of the battery housing that is as easy to manufacture and scalable as possible can be provided.
  • two adjacent open profiles of the several open profiles can be screwed together via at least one screw connection.
  • two adjacent open profiles can be fastened to one another by means of at least one screw extending through the two adjacent open profiles.
  • the open profile can advantageously ensure good accessibility of the at least one screw connection.
  • two adjacent open profiles of the plurality of open profiles can have through holes arranged in alignment with one another.
  • the through holes can z. B. drilled, punched and/or laser cut.
  • the respective through holes are preferably arranged adjacent to one another.
  • a lower profile of two adjacent open profiles can have the through holes on an upper side of the (lower) profile
  • an upper profile of two adjacent open profiles can have the through holes on an underside of the (upper) profile.
  • a (e.g. elongated) fastening element e.g. a screw and/or grub screw
  • These can z. B. be accommodated in a nut and / or a weld nut welded to one of the open profiles.
  • the at least one screw connection can have at least one sleeve element to reduce surface pressure of the at least one screw connection.
  • the at least one sleeve element can be designed in the form of a wing sleeve with a passage and two wings projecting from the passage, preferably vertically, in order to enlarge a contact surface of the wing sleeve.
  • the at least one sleeve element preferably has an elongated shape or an elongated contact surface.
  • the at least one sleeve element should therefore preferably not be designed to be rotationally symmetrical.
  • a clamping length of the at least one screw connection can be increased and the surface pressure can be reduced, with the open profile in turn making it possible to attach or insert the at least one sleeve element as simply as possible.
  • the outer wall can extend over the several open profiles.
  • the outer wall therefore preferably has a greater extent than each of the several open profiles.
  • the outer wall can, for example, rest against all of the several open profiles.
  • the outer wall can close the several open profiles (e.g. from the outside).
  • the outer wall can cover the respective openings of the several open profiles. This can advantageously enable the outer wall of the at least one side part to be as dense and easy to assemble as possible. For example, after the (outwardly) open profiles have been stacked one on top of the other at the desired height and, if necessary, the thermal insulation has been introduced into the open profiles, the entire outer surface can be closed in one step by attaching a single extended outer wall.
  • the outer wall can be formed in one piece.
  • the outer wall should therefore preferably consist of one part or piece.
  • the outer wall can be designed as a (e.g. rectangular) metal plate.
  • the outer wall can be essentially flat.
  • the outer wall can therefore z. B. have a flat or flat shape, without elevations and / or depressions. This can advantageously provide an outer wall that is as simple as possible to produce.
  • the outer wall can have at least one bead to stiffen the outer wall.
  • the outer wall can have a channel-shaped, preferably inwardly curved, depression.
  • the at least one bead preferably extends along a longitudinal axis of the outer wall or of the at least one side part. This can advantageously increase the stability of the battery housing, with this design of the outer wall being particularly suitable for crash-exposed side surfaces.
  • the at least one side part can comprise several (e.g. four) side parts. These several side parts can be designed the same or different.
  • the plurality of side parts can have at least one side part with a flat outer wall and at least one side part with an outer wall that is stiffened by at least one bead.
  • the outer wall, which is stiffened by at least one bead also has a greater thickness than the flat outer wall.
  • the multiple side parts form a frame. This can e.g. B. be closed and/or rectangular frame-shaped. The frame-shaped design offers the advantage that during production the open profiles can first be assembled into corresponding profile frames, which are then stacked on top of each other and ultimately (if necessary. after the thermal insulation has been installed) must be closed with the associated external walls. Overall, a battery housing that is easy to manufacture and can be scaled as flexibly as possible can be provided.
  • the battery housing may have at least one (e.g. cast) angle element (e.g. a corner element).
  • angle element e.g. a corner element
  • Two, preferably adjacent, side parts of the plurality of side parts can be connected to one another via the at least one angle element.
  • each of the two side parts can be attached (e.g. welded) to the angle element. It is preferably provided that the two side parts are connected to one another at an angle of 90° via the at least one angle element.
  • the battery housing has four angle elements and four side parts, which are connected to form a rectangular frame.
  • the battery housing can have at least one stiffening strut for stiffening the battery housing.
  • the at least one stiffening strut preferably extends between two, preferably opposite, side parts of the plurality of side parts. The two side parts can thus be connected to one another via the at least one stiffening strut.
  • the stiffening strut preferably serves to pass through possible crash loads acting on the battery housing. Accordingly, the at least one stiffening strut can also be referred to as a crash strut. In this way, the safest possible housing for the battery cells can be provided.
  • the battery housing can have a (e.g. plate-shaped) bottom.
  • the base can be designed as a (e.g. rectangular) metal plate.
  • the floor preferably covers the aforementioned frame from below.
  • the battery housing can also have a (e.g. plate-shaped) cover.
  • the lid can also, for example, B. be designed as a (e.g. rectangular) metal plate.
  • the lid preferably covers the aforementioned frame from above. Overall, a battery housing that is as well protected as possible against external influences can be provided.
  • the respective outer walls can have a different thickness in at least two of the several side parts.
  • a side part that is exposed to a crash e.g. on the outside of the vehicle
  • at least one of the respective outer walls can be reinforced.
  • the battery housing has four side parts, each with an outer wall, z. B. three of the outer walls have the same thickness and one of the outer walls has a comparatively greater thickness.
  • This reinforced outer wall preferably also has at least one bead for stiffening the outer wall. In this way, a design of the battery housing that is as needs-based as possible can be achieved in an advantageous manner.
  • the present disclosure relates to a battery (e.g. a traction battery) for a motor vehicle.
  • the battery here has a battery housing, as disclosed in this document.
  • the battery has several battery cells (e.g. lithium-ion battery cells) which are accommodated in the battery housing.
  • the battery cells can be, for example, round cells, prismatic battery cells and/or bag cells.
  • the multiple battery cells can be arranged in one level or in multiple levels or layers (e.g. arranged one above the other).
  • the present disclosure relates to a motor vehicle (e.g., a truck or a bus), the motor vehicle having a battery as disclosed in this document and/or a battery case as disclosed in this document.
  • the motor vehicle can also have several such batteries or several such battery housings.
  • the motor vehicle is preferably a commercial vehicle, i.e. H. a motor vehicle which, due to its design and equipment, is specifically designed to transport goods and/or to tow one or more (e.g. agricultural) trailer vehicles.
  • the commercial vehicle can be a truck, a semi-trailer, a construction site vehicle and/or an agricultural machine (e.g. a tractor).
  • Figure 1A shows a schematic exploded view of a battery housing according to an embodiment
  • Figure 1B shows a further exploded view of the battery housing according to the embodiment
  • Figure 2A shows a schematic representation of a closed battery housing according to an embodiment
  • Figure 2B shows a schematic representation of a C-profile according to an embodiment
  • Figure 3A shows a schematic sectional view of a battery housing according to a further embodiment
  • Figure 3B shows a detailed representation of a side part of a battery housing according to an embodiment
  • Figure 3C shows a detailed representation of a side part of a battery housing according to a further embodiment
  • Figure 4A shows a top view of a battery according to a further embodiment
  • Figure 4B shows a schematic representation of a wing sleeve according to an embodiment
  • Figure 5A shows an exploded view of the battery housing according to a further embodiment
  • Figure 5B is an exploded view of the battery housing according to a further embodiment.
  • the figures show various embodiments of a battery housing 10 of a battery 20 for a motor vehicle (not shown).
  • the battery 20 can provide electrical energy for at least one electric drive unit for driving the motor vehicle.
  • the motor vehicle can be driven by a central electric drive, by several electric wheel hub drives or by several electric drives close to the wheel.
  • the battery 20 can be designed as a high-voltage battery.
  • the high-voltage battery can e.g. B. with a direct voltage between 60 V and 1.5 kV, particularly preferably between 400 V and 850 V, are operated or can be operated.
  • the battery 20 can be charged externally via an electrical charging cable connected to a charging socket of the motor vehicle.
  • the battery 20 can be arranged in any desired orientation in or on the motor vehicle.
  • the battery 20 can z. B. be attached to a vehicle frame or roof of the motor vehicle.
  • the battery 20 can be attached to an outer longitudinal side of one of the main longitudinal members of a vehicle frame of the motor vehicle designed as a ladder frame.
  • the battery 20 can be mounted between the two main longitudinal beams of a vehicle frame of the motor vehicle designed as a ladder frame.
  • the battery 20 has a battery housing 10 and a plurality of battery cells 22 (e.g. lithium-ion battery cells), with the plurality of battery cells 22 being accommodated in the battery housing 10.
  • the battery cells 22 are only shown as an example in FIG. 4A.
  • the plurality of battery cells 22 should preferably be arranged within the battery housing 10 or be enclosed by the battery housing 10.
  • the battery housing 10 can be used to protect the multiple battery cells 22 from external influences, such as. B. moisture, crash loads, cold and / or heat.
  • the multiple battery cells 22 can be, for example, lithium-ion battery cells.
  • the multiple battery cells 22 can each be designed the same.
  • the multiple battery cells 22 can z. B. be round cells, prismatic cells and / or bag cells.
  • the multiple battery cells 22 can preferably be arranged in one or more levels.
  • the multiple battery cells 22 can z. B. be arranged in the form of several battery cell layers in the battery. Each layer can include several rows or stacks of battery cells 22 (see Figure 4A). Each layer and/or each stack can be surrounded by a holding frame, via which the battery cells 22 can be connected to the battery housing 10.
  • the battery housing 10 has at least one (e.g. plate-shaped) side part 11, which is designed to be double-walled at least in sections (cf. e.g. Figures 1A and 1B).
  • the at least one side part 11 includes an outer wall 12 and at least one open (e.g. C-shaped) profile 13.
  • the at least one open profile 13 or its cross section preferably has an opening. It is possible that there is at least one open one Profile 13, as shown as an example in Figures 1A and 1B, can also have several open profiles 13 stacked one on top of the other. In the following, however, the at least one side part 11 will first be described using “at least one” open profile 13, before the aspect of stacking will be discussed in more detail below.
  • the at least one open profile 13 is joined to the outer wall 12 and forms an inner wall 14 of the at least one side part 11.
  • the outer wall 12 can thus limit the battery housing 10 to the outside or form an outer boundary of the battery housing 10. Accordingly, the outer wall 12 can face an outside space or an environment.
  • the inner wall 14 can face an interior space 1 enclosed by the battery housing 10 to accommodate the plurality of battery cells 22.
  • the inner wall 14 can, for example, limit the interior 1 to accommodate the multiple battery cells 22.
  • the aforementioned outer wall 12 can be plate-shaped.
  • the outer wall 12 can be a (e.g. rectangular) metal plate (e.g. a metal sheet).
  • the outer wall 12 can be made of steel and/or an aluminum alloy, for example.
  • the outer wall 12 can be made of solid material.
  • the outer wall 12 can be formed in one piece.
  • the outer wall 12 should therefore preferably consist of one part or piece.
  • the outer wall 12 can be delimited on two opposite sides by an area that is expanded in relation to a thickness of the outer wall 12.
  • the outer wall 12 can be essentially flat.
  • the outer wall 12 can z. B. have a flat or flat shape, without elevations and / or depressions.
  • the outer wall 12 can have at least one (e.g. elongated) bead 12a for stiffening the outer wall 12 (see, for example, Figures 1A and 1B).
  • the at least one bead 12a can z. B. be strip-shaped and / or straight.
