-
Technisches Gebiet
-
Die Erfindung betrifft ein Batteriegehäuse für ein Fahrzeug.
-
Technischer Hintergrund
-
Die zunehmende bzw. anhaltende Elektrifizierung von Fahrzeugen, insbesondere von Automobilen, und der gleichzeitige Kundenwunsch nach hohen Reichweiten solcher Fahrzeuge, erfordern die Entwicklung von leistungsfähigen Batteriekonzepten. Insbesondere Batteriegehäuse, welche die Batterien aufnehmen bzw. in welchen die Batterien integriert sind, haben in der Regel eine wesentliche Erstreckung über den Fahrzeugboden, welcher sich insbesondere im Wesentlichen unterhalb der Fahrgastzelle des Fahrzeugs befindet. Damit ergeben sich komplexe Anforderungen hinsichtlich der Faktoren Bauraum, Crashperformance, Gewicht, Dichtigkeit etc.
-
Dem Batteriegehäuse kommt dabei eine besondere Bedeutung zu, um auch im Crashfall eine hohe Betriebssicherheit gewährleisten zu können. Das Batteriegehäuse muss nämlich nicht unerhebliche mechanische Lasten aushalten können, welche sowohl seitlich, frontal, rückwärtig oder auch von unten einwirken können. Die auftretenden Lasten können dabei durch quasistatische Ersatzlastfälle repräsentiert werden, deren Behandlung jedoch sehr anspruchsvoll sein kann, da möglichst keine Beschädigung der Batterie oder einzelner Batterieelemente auftreten soll.
-
Batteriegehäuse für Fahrzeugbatterien sind allgemein bekannt. Im Wesentlichen sind zwei Bauweisen aus dem Stand der Technik bekannt. Die erste Bauweise bildet ein sogenanntes gebautes Batteriegehäuse aus Blech-, Guss- und/oder Profilbauteilen. Dieses hat ein gutes Verhältnis aus Crashperformance und Bauraumbedarf bezogen auf den effektiv für die Batterie respektive Batterieelemente nutzbaren, im Wesentlichen abgedichteten Innenraum des Batteriegehäuses. Eine große Herausforderung stellt dabei die Abdichtung des Innenraums des Batteriegehäuses insbesondere in den Ecken dar, da in den Ecken mehrere Bauteile miteinander gefügt werden müssen, so dass dadurch die Dichtigkeit beeinträchtigt werden kann. Die zweite Bauweise bilden Batteriegehäuse, bei denen der abgedichtete Innenraum des Batteriegehäuses durch ein wannenartiges, im Wesentlichen einstückig ausgebildetes Bauteil bereitgestellt wird. Das wannenartige Bauteil ist relativ einfach durch einen im Wesentlichen flächig aufliegenden Deckel abzudichten, welches gegebenenfalls innerhalb und/oder außerhalb durch zusätzliche Bauteile hinsichtlich einer besseren Crashperformance verstärkt werden kann. Ein wesentlicher Nachteil von insbesondere tiefgezogenen, wannenartigen Bauteilen besteht darin, dass Entformschrägen und entlang der Kanten und in den Ecken große Radien vorgesehen werden müssen, welche den Bauraum im Gehäuseinneren reduzieren.
-
Bei beiden Bauweisen ist die Zugänglichkeit für die Montage der Batterie respektive Batterieelemente zudem sehr eingeschränkt und nur einseitig, meistens nur von oben möglich. Es wird in der Regel eine Vielzahl von verschiedenen Kleinteilen, wie zum Beispiel Anschraubdome, - platten oder -konsolen, benötigt, welche in aufwändigen Prozessen bei der Fertigung des Batteriegehäuses angebunden werden müssen. Die Montagefreigänge sind typischerweise klein. Bei beiden Bauweisen muss ein Deckel zum Abdecken des Innenraums des Batteriegehäuses verwendet werden, welcher zur Reparatur und Wartung demontierbar ausgeführt sein muss, was eine aufwendige Dichtungslösung notwendig macht.
