DE102012100977B3 - Energy storage container i.e. box-shaped aluminum intake carrier, for carrying e.g. lithium-ion cells of energy store module in motor car, has base plate whose profiled element is connected to adjacent element simultaneously as side walls - Google Patents
Energy storage container i.e. box-shaped aluminum intake carrier, for carrying e.g. lithium-ion cells of energy store module in motor car, has base plate whose profiled element is connected to adjacent element simultaneously as side walls Download PDFInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Energiespeichergefäß für ein Kraftfahrzeug mit Hybrid- oder Elektroantrieb, umfassend eine Bodenplatte, einen aus mehreren Seitenwänden gebildeten Rahmen und eine Abdeckung, wobei Bodenplatte und Rahmen zusammen einen Nutzraum bilden zur Aufnahme wenigstens eines Energiespeichers. Die Erfindung betrifft weiterhin ein solches Kraftfahrzeug mit Hybrid- oder Elektroantrieb.The invention relates to an energy storage vessel for a motor vehicle with hybrid or electric drive, comprising a bottom plate, a frame formed of a plurality of side walls and a cover, wherein the bottom plate and frame together form a useful space for receiving at least one energy storage. The invention further relates to such a motor vehicle with hybrid or electric drive.
Kraftfahrzeuge mit Elektoantrieb benötigen zur Aufnahme der erforderlichen Energiespeicher so genannte Trays. Das sind große, kastenförmige Aluminium-Aufnahmeträger mit Abdeckung. Als Energiespeicher sind aus heutiger Sicht insbesondere Lithium-Ionen-Zellen, Lithium-Polymer-Zellen und Lithium-Metallhybrid-Zellen zu nennen.Motor vehicles with electric drive need to accommodate the required energy storage so-called trays. These are large, box-shaped aluminum recording media with cover. As an energy storage are from today's point of view, in particular lithium-ion cells, lithium polymer cells and lithium metal hybrid cells to call.
Die Energiespeichergefäße werden bevorzugt, unter anderem aufgrund von Steifigkeits- und Leichtbauanforderungen, aus Aluminiumstrangpressprofilen gefertigt. Diese Profilelemente werden üblicherweise durch MIG- und/oder Rührreibschweissen gefügt. Dabei kann neben den Festigkeits-, Steifigkeits- und Crashanforderungen eine Anforderung auch die Gewährleistung der Dichtheit und/oder die Temperierung des Energiespeichers sein.The energy storage vessels are preferred, among other things due to stiffness and lightweight construction, made of extruded aluminum profiles. These profile elements are usually joined by MIG and / or friction stir welding. In this case, in addition to the strength, rigidity and crash requirements, a requirement can also be the guarantee of tightness and / or the temperature control of the energy store.
Die
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Die japanische Patentschrift
Ausgehend vom vorbenannten Stand der Technik soll ein Energiespeichergefäß zur vor Umwelteinflüssen geschützten Aufnahme großvolumiger Energiespeichermodule für ein Kraftfahrzeug weiterentwickelt werden im Hinblick auf eine einfache Herstellung unter Beibehaltung der Leichtbauweise.Based on the above-mentioned prior art, an energy storage vessel for before Environmental influences protected recording large-volume energy storage modules for a motor vehicle are further developed with a view to a simple production while maintaining the lightweight construction.
Außerdem stellt sich die Aufgabe, ein Kraftfahrzeug mit Elektro- oder Hybridantrieb zu schaffen, bei welche eine einfache und materialsparende Integration des Energiespeichergefäßes möglich ist.In addition, the task of creating a motor vehicle with electric or hybrid drive, in which a simple and material-saving integration of the energy storage vessel is possible.
Der erste Teil der Aufgabe wird durch die Merkmale im Kennzeichen von Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der untergeordneten Ansprüche.The first part of the object is achieved by the features in the characterizing part of
Der kraftfahrzeugbezogene Teil der Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 16 gelöst.The motor vehicle-related part of the object is achieved by the features of
Erfindungsgemäß wird ein Energiespeichergefäß für ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, welches eine Bodenplatte, einen aus mehreren Seitenwänden gebildeten Rahmen und eine Abdeckung umfasst, wobei die Bodenplatte und der Rahmen zusammen einen Nutzraum bilden zur Aufnahme wenigstens eines Energiespeichers, wobei die Bodenplatte aus mehreren länglichen Profilelementen gebildet ist, welche in Längsrichtung einen konstanten Querschnitt aufweisen, wobei die Profilelemente formschlüssig miteinander verbunden sind. Gekennzeichnet ist das Energiespeichergefäß dadurch, dass wenigstens eine Seitenwand mit der Bodenplatte formschlüssig verbindbar ist, wobei wenigstens ein Profilelement derart gestaltet ist, dass sowohl eine formschlüssige Verbindung zu einem benachbarten Profilelement der Bodenplatte oder der Abdeckung als auch gleichzeitig eine Verbindung zu einem benachbarten Profilelement einer Seitenwand herstellbar ist.According to the invention, an energy storage vessel for a motor vehicle is proposed, which comprises a bottom plate, a frame formed of several side walls and a cover, the bottom plate and the frame together form a useful space for receiving at least one energy storage, wherein the bottom plate is formed of a plurality of elongate profile elements, which have a constant cross section in the longitudinal direction, wherein the profile elements are positively connected with each other. The energy storage vessel is characterized in that at least one side wall with the bottom plate is positively connected, wherein at least one profile element is designed such that both a positive connection to an adjacent profile element of the bottom plate or the cover and at the same time a connection to an adjacent profile element of a side wall can be produced.
Dadurch wird die Möglichkeit eröffnet, aus einfachen Profilelementen durch Zuschnitt auf eine vordefinierte Länge und anschließendes formschlüssiges Verbinden die Bodenplatte auszugestalten.This opens up the possibility of designing the base plate from simple profile elements by cutting to a predefined length and subsequent positive connection.