  • the at least one bead 12a can extend along a longitudinal axis of the at least one side part 11.
  • the at least one bead 12a can extend almost along the entire longitudinal axis of the at least one side part 11.
  • the at least one bead 12a can be a round bead, trapezoidal bead, and/or box bead.
  • the at least one bead 12a can be embossed from the outside inwards.
  • the at least one bead 12a can be closed.
  • the at least one bead 12a preferably comprises a plurality of beads 12a, which are arranged, for example, offset one above the other.
  • the at least one open profile 13 is arranged open towards the outer wall 12.
  • the opening of the at least one open profile 13 should therefore preferably face the outer wall 12.
  • the opening of the at least one open profile 13 can be arranged on a side of the open profile 13 facing away from the interior 1.
  • the term “opening” or “open” profile should preferably refer to a cross section of the profile (profile cross section).
  • closed profiles e.g. pipes
  • open profiles such as U-profiles, C-profiles and/or hat profiles
  • the opening of the at least one open profile 13 preferably extends over its entire length or along its entire longitudinal axis (see, for example, FIGS. 2B).
  • the at least one open profile 13 should therefore preferably not have a closed profile cross section at any point.
  • the at least one open profile 13 can thus be continuously open along its longitudinal axis.
  • the at least one open profile 13 is only open on one side.
  • the profile cross section can only be open on one side (e.g. its outward-facing side).
  • the at least one open profile 13 can be a rolled profile.
  • the at least one open profile 13 can be made of steel and/or an aluminum alloy.
  • the at least one open profile 13 can be thin-walled.
  • the at least one open profile 13 can be a longitudinal profile that is open in cross section.
  • the at least one open profile 13 can be an open hollow profile.
  • the at least one open profile 13 can have or partially enclose an (open) chamber.
  • the at least one open profile 13 can z. B. be a U-profile or an H-profile or hat profile. In a preferred embodiment, however, the at least one open profile 13 is a C-profile and/or C-profile-shaped. Accordingly, the at least one open profile 13 can have a (e.g. straight) profile web 13a and two profile legs 13b each projecting vertically from the profile web 13a (see FIG. 2B).
  • the two profile legs 13b should preferably run spaced apart from one another in a parallel position.
  • the two profile legs 13b can be connected to one another via the profile web 13a.
  • the two profile legs 13b are preferably each integrally connected to the profile web 13a.
  • Each of the profile legs 13b can have an angled end region 13c, preferably parallel to the profile web 13a.
  • the respective end regions 13c can preferably be longitudinal edges of the profile legs 13b that are remote from the profile web 13a.
  • the respective end regions 13c are each integrally connected to the corresponding profile leg 13b.
  • the angled end regions 13c face each other.
  • the angled end regions 13c can also be folded back (e.g. into the interior of the profile).
  • the C-profile can therefore also be understood as a U-profile with angled and possibly folded-back ends of the U-legs.
  • the C-profile or the C-profile-shaped profile should preferably be arranged in the form of a “standing C”.
  • the at least one open profile 13 can thus be closed upwards and downwards as well as towards an interior 1 of the battery housing 10 (see, for example, FIG. 1 A).
  • the at least one open profile 13 can therefore - with the exception of its longitudinal ends - only be open to the outside or towards the outer wall 12.
  • the at least one open profile 13 and the outer wall 12 can lie flat against one another at least in sections.
  • the outer wall 12 can lie flat against the angled end regions 13c of the profile legs 13b.
  • the outer wall 12 and the at least one open profile 13 can be connected at least in sections (e.g. riveted and/or screwed).
  • corresponding passages can be made in the outer wall 12 and the at least one open profile 13 by means of flow drilling, in which a screw and/or rivet can be accommodated (not shown).
  • the outer wall 12 and the at least one open profile 13 can be sealed.
  • the outer wall 12 can close (e.g. cover and/or span) the at least one open profile 13 or its opening (e.g. from the outside).
  • the at least one receiving space 15 can be delimited, for example, by the profile web 13a, the profile legs 13b, their angled end regions 13c and the outer wall 12.
  • a thermal insulation 16 can be accommodated in the at least one receiving space 15 (see FIG. 3A, shown hatched).
  • the thermal insulation 16 can thus be integrated into the at least one side part 11 or the battery housing.
  • the thermal insulation 16 can be, for example, a fleece and/or a foam.
  • the thermal insulation 16 can be, for example, a pressure-resistant, adhesive foam.
  • the at least one receiving space 15 can be foamed with the thermal insulation 16.
  • the thermal insulation 16 can also be a (e.g. prefabricated) molded part and/or piece of material cut to length.
  • the thermal insulation 16 can serve for thermal insulation, for stiffening and/or as fire or explosion protection.
  • the at least one open profile 13 can include several open profiles 13. While the outer wall 12 of the at least one side part 11 is thus preferably formed in one piece, the inner wall of the at least one side part 11 can be formed by the plurality of open profiles 13 (e.g. their profile webs 13a).
  • the several open profiles 13 can each be arranged in a plane (e.g. vertical plane).
  • the several open profiles 13 are all designed the same.
  • all several open profiles 13 can each be C-profiles.
  • the several open profiles 13 should preferably all be aligned in the same way.
  • a respective opening of the several open profiles 13 can each face outwards or the outer wall 12.
  • the several open profiles 13 are stacked (e.g. stacked on top of each other) (cf. e.g. Figures 3A, 3B and 3C). Accordingly, the several open profiles 13 can be arranged in a row (e.g. one above the other). A stacking direction of the several open profiles 13 is preferably vertical. Accordingly, there can be, for example, a top and a bottom open profile 13.
  • the plurality of open profiles 13 are preferably stacked by means of the profile webs 13a. Accordingly, two adjacent open profiles 13 of the several open profiles 13 or their profile webs 13a can lie flat against one another (see, for example, Figures 3B and 3C). So can e.g. B.
  • a lower profile web 13a of an upper open profile 13 can be connected to an upper profile web 13a of a lower open profile 13.
  • the respective open profiles 13 can each have a profiling (not shown).
  • the respective profiling can e.g. B. be arranged on the profile legs of the several open profiles 13.
  • the profiling of two adjacent or adjacent open profiles 13 is preferably designed to correspond to one another (e.g. in the form of a tongue-and-groove connection).
  • the profiles of two adjacent open profiles 13 can be connected to one another in a form-fitting manner.
  • two adjacent open profiles 13 of the several open profiles 13 can be fastened to one another.
  • two adjacent open profiles 13 of the (stacked) plurality of open profiles 13 can be screwed together via at least one screw connection.
  • the several ren open profiles 13 each have corresponding (e.g. drilled, punched and / or laser cut) through holes 13d (see Figure 2B).
  • each of the several open profiles 13 can have through holes 13d on its respective profile legs 13b. These can be evenly distributed and/or arranged in a row.
  • the through holes 13d can z. B. be arranged along the longitudinal axis of the respective open profiles 13.
  • two adjacent open profiles 13 of the plurality of open profiles 13 each have through holes 13d arranged in alignment with one another.
  • one (upper) through hole 13d of an upper profile of two adjacent open profiles 13 can be arranged in alignment above a respective (lower) through hole 13d of a lower profile of two adjacent open profiles 13.
  • a (e.g. elongated) fastening element e.g. a screw and/or set screw
  • These can e.g. B. be accommodated in a nut and / or a weld nut welded to one of the open profiles.
  • the at least one screw connection has at least one sleeve element 17 (see FIG. 4B) to reduce surface pressure of the at least one screw connection.
  • the at least one sleeve element 17 can z. B. be arranged between a screw head of a screw of the screw connection and one of the open profiles 13.
  • the at least one sleeve element 17 can have a, preferably sleeve-shaped, passage 17a for receiving the fastening element.
  • the at least one sleeve element 17 can also have two oppositely oriented wings 17b, which protrude from the passage 17a (e.g. vertically).
  • the at least one sleeve element 17 can also be referred to as a wing sleeve in this context.
  • the two wings 17b can have a (e.g. elongated) contact surface for contact with one of the open profiles 13.
  • the contact surface is preferably elongated.
  • the at least one sleeve element 17 can therefore preferably have its greatest extent perpendicular to the passage.
  • the at least one sleeve element 17 can be welded to one of the corresponding open profiles 13.
  • the at least one sleeve element 17 can be cast and/or made from an aluminum alloy.
  • the at least one sleeve element 17 can include two sleeve elements 17.
  • Sections of two adjacent open profiles 13 can be arranged or clamped between the two sleeve elements 17 (see, for example, FIGS. 3B and 3C).
  • the passage 17a of one of the two sleeve elements 17 can have a screw thread.
  • Each of the screw connections preferably has two sleeve elements 17, which are preferably mirror images are arranged to each other.
  • the battery housing can also have a (e.g. bar-shaped) strip (not shown) which extends over several fastening points in order to reduce surface pressure on the at least one screw connection.
  • the strip can have several passages (e.g. arranged in a row), which are preferably arranged corresponding to the through holes of the open profiles 13.
  • the at least one open profile 13 can comprise several (e.g. stacked on top of each other) open profiles 13, wherein two adjacent profiles 13 can be fastened to one another (e.g. by means of a screw connection).
  • the inner wall of the at least one side part 11 can be formed by the several open profiles 13, the outer wall 12, however, is preferably formed in one piece (cf. e.g. Figures 1A and 1B).
  • the outer wall should therefore preferably consist of one part or piece.
  • the outer wall 12 can be designed as a (e.g. rectangular) metal plate.
  • the outer wall 12 can close the several open profiles 13 or their openings.
  • the outer wall can cover or span the respective openings of the several open profiles.
  • the battery housing 10 preferably also has a plurality of side parts 11, each of which - as described above - can be double-walled at least in sections. As shown by way of example in FIGS. 1A and 1B, the battery housing 10 can, for example, have four side parts 11 which are double-walled at least in sections.
  • the several side parts 11 can, for example, form a frame or be arranged in the form of a frame.
  • the frame can be multi-sided (e.g. four-sided) and/or closed.
  • the frame can be in the shape of a polygonal frame, particularly preferably in the shape of a substantially rectangular frame.
  • the battery housing 10 can also have at least one angle element 18, via which two, preferably adjacent, side parts 11 of the plurality of side parts 11 are connected to one another.
  • the battery housing 10 preferably includes as many angle elements 18 as it includes side parts 11.
  • the at least one angle element 18 can connect one or more open profiles 13 of a side part 11 with one or more open profiles 13 of an adjacent side part 11.
  • the at least one angle element 18 is preferably designed to connect two of the side parts 11 to one another at an angle of 90°.
  • the at least one angle element 18 can have a first receptacle and a second Have recording.
  • the first receptacle can be used to accommodate a first side part 11 of the several side parts 11.
  • the second receptacle can be used to accommodate a second side part 11 of the several side parts 11.
  • the first and second receptacles can be angled towards one another, preferably at an angle of 90° to one another.
  • the at least one angle element 18 can be cast.
  • the at least one angle element 18 can z. B. made of steel and/or an aluminum alloy.
  • the battery housing 10 can also have a (e.g. plate-shaped) base 2 (see FIG. 3A).
  • the bottom 2 can be polygonal, preferably rectangular.
  • the floor 2 can cover the frame from below.
  • the floor 2 can stiffen the frame.
  • the floor 2 can be in one piece.
  • the base 2 can be attached to the frame or the side parts 11 (e.g. screwed and/or riveted).