-
Zum Stand der Technik gehören u. a. die Offenlegungsschriften
JP 2016-29658 A ,
US 2012/0301765 A1 und
EP 2 741 343 A1 .
-
In Bezug auf den Stand der Technik besteht Bedarf nach einem Batteriegehäuse, welches insbesondere die Vorteile der beiden Bauweisen vereint und gleichzeitig den Fertigungsprozess und den Montageaufwand beim Einsetzen der Batterie respektive Batterieelemente vereinfacht.
-
Zusammenfassung der Erfindung
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein im Vergleich zum Stand der Technik verbessertes Batteriegehäuse für ein Fahrzeug bereitzustellen.
-
Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Batteriegehäuse für ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den nachgelagerten Ansprüchen aufgeführt.
-
Erfindungsgemäß ist ein Batteriegehäuse für ein Fahrzeug vorgesehen, welches
- - einen Kasten, welcher aus einem insbesondere seitlich umlaufenden Außenrahmen und zumindest einem ersten Boden gebildet ist,
- - einen Trägerrahmen mit einer seitlich umlaufenden Begrenzung und einer innerhalb der seitlichen Begrenzung durch mindestens einen Querträger und/oder mindestens einen Längsträger gebildete Fachstruktur zur Aufnahme von Batterieelementen, welcher einstückig aus einem Kunststoff, insbesondere im Spritzgussverfahren hergestellt, im Innenraum des Kastens angeordnet ist,
- - einen Deckel zum zumindest bereichsweisen Abdecken des Innenraums des Kastens, umfasst.
-
Die Erfinder haben festgestellt, dass durch das Vorsehen eines Trägerrahmens aus Kunststoff, welcher insbesondere im Spritzgussverfahren hergestellt ist, eine im Vergleich zum Stand der Technik bessere Ausnutzung des Bauraums durch eine umlaufende im Wesentlichen vertikal durchgehende, im Wesentlichen in Richtung des Innenraums des Kastens weisende seitliche Begrenzung und einer weitgehend im Wesentlichen rechteckförmig durch eine innerhalb der seitlichen Begrenzung durch mindestens einen Querträger und/oder mindestens einen Längsträger gebildete Fachstruktur zur Aufnahme von Batterieelementen bereitgestellt werden kann. Bedingt durch die einstückig, umlaufend ausgeführte seitliche Begrenzung ist eine im Wesentlichen dichte Ausführung in den Ecken des Trägerrahmens/Batteriegehäuses gewährleistet, so dass der Außenrahmen hinsichtlich der Dichtigkeit und damit verbunden der Aufwand zur Herstellung insbesondere der Ecken nicht mehr den sehr hohen Anforderungen unterliegt. Der Geometrie, insbesondere dem Querschnitt der umlaufenden seitlichen Begrenzung sind insbesondere durch den vorzugsweise Spritzgussprozess im Wesentlichen keine Grenzen gesetzt. So können auf der äußeren, dem Innenraum abgewandten Seite der seitlichen Begrenzung Aussparungen vorgesehen sein, so dass insbesondere Versteifungsstrukturen, beispielsweise in Rippen- und/oder Wabenform ausgebildet sein können.