Jedes längliche Profilelement besitzt eine Länge, Breite und Höhe, wobei im Rahmen der Erfindung unter der Längsrichtung eines Profilelementes dessen Ausrichtung entlang seiner Länge zu verstehen ist. Gleichzeitig ist die Querrichtung des Profilelementes dessen Ausrichtung entlang seiner Breite und die Höhenrichtung ist die Ausrichtung des Profilelementes entlang seiner Höhe. Querrichtung, Höhenrichtung und Längsrichtung stehen senkrecht aufeinander und spannen ein X-Y-Z-Koordinatensystem auf. In einer Weiterführung der Erfindung ist auch der Rahmen aus mehreren länglichen Profilelementen gebildet, welche in Längsrichtung im Wesentlichen einen konstanten Querschnitt aufweisen, wobei die Profilelemente zumindest abschnittsweise formschlüssig miteinander verbunden sind. Dabei weisen die Profilelemente sowohl der Bodenplatte als auch des Rahmens mehrere Außenwände auf, die eine Hohlkammer umschließen. Zusätzlich können zur Versteifung ein oder mehrere Innenwände ausgebildet sein, so dass sich mehrere durch die Innenwand abgetrennte Hohlkammern ergeben.Each elongate profile element has a length, width and height, wherein in the context of the invention under the longitudinal direction of a profile element whose orientation along its length is to be understood. At the same time, the transverse direction of the profile element is its orientation along its width and the height direction is the orientation of the profile element along its height. Transverse direction, height direction and longitudinal direction are perpendicular to each other and span an X-Y-Z coordinate system. In a further development of the invention, the frame is formed from a plurality of elongate profile elements which have a constant cross-section in the longitudinal direction substantially, wherein the profile elements are at least partially positively connected to each other. In this case, the profile elements of both the bottom plate and the frame on a plurality of outer walls which enclose a hollow chamber. In addition, one or more inner walls may be formed for stiffening, resulting in a plurality of hollow chambers separated by the inner wall.
Die Profilelemente weisen zwei Längsseiten in Längsrichtung der Profilelemente auf, welche parallel zur aufgespannten Y-Z-Ebene verlaufen und die wesentliche Kontaktfläche für die formschlüssige Verbindung darstellen. Des Weiteren weisen die Profilelemente zwei Außenseiten in Längsrichtung auf, welche parallel zu einer aufgespannten X-Z-Ebene verlaufen und in Richtung des Nutzraumes bzw. vom Nutzraum weg ausgerichtet sind. An den stirnseitigen Enden der Profilelemente spannen Stirnseiten eine X-Y-Ebene auf.The profile elements have two longitudinal sides in the longitudinal direction of the profile elements, which run parallel to the clamped Y-Z plane and represent the essential contact surface for the positive connection. Furthermore, the profile elements have two outer sides in the longitudinal direction, which run parallel to a clamped X-Z plane and are aligned in the direction of the useful space or away from the useful space. At the front ends of the profile elements end faces span an X-Y plane.
Vorteilhafterweise weist das Energiespeichergefäß mehrere Profilelemente mit einer Nut auf der Längsseite des Profilelements auf, wobei die Nut wenigstens über einen Großteil einer ihrer Außenwände angeordnet ist. Bevorzugt verläuft die Nut durchgängig entlang einer Außenwand. Gleichzeitig weist das Energiespeichergefäß dabei mehrere Profilelemente mit einem Fortsatz auf seiner Stirnseite auf, welcher wenigstens über einem Großteil einer Außenwand in Längsrichtung dieses Profilelements angeordnet ist. Bevorzugt verläuft auch der Fortsatz durchgängig entlang einer Außenwand, so dass sich in vorteilhafter Weise eine Verbindung nach dem Nut-Feder-Prinzip ergibt.Advantageously, the energy storage vessel has a plurality of profile elements with a groove on the longitudinal side of the profile element, wherein the groove is arranged over at least a majority of one of its outer walls. Preferably, the groove extends continuously along an outer wall. At the same time, the energy storage vessel has a plurality of profile elements with an extension on its end face, which is arranged at least over a majority of an outer wall in the longitudinal direction of this profile element. Preferably, the extension extends continuously along an outer wall, so that advantageously results in a compound according to the tongue and groove principle.
Durch das Zusammenspiel zwischen Nut und Fortsatz zweier benachbarter Profilelemente wird ein Formschluss hergestellt, welcher gleichzeitig eine einfache, positionssichere Montage der Profilelemente der Bodenplatte bzw. der Profilelemente der Seitenwände an der Bodenplatte erlaubt und eine verbesserte Steifigkeit des gesamten Energiespeichergefäßes sicherstellt.Through the interaction between the groove and extension of two adjacent profile elements, a positive connection is produced, which at the same time allows a simple, positionally secure assembly of the profile elements of the bottom plate or the profile elements of the side walls on the bottom plate and ensures improved rigidity of the entire energy storage vessel.
Erfindungsgemäß ist dabei eine Seitenwand des Energiespeichergefäßes mit der Bodenplatte formschlüssig verbunden. Wenigstens ein Profilelement des Energiespeichergefäßes ist derart gestaltet, dass sowohl eine formschlüssige Verbindung zu einem benachbarten Profilelement der Bodenplatte oder der Abdeckung als auch gleichzeitig eine formschlüssige Verbindung zu einem benachbarten Profilelement einer Seitenwand herstellbar ist. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass ein Fortsatz auf der Stirnseite des Profilelementes der Bodenplatte in eine korrespondierend ausgebildete Nut auf der Außenseite des benachbarten Profilelements einer Seitenwand eingreift. Alternative greift ein Fortsatz am Profilelement der Seitenwand in eine korrespondierend ausgebildete Nut an der Stirnseite des benachbarten Profilelements der Bodenplatte.According to the invention, a side wall of the energy storage vessel is positively connected to the bottom plate. At least one profile element of the energy storage vessel is designed such that both a positive connection to an adjacent profile element of the bottom plate or the cover and at the same time a positive connection to an adjacent profile element of a side wall can be produced. This is inventively achieved in that an extension on the end face of the profile element of the bottom plate engages in a correspondingly formed groove on the outside of the adjacent profile element of a side wall. Alternative engages an extension of the profile element of the side wall in one correspondingly formed groove on the end face of the adjacent profile element of the bottom plate.