  • the floor 2 can have one or more (e.g. closed) beads to stiffen the floor 2.
  • the battery housing 10 can also have a (e.g. plate-shaped) cover 3 (see Figure 2A).
  • the lid 3 can be polygonal, preferably rectangular.
  • the lid 3 can cover the frame from above.
  • the cover 3 can stiffen the frame.
  • the lid 3 can be in one piece.
  • the cover 3 can be attached to the frame or the side parts 11 (e.g. screwed and/or riveted).
  • the lid 3 can have one or more (e.g. closed) beads to stiffen the lid 3 (see Figure 2A).
  • the battery housing 10 can also have at least one stiffening strut 19 for stiffening the battery housing 10 (see, for example, FIG. 4A).
  • the at least one stiffening strut 19 can be a solid profile (e.g. with a rectangular cross-sectional area).
  • the at least one stiffening strut 19 can extend between two side parts 11 of the plurality of side parts 11, which can also be referred to below as the first and second side parts.
  • the two side parts 11 or the first and second side parts - as shown by way of example - are two side parts 11 that are opposite one another and/or are oriented parallel to one another.
  • the at least one stiffening strut 19 can be straight and/or stand perpendicular to the two side parts 11 .
  • the at least one stiffening strut 19 can preferably be supported on the two side parts 11 and/or be connected to the two side parts 11.
  • the at least one stiffening strut 19 can have a first end and a second end, preferably opposite to the first end.
  • the first end can be connected to the first side part or the at least one open profile 13 of the first side part.
  • the first end can be attached (e.g. welded) to the profile web 13a of the at least one open profile 13.
  • the second end can be connected to the second side part or the at least one open profile 13 of the second side part.
  • the second end can also be attached (e.g. welded) to the profile web 13a of the at least one open profile 13.
  • the at least one stiffening strut 19 serves to pass possible crash loads through the battery housing 10, where they can be used, for example. B. can be picked up by the vehicle frame.
  • the battery housing 10 - as shown by way of example - has a plurality of stiffening struts 19 for stiffening the battery housing 10.
  • the several stiffening struts 19 can be evenly distributed in the battery housing 10 and/or oriented parallel to one another.
  • the at least one stiffening strut 19 or the several stiffening struts 19 can each be surrounded on both sides by battery cells 22.
  • the plurality of stiffening struts 19 can be arranged spaced one above the other (e.g. in several levels or layers) and/or spaced next to one another.
  • the outer wall 12 of at least one of the side parts 11 connected to the at least one or more stiffening struts 19 is reinforced.
  • the reinforced outer wall preferably also has at least one bead.
  • the at least one bead is particularly preferably arranged at the level of the at least one stiffening strut 19.
  • the outer wall 12 preferably also has a plurality of beads arranged one above the other, with one of the several beads being assigned to one of the several stiffening struts 19 or arranged at its height.
  • the battery housing 10 - in addition to the at least one side part 11 - can also have at least one further side part 11 ', which is designed differently from the aforementioned at least one side part 11 (see Figures 5A and 5B).
  • the at least one further side part 11 'can have a, preferably plate-shaped, further outer wall 12' and at least one further open profile 13' (e.g. a C-profile).
  • the at least one further open profile 13 ' can be joined to the further outer wall 12' and form an inner wall 14 of the at least one further side part 11.
  • the at least one further open profile 13 ' should preferably be arranged open towards the interior 1.
  • At least one can do this further open profile 13' may be arranged such that an opening of the at least one further open profile 13' faces the interior.
  • the at least one further open profile 13 ' is designed as a C-profile
  • the at least one further open profile 13' can be designed, for example.
  • B. be arranged in the form of a “standing C”, with the opening of the C preferably facing the interior.
  • the further outer wall 12' can lie flat against the at least one further open profile 13' (e.g. its profile web).
  • the at least one further side part 11' or its further outer wall 12' and its at least one further open profile 13' can be described above in connection with the at least one side part 11 have characteristics.
  • the at least one further open profile 13' can also include several (e.g. four) further open profiles 13'. These can, for example, be stacked, e.g. B. stacked on top of each other.
  • the several further open profiles 13 ' are preferably oriented in the same way and/or stacked flush.
  • two adjacent further open profiles 13 'of the several further open profiles 13' can be screwed together via at least one screw connection.
  • the at least one further side part 11 'and/or the at least one side part 11 can have one or more through openings (see FIG. 5B). These can connect the interior 1 with the exterior or the surroundings of the battery housing 10.
  • the one or more through openings can, for. B. serve to carry out electrical lines and/or cooling lines.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Batteriegehäuse (10) zur Aufnahme mehrerer Batteriezellen (22). Das Batteriegehäuse weist dabei mindestens ein Seitenteil (11) auf, das zumindest abschnittsweise doppelwandig ausgebildet ist. Das mindestens ein Seitenteil (11) umfasst eine Außenwand (12) und mindestens ein offenes Profil (13), das mit der Außenwand (12) gefügt ist und eine Innenwand (14) des mindestens einen Seitenteils (11) bildet. Hierbei ist vorgesehen, dass das mindestens eine offene Profil (13) zur Außenwand (12) hin offen angeordnet ist und zusammen mit der Außenwand (12) mindestens einen Aufnahmeraum (15), vorzugsweise zur Aufnahme einer Wärmeisolierung (16), begrenzt.

Description

Doppelwandiges Batteriegehäuse mit offenem Profil
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Batteriegehäuse zur Aufnahme mehrerer Batteriezellen sowie eine Batterie mit einem entsprechenden Batteriegehäuse. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einer ebensolchen Batterie bzw. einem ebensolchen Batteriegehäuse.
Im Stand der Technik ist es bekannt, Elektro- und Hybridfahrzeuge mit Batteriemodulen auszustatten, um mittels der dort gespeicherten bzw. speicherbaren elektrischen Energie die Antriebsaggregate der entsprechenden Fahrzeuge anzutreiben. In der Regel umfassen derartige Batteriemodule mehrere Batteriezellen (z. B. Lithium-Ionen-Batteriezellen), die miteinander zu einer Hochvolt-Batterie elektrisch verbunden sind.
Um die Batteriemodule bzw. die Batteriezellen gegenüber äußeren Einflüssen, insbesondere Feuchtigkeit, Kälte und/oder Hitze, zu schützen, werden die vorgenannten Komponenten zumeist mit einem (Batterie-)Gehäuse umhaust. Neben dem Schutz vor Umwelteinflüssen besteht dabei jedoch auch ein Bedarf an einer möglichst robusten Lagerung, welche die Batteriezellen sicher vor Beschädigungen, z. B. in einem Crashfall, schützt.
Nachteilig an den bisherigen Gehäuselösungen ist oftmals deren hohes Gewicht, deren mitunter komplexe Herstellung sowie deren hoher Bauraumbedarf.
Entsprechend ist es Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Möglichkeit zur Lagerung bzw. Aufnahme von Batteriemodulen bzw. Batteriezellen bereitzustellen. Bevorzugt ist es dabei eine Aufgabe der Erfindung, ein möglichst leichtes und sicheres Batteriegehäuse bereitzustellen, das insbesondere einfach herzustellen ist.
Diese Aufgaben können mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst werden. Vorteilhafte Ausführungsformen und Anwendungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche und werden in der folgenden Beschreibung unter teilweiser Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert.
Ein erster unabhängiger Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft ein Batteriegehäuse, z. B. aus einer Aluminiumlegierung und/oder Stahl. Bevorzugt dient das Batteriegehäuse zur Aufnahme mehrerer Batteriezellen (z. B. Lithium-Ionen-Batteriezellen). Das Batteriegehäuse weist mindestens ein (z. B. im Wesentlichen rechteckförmiges) Seitenteil auf, wobei das mindestens eine Seitenteil zumindest abschnittsweise doppelwandig ausgebildet ist. Das mindestens eine Seitenteil weist dabei eine (z. B. plattenförmige) Außenwand und mindestens ein offenes (z. B. C-förmiges) Profil auf, das mit der Außenwand gefügt ist und eine Innenwand des mindestens einen Seitenteils bildet. Das mindestens eine Seitenteil kann somit nach außen durch die Außenwand und nach innen durch das mindestens eine offene Profil begrenzt werden.
Hierbei ist vorgesehen, dass das mindestens eine offene Profil zur Außenwand hin offen angeordnet ist und zusammen mit der Außenwand mindestens einen Aufnahmeraum begrenzt. Bevorzugt dient dieser mindestens eine Aufnahmeraum zur Aufnahme einer Wärmeisolierung (z. B. einer Vliesmatte oder eines Schaumstoffs). Auf vorteilhafte Weise kann dadurch eine leichte und dennoch stabile Vorrichtung zur Lagerung von Batteriezellen bereitgestellt werden, welche zudem die Möglichkeit einer direkten Integration der Wärmeisolierung in das Gehäuse bietet. Weiterhin ermöglicht die Verwendung einfach zu fertigender Profil- bzw. Plattenelemente ein kostengünstiges Herstellen des Batteriegehäuses sowie - wie nachfolgend noch eingehender beschrieben werden wird - ein flexibles Auslegen bzw. Skalieren der Gehäusegröße.
Nach einem Aspekt kann das mindestens eine offene Profil ein C-Profil und/oder C-profilförmig sein. Das mindestens eine offene Profil kann somit bevorzugt zumindest vierfach gekantet und/oder zumindest vierfach gewinkelt sein. Beispielsweise kann das, z. B. durch (Kaltumformen und/oder Strangpressen gefertigte, mindestens eine offene Profil einen Querschnitt aufweisen, der dem Buchstaben „C“ ähnelt.
Zudem oder alternativ kann das mindestens eine offene Profil einen (z. B. geraden) Profilsteg und zwei vom Profilsteg jeweils senkrecht abstehende Profilschenkel aufweisen. Dabei kann jeder der Profilschenkel einen, vorzugsweise parallel zum Profilsteg, abgewinkelten Endbereich aufweisen. Bevorzugt sind die abgewinkelten Endbereiche einander zugewandt. Auf vorteilhafte Weise können diese abgewinkelten Endbereiche, welche vorzugsweise ein C-Profil von z. B. einem U-Profil unterscheiden, eine Anlage- bzw. Fügefläche für die Außenwand bilden und so auf vorteilhafte Weise ein stabiles Anbringen der Außenwand an das mindestens eine offene Profil ermöglichen.
Zudem oder alternativ kann das mindestens eine offene Profil zu einem Innenraum des Batteriegehäuses hin geschlossen sein. Der Innenraum dient dabei bevorzugt zur Aufnahme der mehrerer Batteriezellen. Beispielweise kann das mindestens eine offene Profil derart angeordnet sein, dass eine Öffnung des mindestens einen offenen Profils vom Innenraum ab- bzw. weggewandt ist. Im Fall, dass das mindestens eine offene Profil als C-Profil ausgebildet ist, kann das mindestens eine offene Profil z. B. in Form eines „stehenden C“ angeordnet sein, wobei die Öffnung des C vorzugsweise vom Innenraum abgewandt angeordnet ist.
Zudem oder alternativ kann das mindestens eine offene Profil einseitig offen sein. Beispielsweise kann ein Querschnitt des mindestens einen offenen Profils nur auf einer Seite offen sein bzw. nur eine Öffnung aufweisen.