-
Die dem Innenraum zugewandte Seite der seitlichen Begrenzung kann zumindest abschnittsweise im Wesentlichen plan und in den Ecken nahezu scharfkantig ausgebildet sein. Der Trägerrahmen kann zumindest bereichsweise und/oder bedarfsgerecht mit für den Spritzgussprozess und das gewählte Material geeigneten Füllstoffen verstärkt sein. Des Weiteren vereinfacht die oben und optional unten offene Ausführung des Trägerrahmens die Zugänglichkeit und damit verbunden die Montage der Batterieelemente erheblich. Der Deckel und der zweite Boden, welcher als Unterfahrschutz fungiert, bestehen insbesondere aus einem metallischen Werkstoff, vorzugsweise aus einem Stahlwerkstoff, besonders bevorzugt aus einem Stahlwerkstoff mit einer Zugfestigkeit von jeweils mindestens 780 MPa. Alternativ können der Deckel und/oder der Unterfahrschutz aus einem Kunststoff bestehen, wodurch zwar das Gesamtgewicht des Batteriegehäuses reduziert werden kann, jedoch der Einsatz von Kunststoff zu Lasten der Crashperformance gehen kann, die schlechter ist im Vergleich zum Einsatz von metallischen Werkstoffen. Der Außenrahmen ist vorzugsweise aus einem oder mehreren Profilen zusammengebaut, welche insbesondere aus einem metallischen Werkstoff, vorzugsweise aus einem Stahlwerkstoff mit einer Zugfestigkeit von mindestens 1000 MPa, besonders bevorzugt aus einem gehärteten Stahlwerkstoff mit einer Zugfestigkeit von mindestens 1500 MPa bestehen. Mit zunehmender Zugfestigkeit steigt auch der Widerstand in einem Crashfall, insbesondere, wenn sich der Außenrahmen im Crashfall gar nicht bis geringfügig verformen darf, um den Trägerrahmen respektive die im Trägerrahmen aufgenommenen Batterieelemente vor Beschädigung zu schützen.
-
Gemäß einer ersten Ausführungsform sind am Trägerrahmen in einem oder mehreren Kreuzungspunkten des oder der Querträger mit dem oder den Längsträgern und/oder in einem oder mehreren Kreuzungspunkten des oder der Querträger mit der seitlichen Begrenzung und/oder in einem oder mehreren Kreuzungspunkten des oder der Längsträger mit der seitlichen Begrenzung jeweils mindestens ein Funktionselement integriert. An dem vorzugsweise im Spritzgussverfahren hergestellten Trägerrahmen können direkt im Spritzgussprozess Funktionselemente ein- und/oder angespritzt, insbesondere integriert werden. Funktionselemente können sein, zum Beispiel Montageelemente für Batterieelemente, insbesondere in Form von eingespritzten Muttern in Anschraubböcken; Befestigungselemente zum mechanischen Fügen von Deckel und/oder Boden, insbesondere zum form- und/oder kraftschlüssigen Fügen, beispielsweise in Form von Schnapphaken, Rasthaken und/oder Anschraubdome; Abstandshalter; Befestigungselemente für Elektrik und/oder Kühlelemente, insbesondere Klemmen für Kabel, Kühlrohre etc.
-
Zur Steigerung der Crashperformance und insbesondere um ein Einknicken respektive Versagen des bzw. der Querträger und/oder des bzw. der Längsträger zu verhindern, sind gemäß einer weiteren Ausführungsform metallische Einlegeteile in der Fachstruktur des Trägerrahmens vorgesehen respektive integriert. Die Einlegeteile können nach Art einer Gitterstruktur in dem vorzugsweise im Spritzgussverfahren hergestellten Trägerrahmen, insbesondere im Spritzgussprozess direkt umspritzt oder im fertiggeformten Trägerrahmen in dafür vorgesehene Hohlräume eingelegt bzw. aufgenommen, optional fixiert und/oder gegebenenfalls vergossen werden, so dass die Einlegeteile in dem bzw. den Querträgern und/oder in dem bzw. den Längsträgern des Trägerrahmens integriert sind und zur Verstärkung des Innenraums des Kastens dienen.
-
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die umlaufende seitliche Begrenzung des Trägerrahmens zumindest im oberen Bereich eine im Wesentlichen eben ausgeführte obere Flanschfläche zur insbesondere dichtenden Verbindung mit dem Deckel auf. Bevorzugt ist der Deckel mit der oberen Flanschfläche des Trägerrahmens gefügt, insbesondere stoffschlüssig, vorzugsweise geklebt und/oder mit Dichtmitteln mechanisch gefügt, insbesondere durch eine form- und/oder kraftschlüssige, vorzugsweise lösbare Verbindung. Unabhängig von der Verbindungsart zwischen Deckel und oberer Flanschfläche des Trägerrahmens muss eine dichte Verbindung sichergestellt sein, um ein Eindringen von Fremdstoffen, insbesondere von Spritzwasser während des Betriebs im eingebauten Zustand des Batteriegehäuses, in den Innenraum respektive Batterieraum zu vermeiden.