Bevorzugt weist wenigstens ein Teil der Profilelemente des erfindungsgemäßen Energiespeichergefäßes wenigstens zwei Nuten auf verschiedenen Außenseiten in Längsrichtung des Profilelements auf, wobei durch eine derartige Gestaltung insbesondere eine Eckverbindung ermöglicht wird, zugleich aber durch die zusätzliche Nut auch eine weitere Versteifung und damit erhöhtes Biege- und Torsionsmodul. Es lassen sich so beispielsweise formschlüssige Verbindungen zwischen den außen liegenden Profilelementen der Bodenplatte und den unteren Profilelementen der Seitenwände bzw. des Rahmens herstellen. Wenn Profilelemente mit recheckförmigen Querschnitt verwendet werden, die zwei Nuten an benachbarten Außenwänden aufweisen, oder aber eine Nut und einen Fortsatz an benachbarten Außenwänden aufweisen, lassen sich Bodenplatte und Seitenwände lotrecht zueinander anordnen.Preferably, at least a portion of the profile elements of the energy storage vessel according to the invention has at least two grooves on different outer sides in the longitudinal direction of the profile element, in particular a corner connection is made possible by such a design, but at the same time by the additional groove also further stiffening and thus increased bending and torsion , Thus, for example, positive connections can be produced between the outer profile elements of the base plate and the lower profile elements of the side walls or of the frame. If profile elements with a rectangular cross-section are used, which have two grooves on adjacent outer walls, or have a groove and an extension on adjacent outer walls, the base plate and side walls can be arranged perpendicular to one another.
Alternativ oder ergänzend weist wenigstens ein Teil der Profilelemente des erfindungsgemäßen Energiespeichergefäßes zwei Nuten und einen Fortsatz oder zwei Fortsätze und eine Nut auf verschiedenen Außenseiten in Längsrichtung des Profilelements auf. Somit sind die Profilelemente von drei Seiten formschlüssig mit weiteren Profilelementen koppelbar. Beispielsweise kann so eine Trennwand innerhalb des Energiespeichers realisiert sein. Auch ist es möglich, aus einem derartigen Profilelement eine Seitenwand mit Koppelmöglichkeit sowohl für die Bodenplatte als auch für eine auf der Seitenwand positionierbare Abdeckung bereitzustellen.Alternatively or additionally, at least a part of the profile elements of the energy storage vessel according to the invention has two grooves and one extension or two extensions and a groove on different outer sides in the longitudinal direction of the profile element. Thus, the profile elements of three sides can be positively coupled with other profile elements. For example, such a partition can be realized within the energy storage. It is also possible to provide a side wall with coupling possibility for such a profile element both for the bottom plate and for a positionable on the side wall cover.
Alternativ oder ergänzend dazu kann auch vorgesehen werden, ein Energiespeichergefäß mit wenigsten einem Profilelement auszustatten, welches drei Nuten an verschiedenen Außenwänden in Längsrichtung des Profilelements aufweist. Dieses Profilelement ist von drei Seiten formschlüssig mit weiteren Profilelementen koppelbar, so dass beispielsweise eine Trennwand innerhalb des Energiespeichers realisierbar ist. Auch eine aus einem derartigen Profilelement gebildete Seitenwand mit Koppelmöglichkeit sowohl für die Bodenplatte als auch für eine darüber positionierbare Abdeckung ist vorstellbar.Alternatively or additionally, it can also be provided to equip an energy storage vessel with at least one profile element which has three grooves on different outer walls in the longitudinal direction of the profile element. This profile element can be positively coupled with other profile elements from three sides, so that, for example, a partition wall can be realized within the energy store. Also, a side wall formed from such a profile element with coupling possibility both for the bottom plate as well as for a positionable cover is conceivable.
In einer Weiterbildung der Erfindung bestehen sowohl der Grundkörper als auch wenigstens zwei Seitenwände jeweils aus mehreren Profilelementen, wobei die Profilelemente jeweils miteinander formschlüssig verbindbar sind. Ein besonderer Vorteil entsteht dadurch, dass mit nur einer Art von Profilelementen für diese Seitenwände und die Bodenplatte wesentliche Bereiche des Energiespeichergefäßes herstellbar sind, was insbesondere durch die Verwendung von Profilelementen mit zwei Nuten und einem Fortsatz bzw. zwei Fortsätzen und einer Nut zum tragen kommt.In one development of the invention, both the base body and at least two side walls each consist of a plurality of profile elements, wherein the profile elements are each connected to one another in a form-fitting manner. A particular advantage arises from the fact that with only one type of profile elements for these side walls and the bottom plate essential areas of the energy storage vessel can be produced, which in particular by the use of profile elements with two grooves and an extension or two extensions and a groove comes to bear.