Gemäß einem weiteren Aspekt können die Außenwand und das mindestens eine offene Profil zumindest abschnittsweise aneinander anliegen. Bevorzugt liegen die Außenwand und das mindestens eine offene Profil dabei zumindest abschnittsweise flächig aneinander an. Die Außenwand und das mindestens eine offene Profil können somit, vorzugsweise über eine ausgedehnte Fläche, in direktem Kontakt miteinander stehen.
Zudem oder alternativ können die Außenwand und das mindestens eine offene Profil zumindest abschnittsweise durch den mindestens einen Aufnahmeraum voneinander beabstandet sein. Lediglich beispielhaft kann die Außenwand und der Profilsteg des mindestens einen offenen Profils in einem, im Wesentlichen durch die Länge der Profilschenkel bestimmten, Abstand voneinander angeordnet sein, wobei zwischen der Außenwand und dem Profilsteg der Aufnahmeraum angeordnet sein kann.
Zudem oder alternativ können die Außenwand und das mindestens eine offene Profil zumindest abschnittsweise miteinander verbunden, vorzugsweise direkt miteinander verbunden, sein. Die Außenwand und das mindestens eine offene Profil können bevorzugt unmittelbar aneinandergrenzen. Beispielsweise können die Außenwand und das mindestens eine offene Profil zumindest abschnittsweise miteinander vernietet und/oder verschraubt sein.
Nach einem weiteren Aspekt kann das Batteriegehäuse eine Wärmeisolierung aufweisen, die in dem mindestens einen Aufnahmeraum aufgenommen (z. B. eingelegt und/oder eingeklebt) ist. Entsprechend kann die Wärmeisolierung vorzugsweise zwischen der Außenwand und dem mindestens einen offenen Profil angeordnet sein. Die Wärmeisolierung kann z. B. eine Vliesmatte und/oder einen Schaumstoff aufweisen. Zudem oder alternativ kann der mindestens eine Aufnahmeraum mit der Wärmeisolierung (z. B. in Form eines aushärtbaren Polyurethan- Schaumstoffs) ausgeschäumt sein. Auf vorteilhafte Weise kann die Wärmeisolierung dadurch direkt in das Batteriegehäuse integriert werden. Ein weiterer Vorteil hiervon ist, dass die Wärmeisolierung nicht (z. B. mittels entsprechender Formeinrichtungen) in Formteilen hergestellt werden muss, sondern direkt im Bauteil „erzeugt“ werden kann bzw. das Batteriegehäuse selbst die Form ist. Weiterhin kann die Wärmeisolierung auch auf vorteilhafte Weise zur Versteifung des Batteriegehäuses und/oder als Brandschutz dienen.
Gemäß einem weiteren Aspekt kann das mindestens eine offene Profil mehrere (z. B. vier) offene Profile umfassen. Entsprechend kann die Innenwand des mindestens einen Seitenteils, welche durch die mehreren offenen Profile gebildet sein kann, mehrteilig bzw. segmentiert sein.
Nach einem weiteren Aspekt können die mehreren offenen Profile gestapelt, z. B. aufeinandergestapelt, sein. Bevorzugt sind die mehreren offenen Profile gleich orientiert und/oder bündig gestapelt. Eine Stapelrichtung der mehreren offenen Profile kann bspw. vertikal und/oder senkrecht zu einer Längsachse der jeweiligen offenen Profile sein. Bevorzugt sind dabei jeweils zwei benachbarte offene Profile der mehreren offenen Profile aneinander befestigt, z. B. miteinander verschraubt. Durch die gestapelte Anordnung ist die Größe bzw. Höhe des Batteriegehäuses auf vorteilhafte Weise flexibel an die jeweiligen Anforderungen (z. B. Fahrzeuggröße) anpassbar. Ferner ermöglicht die Verwendung von Gleichteilen auf vorteilhafte Weise eine möglichst einfach und kostengünstige Herstellung.
Gemäß einem weiteren Aspekt können die mehreren offenen Profile in einer Ebene angeordnet sein. Bevorzugt ist die Ebene dabei eine Vertikalebene.
Zudem oder alternativ kann können die mehreren offenen Profile alle gleich ausgerichtet sein. Beispielsweise können die jeweiligen Öffnungen der mehreren offenen Profile jeweils in die gleiche Richtung (z. B. nach außen) orientiert sein.
Zudem oder alternativ können die mehreren offenen Profile alle gleich ausgebildet sein. Beispielsweise kann es sich bei den mehreren offenen Profilen jeweils um Gleichteile handeln.
Zudem oder alternativ kann können jeweils zwei benachbarte offene Profile der mehreren offenen Profile flächig aneinander anliegen. Bevorzugt sind dabei jeweils zwei benachbarte offene Profile bündig aneinandergefügt. Auf vorteilhafte Weise kann dadurch ein möglichst einfach zu fertigendes und skalierbares Seitenteil des Batteriegehäuses bereitgestellt werden. Nach einem weiteren Aspekt können jeweils zwei benachbarte offene Profile der mehreren offenen Profile über zumindest eine Schraubverbindung miteinander verschraubt sein. Beispielsweise können jeweils zwei benachbarte offene Profile mittels zumindest einer sich durch die jeweils zwei benachbarten offenen Profile erstreckenden Schraube aneinander befestigt sein. Durch das offene Profil kann dabei auf vorteilhafte Weise eine gute Zugänglichkeit der zumindest einen Schraubverbindung sichergestellt werden.
Zudem oder alternativ können jeweils zwei benachbarte offene Profile der mehreren offenen Profile zueinander fluchtend angeordnete Durchgangslöcher aufweisen. Die Durchgangslöcher können z. B. gebohrt, gestanzt und/oder lasergeschnitten sein. Bevorzugt sind die jeweiligen Durchgangslöcher angrenzend zueinander angeordnet. Beispielsweise kann jeweils ein unteres Profil von zwei benachbarten offenen Profilen die Durchgangslöcher an einer Oberseite des (unteren) Profil aufweisen, während ein oberes Profil von zwei benachbarten offenen Profilen die Durchgangslöcher an einer Unterseite des (oberen) Profils aufweisen kann. Durch die entsprechenden Durchgangslöcher kann sich jeweils ein (z. B. längliches) Befestigungselement (z. B. eine Schraube und/oder Gewindestift) erstrecken. Diese können dabei z. B. in einer Mutter und/oder einer an einem der offenen Profile angeschweißte Schweißmutter aufgenommen sein.
Gemäß einem weiteren Aspekt kann die zumindest eine Schraubverbindung mindestens ein Hülsenelement zur Verringerung einer Flächenpressung der zumindest einen Schraubverbindung aufweisen. Lediglich beispielhaft kann das mindestens ein Hülsenelement in Form einer Flügelhülse mit einem Durchgang und zwei von dem Durchgang, vorzugsweise senkrecht, abstehenden Flügeln zur Vergrößerung einer Auflagefläche der Flügelhülse ausgebildet sein. Bevorzugt weist das mindestens ein Hülsenelement eine längliche Form bzw. eine längliche Anlagefläche auf. Das mindestens eine Hülsenelement soll somit vorzugsweise nicht rotationssymmetrisch ausgebildet sein. Auf vorteilhafte Weise kann dadurch eine Klemmlänge der zumindest eine Schraubverbindung vergrößert und die Flächenpressung reduziert werden, wobei durch das offene Profil wiederum ein möglichst einfaches Anbringen bzw. Einbringen des mindestens einen Hülsenelements ermöglichst wird.
Nach einem weiteren Aspekt kann sich die Außenwand über die mehreren offenen Profile erstrecken. Bevorzugt weist die Außenwand somit eine größere Ausdehnung als jedes der mehreren offenen Profile auf. Die Außenwand kann bspw. an allen der mehreren offenen Profile anliegen. Zudem oder alternativ kann die Außenwand die mehreren offenen Profile (z. B. von außen) verschließen. Beispielsweise kann die Außenwand die jeweiligen Öffnungen der mehreren offenen Profile bedecken. Auf vorteilhafte Weise kann dadurch eine möglichst dichte und einfach zu montierende Außenwandung des mindestens einen Seitenteils ermöglicht werden. Beispielsweise kann, nachdem die (nach außen) offenen Profile in der gewünschten Höhe übereinandergestapelt wurden und ggf. die Wärmeisolierung in die offenen Profile eingebracht wurde, die gesamte Außenfläche durch Anbringen einer einzigen ausgedehnten Außenwand in einem Arbeitsschritt verschlossen werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt kann die Außenwand einteilig ausgebildet sein. Bevorzugt soll die Außenwand somit aus einem Teil bzw. Stück bestehen. Beispielsweise kann die Außenwand als eine (z. B. rechteckige) Metallplatte ausgebildet sein.
Zudem oder alternativ kann die Außenwand im Wesentlichen plan ausgebildet sein. Die Außenwand kann somit z. B. eine ebene bzw. flache Form, ohne Erhebungen und/oder Vertiefungen aufweisen. Auf vorteilhafte Weise kann dadurch eine möglichst einfache zu fertigende Außenwand bereitgestellt werden.
Alternativ kann die Außenwand zumindest eine Sicke zur Versteifung der Außenwand aufweisen. Beispielsweise kann die Außenwand eine rinnenförmige, vorzugsweise nach innen gewölbte, Vertiefung aufweisen. Bevorzugt erstreckt sich die zumindest eine Sicke entlang einer Längsachse der Außenwand bzw. des mindestens einen Seitenteils. Auf vorteilhafte Weise kann dadurch die Stabilität des Batteriegehäuses erhöht werden, wobei sich diese Ausführung der Außenwand insbesondere für crashexponierte Seitenflächen eignet.
Nach einem weiteren Aspekt kann das mindestens eine Seitenteil mehrere (z. B. vier) Seitenteile umfassen. Diese mehreren Seitenteile können dabei gleich oder unterschiedlich ausgebildet sein. Beispielsweise können die mehreren Seitenteile zumindest ein Seitenteil mit einer planen Außenwand und zumindest ein Seitenteil mit einer mittels zumindest einer Sicke versteife Außenwand aufweisen. Vorzugsweise weist die mittels zumindest einer Sicke versteife Außenwand dabei auch eine größere Dicke als die plane Außenwand auf. In einer bevorzugten Ausführungsform bilden die mehreren Seitenteile einen Rahmen. Dieser kann z. B. geschlossen und/oder rechteckrahmenförmig sein. Die rahmenförmige Ausgestaltung bietet dabei den Vorteil, dass bei der Herstellung zunächst die offenen Profile zu entsprechenden Profilrahmen zusammengefügt werden können, welche sodann aufeinandergestapelt und letztlich (ggf. nach Einbringen der Wärmeisolierung) mit den zugehörigen Außenwänden verschlossen werden. Insgesamt kann dadurch ein einfach zu fertigendes und möglichst flexibel skalierbares Batteriegehäuse bereitgestellt werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt kann das Batteriegehäuse mindestens ein (z. B. gegossenes) Winkelelement (z. B. ein Eckelement) aufweisen. Über das mindestens eine Winkelelement können zwei, vorzugsweise benachbarte, Seitenteile der mehrere Seitenteile miteinander verbunden sein. Beispielsweise kann dazu jedes der zwei Seitenteile am Winkelelement befestigt (z. B. verschweißt) sein. Bevorzugt ist vorgesehen, dass die zwei Seitenteile über das mindestens eine Winkelelement in einem Winkel von 90° zueinander verbunden sind. In einer besonderes bevorzugten Ausführungsform weist das Batteriegehäuse dabei vier Winkelelemente und vier Seitenteile auf, die zu einem rechteckförmigen Rahmen verbunden sind.