-
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die umlaufende im Wesentlichen eben ausgeführte obere Flanschfläche eine bereits in den Trägerrahmen integrierte Dichtung auf. Diese kann als separates Bauteil in eine gegebenenfalls vorhandene Nut in der Flanschfläche oder im Deckel eingelegt sein.
-
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist an dem Außenrahmen ein zumindest abschnittsweise zur Anbindung des Batteriegehäuses an das Fahrzeug angeordnetes Profil, auch Montageprofil genannt, angebunden. Das Montageprofil kann aus einem oder mehreren Teilen zusammengesetzt sein und insbesondere aus einem metallischen Werkstoff, vorzugsweise aus einem Stahlwerkstoff mit einer Zugfestigkeit von mindestens 980 MPa bestehen. Das Montageprofil ist insbesondere stoffschlüssig an dem Außenrahmen angebunden. Vorzugsweise sind der Außenrahmen und das Montageprofil miteinander verschweißt, um eine besonders stabile Ausführung des Batteriegehäuses bereitstellen zu können.
-
Erfindungsgemäß weist die umlaufende seitliche Begrenzung des Trägerrahmens im unteren Bereich eine im Wesentlichen eben ausgeführte untere Flanschfläche zur insbesondere dichtenden Verbindung mit einem zweiten Boden auf. Bevorzugt ist der zweite Boden mit der unteren Flanschfläche des Trägerrahmens gefügt, insbesondere stoffschlüssig, vorzugsweise geklebt und/oder mit Dichtmitteln mechanisch gefügt, insbesondere durch eine form- und/oder kraftschlüssige, vorzugsweise lösbare Verbindung. Der zweite Boden besteht insbesondere aus einem metallischen Werkstoff, vorzugsweise aus einem Stahlwerkstoff mit einer Zugfestigkeit von mindestens 780 MPa. Unabhängig von der Verbindungsart zwischen zweitem Boden und unterer Flanschfläche des Trägerrahmens muss eine dichte Verbindung sichergestellt sein, um ein Eindringen von Fremdstoffen, insbesondere von Spritzwasser während des Betriebs im eingebauten Zustand des Batteriegehäuses, in den Innenraum respektive Batterieraum zu vermeiden.
-
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist auf der Flanschfläche im oberen und/oder unteren Bereich des Trägerrahmens eine Dichtung angespritzt. Durch die Integration wird eine Dichtung für eine lösbare Verbindung mit dem Deckel und/oder dem zweiten Boden, insbesondere unverlierbar bei ausreichender Dichtigkeit bereitgestellt.
-
Um eine Abdichtung nach unten zu vereinfachen, kann gemäß einer alternativen Ausführungsform der Trägerrahmen einstückig mit einem zweiten Boden ausgeführt sein. Dieser wird vorzugsweise im Spritzgussverfahren des Trägerrahmens mitberücksichtigt, so dass ein nur nach oben offener, seitlich und nach unten dichter Trägerrahmen in einem Batteriegehäuse vorgesehen werden kann. Besonders bevorzugt sind im zweiten Boden auf der der Fachstruktur abgewandten Seite Kanäle einstückig ausgebildet respektive integriert, so dass im Spritzgussverfahren vorzugsweise auch Kühlkanäle zum späteren Durchleiten von Kühlmedien berücksichtigt werden, wodurch die Teilezahl und der Montagaufwand reduziert werden kann. Ein Vorteil der integrierten Kühlkanäle gegenüber einer unter dem zweiten Boden angeordneten Kühlung ist das Vermeiden von Bauteilübergängen und damit eine effektivere Wärmeübertragung. Die Kanäle können zum Beispiel mit einem Injektionsverfahren im Spritzgussprozess hergestellt werden.