Im Hinblick auf eine möglichst schnelle und einfache Montage der Profilelemente ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Profilelemente der Seitenwände und/oder der Bodenplatte durch eine axiale Relativbewegung in Profilelementlängsrichtung wenigstens abschnittsweise formschlüssig miteinander verbindbar sind. Bevorzugt verlaufen sowohl Nut als auch Fortsatz durchgängig an einer jeweiligen Außenwand des Profilelementes und sind vollständig formschlüssig miteinander verbunden. Damit wird bereits eine hohe Eigenstabilität erreicht, welche insbesondere durch eine Klebeverbindung noch ergänzt sein kann. In dieser Ausführungsform dient der Fortsatz des Profilelementes dazu, in die korrespondierend ausgeformte Nut des benachbarten Profilelementes passgenau positioniert zu sein und die Freiheitsgrade der Verbindung in X-Richtung und Y-Richtung, das heißt in ihrer Höhenrichtung und Querrichtung einzuschränken. In der Praxis ist mit anderen Worten der Fortsatz in die Nut durch eine Relativbewegung beider Profile in Z-Richtung eingeschoben.With a view to the quickest and simplest possible assembly of the profile elements, the invention provides that the profile elements of the side walls and / or the bottom plate can be connected to one another in an interlocking manner by an axial relative movement in the profile element longitudinal direction at least in sections. Both the groove and the extension preferably run continuously on a respective outer wall of the profile element and are connected to each other in a completely positive manner. This already achieves a high intrinsic stability, which can be supplemented in particular by an adhesive connection. In this embodiment, the extension of the profile element serves to be accurately positioned in the correspondingly shaped groove of the adjacent profile element and restrict the degrees of freedom of the connection in the X direction and Y direction, that is, in their height direction and transverse direction. In practice, in other words, the extension is inserted into the groove by a relative movement of the two profiles in the Z direction.
Vorteilhaft kann dabei vorgesehen sein, dass die zwei miteinander formschlüssig verbundenen Profilelemente im Kontaktbereich ein Spiel von nicht mehr als 1,0 mm und nicht weniger als 0,1 mm, bevorzugt 0,4 mm aufweisen. Das erleichtert gegenüber einem engeren Spiel das Einschieben des Fortsatzes in die Nut mit akzeptablem Reibungswiderstand und stellt gleichzeitig kein Problem im Hinblick auf Fertigungstoleranzen für derartige Profilelemente dar.Advantageously, it can be provided that the two profile elements connected to one another in a form-fitting manner have a play of not more than 1.0 mm and not less than 0.1 mm, preferably 0.4 mm, in the contact region. This facilitates the insertion of the extension into the groove with acceptable frictional resistance compared to a closer clearance and at the same time poses no problem with regard to manufacturing tolerances for such profile elements.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform erfolgt die formschlüssige Verbindung der Profilelemente einer Seitenwand und/oder der Bodenplatte wenigstens abschnittsweise durch eine Schwenkbewegung in Profilelementquerrichtung.In a particularly preferred embodiment, the positive connection of the profile elements of a side wall and / or the bottom plate takes place at least in sections by a pivoting movement in the profile element transverse direction.
Dabei ist vorgesehen, zwei benachbarte Profilelemente derart formschlüssig miteinander zu verbinden, dass diese nach Inkontaktbringen in ihrer Endposition selbstsichernd derart festgelegt sind, dass die verbundenen Profilelemente in X-Richtung und in Y-Richtung fixiert sind. Gleichzeitig ergeben sich Vorteile bei der Montage durch eine noch schnellere Verbindung der Profilelemente untereinander sowie bei der Kombination mit einer zusätzlichen Klebeverbindung. Besonders der Kleberauftrag im Bereich des Fortsatzes oder im Bereich der Nut der Profilelemente gestaltet sich denkbar einfach und kann auch automatisiert sein. Zusätzlich sorgt die Relativbewegung in Querrichtung der Profilelemente beim Verbinden für eine gute Verteilung des Klebers, insbesondere bei Auftrag des Klebers in Form einer Raupe. Die Oberfläche kann einseitig oder auch zweiseitig mit Kleber beaufschlagt und benetzt sein. Zur Vorbehandlung der Oberfläche vor dem Kleberauftrag kann vorgesehen sein, die Profilelemente zu Reinigen, zum Beispiel mittels Tauchvorbehandlung.In this case, it is provided to connect two adjacent profile elements in such a form-fitting manner with one another that, after being brought into contact in their end position, they are self-locking in such a way that the connected profile elements are fixed in the X direction and in the Y direction. At the same time there are advantages in the assembly by an even faster connection of the profile elements with each other and in combination with an additional adhesive bond. In particular, the adhesive application in the region of the extension or in the region of the groove of the profile elements is conceivably simple and can also be automated. In addition, the relative movement in the transverse direction of the profile elements when connecting ensures a good distribution of the adhesive, especially when applying the adhesive in the form of a bead. The surface can be applied to one side or two sides with adhesive and wetted. For pre-treatment of the surface before the adhesive application may be provided to clean the profile elements, for example by means of dip pretreatment.
Die Profilelemente der Seitenwand weisen zwei Stirnseiten in Längsrichtung auf, welche parallel zu einer aufgespannten Y-Z-Ebene verlaufen, und zwei Außenseiten in Längsrichtung, welche parallel zu einer aufgespannten X-Z-Ebene verlaufen. Außerdem weisen die Profilelemente Endabschnitte auf, die parallel zur aufgespannten X-Y-Ebene der Profilelemente verlaufen.The profile elements of the side wall have two end faces in the longitudinal direction, which extend parallel to a clamped Y-Z plane, and two outer sides in the longitudinal direction, which extend parallel to a clamped X-Z plane. In addition, the profile elements on end portions which extend parallel to the clamped X-Y plane of the profile elements.
Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, die Seitenwände auf ihrer Stirnseite formschlüssig miteinander zu verbinden, so dass sich ein geschlossener Rahmen ergibt, der entweder auf der Bodenplatte oder auf einer weiteren, darunter liegenden Ebene des Rahmens aufsetzbar ist. Dies geschieht bevorzugt durch Zusammenstecken der Profilelemente der Seitenwände. Besonders bevorzugt ist ein unbearbeiteter Endabschnitt eines Profilelementes in den bearbeiteten Endabschnitt des anderen Profilelementes der Seitenwand einsteckbar.According to the invention it can be provided to connect the side walls on its front side positively with each other, so that there is a closed frame, which can be placed either on the bottom plate or on another, underlying level of the frame. This is preferably done by plugging the profile elements of the side walls. Particularly preferably, an unprocessed end portion of a profile element in the machined end portion of the other profile element of the side wall can be inserted.
Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass alle Profilelemente des Rahmens in ihrem Endabschnitt formschlüssig durch eine Relativbewegung in Rahmenhochrichtung miteinander verbindbar sind. Dazu weisen diese Profilelemente Fortsätze bzw. Nuten an ihren Endabschnitten auf, welche in X-Richtung ineinanderschiebbar sind.Alternatively, it can also be provided that all profile elements of the frame in its end portion are positively connected to each other by a relative movement in the frame vertical direction. For this purpose, these profile elements on projections or grooves at their end portions, which are telescopically in the X direction.
Das Energiespeichergefäß besitzt bevorzugt Profilelemente aus einem Leichtbauwerkstoff, insbesondere aus einer stranggepressten Aluminium- oder einer Magnesiumknetlegierung.The energy storage vessel preferably has profile elements made of a lightweight material, in particular of an extruded aluminum or a magnesium wrought alloy.
Im Falle von Aluminium sind besonders bevorzugt Legierungen der 5.000er, 6.000er und 7.000er Gruppe nach EN 573-3/4 einsetzbar.In the case of aluminum, it is particularly preferable to use alloys of the 5,000, 6,000 and 7,000 groups according to EN 573-3 / 4.
In vorteilhafter Weiterführung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Profilelemente des Energiespeichergefäßes zusätzlich wenigstens abschnittsweise stoffschlüssig verbunden sind, insbesondere durch Kleben. Die ermöglicht eine hervorragende dynamische Dauerfestigkeit über die Lebensdauer des Energiespeichers bzw. des Kraftfahrzeugs und kann gleichzeitig eine Abdichtungsfunktion gegenüber der Umgebungsatmosphäre erfüllen.In an advantageous continuation of the invention, it is provided that the profile elements of the energy storage vessel are additionally bonded cohesively, at least in sections, in particular by gluing. This allows an excellent dynamic fatigue life over the life of the energy storage or the motor vehicle and at the same time can fulfill a sealing function relative to the ambient atmosphere.
Dies schützt den Energiespeicher vor Nässe und Staub. Durch den Verzicht auf ein thermisches Fügeverfahren, wie zum Beispiel dem MIG- oder Rührreibschweißen, kann zugleich verhindert werden, dass die Profilelemente und des Energiespeichergefäß insgesamt aufgrund von intensiven, lokalen Wärmeeinfluss verziehen. Damit entstehen auch keine Toleranzproblemen bei den zahlreich erforderlichen Anbindungspunkten für den oder die Energiespeicher sowie auch bei der Befestigung am Fahrzeug. Zudem lässt sich so die Fertigungszeit eines derartigen Energiespeichergefäßes verkürzen.This protects the energy storage from moisture and dust. By dispensing with a thermal joining method, such as MIG or friction stir welding, it is also possible to prevent the profile elements and the energy storage vessel altogether from warping due to intensive, local heat influence. This also creates no tolerance problems in the numerous connection points required for the energy storage or as well as in the attachment to the vehicle. In addition, the production time of such an energy storage vessel can be shortened.
Im Rahmen der Erfindung kann auch vorgesehen werden, zusätzlich zur Klebeverbindung oder alternativ dazu die Profilelemente der Bodenplatte und der Seitenwände bzw. der Abdeckung durch lokal sehr kurze Schweißnähte zu fügen.In the context of the invention can also be provided, in addition to the adhesive bond or alternatively to add the profile elements of the bottom plate and the side walls or the cover by locally very short welds.
Auf eine durchgehende oder nur kurz unterbrochene Schweißnaht kann aufgrund der hohen Eigenstabilität durch die erfindungsgemäß realisierte formschlüssige Profilverbindung verzichtet werden, während eventuelle Dichtheitsanforderungen durch einen durchgehenden Kleberauftrag ohne schädliche Hitzeeinwirkung gleichwertig möglich ist. Als kurze Schweißnaht ist in diesem Zusammenhang eine Länge von wenigen Zentimetern oder weniger als 20% der Gesamtlänge eines Profilelementes zu verstehen.Due to the high intrinsic stability, a continuous or interrupted weld can be dispensed with by means of the form-locking profile connection realized according to the invention, while possible tightness requirements are equally possible without a harmful application of heat through a continuous application of adhesive. A short weld in this context means a length of a few centimeters or less than 20% of the total length of a profile element.
Besonders bevorzugt findet jedoch keinerlei Schweißoperation bei der Verbindung der Profilelemente der Bodenplatte und/oder der Seitenwände und/oder der Abdeckung statt.However, particularly preferably no welding operation takes place in the connection of the profile elements of the bottom plate and / or the side walls and / or the cover.
Das erfindungsgemäße Energiespeichergefäß wird zur Abdichtung und/oder zur Stabilisierung mittels einer Abdeckung verschlossen. Diese kann nach Einbringen eines Energiespeichers auf die Seitenwände bzw. den Rahmens positioniert werden.The energy storage vessel according to the invention is sealed for sealing and / or stabilization by means of a cover. This can be positioned after the introduction of an energy storage on the side walls or the frame.