Zudem oder alternativ kann das Batteriegehäuse mindestens eine Versteifungsstrebe zur Versteifung des Batteriegehäuses aufweisen. Die mindestens eine Versteifungsstrebe erstreckt sich dabei bevorzugt zwischen zwei, vorzugsweise einander gegenüberliegenden, Seitenteilen der mehreren Seitenteile. Über die mindestens eine Versteifungsstrebe können somit die zwei Seitenteile miteinander verbunden sein. Die Versteifungsstrebe dient bevorzugt zur Durchleitung möglicher auf das Batteriegehäuse wirkender Crashbelastungen. Entsprechend kann die mindestens eine Versteifungsstrebe auch als Crashstrebe bezeichnet werden. Auf vorteilhafte Weise kann dadurch ein möglichst sichere Umhausung für die Batteriezellen bereitgestellt werden.
Zudem oder alternativ kann das Batteriegehäuse einen (z. B. plattenförmigen) Boden aufweisen. Beispielsweise kann der Boden als eine (z. B. rechteckige) Metallplatte ausgebildet sein. Bevorzugt deckt der Boden dabei den vorgenannten Rahmen von unten ab.
Zudem oder alternativ kann das Batteriegehäuse auch einen (z. B. plattenförmigen) Deckel aufweisen. Auch der Deckel kann z. B. als eine (z. B. rechteckige) Metallplatte ausgebildet sein. Bevorzugt deckt der Deckel den vorgenannten Rahmen von oben ab. Insgesamt kann dadurch ein möglichst gut gegen äußere Einflüssen geschütztes Batteriegehäuse bereitgestellt werden.
Nach einem weiteren Aspekt können bei zumindest zwei der mehreren Seitenteile die jeweiligen Außenwände eine unterschiedliche Dicke aufweisen. Beispielsweise kann ein crashexponiertes (z. B. fahrzeugaußen liegendes) Seitenteil eine Außenwand mit einer größeren Dicke bzw. Stärke aufweisen als ein weniger crashexponiertes (z. B. fahrzeuginnen liegendes) Seitenteil. Entsprechend kann zumindest eine der jeweiligen Außenwände verstärkt ausgebildet sein. Im Falle der bevorzugten Ausführungsform, dass das Batteriegehäuse vier Seitenteile mit je einer Außenwand aufweist, können z. B. drei der Außenwände dieselbe Dicke und eine der Außenwände eine im Vergleich dazu größere Dicke aufweisen. Bevorzugt weist diese verstärkte Außenwand dabei auch die zumindest eine Sicke zur Versteifung der Außenwand auf. Auf vorteilhafte Weise kann dadurch eine möglichst bedarfsgerechte Auslegung des Batteriegehäuses erzielt werden.
Weiterhin betrifft die vorliegende Offenbarung eine Batterie (z. B. eine Traktionsbatterie) für ein Kraftfahrzeug. Die Batterie weist hierbei ein Batteriegehäuse, wie in diesem Dokument offenbart ist, auf. Weiterhin weist die Batterie mehrere Batteriezellen (z. B. Lithium-Ionen-Bat- teriezellen) auf, die in dem Batteriegehäuse aufgenommen sind. Bei den Batteriezellen kann es sich bspw. um Rundzellen, prismatische Batteriezellen und/oder Beutelzellen handeln. Die mehrere Batteriezellen können in einer Ebene oder mehreren (z. B. übereinander angeordneten) Ebenen bzw. Lagen angeordnet sein.
Letztlich betrifft die vorliegende Offenbarung ein Kraftfahrzeug (z. B. einen LKW oder einen Omnibus), wobei das Kraftfahrzeug eine Batterie, wie in diesem Dokument offenbart ist, und/oder ein Batteriegehäuse, wie in diesem Dokument offenbart ist, aufweist. Das Kraftfahrzeug kann hierbei auch mehrere ebensolche Batterien bzw. mehrere ebensolche Batteriegehäuse aufweisen. Bevorzugt handelt es sich bei dem Kraftfahrzeug um ein Nutzfahrzeug, d. h. ein Kraftfahrzeug, das durch seine Bauart und Einrichtung speziell zum Transport von Gütern und/oder zum Ziehen eines oder mehrerer (z. B. landwirtschaftlicher) Anhängerfahrzeuge ausgelegt ist. Beispielsweise kann das Nutzfahrzeug ein Lastkraftwagen, ein Sattelschlepper, ein Baustellenfahrzeug und/oder eine landwirtschaftliche Maschine (z. B. ein Traktor) sein.
Die zuvor beschriebenen Aspekte und Merkmale der Erfindung sind beliebig miteinander kombinierbar. Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
Figur 1A eine schematische Explosionsdarstellung eines Batteriegehäuses gemäß einer Ausführungsform;
Figur 1 B eine weitere Explosionsdarstellung des Batteriegehäuses gemäß der Ausführungsform; Figur 2A eine schematische Darstellung eines geschlossenen Batteriegehäuses gemäß einer Ausführungsform;
Figur 2B eine schematische Darstellung eines C-Profils gemäß einer Ausführungsform;
Figur 3A eine schematische Schnittdarstellung eines Batteriegehäuses gemäß einer weiteren Ausführungsform;
Figur 3B eine Detaildarstellung eines Seitenteils eines Batteriegehäuses gemäß einer Ausführungsform;
Figur 3C eine Detaildarstellung eines Seitenteils eines Batteriegehäuses gemäß einer weiteren Ausführungsform;
Figur 4A eine Aufsicht auf eine Batterie gemäß einer weiteren Ausführungsform;
Figur 4B eine schematische Darstellung einer Flügelhülse gemäß einer Ausführungsform;
Figur 5A eine Explosionsdarstellung des Batteriegehäuses gemäß einer weiteren Ausführungsform; und
Figur 5B eine Explosionsdarstellung des Batteriegehäuses gemäß einer weiteren Ausführungsform.
Die in den Figuren gezeigten Ausführungsformen stimmen zumindest teilweise überein, sodass ähnliche oder identische Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind und zu deren Erläuterung auch auf die Beschreibung der anderen Ausführungsformen bzw. Figuren verwiesen wird, um Wiederholungen zu vermeiden. Weiterhin wurden aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht alle mehrfach vorkommenden (identischen) Komponenten separat referenziell.
Die Figuren zeigen verschiedene Ausführungsformen eines Batteriegehäuses 10 einer Batterie 20 für ein Kraftfahrzeug (nicht dargestellt). Die Batterie 20 kann elektrische Energie für mindestens eine elektrische Antriebseinheit zum Antreiben des Kraftfahrzeugs bereitstellen. Beispielsweise kann das Kraftfahrzeug mittels eines zentralen Elektroantriebs, mittels mehrerer Elektroradnabenantriebe oder mehrerer radnaher Elektroantriebe angetrieben sein. Die Batterie 20 kann als eine Hochvolt-Batterie ausgeführt sein. Die Hochvolt-Batterie kann z. B. mit einer Gleichspannung zwischen 60 V und 1 ,5 kV, besonders bevorzugt zwischen 400 V und 850 V, betrieben werden bzw. betreibbar sein. Die Batterie 20 kann extern über ein an einer Ladesteckdose des Kraftfahrzeugs angeschlossenes elektrisches Ladekabel aufladbar sein.
Die Batterie 20 kann in jeglicher gewünschten Orientierung im oder am Kraftfahrzeug angeordnet sein. Die Batterie 20 kann z. B. an einem Fahrzeugrahmen oder Dach des Kraftfahrzeugs angebracht sein. Vorzugsweise kann die Batterie 20 an einer Außenlängsseite eines der Hauptlängsträger eines als Leiterrahmen ausgeführten Fahrzeugrahmens des Kraftfahrzeugs angebracht sein. Alternativ kann die Batterie 20 zwischen den beiden Hauptlängsträ- gern eines als Leiterrahmen ausgeführten Fahrzeugrahmens des Kraftfahrzeugs angebracht sein.
Die Batterie 20 weist ein Batteriegehäuse 10 und mehrere Batteriezellen 22 (z. B. Lithium- lonen-Batteriezellen) auf, wobei die mehreren Batteriezellen 22 in dem Batteriegehäuse 10 aufgenommen sind. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind die Batteriezellen 22 exemplarisch nur in Figur 4A dargestellt. Die mehreren Batteriezellen 22 sollen bevorzugt innerhalb des Batteriegehäuses 10 angeordnet sein bzw. vom Batteriegehäuse 10 umhaust werden. Das Batteriegehäuses 10 kann entsprechend zum Schutz der mehreren Batteriezellen 22 vor äußeren Einflüssen, wie z. B. Feuchtigkeit, Crashbelastungen, Kälte und/oder Hitze, dienen.
Bei den mehreren Batteriezellen 22 kann es sich bspw. um Lithium-Ionen-Batteriezellen handeln. Die mehreren Batteriezellen 22 können jeweils gleich ausgebildet sein. Die mehreren Batteriezellen 22 können z. B. Rundzellen, prismatische Zellen und/oder Beutelzellen sein. Die mehreren Batteriezellen 22 können bevorzugt in einer oder mehreren Ebenen angeordnet sein. Die mehreren Batteriezellen 22 können z. B. in Form mehreren Batteriezellenlagen in der Batterie angeordnet sein. Jede Lage kann dabei mehrere Reihen bzw. Stapel von Batteriezellen 22 umfassen (vgl. Figur 4A). Jede Lage und/oder jeder Stapel kann dabei von einem Halterahmen umgeben sein, über weichen die Batteriezellen 22 mit dem Batteriegehäuse 10 verbunden sein können.
Das Batteriegehäuse 10 weist mindestens ein (z. B. plattenförmiges) Seitenteil 11 auf, das zumindest abschnittsweise doppelwandig ausgebildet ist (vgl. z. B. Figuren 1A und 1 B). Das mindestens eine Seitenteil 11 umfasst dazu eine Außenwand 12 und mindestens ein offenes (z. B. C-profilförmiges) Profil 13. Bevorzugt weist somit das mindestens eine offene Profil 13 bzw. dessen Querschnitt eine Öffnung auf. Es ist möglich, dass das mindestens ein offene Profil 13, wie in den Figuren 1A und 1 B beispielhaft dargestellt ist, auch mehrere übereinandergestapelte offene Profile 13 aufweisen kann. Im Folgenden soll jedoch das mindestens eine Seitenteil 11 zunächst anhand „mindestens eines“ offenen Profils 13 beschrieben werden, bevor nachfolgend noch eingehender auf den Aspekt der Stapelung eingegangen werden wird.
So ist vorgesehen, dass das mindestens eine offene Profil 13 mit der Außenwand 12 gefügt ist und eine Innenwand 14 des mindestens einen Seitenteils 11 bildet. Die Außenwand 12 kann das Batteriegehäuse 10 somit nach außen begrenzen bzw. eine äußere Begrenzung des Batteriegehäuses 10 bilden. Entsprechend kann die Außenwand 12 einem Außenraum bzw. einer Umgebung zugewandt sein. Demgegenüber kann die Innenwand 14 einem vom Batteriegehäuse 10 umschlossenen Innenraum 1 zur Aufnahme der mehreren Batteriezellen 22 zugewandt sein. Die Innenwand 14 kann bspw. dem Innenraum 1 zur Aufnahme der mehreren Batteriezellen 22 begrenzen.