-
Der erste Boden bzw. Unterfahrschutz und der zweite Boden bilden gemeinsam, insbesondere mit dem unteren Teil des umlaufenden Außenrahmens einen Raum, auch Kühlraum genannt, in welchem insbesondere Kühlelemente zum Kühlen des Innenraums respektive des Kühlraums und andere Elemente angeordnet sind. Um einen leichten Zugang zu diesen Elementen respektive zum Kühlraum, insbesondere im eingebauten Zustand des Batteriegehäuses, zu ermöglichen, ist der erste Boden respektive der Unterfahrschutz gemäß einer weiteren Ausführungsform lösbar mit dem Außenrahmen verbunden.
-
Zwischen dem ersten Boden bzw. Unterfahrschutz und dem zweiten Boden können Elemente eingesetzt werden, welche von unten auf den Unterfahrschutz einwirkende Beanspruchungen in die angrenzende Struktur weiterleiten. Dies können beispielsweise profilartige Träger sein, welchem am Unterfahrschutz oder am zweiten Boden befestigt sind. In der Ausführungsform, bei der der Trägerrahmen einstückig mit einem zweiten Boden ausgeführt ist, können zu diesem Zweck mindestens eine Abstützungsrippe, welche im Boden auf der der Fachstruktur abgewandten Seite des Trägerrahmens integriert ist, durch das Spritzgussverfahren nach unten herausgestellt sein und/oder über beispielsweise das Vorsehen von metallischen Einleger nach unten bis zum Unterfahrschutz verlängert werden.
-
Einige große Batteriegehäuse sind nicht nur am Montageprofil mit der Karosserie verbunden, sondern können innerhalb des Batterieraumes zusätzliche Befestigungen mit der Karosserie aufweisen. In diesen Fällen kommen beispielsweise Hülsen zum Einsatz, welche den Innenraum respektive Batterieraum zum Deckel und zum ersten und/oder zweiten Boden abdichten, so dass von unten durch die Hülse verschraubt werden kann. Die Herstellung und Integration von Hülsen aus Metall ist fertigungstechnisch aufwendig. Bei einem aus Kunststoff ausgeführten Trägerrahmen kann die mindestens eine Hülse ohne zusätzlichen Fertigungsaufwand integriert werden. Die mindestens eine Hülse ist oben an der Kontaktfläche zum Deckel und unten an der Kontaktfläche zum ersten und/oder zweiten Boden respektive zum Unterfahrschutz mit einer Dichtung versehen, welche vorzugsweise angespritzt ist. Vorzugsweise sind mehrere Hülsen in der Fachstruktur des Trägerrahmens integriert respektive einstückig mit dem Trägerrahmen ausgeführt.
-
Die vorzugsweise Verwendung eines einstückig aus einem Kunststoff gebildeten Trägerrahmens hat gegenüber bekannten Batteriegehäusen folgende Vorteile:
- - Geringere Entformschrägen und kleinere Radien entlang der Kanten und in den Ecken gegenüber beispielsweise tiefgezogenen Wannen ermöglichen mehr Bauraum für die Batterie respektive Batterieelemente,
- - Gute Zugänglichkeit bei der Montage der Batterieelemente,
- - Der einstückige Trägerrahmen ist entlang des Rahmens dicht und gegenüber dem Boden und dem Deckel steht eine ebene, ununterbrochene Dichtfläche zur Verfügung,
- - Trennung von Innenraum/Batterieraum und Kühlraum,
- - Aufgrund der geringen Dichte ist der Kunststoff Gewichtseffizient,
- - Das Kunststoffbauteil ermöglicht die Integration von Funktionen z.B. die Anbindungsstellen der Batterieelemente oder Fixierungsmöglichkeiten für Kabel und/oder Schläuche,
- - Da der Kunststoff isolierend ist, wird die Gefahr von Kurzschlüssen bei Beschädigung des Batteriegehäuses reduziert.
-
Figurenliste
-
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Gleiche Teile sind stets mit gleichen Bezugszeichen versehen. Im Einzelnen zeigen:
- 1) eine Explosionsdarstellung eines ersten Beispiels eines Batteriegehäuses,
- 2 a, b) das erste Beispiel des Batteriegehäuses in unterschiedlichen Darstellungen,
- 3 a - c) ein zweites Beispiel eines Batteriegehäuses in unterschiedlichen Darstellungen,
- 4) ein drittes Beispiel eines Batteriegehäuses in einer Teilschnittdarstellung und
- 5) ein viertes Beispiel eines Batteriegehäuses in einer Teilschnittdarstellung.