Besonders bevorzugt ist es dabei, die Abdeckung und die Bodenplatte des Energiespeichergefäßes mit den Seitenwänden bzw. mit dem Rahmen derart zu verbinden, dass ein Lufteintrag aus der Umgebung in den Nutzraum unterbleibt. Dies kann ebenfalls mittels einer einfachen Klebeschicht im Zwischenraum geschehen, die durch einen Kleberauftrag vor Verbindung der Abdeckung mit dem Rahmen erfolgt. Dabei kann der Kleber im Kontaktbereich entweder an der Abdeckung und/oder an am Rahmen erfolgen.It is particularly preferred to connect the cover and the bottom plate of the energy storage vessel with the side walls or with the frame in such a way that an air entry from the environment into the utility space is omitted. This can also be done by means of a simple adhesive layer in the space, which takes place by an adhesive application before connecting the cover to the frame. In this case, the adhesive can be made in the contact area either on the cover and / or on the frame.
Die Abdeckung kann dabei in einer Ausführungsform einteilig ausgebildet sein, insbesondere als Pressteil, wobei die Abdeckung die oberen Stirnseiten der Seitenwände bzw. des Rahmens dabei flächig kontaktiert. Dabei kann vorgesehen werden, dass die Abdeckung derart im Kontaktbereich zum Rahmen gestaltet ist, dass sich ein zusätzlicher Formschluss zwischen den oberen Stirnseiten der Seitenwände und der Abdeckung selbst ergibt. Das kann beispielsweise durch eine umlaufende nach oben gerichtete Nut in der Abdeckung und einen umlaufenden nach oben gerichteten Fortsatz im Rahmen ebenso erfolgen wie durch die umgekehrte Konstellation aus einer umlaufenden, nach unten gerichtete Nut in der Abdeckung und umlaufende Nuten in den oberen Stirnseiten des Rahmens. Die Nut in der Abdeckung lässt sich bei einem Pressteil einfach mittels Prägestempel im Presswerkzeug während des Umformens herstellen, und ist im Wesentlichen korrespondierend zum Fortsatz im Kontaktbereich der Stirnseite der Seitenwand ausgebildet. So ist es möglich, dass die Nut der Abdeckung in Richtung Seitenwand ausgerichtet ist und in die korrespondierende Nut der Seitenwand einführbar ist. Auch ist es vorstellbar, dass die Nut der Abdeckung von der Seitenwand weg ausgerichtet ist und ein Fortsatz an der Stirnseite der Seitenwand in diese Nut eingreift.The cover may be integrally formed in one embodiment, in particular as a pressing part, wherein the cover, the upper end sides of the side walls and the frame contacted surface area. It can be provided that the cover is designed in such a way in the contact area to the frame that results in an additional positive connection between the upper end faces of the side walls and the cover itself. This can be done for example by a circumferential upwardly directed groove in the cover and a circumferential upward extension in the frame as well as by the reverse constellation of a circumferential, downwardly directed groove in the cover and circumferential grooves in the upper end faces of the frame. The groove in the cover can be produced in a pressing part simply by means of stamping die in the pressing tool during the forming, and is formed substantially corresponding to the extension in the contact region of the end face of the side wall. Thus, it is possible that the groove of the cover is aligned in the direction of the side wall and in the corresponding groove of the side wall is insertable. It is also conceivable that the groove of the cover is aligned away from the side wall and an extension on the end face of the side wall engages in this groove.
Für den Fall, dass die Nuten bzw. Fortsätze der Seitenwände und der Abdeckung besonders schmal ausgebildet sind, erfolgt lediglich ein linienförmiger Kontakt zwischen der Abdeckung und den oberen Stirnseiten der Seitenwände bzw. des Rahmens. Bei besonders schmaler Gestaltung der Seitenwände kann es aber auch möglich sein, die Nut im Abdeckung entsprechend der Breite der Stirnseite der Seitenwand auszubilden, so dass diese im Wesentlichen vollständig mit der Abdeckung formschlüssig verbindbar ist.In the event that the grooves or extensions of the side walls and the cover are formed particularly narrow, there is only a linear contact between the cover and the upper end faces of the side walls or of the frame. In a particularly narrow design of the side walls, it may also be possible to form the groove in the cover according to the width of the end side of the side wall, so that it is substantially completely positively connected to the cover.
Natürlich kann auch vorgesehen werden, dass der formschlüssige Kontakt zwischen Abdeckung und Rahmen nur punktuell besteht, wobei dazu die Abdeckung mehrere nach unten gerichtete Nuten aufweist, welche in korrespondierend gestaltete aber bevorzugt durchgängig umlaufende Nuten auf den oberen Stirnseiten der Seitenwände einführbar sind.Of course, it can also be provided that the positive contact between the cover and the frame is only selectively, with the cover having a plurality of downwardly directed grooves, which are in correspondingly designed but preferably continuous circumferential grooves on the upper end faces of the side walls inserted.
Damit wird erreicht, dass die Presskraft beim Ausformen der punktuellen Nut geringer ausfallen kann und die lokale Prägung optional auch außerhalb des großen Presswerkzeugs nachträglich erfolgen kann. Unter punktuellem Kontakt ist im Rahmen der Erfindung auch eine längliche, über nur einen geringen Teilbereich der Länge bzw. Breite der Abdeckung, insbesondere über wenige Zentimeter verlaufende Nut zu verstehen.This ensures that the pressing force during forming of the punctiform groove can be smaller and the local embossing can optionally also be done later outside of the large pressing tool. In the context of the invention, punctiform contact also means an elongate groove extending over only a small portion of the length or width of the cover, in particular over a few centimeters.
Die Abdeckung besitzt bevorzugt mehrere nach unten gerichtete Nuten, die wenigstens zwei unterschiedliche Längsausrichtungen aufweisen. Das hat den Vorteil, dass eine Verdrehsicherung und damit eine zusätzliche Stabilisierung erreichbar sind.The cover preferably has a plurality of downwardly directed grooves having at least two different longitudinal orientations. This has the advantage that an anti-rotation and thus additional stabilization can be achieved.