Die vorgenannte Außenwand 12 kann plattenförmig sein. Beispielsweise kann die Außenwand 12 eine (z. B. rechteckige) Metall platte (z. B. ein Metallblech) sein. Die Außenwand 12 kann bspw. aus Stahl und/oder einer Aluminiumlegierung sein. Die Außenwand 12 kann aus Vollmaterial ausgebildet sein. Die Außenwand 12 kann einteilig ausgebildet sein. Bevorzugt soll die Außenwand 12 somit aus einem Teil bzw. Stück bestehen. Die Außenwand 12 kann auf zwei gegenüberliegenden Seiten von je einer im Verhältnis zu einer Dicke der Außenwand 12 ausgedehnten Fläche begrenzt werden. Die Außenwand 12 kann im Wesentlichen plan ausgebildet sein. Die Außenwand 12 kann z. B. eine ebene bzw. flache Form, ohne Erhebungen und/oder Vertiefungen aufweisen. Alternativ kann die Außenwand 12 zumindest eine (z. B. längliche) Sicke 12a zur Versteifung der Außenwand 12 aufweisen (vgl. z. B. Figuren 1A und 1 B).
Die zumindest eine Sicke 12a kann dabei z. B. streifenförmig und/oder gerade sein. Die zumindest eine Sicke 12a kann sich entlang einer Längsachse des mindestens einen Seitenteils 11 erstrecken. Die zumindest eine Sicke 12a kann sich nahezu entlang der gesamten Längsachse des mindestens einen Seitenteils 11 erstrecken. Die zumindest eine Sicke 12a kann eine Rundsicke, Trapezsicke, und/oder Kastensicke sein. Die zumindest eine Sicke 12a kann von außen nach innen geprägt sein. Die zumindest eine Sicke 12a kann geschlossen sein. Bevorzugt umfasst die zumindest eine Sicke 12a mehrere Sicken 12a, die bspw. versetzt übereinander angeordnet sind. Weiterhin ist vorgesehen, dass das mindestens eine offene Profil 13 zur Außenwand 12 hin offen angeordnet ist. Bevorzugt soll somit die Öffnung des mindestens einen offenen Profils 13 der Außenwand 12 zugewandt sein. Entsprechend kann die Öffnung des mindestens einen offenen Profils 13 auf einer dem Innenraum 1 abgewandten Seite des offenen Profils 13 angeordnet sein. Wie im Zusammenhang mit Profilen üblich, soll sich der Ausdruck „Öffnung“ bzw. „offenes“ Profil hierbei vorzugsweise auf einen Querschnitt des Profils (Profilquerschnitt) beziehen. So kann im Allgemeinen zwischen geschlossenen Profilen (z. B. Rohren), die keine Öffnung aufweisen, und offenen Profilen (wie z. B. U-Profilen, C-Profilen und/oder Hutprofilen), die eine Öffnung aufweisen, unterschieden werden. Bevorzugt erstreckt sich die Öffnung des mindestens einen offenen Profils 13 über dessen gesamte Länge bzw. entlang seiner gesamten Längsachse (vgl. z. B. Figuren 2B). Das mindestens eine offene Profil 13 soll somit bevorzugt an keiner Stelle einen geschlossenen Profilquerschnitt aufweisen. Das mindestens eine offene Profil 13 kann somit entlang seiner Längsachse durchgängig offen sein. Bevorzugt ist das mindestens eine offene Profil 13 dabei nur einseitig offen. Beispielsweise kann der Profilquerschnitt ausschließlich auf einer Seite (z. B. dessen nach außen gewandten Seite) offen sein.
Das mindestens eine offene Profil 13 kann ein gerolltes Profil sein. Das mindestens eine offene Profil 13 kann aus Stahl und/oder einer Aluminiumlegierung sein. Das mindestens eine offene Profil 13 kann dünnwandig ausgebildet sein. Das mindestens eine offene Profil 13 kann ein im Querschnitt offenes Längsprofil sein. Das mindestens eine offene Profil 13 kann ein offenes Hohlprofil sein. Beispielsweise kann das mindestens eine offene Profil 13 eine (offene) Kammer aufweisen bzw. abschnittsweise umschließen.
Das mindestens eine offene Profil 13 kann z. B. ein U-Profil oder ein H-Profil bzw. Hut-Profil sein. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das mindestens eine offene Profil 13 allerdings ein C-Profil und/oder C-profilförmig. Entsprechend kann das mindestens eine offene Profil 13 einen (z. B. geraden) Profilsteg 13a und zwei vom Profilsteg 13a jeweils senkrecht abstehende Profilschenkel 13b aufweisen (vgl. Figur 2B). Die zwei Profilschenkel 13b sollen bevorzugt in Parallellage beabstandet voneinander verlaufen. Die zwei Profilschenkel 13b können über den Profilsteg 13a miteinander verbunden sein. Bevorzugt sind die zwei Profilschenkel 13b dabei jeweils integral-einstückig mit dem Profilsteg 13a verbunden.
Jeder der Profilschenkel 13b kann einen, vorzugsweise parallel zum Profilsteg 13a, abgewinkelten Endbereich 13c aufweisen. Bei den jeweiligen Endbereich 13c kann es sich bevorzugt um vom Profilsteg 13a entfernten Längskanten der Profilschenkel 13b handeln. Bevorzugt sind die jeweiligen Endbereiche 13c jeweils integral-einstückig mit dem entsprechenden Profilschenkel 13b verbunden. Vorzugsweise sind die abgewinkelten Endbereiche 13c einander zugewandt. Die abgewinkelten Endbereiche 13c können allerdings auch (z. B. ins Innere des Profils) rückgekantet sein. Insgesamt kann das C-Profil somit auch als ein U-Profil mit abgewinkelten und ggf. rückgekanteten Enden der U-Schenkel verstanden werden. Bevorzugt soll das C-Profil bzw. das C-profilförmige Profil in Form eines „stehenden C“ angeordnet sein. Beispielsweise kann das mindestens eine offene Profil 13 somit nach oben und unten sowie zu einem Innenraum 1 des Batteriegehäuses 10 hin geschlossen sein (vgl. z. B. Figur 1 A). Das mindestens eine offene Profil 13 kann somit - ausgenommen dessen Längsenden - nur nach außen bzw. zur Außenwand 12 hin offen sein.
Weiterhin ist vorgesehen, dass das mindestens eine offene Profil 13 zusammen mit der Außenwand 12 mindestens einen Aufnahmeraum 15 (z. B. zur Aufnahme einer Wärmeisolierung) begrenzt (vgl. z. B. Figuren 3A und 3C). Hierzu können das mindestens eine offene Profil 13 und die Außenwand 12 zumindest abschnittsweise flächig aneinander anliegen. Beispielsweise kann die Außenwand 12 an den abgewinkelten Endbereichen 13c der Profilschenkel 13b flächig anliegen. Zur Fixierung der Anordnung können die Außenwand 12 und das mindestens eine offene Profil 13 zumindest abschnittsweise verbunden (z. B. vernietet und/oder verschraubt) sein. Beispielsweise können mittels Fließbohren entsprechende Durchgänge in die Außenwand 12 und das mindestens eine offene Profil 13 eingebracht sein, in welchen eine Schraube und/oder Niete aufgenommen sein kann (nicht dargestellt). Die Außenwand 12 und das mindestens eine offene Profil 13 können abgedichtet sein. Die Außenwand 12 kann dabei das mindestens eine offene Profil 13 bzw. dessen Öffnung (z. B. von außen) verschließen (z. B. überdecken und/oder Überspannen). Entsprechend kann der mindestens eine Aufnahmeraum 15 bspw. vom Profilsteg 13a, den Profilschenkeln 13b, deren abgewinkelten Endbereichen 13c und der Außenwand 12 begrenzt sein.
In dem mindestens einen Aufnahmeraum 15 kann eine Wärmeisolierung 16 aufgenommen sein (vgl. Figur 3A, schraffiert dargestellt). Die Wärmeisolierung 16 kann somit in das mindestens ein Seitenteil 11 bzw. das Batteriegehäuse integriert sein. Die Wärmeisolierung 16 kann bspw. ein Vlies und/oder ein Schaumstoff sein. Die Wärmeisolierung 16 kann bspw. ein druckfester, adhäsiver Schaum sein. Entsprechend kann der mindestens eine Aufnahmeraum 15 mit der Wärmeisolierung 16 ausgeschäumt sein. Die Wärmeisolierung 16 kann allerdings auch ein (z. B. vorgefertigtes) Formteil und/oder entsprechend abgelängte Meterware sein. Die Wärmeisolierung 16 kann zur thermischen Isolierung, zur Aussteifung und/oder als Brand- bzw. Explosionsschutz dienen.
Vorstehend wurde bereits erwähnt, dass das mindestens eine offene Profil 13 mehrere offene Profile 13 umfassen kann. Während die Außenwand 12 des mindestens einen Seitenteils 11 somit bevorzugt einteilig ausgebildet ist, kann die Innenwand des mindestens einen Seitenteils 11 durch die mehreren offenen Profile 13 (z. B. deren Profilstege 13a) gebildet sein. Hierzu können die mehreren offenen Profile 13 jeweils in einer Ebene (z. B. Vertikalebene) angeordnet sein. Bevorzugt sind die mehrere offene Profile 13 dabei alle gleich ausgebildet. Beispielsweise können alle mehreren offenen Profile 13 jeweils C-Profile sein. Weiterhin sollen die mehreren offenen Profile 13 vorzugsweise alle gleich ausgerichtet sein. So kann eine jeweilige Öffnung der mehreren offenen Profile 13 jeweils nach außen bzw. der Außenwand 12 zugewandt sein.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass die mehreren offenen Profile 13 gestapelt (z. B. aufeinandergestapelt) sind (vgl. z. B. Figuren 3A, 3B und 3C). Entsprechend können die mehreren offenen Profile 13 in einer Reihe (z. B. übereinander) angeordnet sein. Eine Stapelrichtung der mehreren offenen Profile 13 ist bevorzugt vertikal. Dementsprechend kann es bspw. ein oberstes und ein unterstes offenes Profil 13 geben. Vorzugsweise sind die mehreren offenen Profile 13 mittels der Profilstege 13a gestapelt. Entsprechend können jeweils zwei benachbarte offene Profile 13 der mehreren offenen Profile 13 bzw. deren Profilstege 13a flächig aneinander anliegen (vgl. z. B. Figuren 3B und 3C). So kann z. B. ein unterer Profilsteg 13a eines oberen offenen Profils 13 mit einem oberen Profilsteg 13a eines unteren offenen Profils 13 verbunden sein. Zur Erleichterung der Ausrichtung beim Stapeln können die jeweiligen offenen Profile 13 jeweils eine Profilierung (nicht dargestellt) aufweisen. Die jeweilige Profilierung kann z. B. an den Profilschenkeln der mehreren offenen Profile 13 angeordnet sein. Bevorzugt sind die Profilierung zweier benachbarter bzw. angrenzender offener Profile 13 korrespondierend zueinander (z. B. in Form einer Nut-Feder-Verbindung) ausgebildet. Beispielsweise können die Profilierungen zweier benachbarter offener Profile 13 formschlüssig miteinander verbunden sein.