-
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
-
In 1 ist eine Explosionsdarstellung eines ersten Beispiels eines Batteriegehäuses (1) gezeigt. Das Batteriegehäuse (1) umfasst einen Kasten (2), welcher aus einem insbesondere seitlich umlaufenden Außenrahmen (3) und einem ersten Boden/Unterfahrschutz (4) gebildet ist. Der Außenrahmen (3) ist vorzugsweise aus einem oder mehreren Profilen zusammengebaut, welche insbesondere aus einem metallischen Werkstoff, vorzugsweise Stahlwerkstoff bestehen. Der erste Boden/Unterfahrschutz (4) besteht insbesondere aus einem metallischen Werkstoff, vorzugsweise Stahlwerkstoff und ist vorzugsweise lösbar mit dem Außenrahmen (3) verbunden. An dem Außenrahmen (3) ist ein zumindest abschnittsweise zur Anbindung des Batteriegehäuses an ein Fahrzeug angeordnetes Profil/Montageprofil (5) angebunden. Das Profil/Montageprofil (5) kann aus einem oder mehreren Teilen zusammengesetzt sein, welche insbesondere aus einem metallischen Werkstoff, vorzugsweise Stahlwerkstoff bestehen. Das Batteriegehäuse umfasst ferner einen Trägerrahmen (6) mit einer seitlich umlaufenden Begrenzung (6.1) und einer innerhalb der seitlichen Begrenzung (6.1) durch mindestens einen Querträger (6.2) und/oder mindestens einen Längsträger (6.3) gebildete Fachstruktur (6.4) zur Aufnahme von Batterieelementen (nicht dargestellt), welcher einstückig aus Kunststoff, insbesondere im Spritzgussverfahren hergestellt, im Innenraum (2.1) des Kastens (2) angeordnet ist. Ferner sind metallische Einlegeteile (7.1) zur Verstärkung des Innenraums (2.1) des Kastens in der Fachstruktur (6.4) des Trägerrahmens (6) vorgesehen, welche nach Art einer Gitterstruktur (7) insbesondere im fertiggeformten Trägerrahmen (6) in dafür vorgesehene Hohlräume eingelegt respektive aufgenommen, optional fixiert und/oder gegebenenfalls vergossen werden, so dass die Einlegeteile (7.1) in den Querträgern (6.2) und in den Längsträgern (6.3) des Trägerrahmens (6) eingebracht werden. Des Weiteren ist ein zweiter Boden (8) vorgesehen, welcher von unten mit dem Trägerrahmen (6) verbunden wird und insbesondere aus einem metallischen Werkstoff, vorzugsweise Stahlwerkstoff besteht. Zum bereichsweisen Abdecken des Innenraums (2.1) des Kastens (2) respektive des Innenraums der Fachstruktur (6.4) ist ein Deckel (9) vorgesehen, welcher von oben mit dem Trägerrahmen (6) verbunden wird und insbesondere aus einem metallischen Werkstoff, vorzugsweise Stahlwerkstoff besteht. Die Innenseite der seitlichen Begrenzung (6.1) des Trägerrahmens (6) ist vorzugsweise eben, insbesondere im Wesentlichen vertikal (+/- 5°) ausgeführt und die Außenseite weist vorzugsweise Aussparungen auf, so dass insbesondere Versteifungsstrukturen, beispielsweise in Rippen- und/oder Wabenform (6.13) ausgebildet sind. Weitere Elemente, wie zum Beispiel Elemente der Kühlung, Elektrik etc. sind der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt, auch nicht in den folgenden Figuren.