Die Abdeckung des Energiespeichergefäßes kann in einer weiteren Ausführungsform ebenfalls wie die Bodenplatte aus einer Mehrzahl von Profilelementen gebildet werden, welche bevorzugt im Querschnitt identisch ausgeführt und formschlüssig miteinander verbunden sind. Die Kontaktbereiche zum Rahmen können dabei in ihrer äußeren Form abweichend zu den anderen Profilelementen der Abdeckung gestaltet sein.The cover of the energy storage vessel can also be formed in a further embodiment, as the bottom plate of a plurality of profile elements, which are preferably identical in cross-section and positively connected with each other. The contact areas to the frame can be designed differently in their outer shape to the other profile elements of the cover.
Natürlich kann auch vorgesehen sein, die Abdeckung als Leichtbauteil in einer Sandwichstruktur mit Metallschaum oder in einer Wabenstruktur auszuführen.Of course, it can also be provided to carry out the cover as a lightweight component in a sandwich structure with metal foam or in a honeycomb structure.
Im Rahmen der Erfindung ist es auch vorstellbar, dass der Rahmen aus mehreren Ebenen von Seitenwänden gebildet wird, um eine bestimmte Höhe bzw. ein bestimmtes Nutzvolumen bei Verwendung relativ niedriger Profilelemente erreichen zu können. Niedrige bzw. schmale Profilelemente lasen sich ganz besonders günstig in Standardfertigungsanlagen, insbesondere in für den Fenster- und Fassadenbau üblichen Strangpressanlagen, realisieren. Dazu kann vorgesehen werden, die Profilelemente einer Seitenwand auf ihrer oberen bzw. unteren Stirnseite formschlüssig miteinander zu verbinden, so dass sich mehrere übereinander angeordnete Ebenen von Profilelementen ergeben, welche im verbundenen Zustand bereits eine gute Eigenstabilität besitzen.In the context of the invention, it is also conceivable that the frame is formed of several levels of side walls in order to achieve a certain height or a specific useful volume when using relatively low profile elements can. Low or narrow profile elements are particularly favorable in standard production systems, especially in customary for window and facade extrusion systems, realize. For this purpose, it may be provided to positively connect the profile elements of a side wall on their upper or lower end side, so that a plurality of superimposed planes of profile elements result, which already have a good intrinsic stability in the connected state.
In einer vorteilhaften Weiterführung der Erfindung sind in wenigstens einer der Seitenwände und/oder der Bodenplatte und/oder der Abdeckung Fenster zur Durchführung von Anschlussleitungen oder Klimatisierungsleitungen vorgesehen. Diese Fenster können als Löcher oder Aussparungen ausgeführt sein. Zwischen den Leitungen und dem Energiespeichergefäß sind bevorzugt elastische, reibungsarme Mittel zum Kantenschutz der Leitungen vorhanden, oder die Leitungen selbst sind im Bereich der Aussparung oder Löcher bewegungsfrei festgelegt, beispielsweise verschraubt.In an advantageous development of the invention, windows are provided in at least one of the side walls and / or the bottom plate and / or the cover for the passage of connection lines or air conditioning lines. These windows can be designed as holes or recesses. Between the lines and the energy storage vessel elastic, low-friction means for edge protection of the lines are preferably present, or the lines themselves are set free of movement in the region of the recess or holes, for example screwed.
Zur wenigstens temporären Fixierung des Energiespeichers auf der Bodenplatte und damit auch im Energiespeichergefäß selbst sind in einer Weiterführung der Erfindung Befestigungsmittel vorgesehen, die eine sichere Verbindung ermöglichen. Bevorzugt kommen dazu Gewindehülsen auf einigen der Profilelemente der Bodenplatte oder Einpressmuttern innerhalb einiger der Profilelemente der Bodenplatte zum Einsatz, in welche entsprechende Befestigungsschrauben des Energiespeichers eingreifen können. Diese Befestigungsmittel sind insbesondere ringförmig umlaufend zum Energiespeicher positioniert und erlauben damit eine gleichmäßige Flächenlastverteilung auf der Bodenplatte.For at least temporary fixation of the energy storage on the bottom plate and thus also in the energy storage vessel itself fastening means are provided in a continuation of the invention, which allow a secure connection. Threaded sleeves are preferably used on some of the profile elements of the base plate or press-in nuts within some of the profile elements of the base plate, in which corresponding fastening screws of the energy store can intervene. These fastening means are in particular annularly positioned circumferentially for energy storage and thus allow a uniform surface load distribution on the bottom plate.
Ein Aspekt der Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit Hybrid- oder Elektroantrieb, welches ein erfindungsgemäßes Energiespeichergefäß umfasst, das zwischen einem Zwischenboden und einem Unterboden des Kraftfahrzeugs unterhalb der Fahrgastzelle angeordnet ist. Die Abdeckung des Energiespeichergefäßes wird dabei durch einen Teil des Zwischenbodens gebildet. Die Grundplatte des Energiespeichergefäßes kann vollflächig oder bereichsweise vom Unterboden des Fahrzeugs abgedeckt werden. Zudem kann es sich als vorteilhaft erweisen, den Energiespeicher am Fahrzeug zusätzlich über Halteelemente, insbesondere trägerförmige Halteelemente, am Fahrzeug zu fixieren.One aspect of the invention relates to a motor vehicle with hybrid or electric drive, which comprises an inventive energy storage vessel, which is arranged between an intermediate floor and an underbody of the motor vehicle below the passenger compartment. The cover of the energy storage vessel is formed by a part of the false floor. The base plate of the energy storage vessel can be covered over the entire area or partially by the underbody of the vehicle become. In addition, it may prove advantageous to additionally fix the energy store on the vehicle via holding elements, in particular carrier-shaped holding elements, on the vehicle.
Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass die Abdeckung durch einen Teil eines Zwischenbodens des Kraftfahrzeugs gebildet wird. Das Verschließen des Energiespeichergefäßes erfolgt dabei durch die Positionierung der beladenen Bodenplatte mit Rahmen von unten an eine derartige Abdeckung heran und durch eine anschließende Fixierung.Alternatively, it can also be provided that the cover is formed by a part of an intermediate floor of the motor vehicle. The closing of the energy storage vessel takes place by the positioning of the loaded bottom plate with frame from below to such a cover and by a subsequent fixation.
Mit anderen Worten lässt sich das Energiespeichergefäß für ein Fahrzeug so herstellen, dass die Bodenplatte aus Profilelementen bereitgestellt wird, der Energiespeicher auf der Bodenplatte fixiert wird, der Rahmen durch eine Verbindung aller Seitenwände mit der Bodenplatte hergestellt wird und anschließend dem Kraftfahrzeug derart zugeführt wird, dass der Rahmen mit seiner oberen Stirnseite mit einem Zwischenboden des Fahrzeugs in Kontakt tritt, wobei wenigstens ein Abschnitt des Zwischenbodens die Abdeckung bildet.In other words, the energy storage vessel for a vehicle can be manufactured such that the base plate is made of profile elements, the energy storage is fixed on the bottom plate, the frame is produced by a connection of all side walls with the bottom plate and is then supplied to the motor vehicle such that the frame comes into contact with an intermediate floor of the vehicle with its upper end face, wherein at least a portion of the intermediate floor forms the cover.
Im Folgenden werden vorteilhafte Ausführungsformen und Details der Erfindung anhand von schematischen Figuren näher erläutert, wobei für gleiche oder ähnliche Teile dieselben Bezugszeichen verwendet wurden.In the following, advantageous embodiments and details of the invention are explained in more detail with reference to schematic figures, wherein the same reference numerals have been used for the same or similar parts.
In dieser Ausführungsform sind dabei die einzelnen Profilelemente
Die genaue Art der Verbindung zweier Profilelemente
Dazu sind zwei einander gegenüberliegende Seitenwände
Natürlich kann auch vorgesehen werden, dass diejenigen Seitenwände, die keine Nuten besitzen, an ihren stirnseitigen Enden vorzugsweise – über die gesamte Höhe – abgeflacht ausgebildet sind, um in eine korrespondierend ausgebildete Nut eingeführt werden zu können. Of course, it can also be provided that those side walls which have no grooves, preferably at their front ends - are formed flattened - over the entire height - to be inserted into a correspondingly formed groove can.
Die Befestigungselemente
Alternativ ist es aber auch möglich, bei einer im Energiespeicher integrierten Abdichtung in der Bodenplatte Öffnungen vorzusehen, durch welche Schrauben oder andere Verbindungselemente erst nach Einsetzen des Energiespeichers in das Energiespeichergefäß hindurchgeführt und mit dem Energiespeicher gefügt werden.Alternatively, it is also possible to provide for a built-in energy storage seal in the bottom plate openings through which screws or other fasteners are passed only after the onset of energy storage in the energy storage vessel and added to the energy storage.
Durch ein Fenster
Die Abdeckung
Im Gegensatz zu den vorherigen Ausführungsformen wird der Rahmen des Energiespeichergefäßes
Die Verbindung der Stirnseite S einer gekrümmten Seitenwand
Die Kopplung zwischen den zwei Lagen erfolgt wiederum durch eine formschlüssige Verbindung mittels in
Natürlich kann alternativ auch vorgesehen sein, dass die jeweils übereinander liegenden gekrümmten Seitenwände nach dem Nut-Feder-Prinzip zusammengesteckt werden. Die geraden Seitenwände würden dann mit ihren zueinandergerichteten Längswänden deckungsgleich aufeinander liegen.Of course, as an alternative, it can also be provided that the curved side walls lying one above the other are put together according to the tongue and groove principle. The straight Side walls would then be congruent with each other with their longitudinal walls facing each other.
Das Profilelement
In dieser Ausführungsform weisen zwei benachbarte Profilelemente
Durch einen raupenartigen Kleberauftrag im Wesentlichen über den gesamten Fortsatz
Zudem ist in
In den Ausführungsformen in den
Der erste Fortsatz
Zusätzlich weist die Ausführungsform in
Demgegenüber dient das im Querschnitt in
In
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- EnergiespeichergefäßEnergy storage vessel
- 22
- Bodenplattebaseplate
- 33
- Rahmenframe
- 44
- SeitenwandSide wall
- 55
- SeitenwandSide wall
- 66
- SeitenwandSide wall
- 77
- stirnseitiges Endefrontal end
- 88th
- Abdeckungcover
- 8'8th'
-
Vertiefung von
8 Deepening of8th - 99
- Verbindungsmittelconnecting means
- 1010
- Profilelementprofile element
- 1111
-
Fortsatz von
10 Extension of10 - 1212
-
Nut von
10 Groove of10 - 1313
- Steigungpitch
- 1414
- Rundungcurve
- 1515
- Fortsatzextension
- 1616
- Nutgroove
- 1717
- Befestigungselementfastener
- 1818
- Fensterwindow
- 1919
- Innenwandinner wall
- 2020
- Halsabschnittneck section
- 2121
- Kopfabschnittheader
- 2222
- Kraftfahrzeugmotor vehicle
- 2323
- Unterbodenunderbody
- 2424
- Zwischenbodenfalse floor
- 2525
- HinderschnittHinder section
- AA
-
Außenseite von
10 Outside of10 - LL
-
Längsseite von
10 Long side of10 - SS
-
Stirnseite von
10 Front side of10 - HH
- Hohlkammerhollow
- KK
- Kleberauftragadhesive application
- PP
- Pfeilarrow
- VV
- Nutzraumutility space
- V'V '
- Nutzraumutility space
- B'B '
- Breite von V'Width of V '
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Effective date: 20131019 |