Zur Fixierung der gestapelten mehreren offenen Profile 13 können jeweils zwei benachbarte offene Profile 13 der mehreren offenen Profile 13 aneinander befestigt sein. Beispielsweise können zwei benachbarte offene Profile 13 der (gestapelten) mehreren offenen Profile 13 über zumindest eine Schraubverbindung miteinander verschraubt sein. Hierzu können die mehre- ren offenen Profile 13 jeweils entsprechende (z. B. gebohrte, gestanzte und/oder lasergeschnittene) Durchgangslöcher 13d aufweisen (vgl. Figur 2B). Beispielsweise kann jedes der mehreren offenen Profile 13 an seinen jeweiligen Profilschenkel 13b Durchgangslöcher 13d aufweisen. Diese können gleichmäßig verteilt und/oder in einer Reihe angeordnet sein. Die Durchgangslöcher 13d können z. B. entlang der Längsachse der jeweiligen offenen Profile 13 angeordnet sein. Bevorzugt weisen jeweils zwei benachbarte offene Profile 13 der mehreren offenen Profile 13 zueinander fluchtend angeordnete Durchgangslöcher 13d auf. Beispielsweise kann jeweils ein (oberes) Durchgangsloch 13d eines oberen Profils zweier benachbarter offenen Profile 13 fluchtend über einem jeweiligen (unteren) Durchgangsloch 13d eines unteren Profils zweier benachbarter offenen Profile 13 angeordnet sein. Durch die entsprechenden Durchgangslöcher 13d kann sich ferner jeweils ein (z. B. längliches) Befestigungselement (z. B. eine Schraube und/oder Gewindestift) erstrecken. Diese können z. B. in einer Mutter und/oder einer an einem der offenen Profile angeschweißte Schweißmutter aufgenommen sein.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist die zumindest eine Schraubverbindung mindestens ein Hülsenelement 17 (vgl. Figur 4B) zur Verringerung einer Flächenpressung der zumindest einen Schraubverbindung auf. Das mindestens eine Hülsenelement 17 kann dabei z. B. zwischen einem Schraubenkopf einer Schraube der Schraubverbindung und einem der offenen Profile 13 angeordnet sein. Das mindestens eine Hülsenelement 17 kann einen, vorzugsweise hülsenförmigen, Durchgang 17a zur Aufnahme des Befestigungselements aufweisen. Das mindestens eine Hülsenelement 17 kann ferner zwei entgegengesetzt zueinander orientiere Flügel 17b aufweisen, welche von dem Durchgang 17a (z. B. senkrecht) abstehen. Entsprechend kann das mindestens eine Hülsenelement 17 in diesem Zusammenhang auch als Flügelhülse bezeichnet werden. Die zwei Flügel 17b können eine (z. B. längliche) Anlagefläche zur Anlage an einem der offenen Profile 13 aufweisen. Bevorzugt ist die Anlagefläche langgestreckt. Das mindestens eine Hülsenelement 17 kann somit bevorzugt seine größte Ausdehnung senkrecht zum Durchgang aufweisen. Das mindestens eine Hülsenelement 17 kann an einem der entsprechenden offenen Profile 13 angeschweißt sein. Das mindestens eine Hülsenelement 17 kann gegossen sein und/oder aus einer Aluminiumlegierung gefertigt sein. Das mindestens eine Hülsenelement 17 kann zwei Hülsenelemente 17 umfassen. Zwischen den zwei Hülsenelementen 17 könne jeweils Abschnitte zweier benachbarter offenen Profile 13 angeordnet bzw. eingeklemmt sein (vgl. z. B. Figur 3B und 3C). Der Durchgang 17a eines der zwei Hülsenelemente 17 kann ein Schraubgewinde aufweisen. Bevorzugt weist jede der Schraubverbindungen jeweils zwei Hülsenelement 17 auf, die bevorzugt spiegelbildlich zueinander angeordnet sind. Zudem oder alternativ zur Verwendung einzelner Hülsenelemente 17 kann das Batteriegehäuse auch eine, sich über mehrere Befestigungsstellen erstreckende, (z. B. riegelförmige) Leiste (nicht dargestellt) zur Verringerung einer Flächenpressung der zumindest einen Schraubverbindung aufweisen. Beispielsweise kann die Leiste mehrere (z. B. in einer Reihe angeordnete) Durchgänge aufweisen, die bevorzugt korrespondierend zu den Durchgangslöchern der offenen Profile 13 angeordnet sind.
Wie vorstehend beschrieben wurde, kann das mindestens eine offene Profil 13 mehrere (z. B. aufeinander gestapelte) offene Profile 13 umfassen, wobei zwei benachbarte Profile 13 (z. B. mittels einer Schraubverbindung) aneinander befestigt sein können. In diesem Zusammenhang sei nochmals hervorgehoben, dass zwar die Innenwand des mindestens einen Seitenteils 11 durch die mehreren offenen Profile 13 gebildet sein kann, die Außenwand 12 jedoch hingegen vorzugsweise einteilig ausgebildet ist (vgl. z. B. Figuren 1A und 1 B). Bevorzugt soll die Außenwand somit aus einem Teil bzw. Stück bestehen. Beispielsweise kann die Außenwand 12 als eine (z. B. rechteckige) Metall platte ausgebildet sein. Die Außenwand 12 kann die mehreren offenen Profile 13 bzw. deren Öffnungen verschließen. Beispielsweise kann die Außenwand die jeweiligen Öffnungen der mehreren offenen Profile überdecken bzw. Überspannen.
Bevorzugt weist das Batteriegehäuse 10 ferner mehrere Seitenteile 11 auf, die jeweils - wie vorstehend beschrieben - zumindest abschnittsweise doppelwandig ausgebildet sein können. Wie beispielhaft in Figur 1A und 1 B dargestellt ist, kann das Batteriegehäuse 10 bspw. vier zumindest abschnittsweise doppelwandig ausgebildete Seitenteile 11 aufweisen. Die mehreren Seitenteile 11 können bspw. einen Rahmen bilden bzw. in Form eines Rahmens angeordnet sein. Der Rahmen mehrseitig (z. B. vierseitig) und/oder geschlossen sein. Beispielsweise kann der Rahmen mehreckrahmenförmig, besonders bevorzugt im Wesentlichen rechteckrahmenförmig, sein.
Das Batteriegehäuse 10 kann ferner mindestens ein Winkelelement 18 aufweisen, über das zwei, vorzugsweise benachbarte, Seitenteile 11 der mehrere Seitenteile 11 miteinander verbunden sind. Bevorzugt umfasst das Batteriegehäuse 10 genauso viele Winkelelemente 18, wie es Seitenteile 11 umfasst. Das mindestens ein Winkelelement 18 kann dabei jeweils ein oder mehrere offene Profile 13 eines Seitenteils 11 mit einem oder mehreren offenen Profilen 13 eines benachbarten Seitenteils 11 verbinden. Bevorzugt ist das mindestens ein Winkelelement 18 ausgebildet, zwei der Seitenteile 11 in einem Winkel von 90° zueinander zu verbinden. Hierzu kann das mindestens eine Winkelelement 18 eine erste Aufnahme und eine zweite Aufnahme aufweisen. Die erste Aufnahme kann zur Aufnahme eines ersten Seitenteils 11 der mehrere Seitenteile 11 dienen. Die zweite Aufnahme kann zur Aufnahme eines zweiten Seitenteils 11 der mehrere Seitenteile 11 dienen. Die erste und zweite Aufnahme können zueinander abgewinkelt sein, vorzugsweise in einem Winkel von 90° zueinander. Das mindestens ein Winkelelement 18 kann gegossen sein. Das mindestens ein Winkelelement 18 kann z. B. aus Stahl und/oder einer Aluminiumlegierung sein.
Das Batteriegehäuse 10 kann ferner einen (z. B. plattenförmigen) Boden 2 aufweisen (vgl. Figur 3A). Der Boden 2 kann mehreckig, vorzugsweise rechteckig, sein. Der Boden 2 kann den Rahmen von unten abdecken. Der Boden 2 kann den Rahmen versteifen. Der Boden 2 kann einteilig sein. Der Boden 2 kann am Rahmen bzw. den Seitenteilen 11 befestigt (z. B. angeschraubt und/oder angenietet) sein. Der Boden 2 kann ein oder mehrere (z. B. geschlossene) Sicken zur Versteifung des Bodens 2 aufweisen.
Das Batteriegehäuse 10 kann weiterhin einen (z. B. plattenförmigen) Deckel 3 aufweisen (vgl. Figur 2A). Der Deckel 3 kann mehreckig, vorzugsweise rechteckig, sein. Der Deckel 3 kann den Rahmen von oben abdecken. Der Deckel 3 kann den Rahmen versteifen. Der Deckel 3 kann einteilig sein. Der Deckel 3 kann am Rahmen bzw. den Seitenteilen 11 befestigt (z. B. angeschraubt und/oder angenietet) sein. Der Deckel 3 kann ein oder mehrere (z. B. geschlossene) Sicken zur Versteifung des Deckels 3 aufweisen (vgl. Figur 2A).
Das Batteriegehäuse 10 kann ferner mindestens eine Versteifungsstrebe 19 zur Versteifung des Batteriegehäuses 10 aufweisen (vgl. z. B. Figur 4A). Die mindestens eine Versteifungsstrebe 19 kann ein Vollprofil (z. B. mit rechteckiger Querschnittsfläche) sein. Die mindestens eine Versteifungsstrebe 19 kann sich zwischen zwei Seitenteilen 11 der mehreren Seitenteile 11 erstrecken, welche im Folgenden auch als erste und zweites Seitenteil bezeichnet werden können. Bevorzugt sind die zwei Seitenteile 11 bzw. das erste und zweite Seitenteil - wie beispielhaft dargestellt ist - zwei einander gegenüberliegende und/oder parallel zueinander orientierte Seitenteile 11. Weiterhin kann die mindestens eine Versteifungsstrebe 19 gerade sein und/oder senkrecht auf den zwei Seitenteilen 11 stehen. Die mindestens eine Versteifungsstrebe 19 kann sich bevorzugt auf den zwei Seitenteilen 11 abstützen und/oder mit den zwei Seitenteilen 11 verbunden sein. Hierbei kann die mindestens eine Versteifungsstrebe 19 ein erstes Ende und ein, vorzugsweise zum ersten Ende entgegengesetztes, zweites Ende aufweisen. Das erste Ende kann hierbei mit dem ersten Seitenteil bzw. dem mindestens einen offenen Profil 13 des ersten Seitenteils verbunden sein. Beispielsweise kann das erste Ende am Profilsteg 13a des mindestens einen offenen Profils 13 befestigt (z. B. verschweißt) sein. Das zweite Ende kann mit dem zweiten Seitenteil bzw. dem mindestens einen offenen Profil 13 des zweiten Seitenteils verbunden sein. Beispielsweise kann auch das zweite Ende am Profilsteg 13a des mindestens einen offenen Profils 13 befestigt (z. B. verschweißt) sein. Bevorzugt dient die mindestens eine Versteifungsstrebe 19 zum Durchleiten von möglichen Crashbelastungen durch das Batteriegehäuse 10, wo diese z. B. vom Fahrzeugrahmen aufgenommen werden können.