-
Die 2a) und 2b) zeigen das erste Beispiel des Batteriegehäuses (1) in Draufsicht, ohne Deckel (9) zur besseren Darstellung (2a)), und eine Teilschnittdarstellung (2b)) entlang der Linie A-A in 2a), insbesondere im zusammengebauten Zustand. Im Teilschnitt ( 2b)) ist zu erkennen, dass das Montageprofil (5) aus zwei Teilen zusammengesetzt ist, welche mit dem Außenrahmen (3) verbunden sind. Der obere Bereich des Montageprofils (5) ist zur Anbindung an ein Fahrzeug eben, insbesondere horizontal ausgeführt. Mittel zur lösbaren Anbindung können beispielsweise Schrauben sein, die durch die in dem Montageprofil (5) eingebrachten Durchgangslöcher (5.1) durchsteckbar sind. In den Ecken der seitlichen Begrenzung (6.1) sowie in den Kreuzungspunkten der Querträger (6.2) mit den Längsträgern (6.3) und in den Kreuzungspunkten der Querträger (6.2) mit der seitlichen Begrenzung (6.1) sowie in den Kreuzungspunkten der Längsträger (6.3) mit der seitlichen Begrenzung (6.1) sind Funktionselemente (6.5) einstückig mit dem Trägerrahmen (6) ausgebildet respektive integriert. Die Funktionselemente (6.5) sind beispielsweise Anschraubböcke, die als Negativform einer Schraube ausgeführt sind, durch welche von unten eine Schraube (nicht dargestellt) durchsteckbar ist, wobei der Schraubenkopf durch einen entsprechenden Abschnitt in der Negativform insbesondere verdrehsicher aufgenommen respektive in diesem versenkt werden kann, und der Schaft bzw. das Gewinde der Schraube in den Innenbereich (2.1) respektive Batterieraum ragt. Die Batterieelemente weisen beispielsweise an ihren Ecken wiederrum Anbindungselemente mit Durchgangsöffnungen auf, durch welche jeweils der Schaft einer Schraube durchgesteckt wird und die Batterieelemente mittels Muttern fest gegen die Anschraubböcke angeschraubt werden können. Alternativ und nicht dargestellt können auch Muttern in den Anschraubböcken integriert, insbesondere eingespritzt sein. In den Querträgern (6.2) und in den Längsträgern (6.3) des Trägerrahmens (6) sind metallische Einleger (7.1) eingebracht, die gegebenenfalls mittels einer optionalen Gussmasse (10) innerhalb der Quer- und Längsträger (6.2, 6.3) fixiert sind. Die Außenseite der seitlichen Begrenzung (6.1) des Trägerrahmens (6) weist eine Rippen- und/oder Wabenform (6.13) auf. Die umlaufende seitliche Begrenzung (6.1) des Trägerrahmens (6) weist im oberen Bereich eine im Wesentlichen eben ausgeführte obere Flanschfläche (6.11) und im unteren Bereich eine im Wesentlichen eben ausgeführte untere Flanschfläche (6.12) auf. Sowohl in der oberen wie auch in der unteren Flanschfläche (6.11, 6.12) ist jeweils eine Nut (6.111, 6.121) vorgesehen, in welchen jeweils ein Dichtungsmittel, beispielsweise in Form eines Dichtungsrings oder -bands, angeordnet ist. Bevorzugt ist der Deckel (9) mit der oberen Flanschfläche (6.11) des Trägerrahmens (6) durch eine form- und/oder kraftschlüssige, vorzugsweise lösbare Verbindung verbunden. Der zweite Boden (8) ist beispielsweise stoffschlüssig an die untere Flanschfläche (6.12) des Trägerrahmens (6) angebunden, insbesondere geklebt. Der erste Boden (4) kann beispielsweise form- und/oder kraftschlüssig, vorzugsweise lösbar mit dem Außenrahmen (3) verbunden sein. In dem zwischen den Böden (4, 8) gebildeten Raum/Kühlraum (K) können Elemente der Kühlung, Elektrik etc. (nicht dargestellt), untergebracht werden. Da Metalle im Vergleich zu Kunststoffen eine höhere Wärmeleitfähigkeit aufweisen, bestehen Deckel (9) und zweiter Boden (4) aus Metall, um die im Betrieb von den Batterieelementen erzeugte Wärme aus dem Innenraum/Batterieraum (2.1) besser abführen zu können.