In einer bevorzugten Ausgestaltung weist das Batteriegehäuse 10 - wie beispielhaft dargestellt ist - mehrere Versteifungsstreben 19 zur Versteifung des Batteriegehäuses 10 auf. Die mehrere Versteifungsstreben 19 können dabei gleichmäßig im Batteriegehäuse 10 verteilt und/oder parallel zueinander orientiert sein. Die mindestens eine Versteifungsstrebe 19 bzw. die mehrere Versteifungsstreben 19 können jeweils beidseitig von Batteriezellen 22 umgeben sein. Die mehreren Versteifungsstreben 19 können (z. B. in mehreren Ebenen bzw. Lagen) beabstandet übereinander und/oder beabstandet nebeneinander angeordnet sein. Bevorzugt ist die Außenwand 12 zumindest einer der mit der mindestens einen bzw. den mehreren Versteifungsstreben 19 verbundenen Seitenteile 11 verstärkt ausgeführt. So kann diese z. B. eine größere Dicke aufweisen als eine Außenwand 12 eines Seitenteils 11 , welches nicht mit der mindestens einen bzw. den mehreren Versteifungsstreben 19 verbundenen ist. Bevorzugt weist die verstärkte Außenwand dabei auch zumindest eine Sicke auf. Besonders bevorzugt ist die zumindest eine Sicke dabei auf Höhe der mindestens einen Versteifungsstrebe 19 angeordnet. Im Fall mehrere übereinander angeordneter Versteifungsstreben 19 weist die Außenwand 12 vorzugsweise ebenfalls mehrere übereinander angeordnete Sicken auf, wobei jeweils eine der mehreren Sicken einer der mehreren Versteifungsstreben 19 zugeordnet bzw. auf deren Höhe angeordnet ist.
Optional kann das Batteriegehäuse 10 - zusätzlich zu dem zumindest einen Seitenteil 11 - auch zumindest ein weiteres Seitenteil 11 ‘ aufweisen, das unterschiedlich zu dem vorgenannten mindestens einen Seitenteil 11 ausgebildet ist (vgl. Figuren 5A und 5B). Das zumindest eine weitere Seitenteil 11 ‘ kann dabei eine, vorzugsweise plattenförmige, weitere Außenwand 12‘ und mindestens ein weiteres offenes Profil 13‘ (z. B. ein C-Profil) aufweisen. Das mindestens eine weitere offene Profil 13‘ kann dabei mit der weiteren Außenwand 12‘ gefügt sein und eine Innenwand 14 des zumindest einen weiteren Seitenteils 11 bilden. Im Gegensatz zu dem vorstehend beschriebenen mindestens einen Seitenteil 11 (bei welchem das offene Profil nach außen hin offen angeordnet ist) soll hier das mindestens eine weitere offene Profil 13‘ bevorzugt zum Innenraum 1 hin offen angeordnet sein. Beispielweise kann das mindestens eine weitere offene Profil 13‘ derart angeordnet sein, dass eine Öffnung des mindestens einen weiteren offenen Profils 13‘ dem Innenraum zugewandt ist. Beispielsweise kann im Fall, dass das mindestens eine weitere offene Profil 13‘ als C-Profil ausgebildet ist, das mindestens eine weitere offene Profil 13‘ z. B. in Form eines „stehenden C“ angeordnet sein, wobei vorzugsweise die Öffnung des C dem Innenraum zugewandt ist. Entsprechend kann die weitere Außenwand 12‘ flächig an dem mindestens einen weiteren offenen Profil 13‘ (z. B. dessen Profilsteg) anliegen. Abgesehen von der Orientierung bzw. Ausrichtung des mindestens einen weiteren offenen Profils 13‘ kann das zumindest eine weitere Seitenteil 11 ‘ bzw. dessen weitere Außenwand 12‘ und dessen mindestens eine weitere offene Profil 13‘ die vorstehend im Zusammenhang mit dem mindestens einen Seitenteil 11 beschrieben Merkmale aufweisen. Beispielsweise kann auch das mindestens eine weitere offene Profil 13‘ mehrere (z. B. vier) weitere offene Profile 13‘ umfassen. Diese können dabei bspw. gestapelt, z. B. aufeinandergestapelt, sein. Bevorzugt sind die mehreren weiteren offenen Profile 13‘ dabei gleich orientiert und/oder bündig gestapelt. Weiterhin können jeweils zwei benachbarte weitere offene Profile 13‘ der mehreren weiteren offenen Profile 13‘ über zumindest eine Schraubverbindung miteinander verschraubt sein.
Letztlich können/kann das zumindest eine weitere Seitenteil 11 ‘ und/oder das mindestens einen Seitenteil 11 eine oder mehrere Durchgangsöffnungen (vgl. Figur 5B) aufweisen. Diese können dabei den Innenraum 1 mit dem Außenraum bzw. der Umgebung des Batteriegehäuses 10 verbinden. Die eine oder mehreren Durchgangsöffnungen können z. B. zur Durchführung elektrischer Leitungen und/oder Kühlleitungen dienen.
Obwohl die Erfindung unter Bezugnahme auf bestimmte Ausführungsbeispiele beschrieben worden ist, ist es für einen Fachmann ersichtlich, dass verschiedene Änderungen ausgeführt werden können und Äquivalente als Ersatz verwendet werden können, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen. Folglich soll die Erfindung nicht auf die offenbarten Ausführungsbeispiele begrenzt sein, sondern soll alle Ausführungsbeispiele umfassen, die in den Bereich der beigefügten Patentansprüche fallen. Insbesondere beansprucht die Erfindung auch Schutz für den Gegenstand und die Merkmale der Unteransprüche unabhängig von den in Bezug genommenen Ansprüchen. Bezugszeichenliste
1 Innenraum
2 Boden
3 Deckel
10 Batteriegehäuse
11 Seitenteil
11‘ Weiteres Seitenteil
12 Außenwand
12‘ Weitere Außenwand
12a Sicke
13 Offenes Profil
13‘ Weiteres offenes Profil
13a Profilsteg
13b Profilschenkel
13c Endbereich
14 Innenwand
15 Aufnahmeraum
16 Wärmeisolierung
17 Hülsenelement
17a Durchgang
17b Flügel
18 Winkelelement
19 Versteifungsstrebe
20 Batterie
22 Batteriezelle

Claims

Patentansprüche
1 . Batteriegehäuse (10) zur Aufnahme mehrerer Batteriezellen (22), aufweisend: mindestens ein Seitenteil (11), das zumindest abschnittsweise doppelwandig ausgebildet ist, aufweisend: eine, vorzugsweise plattenförmige, Außenwand (12); und mindestens ein offenes, vorzugsweise C-förmiges, Profil (13), das mit der Außenwand (12) gefügt ist und eine Innenwand (14) des mindestens einen Seitenteils (11) bildet, wobei das mindestens eine offene Profil (13) zur Außenwand (12) hin offen angeordnet ist und zusammen mit der Außenwand (12) mindestens einen Aufnahmeraum (15), vorzugsweise zur Aufnahme einer Wärmeisolierung (16), begrenzt.
2. Batteriegehäuse (10) nach Anspruch 1 , wobei das mindestens eine offene Profil (13): a) ein C-Profil ist; und/oder b) einen Profilsteg (13a) und zwei vom Profilsteg (13a) jeweils senkrecht abstehende Profilschenkel (13b) mit je einem, vorzugsweise parallel zum Profilsteg (13a), abgewinkelten Endbereich (13c) aufweist; und/oder c) zu einem Innenraum (1) des Batteriegehäuses (10) hin geschlossen ist; und/oder d) einseitig offen ist.
3. Batteriegehäuse (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Außenwand (12) und das mindestens eine offene Profil (13) zumindest abschnittsweise: a) flächig aneinander anliegen; und/oder b) durch den mindestens einen Aufnahmeraum (15) voneinander beabstandet sind; und/oder c) miteinander verbunden, vorzugsweise vernietet und/oder verschraubt, sind.
4. Batteriegehäuse (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, ferner aufweisend: eine Wärmeisolierung (16), die in dem mindestens einen Aufnahmeraum (15) aufgenommen ist, wobei vorzugsweise:
- die Wärmeisolierung (16) eine Vliesmatte und/oder einen Schaumstoff aufweist; und/oder
- der mindestens eine Aufnahmeraum (15) mit der Wärmeisolierung (16) ausgeschäumt ist.
5. Batteriegehäuse (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei: das mindestens eine offene Profil (13) mehrere offene Profile (13) umfasst, die aufeinandergestapelt sind, wobei vorzugsweise jeweils zwei benachbarte offene Profile (13) der mehreren offenen Profile (13) aneinander befestigt sind.
6. Batteriegehäuse (10) nach Anspruch 5, wobei: a) die mehreren offenen Profile (13) in einer Ebene angeordnet sind; und/oder b) die mehreren offenen Profile (13) alle gleich ausgerichtet und/oder gleich ausgebildet sind; und/oder c) jeweils zwei benachbarte offene Profile (13) der mehreren offenen Profile (13) flächig aneinander anliegen.
7. Batteriegehäuse (10) nach Anspruch 5 oder 6, wobei jeweils zwei benachbarte offene Profile (13) der mehreren offenen Profile (13): a) über zumindest eine Schraubverbindung miteinander verschraubt sind; und/oder b) zueinander fluchtend angeordnete Durchgangslöcher (13d) aufweisen, durch welche sich jeweils ein, vorzugsweise längliches, Befestigungselement erstreckt.
8. Batteriegehäuse (10) nach Anspruch 7, wobei: die zumindest eine Schraubverbindung mindestens ein Hülsenelement (17), vorzugsweise eine Flügelhülse, zur Verringerung einer Flächenpressung der zumindest einen Schraubverbindung aufweist.
9. Batteriegehäuse (10) nach einem der Ansprüche 5 bis 8, wobei die Außenwand (12) sich über die mehreren offenen Profile (13) erstreckt und/oder die mehreren offenen Profile (13), vorzugsweise von außen, verschließt.
10. Batteriegehäuse (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Außenwand (12): a) einteilig ausgebildet ist; und/oder b1) plan ausgebildet ist; oder b2) zumindest eine Sicke zur Versteifung der Außenwand (12) aufweist.
11. Batteriegehäuse (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das mindestens eine Seitenteil (11) mehrere, vorzugsweise vier, Seitenteile (11) umfasst, die vorzugsweise einen geschlossen, vorzugsweise rechteckrahmenförmigen, Rahmen bilden.
12. Batteriegehäuse (10) nach Anspruch 11 , ferner aufweisend: a) mindestens ein, vorzugsweise gegossenes, Winkelelement (18), über das zwei Seitenteile (11) der mehrere Seitenteile (11) miteinander verbunden sind, vorzugsweise in einem Winkel von 90° zueinander; und/oder b) mindestens eine Versteifungsstrebe (19) zur Versteifung des Batteriegehäuses (10), die sich zwischen zwei Seitenteilen (11) der mehreren Seitenteile (11) erstreckt; und/oder c) einen, vorzugsweise plattenförmigen, Boden (2), der vorzugsweise den Rahmen von unten abdeckt; und/oder d) einen, vorzugsweise plattenförmigen, Deckel (3), der vorzugsweise den Rahmen von oben abdeckt. Batteriegehäuse (10) nach einem der Ansprüche 11 oder 12, wobei bei zumindest zwei der mehreren Seitenteile (11) die jeweiligen Außenwände (12) eine unterschiedliche Dicke aufweisen. Batterie (20) für ein Kraftfahrzeug, aufweisend: ein Batteriegehäuse (10) nach einem der vorherigen Ansprüche; und mehrere Batteriezellen (22), die in dem Batteriegehäuse (10) aufgenommen sind. Kraftfahrzeug, vorzugsweise Nutzfahrzeug, aufweisend: ein Batteriegehäuse (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 13 oder eine Batte- rie (20) nach Anspruch 14.
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