-
Die 3a) bis 3c) zeigen ein zweites Beispiel eines Batteriegehäuses (1) in Draufsicht, ohne Deckel (9) zur besseren Darstellung (3a)), eine Teilschnittdarstellung (3b)) entlang der Linie A-A in 3a), und eine Teilschnittdarstellung (3c)) entlang der Linie B-B in 3a) insbesondere im zusammengebauten Zustand. Im Unterschied zu dem ersten Beispiel in den 2a) und 2b) ist der Trägerrahmen (6) einstückig mit einem zweiten Boden (6.6) ausgeführt. Dieser wird vorzugsweise im Spritzgussverfahren des Trägerrahmens (6) mitberücksichtigt, so dass ein nur nach oben offener, seitlich und nach unten dichter Trägerrahmen (6) in dem Batteriegehäuse (1) vorgesehen werden kann. Im zweiten Boden (6.6) sind auf der der Fachstruktur (6.4) abgewandten Seite Kanäle (6.7) einstückig ausgebildet respektive integriert, die vorzugsweise im Spritzgussverfahren mitberücksichtigt werden können, durch welche im Betrieb Kühlmedien durchgeleitet werden können.
-
4) zeigt eine Teilschnittdarstellung eines dritten Beispiels eines Batteriegehäuses (1). In der Fachstruktur (6.4) des Trägerrahmens (6) ist mindestens eine Hülse (6.8) integriert, welche einstückig mit dem Trägerrahmen (6) ausgebildet ist, die insbesondere im Spritzgussverfahren mitberücksichtigt werden kann. Die Hülse (6.8) dichtet den Batterieraum (2.1) ab. Durch die Hülse (6.8) können zusätzliche Verschraubungen an die Karosserie eines Fahrzeugs erfolgen (nicht dargestellt).
-
5) zeigt eine Teilschnittdarstellung eines vierten Beispiels eines Batteriegehäuses (1). Insbesondere ist mindestens eine Abstützungsrippe (6.9) im Boden (6.6) auf der der Fachstruktur (6.4) abgewandten Seite integriert, welche nach unten in den Kühlraum (K) herausgestellt ist und dadurch Lasten vom Unterfahrschutz (4) in die Struktur weiterleiten kann. In der Abstützungsrippe (6.9) kann auch eine Öffnung mit einem Gewinde vorgesehen sein, um beispielsweise eine zusätzliche Verbindung respektive Verschraubung des Unterfahrschutzes (4) mit dem Trägerrahmen (6) zu ermöglichen.
-
Die Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungen beschränkt, sondern die einzelnen Merkmale sind beliebig miteinander kombinierbar. Besonders bevorzugt kann das Batteriegehäuse (1) in Personenfahrzeugen, Nutzfahrzeugen, Lastkraftwagen, Sonderfahrzeugen, Bussen, Omnibussen, ob mit Hybrid- oder reinem elektrischen Antrieb, aber auch in gleisgebundenen Fahrzeugen, wie beispielsweise Straßenbahnen oder personenbefördernden Waggons verwendet werden.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Batteriegehäuse
- 2
- Kasten
- 2.1
- Innenraum des Kastens, Batterieraum
- 3
- Außenrahmen
- 4
- erster Boden, Unterfahrschutz
- 5
- Profil, Montageprofil
- 5.1
- Durchgangslöcher
- 6
- Trägerrahmen
- 6.1
- seitliche Begrenzung
- 6.11, 6.12
- obere, untere Flanschfläche
- 6.111, 6.121
- Nut
- 6.13
- Verstärkungsstruktur
- 6.2, 6.3
- Querträger, Längsträger
- 6.4
- Fachstruktur
- 6.5
- Funktionselement
- 6.6, 8
- zweiter Boden
- 6.7
- Kanal, Kühlkanal
- 6.8
- integrierte Hülse
- 6.9
- Abstützungsrippe
- 7
- Gitterstruktur
- 7.1
- metallische Einleger
- 9
- Deckel
- 10
- Gussmasse
- K
- Raum, Kühlraum
